CN102274000B - 窄带多光谱荧光阴道检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窄带多光谱荧光阴道检查装置，包括图像采集系统、图像处理系统、光源系统和子宫颈醋酸着色系统；所述图像采集系统为一个面阵式的多通道窄带滤光片紧贴在一个单色图像传感器的成像面上；所述图像处理系统连接图像采集系统，并对图像采集系统采集到的多道窄带图像进行校正、分析和处理，图像处理系统设有显示处理结果的彩色图像显示器；所述光源系统包括白色冷光光源的照明光源和峰值在紫外和蓝光光源的激发光源，所述照明光源和激发光源紧密地排列，所述的光源系统还包括分别控制照明光源和激发光源开闭的光源开关；所述子宫颈醋酸着色系统设有实现醋酸在观察部表面均匀分布的醋酸雾化装置。

Description

窄带多光谱荧光阴道检查装置

技术领域

本发明涉及用于宫颈癌筛查、诊断、指导化验组织取样和治疗的窄带多光谱荧光阴道检查装置。

背景技术

宫颈癌是女性第二大常见恶性肿瘤，目前在国内有明显上升的趋势。国际医学权威证实宫颈癌是感染性疾病，是可预防的疾病，也是世界目前唯一可以早期发现并治愈的癌症。宫颈癌属于上皮型癌症，病源起源于上皮(粘膜)内。宫颈癌前期病变又称宫颈上皮内瘤变也称CIN(cervical intraepithelial neoplasia)期间，病理检查宫颈组织呈现不典型增生。

CIN可分为轻，中及重度。①轻度不典型增生(间变I级)：上皮细胞排列稍紊乱，细胞轻度异型性，异型上皮占据上皮层的下三分之一。②中度不典型增生(间变II级)：上皮细胞排列紊乱，异型性明显，异型上皮占据上皮层的下三分之二。③重度非典型增生(间变III级)：几乎全部上皮极性紊乱或极性消失，细胞显著异型性和原位癌已不易区别。

如果能在CIN I和或者CIN II级即病灶将形成癌症但还没有形成癌症时期，也即病源尚未突破上皮层(粘膜)还未表现癌症的所有特征阶段，能发现病灶并配以相应的治疗，那么治愈率几乎可以高达100％。基于细胞学(如巴氏图片、液基细胞学)或者基于人乳头瘤病毒(HPV)的宫颈癌分子水平的筛查方法能及早地发现或揭示CIN，然而CIN及宫颈癌的确诊需要做阴道镜检查，并在阴道镜指导下进行组织取样，对取出的样本进行病理诊断而给出确诊结果。活组织取样之后所做的病理检查结果是CIN及宫颈癌诊断的标准和治疗基础，病灶能否及早确诊完全取决于所取出的样本的来源：是在正常组织处还是在病变部位，由此可见阴道镜对CIN诊断的价值。除了指导活检以外，引导镜的观察对于指导对应于CINI，CINII，CINIII的治疗也有应用价值。

然而常规的阴道镜从原理来说就是一个放大镜，用于观察子宫颈上皮(粘膜)表面色泽轮廓变化，以及血管的变化。而CIN是上皮(粘膜)内的细胞及生物化学的变化，很难在上皮(粘膜)外层表现出有价值信息，故阴道镜对于子宫颈癌(preinvasive cancer)或原位癌(intraepithelial cancer)具有检测与诊断价值，而对于更具有诊断价值、更能有机会挽救病人生命的癌变前期(即CIN)的检出率则较低。常规阴道镜对医生的经验提出挑战：有经验的医生能在常规阴道镜观察下较准确的发现CIN可疑部位，并在那些部位进行活组织取样，CIN的活检阳性率可高达80％；然而对于一个不是十分有经验的医生，在常规的阴道镜观察下，活检取样阳性率则很低，医生就可能盲目扩大活检部位，对病人造成不必要的痛苦和经济损失。更糟糕的是，由于常规阴道镜下不太容易看见CIN部位，造成假阴性误诊，使病人失去治疗机会，甚至造成生命损失。

广泛使用的醋酸着色后肉眼或阴道镜下观测对CIN检测有一定的价值，经涂抹醋酸的子宫颈能显示出化生上皮及分化不良上皮，它们在醋酸染色后均呈现白色斑块。这些白色斑块有可能使CIN病灶，但其CIN阳性检出率也很低。

同时国际上有大量的最新研究报道子宫颈故有荧光光谱分析对于CIN有诊断价值。

在目前已经公布的现有技术中，与本专利接近的由曾埅和虞震芬发明的申请号为200810131630.7公开号为CN101322644A的名为“便携式子宫颈癌癌前病变诊断装置”。该技术兼用文献广泛报道的醋酸着色和固有荧光检测对CIN检测的诊断价值，然而该技术未能有效地使用CIN组织的特有的、能最大限度地区别正常组织的光谱特性，也就是未能使用CIN与正常组织的自发荧光的差异光谱。不能实现在两者差异荧光光谱的峰值波长附近观察，不能实现两者最大对比度的观察，不能给出病灶存在与否，病灶的具体位置的客观结果。

在目前已经公布的现有技术中，与该技术接近的使用子宫颈自发荧光光谱特性(即与正常组织荧光光谱的差的峰值波长)的阴道镜成像技术有美国SpectraScience LUMA阴道镜成像技术和系统，该技术测量了子宫颈癌的自发荧光光谱，并使用CIN组织与正常组织的荧光差异的峰值波长，再根据测量数据给出CIN可疑部位，从而给出客观结果。然而该技术利用光谱仪技术，是基于对子宫颈的每个点逐步做光谱测量：对多个空间点逐个扫描，形成一幅含多种纯光谱成分的图像通过计算机算法，对多个纯光谱成分进行分析、组合来获得一幅综合多种光谱成分的终结图像。另外该技术需要与普通的阴道镜配合使用，它本身不能给出一幅接近自然白光照明下的阴道镜彩色图像。需要较长时间(最低12秒)，而且分辨率低(1毫米×1毫米)，更高分辨率的图像采集时间更长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能高效检测CIN病灶，能提供自然或接近自然子宫颈彩色图像和同时提供多幅子宫颈固有荧光图像的窄带多光谱荧光阴道检查装置。

为了解决上述技术问题，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：1、一种窄带多光谱荧光阴道检查装置，包括图像采集系统、图像处理系统、光源系统和子宫颈醋酸着色系统；

所述图像采集系统为一个面阵式的多通道窄带滤光片紧贴在一个单色图像传感器的成像面上；

所述图像处理系统连接图像采集系统，并对图像采集系统采集到的多道窄带图像进行校正、分析和处理，图像处理系统设有显示处理结果的彩色图像显示器；

所述光源系统包括白色冷光光源的照明光源和峰值在紫外和蓝光光源的激发光源，所述照明光源和激发光源紧密地排列，所述的光源系统还包括分别控制照明光源和激发光源开闭的光源开关；

所述子宫颈醋酸着色系统设有实现醋酸在观察部表面均匀分布的醋酸雾化装置。

其中，所述多通道窄带滤光片用真空镀膜或微光刻技术制造在单色图像传感器的光电转换敏感元件上。

其中，所述多通道窄带滤光片以宏滤光单元为基本周期单元，所述宏滤光单元在横向和纵向紧密排列。

其中，所述宏滤光单元至少包含三个不同带宽的透通带的滤光微元；

所述宏滤光单元至少包含一个蓝光窄带滤光微元，所述蓝光窄带滤光微元为波长位于蓝光的波段的窄带光信号，所述蓝光窄带滤光微元在蓝光区域的透过率是在350～700纳米是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个绿光窄带滤光微元，所述绿光窄带滤光微元为波长中位于绿光波段诊断区域的光信号，所述的绿光窄带滤光微元在绿光区域的透过率是在350～700纳米是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个红光窄带滤光微元，所述红光窄带滤光微元为波长位于红光波段的光信号，所述的红光窄带滤光微元在红光区域的透过率是在350～700纳米是其它区域的透过率的10倍以上。

其中，所述宏滤光单元还包含第四个窄带滤光微元为只通过对应于血红蛋白的吸收谱峰值波长的光信号。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：一种窄带多光谱荧光阴道检查装置，包括图像采集系统、图像处理系统、光源系统和子宫颈醋酸着色系统；

所述图像采集系统包括彩色图像采集系统和荧光图像采集系统，所述荧光图像采集系统包括面阵式的多通道窄带滤光片和单色图像传感器，所述多通道窄带滤光片紧贴在所述单色图像传感器的成像面上；

所述图像处理系统连接所述的两个图像采集系统，所述图像处理系统设有显示处理结果的彩色图像显示器，图像处理系统对对荧光图像采集系统输出的多道窄带图像进行校正、分析和处理，获得一幅含有诊断结果的伪彩色图像，并把所述的伪彩色图像输送到所述彩色图像显示器，与彩色图像采集系统收集到的自然彩色图像并排显示；

所述光源系统包括白色冷光光源的照明光源和峰值在紫外和蓝光光源的激发光源，所述照明光源和激发光源紧密地排列，所述的光源系统还包括分别控制照明光源和激发光源开闭的光源开关；

所述子宫颈醋酸着色系统设有实现醋酸在观察部表面均匀分布的醋酸雾化装置。

其中，所述多通道窄带滤光片用真空镀膜或微光刻技术制造在彩色图像传感器的光电转换敏感元件上。

其中，所述多通道窄带滤光片以宏滤光单元为基本周期单元，所述宏滤光单元在横向和纵向紧密排列。

其中，所述宏滤光单元至少包含三个不同带宽的透通带的滤光微元；

所述宏滤光单元至少包含一个蓝光窄带滤光微元，所述蓝光窄带滤光微元为波长位于蓝光的波段的窄带光信号，所述蓝光窄带滤光微元在蓝光区域的透过率是在350～700纳米，是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个绿光窄带滤光微元，所述绿光窄带滤光微元为波长中位于绿光波段诊断区域的光信号，所述的绿光窄带滤光微元在绿光区域的透过率是在350～700纳米，是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个红光窄带滤光微元，所述红光窄带滤光微元为波长位于红光波段的光信号，所述的红光窄带滤光微元在红光区域的透过率是在350～700纳米，是其它区域的透过率的10倍以上。

其中，所述宏滤光单元还包含一个窄带滤光微元为只通过对应于血红蛋白的吸收谱峰值波长的光信号。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种窄带多光谱荧光阴道检查装置，包括图像采集系统、图像处理系统、光源系统和子宫颈醋酸着色系统；

所述图像采集系统为一个面阵式的多通道窄带滤光片紧贴在一个单色图像传感器的成像面上；

所述图像处理系统连接图像采集系统，并对图像采集系统采集到的多道窄带图像进行校正、分析和处理，图像处理系统设有显示处理结果的彩色图像显示器，所述图像处理系统还根据醋酸着色多光谱分析和子宫颈固有荧光多光谱分析获得诊断结果并将该诊断结果标记在子宫颈彩色图像上；

所述光源系统包括白色冷光光源的照明光源和峰值在紫外和蓝光光源的激发光源，所述照明光源和激发光源紧密地排列，所述的光源系统还包括分别控制照明光源和激发光源开闭的光源开关；

所述子宫颈醋酸着色系统设有实现醋酸在观察部表面均匀分布的醋酸雾化装置。

其中，所述多通道窄带滤光片用真空镀膜或微光刻技术制造在单色图像传感器的光电转换敏感元件上。

其中，所述多通道窄带滤光片以宏滤光单元为基本周期单元，所述宏滤光单元在横向和纵向紧密排列。

其中，所述宏滤光单元至少包含四个不同窄透通带的滤光微元；

所述宏滤光单元至少包含一个蓝光窄带滤光微元，所述蓝光窄带滤光微元为波长位于蓝光的波段的窄带光信号，所述蓝光窄带滤光微元在蓝光区域的透过率是在350～700纳米，是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个绿光窄带滤光微元，所述绿光窄带滤光微元为波长中位于绿光波段诊断区域的光信号，所述的绿光窄带滤光微元在绿光区域的透过率是在350～700纳米，是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个红光窄带滤光微元，所述红光窄带滤光微元为波长位于红光波段的光信号，所述的红光窄带滤光微元在红光区域的透过率是在350～700纳米，是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个可见光滤光微元，所述透明滤光微元波长位于可见光区域的光信号，所述可见光滤光微元在可见光波段的透过率大于90％。

其中，所述白色冷光光源为LED灯、汞灯、钨丝灯、或疝灯或其它宽带白光源；

所述激发光源包括三个单色激发光光源，三个单色激发光光源由同一个电源开关控制同时照射到子宫颈上，三个单色激发光光源分别为中心波长在近紫外的紫外激发光源、中心波长在近蓝色波段的蓝色激发光源和中心波长在红色波段的红色激发光源；

所述紫外激发光源为中心波长在350纳米的、定向性好的、高功率窄带LED或337纳米的激光器；

所述蓝色激发光源为中心波长在450纳米、定向性好的、高功率窄带LED；

所述红色激发光源为中心波长在650纳米、定向性好的、高功率窄带LED。

本发明的有益效果是，本发明具有传统的电子数值阴道镜所固有的功能和部件，同时本发明通过在同一瞬间获得窄带红、绿、蓝单色光，可以通过对这三种光的计算，运用计算机辅助诊断来增强醋酸着色后对CIN变色的检测的灵敏度和客观性。而且本发明通过在同一瞬间获得的激发光激发后产生的子宫颈自发荧光的窄带获取和分析来提高CIN组织和正常组织的对比度，从而在有别于普通反射光成像(或观察)及普通荧光影像范围内独立的给出诊断。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例1中窄带多光谱荧光阴道检查装置的结构示意图；

图2是本发明实施例2中窄带多光谱荧光阴道检查装置的结构示意图；

图3是本发明实施例3中窄带多光谱荧光阴道检查装置的结构示意图；

图4是本发明窄带多光谱荧光阴道检查装置光源系统结构示意图；

图5是本发明实施例1中窄带多光谱荧光阴道检查装置的光路图；

图6是本发明实施例2中窄带多光谱荧光阴道检查装置的光路图；

图7是本发明实施例3中窄带多光谱荧光阴道检查装置的光路图；

其中，1、图像采集系统；11：单色图像传感器；12：彩色图像采集系统；13：荧光图像采集系统；14：多通道窄带滤光片；15：分光镜；

2：图像处理系统；

3：光源系统；31：照明光源；32：激发光源；

5：阴道与子宫颈

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例1

请一并参阅图1、图4和图5，本发明一种窄带多光谱荧光阴道检查装置实施例包括图像采集系统1、图像处理系统2、光源系统3和子宫颈醋酸着色系统；

所述图像采集系统1为一个面阵式的多通道窄带滤光片14紧贴在一个单色图像传感器11的成像面上，所述图像采集系统1含有一个在同一个底衬上实现的、高度集成的、以宏滤光单元为周期按周期排列的面阵式多通道窄带滤光片14。这种类似棋盘式多道窄带滤光片紧贴在或者以微制造方式(如真空镀膜和微光刻技术等)直接制造在一个敏感的具有弱光成像能力的单色图像传感器11的成像面上；所述多通道窄带滤光片14紧贴在图像传感器的像素面阵上，来自阴道和子宫颈5的反射光或者是固有荧光经过图像系统的成像镜头组后经过面阵式的多通道窄带滤光片14滤光后照射在单色图像传感器11的光电转换面阵元素上。

所述图像处理系统2连接图像采集系统1，并对图像采集系统1采集到的多道窄带图像进行校正、分析和处理，图像处理系统2设有显示处理结果的彩色图像显示器；

所述光源系统3包括白色冷光光源的照明光源31和峰值在紫外和蓝光光源的激发光源32，所述照明光源31和激发光源32紧密地排列，所述的光源系统3还包括分别控制照明光源31和激发光源32开闭的光源开关。所述白色冷光光源为LED灯、钨丝灯、或疝灯等；

所述激发光源32包括三个单色激发光光源，三个单色激发光光源由同一个电源开关控制同时照射到子宫颈上，三个单色激发光光源分别为中心波长在近紫外的紫外激发光源32、中心波长在近蓝色波段的蓝色激发光源32和中心波长在红色波段的红色激发光源32；

所述紫外激发光源32为中心波长在350纳米的、定向性好的、高功率窄带LED或337纳米的激光器；

所述蓝色激发光源32为中心波长在450纳米、定向性好的、高功率窄带LED；

所述红色激发光源32为中心波长在650纳米、定向性好的、高功率窄带LED。

所述子宫颈醋酸着色系统设有实现醋酸在观察部表面均匀分布的醋酸雾化装置。

在本实施例中，所述图像采集系统1能在同一瞬间获得至少包含红、绿、蓝的三个窄带波段子宫颈的单色图像。当所述光源系统3使用白光照射子宫颈，所述图像采集系统1进行测量同时获得子宫颈彩色图像中对应于红绿蓝的三单色光成分，并由诉述的图像处理系统2对三单色光进行修正、分析和合成从而获得以醋酸着色多光谱分析为依据的含CIN诊断标记的子宫颈(伪)彩色图像；当所述光源系统3使用几种窄带激发光同时照射子宫颈时，图像采集系统1可以在同一瞬间获得多幅对应于NADH、胶原和FAD荧光峰值波长的单色荧光图像，并由图像处理系统2对窄带荧光图像进行校正、分析、并合成一幅根据正常组织和CIN组织的自发荧光的差异性来获得对子宫颈是否有CIN或癌变的诊断结果，并将诊断结果标记在子宫颈彩色图像上。

已有的数值阴道镜或已有的数值荧光阴道镜的图像采集系统1的图像传感器一般只是一个彩色摄像机(如CCD或CMOS摄像机)：该彩色摄像机没有针对于CIN指纹物质特征光谱的窄带成像能力。与已有的数值阴道镜或者是数值荧光阴道镜相比，本发明的主要创新在于在图像采集系统1的图像传感器上配加了具有窄带透过能力的面阵式的多通道窄带滤光片14。

实施例2

请一并参阅图2、图4和图6，本发明一种窄带多光谱荧光阴道检查装置实施例包括图像采集系统1、图像处理系统2、光源系统3和子宫颈醋酸着色系统；

所述图像采集系统1包括彩色图像采集系统12和荧光图像采集系统13，所述荧光图像采集系统13包括面阵式的多通道窄带滤光片14和单色图像传感器11，所述多通道窄带滤光片14紧贴在所述单色图像传感器11的成像面上；本发明在已有的阴道镜的图像采集系统1中、在从阴道口与子宫颈来的光信号进入彩色图像传感器的光路上增加一个半反半透镜。具体来说，一个彩色图像采集系统12和一个荧光图像采集系统13，来自子宫颈的光信号经过一个半反半透分光镜15分束后，一束光信号进入彩色图像采集系统12，另一束光信号进入所述的荧光图像采集系统13。

所述图像采集系统1在多通道窄带滤光片14只允许波长为CIN组织与正常组织的差异荧光强度峰值波长的窄带光信号通过而别的背景光、杂散光、以至强的激发光等都不能通过，也不能再图像传感器上成像。多出文献报道，CIN组织与正常组织的差异荧光强度峰值波长随着激发光波长的不同而不同。比如：在中心波长为纳米的激光或者是中心波长在纳米的高功率LED照射下，差异峰值波长在大约纳米，在上述两种激发光照下，波长在500纳米以上的范围内(如处于650纳米的红光区域)CIN组织和正常组织的固有荧光强度没有区别。450纳米差异峰值波长对应于NADH，515纳米对应于FAD。所以，面阵式多通道窄带滤光片14的宏滤光单元中含有一个以450纳米为中心的透通带，一个以515纳米为中心的透通带，同时为了消去背景从而更加突出CIN组织和正常组织的固有荧光强度的差异，面阵式多通道窄带滤光片14的宏滤光单元中含有一个以650纳米为中心的透通带。

所述图像处理系统2连接所述的两个图像采集系统1，所述图像处理系统2设有显示处理结果的彩色图像显示器，图像处理系统2对对荧光图像采集系统13输出的多道窄带图像进行校正、分析和处理，获得一幅含有诊断结果的伪彩色图像，并把所述的伪彩色图像输送到所述彩色图像显示器，与彩色图像采集系统12收集到的自然彩色图像并排显示。图像处理系统2可以根据图像采集系统1的荧光图像，作出CIN存在与否以及CIN的随空间的分布图，还可以计算出CIN指纹物质如NADH，胶原蛋白，血蛋白等随空间的分布。图像处理系统2的具体算法根据所对应的多道滤光片、图像传感器的量子效率随波长分布、光源系统3的照明强调随空间分布的均匀度等等的不同而不同。

所述光源系统3包括白色冷光光源的照明光源31和峰值在紫外和蓝光光源的激发光源32，所述照明光源31和激发光源32紧密地排列，所述的光源系统3还包括分别控制照明光源31和激发光源32开闭的光源开关。所述白色冷光光源为LED灯、汞灯或疝灯；

所述激发光源32包括三个单色激发光光源，三个单色激发光光源由同一个电源开关控制同时照射到子宫颈上，三个单色激发光光源分别为中心波长在近紫外的紫外激发光源32、中心波长在近蓝色波段的蓝色激发光源32和中心波长在红色波段的红色激发光源32；

所述紫外激发光源32为中心波长在350纳米的、定向性好的、高功率窄带LED或337纳米的激光器；

所述蓝色激发光源32为中心波长在450纳米、定向性好的、高功率窄带LED；

所述红色激发光源32为中心波长在650纳米、定向性好的、高功率窄带LED。

所述子宫颈醋酸着色系统设有实现醋酸在观察部表面均匀分布的醋酸雾化装置。

在本实施例中，荧光图像采集系统13可以使用实施例1所揭示的图像采集系统1。两者的主要区别在于图像采集系统1的常规彩色图像的获取方式不同：前者用荧光采集系统本身来合成彩色图像(即伪彩色图像)来作为已有的数值显微镜所提供的彩色图像，后者保留常规的数值阴道镜的彩色图像采集系统12。两者的荧光采图像集系统相同，两者对荧光的处理、分析、合成的算法相同及图像处理系统2相同，两者的光源系统3相同，醋酸着色系统相同。

在本实施例中，所述多通道窄带滤光片14还可以用真空镀膜或微光刻技术制造在单色图像传感器11的光电转换敏感元件上。

在本实施例中，所述多通道窄带滤光片14以宏滤光单元为基本周期单元，所述宏滤光单元在横向和纵向紧密排列。

所述宏滤光单元至少包含三个不同窄透通带的滤光微元；

所述宏滤光单元至少包含一个蓝光窄带滤光微元，所述蓝光窄带滤光微元只通过波长位于蓝光的波段的窄带光信号，所述蓝光窄带滤光微元在蓝光区域的透过率是在350～700纳米，是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个绿光窄带滤光微元，所述绿光窄带滤光微元只通过波长中位于绿光波段诊断区域的光信号，所述的绿光窄带滤光微元在绿光区域的透过率是在350～700纳米，是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个红光窄带滤光微元，所述红光窄带滤光微元只通过波长位于红光波段的光信号，所述的红光窄带滤光微元在红光区域的透过率是在350～700纳米，是其它区域的透过率的10倍以上。

所述宏滤光单元还包含一个窄带滤光微元是只通过对应于血红蛋白的吸收谱峰值波长的光信号。

所述图像采集系统1的核心是包含一个具有弱光成像能力的单色图像传感器11和一个至少含有以红、绿(CIN指纹物质FAD固有荧光峰值波长)、蓝光(CIN指纹物质NADH固有荧光峰值波长)为中心的窄通带棋盘式滤光片。图像采集系统1收集到的对应于红光、绿光、和蓝光的光学成分恰巧是肉眼所对应的红、绿、蓝光的中心波长。所述图像处理系统2将阴道与子宫颈5在白光照射下、图像采集系统1收集到的对应于红光、绿光、和蓝光的单色光学图像通过数值合成为一幅(伪)彩色图像，并把处理后的结果输送到彩色图像显示器进行显示。由于NADH得荧光峰值波长在450纳米附近，当阴道与子宫颈5在紫外及蓝光照射下，图像采集系统1所收集到的对应于450纳米左右的蓝光图像，反映了NADH(Nicotinamicle Adeninedinucleotide)随空间的分布。NADH被认为是抗氧化剂，对自由基起抗氧化保护作用。NADH含量相对较少的区域为CIN可疑部位。因而图像采集系统1收集到的对应于蓝光(如450纳米)的窄带荧光图像对应于以NADH为CIN标志物的诊断图像。FAD的固有荧光峰值波长在绿光波段的(如中心波长在525纳米)。而黄素腺嘌呤二核苷酸FAD，它的减少标志着癌变的可能性。在600纳米或波长更长的波段(如对应于肉眼的红色的中心波长650纳米)，CIN组织与正常组织的固有荧光没有明显区别。因而图像采集系统1可以利用(a^*蓝光图像+b^*绿光图像-c^*红光图像)来形成一幅提高CIN与正常组织对比度的诊断图像。所述图像处理系统2根据CIN子宫颈组织在醋酸染色后颜色的变化以及其在近紫外和蓝光波段的激发光照耀下发射的自发荧光与正常子宫颈组织的可以测量的差异，使用计算机算法，客观地给出CIN病变与否的诊断并获得CIN病变部位的位置，并将病变部位的边界标记在子宫颈的白光照射下所对应的彩色图上用以指导医生或组织取样或治疗。

实施例3

请一并参考图3、图4和图7，本发明窄带多光谱荧光阴道检查装置实施例包括图像采集系统1、图像处理系统2、光源系统3和子宫颈醋酸着色系统；

所述图像采集系统1为一个面阵式的多通道窄带滤光片14紧贴在一个彩色图像传感器11的成像面上；具有已有的数值阴道镜或荧光阴道镜所固有的功能部件(如图四所示)，其主要区别是紧邻在已有的数值阴道镜或荧光阴道镜的图像采集系统1中的彩色图像传感器添加了一片多透通道窄带滤光片以及所对应的图像处理系统2。

所述图像处理系统2连接图像采集系统1，并对图像采集系统1采集到的多道窄带图像进行校正、分析和处理，图像处理系统2设有显示处理结果的彩色图像显示器，所述图像处理系统2还根据醋酸着色多光谱分析和子宫颈固有荧光多光谱分析获得诊断结果并将该诊断结果标记在子宫颈彩色图像上；

所述光源系统3包括白色冷光光源的照明光源31和峰值在紫外和蓝光光源的激发光源32，所述照明光源31和激发光源32紧密地排列，所述的光源系统3还包括分别控制照明光源31和激发光源32开闭的光源开关；

所述子宫颈醋酸着色系统设有实现醋酸在观察部表面均匀分布的醋酸雾化装置。

在本实施例中，所述多通道窄带滤光片14用真空镀膜或微光刻技术制造在彩色图像传感器11的光电转换敏感元件上。

在本实施例中，所述多通道窄带滤光片14以宏滤光单元为基本周期单元，所述宏滤光单元在横向和纵向紧密排列。

所述宏滤光单元至少包含四个不同窄透通带的滤光微元；

所述宏滤光单元至少包含一个蓝光窄带滤光微元，所述蓝光窄带滤光微元只通过波长位于蓝光的波段的窄带光信号，所述蓝光窄带滤光微元在蓝光区域的透过率是在350～700纳米，在其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个绿光窄带滤光微元，所述绿光窄带滤光微元只通过波长中位于绿光波段诊断区域的光信号，所述的绿光窄带滤光微元在绿光区域的透过率是在350～700纳米，在其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个红光窄带滤光微元，所述红光窄带滤光微元只通过波长位于红光波段的光信号，所述的红光窄带滤光微元在红光区域的透过率是在350～700纳米，在其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个可见光滤光微元，所述透明滤光微元波长位于可见光区域的光信号，所述可见光滤光微元在可见光波段的透过率大于90％。

在本实施例中，所述光源系统3包含一个白色冷光照明光源31和一个或多个激发光源32。所述白色冷光照明光源31可以是一个定向性好的、高功率白色LED，白色LED光源由单个不同时控制激发光源32的电源控制开关控制，从白色LED出来的照明光不需要经过窄带滤光镜就直接照射到阴道与子宫颈5。激发光源32至少包含一个波长位于紫外光的(如中心波长在350纳米近紫外波段的、定向性好的、高功率窄带LED或者波长为337纳米的激光)。如果激发光源32为中心波长位于紫外的高功率LED，那么从近紫外LED出来的光还可以经过中心透过波长为350纳米的滤光片后均匀地照射到子宫颈。对应于所述的激发光源32还可以包含一个中心波长含有450纳米兰色波段的、定向性好的、高功率窄带LED，从蓝色LED出来的光经过中心透过波长为450纳米的滤光片后均匀地照射到子宫颈；激发光源32还可以包含一个中心波长含有650纳米红色波段的、定向性好的、高功率窄带LED，从蓝色LED出来的光经过中心透过波长为650纳米的滤光片后均匀地照射到子宫颈；所述的一个或多个单色激发光光源由同一个电源开关控制同时照射到子宫颈上，所述的单色和白色LED光源可以紧密地排列在一起。对应于图九右所示的多透通道滤光片具体实施实例中的宏滤光单元的激发光源32就同时包含了中心波长分别在350纳米，450纳米和650纳米的高功率单色LED光源(或相应接近波长的激光器，或白光光源经过中心通过波长在350纳米左右、450纳米左右、650纳米左右的滤波器后的混合光)。

本发明窄带多光谱荧光阴道检查装置使用可以包含以下几个步骤：首先所述光源系统3使用白光光源照射子宫颈、图像采集系统1进行测量获得阴道和子宫颈的自然彩色图像；其次用几种窄带激发光源32同时照射阴道与子宫颈5、由图像采集系统1进行测量获得多幅对应于NADH、胶原和FAD峰值荧光光谱、并由图像处理系统2根据子宫颈荧光图像获得CIN指纹物质随空间的分布图；之后在子宫颈均匀涂抹醋酸稍等片刻后，用冷白光照射子宫颈，图像采集系统1获得关于阴道和子宫颈的醋酸着色后的彩色图像，并根据醋酸着色情况对病人进行诊断；再次用几种窄带激发光同时照射子宫颈、由图像采集系统1进行测量获得多幅对应于NADH、胶原和FAD峰值的窄带荧光光谱、并由图像处理系统2对荧光窄带图像进行校正、分析、并根据正常组织和CIN组织的自发荧光的差异性来获得对子宫颈是否有CIN或癌变的诊断结果，并将诊断结果标记在在同一瞬间获得的子宫颈彩色图像上；这全个过程大约几分钟时间(主要时间花在醋酸涂抹和等待上)。可以用于快速筛查，还可以用于诊断及指导活检取样，还可以用于指导治疗。

以上所述各实施例及其改进，可以根据需要，灵活调整各改进方案的搭配。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种窄带多光谱荧光阴道检查装置，其特征在于：包括图像采集系统、图像处理系统、光源系统和子宫颈醋酸着色系统；

所述图像采集系统为一个面阵式的多通道窄带滤光片紧贴在一个单色图像传感器的成像面上；

所述图像处理系统连接图像采集系统，并对图像采集系统采集到的多道窄带图像进行校正、分析和处理，图像处理系统设有显示处理结果的彩色图像显示器；

所述光源系统包括白色冷光光源的照明光源和峰值在紫外和蓝光光源的激发光源，所述照明光源和激发光源紧密地排列，所述的光源系统还包括分别控制照明光源和激发光源开闭的光源开关；

所述子宫颈醋酸着色系统设有实现醋酸在观察部表面均匀分布的醋酸雾化装置；

所述多通道窄带滤光片用真空镀膜或微光刻技术制造在单色图像传感器的光电转换敏感元件上。

2.根据权利要求1所述的窄带多光谱荧光阴道检查装置，其特征在于：所述多通道窄带滤光片以宏滤光单元为基本周期单元，所述宏滤光单元在横向和纵向紧密排列。

3.根据权利要求2所述的窄带多光谱荧光阴道检查装置，其特征在于：所述宏滤光单元至少包含三个不同带宽的透通带的滤光微元；

所述宏滤光单元至少包含一个蓝光窄带滤光微元，所述蓝光窄带滤光微元只通过波长位于蓝光的波段的窄带光信号，所述蓝光窄带滤光微元在蓝光区域的透过率是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个绿光窄带滤光微元，所述绿光窄带滤光微元只通过波长中位于绿光波段诊断区域的光信号，所述的绿光窄带滤光微元在绿光区域的透过率是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个红光窄带滤光微元，所述红光窄带滤光微元只通过波长位于红光波段的光信号，所述的红光窄带滤光微元在红光区域的透过率是其它区域的透过率的10倍以上。

4.根据权利要求2所述的窄带多光谱荧光阴道检查装置，其特征在于：所述宏滤光单元还包含一个窄带滤光微元为只通过对应于血红蛋白的吸收谱峰值波长的光信号。

5.一种窄带多光谱荧光阴道检查装置，其特征在于：包括图像采集系统、图像处理系统、光源系统和子宫颈醋酸着色系统；

所述图像采集系统包括彩色图像采集系统和荧光图像采集系统，所述荧光图像采集系统包括面阵式的多通道窄带滤光片和单色图像传感器，所述多通道窄带滤光片紧贴在所述单色图像传感器的成像面上；

所述图像处理系统连接所述的两个图像采集系统，所述图像处理系统设有显示处理结果的彩色图像显示器，图像处理系统对对荧光图像采集系统输出的多道窄带图像进行校正、分析和处理，获得一幅含有诊断结果的伪彩色图像，并把所述的伪彩色图像输送到所述彩色图像显示器，与彩色图像采集系统收集到的自然彩色图像并排显示；

所述光源系统包括白色冷光光源的照明光源和峰值在紫外和蓝光光源的激发光源，所述照明光源和激发光源紧密地排列，所述的光源系统还包括分别控制照明光源和激发光源开闭的光源开关；

所述子宫颈醋酸着色系统设有实现醋酸在观察部表面均匀分布的醋酸雾化装置；

所述多通道窄带滤光片用真空镀膜或微光刻技术制造在彩色图像传感器的光电转换敏感元件上。

6.根据权利要求5所述的窄带多光谱荧光阴道检查装置，其特征在于：所述多通道窄带滤光片以宏滤光单元为基本周期单元，所述宏滤光单元在横向和纵向紧密排列。

7.根据权利要求6所述的窄带多光谱荧光阴道检查装置，其特征在于：所述宏滤光单元至少包含三个不同带宽的透通带的滤光微元；

所述宏滤光单元至少包含一个蓝光窄带滤光微元，所述蓝光窄带滤光微元只通过波长位于蓝光的波段的窄带光信号，所述蓝光窄带滤光微元在蓝光区域的透过率是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个绿光窄带滤光微元，所述绿光窄带滤光微元只通过波长中位于绿光波段诊断区域的光信号，所述的绿光窄带滤光微元在绿光区域的透过率是其它区域的透过率的10倍以上；

所述宏滤光单元还至少包含一个红光窄带滤光微元，所述红光窄带滤光微元只通过波长位于红光波段的光信号，所述的红光窄带滤光微元在红光区域的透过率是其它区域的透过率的10倍以上。

8.根据权利要求6所述的窄带多光谱荧光阴道检查装置，其特征在于：所述宏滤光单元还包含一个窄带滤光微元为只通过对应于血红蛋白的吸收谱峰值波长的光信号。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的窄带多光谱荧光阴道检查装置，其特征在于：所述白色冷光光源为LED灯、汞灯、钨丝灯、疝灯或或其它宽带白光源；

所述激发光源包括三个单色激发光光源，三个单色激发光光源由同一个电源开关控制同时照射到子宫颈上，三个单色激发光光源分别为中心波长在近紫外的紫外激发光源、中心波长在近蓝色波段的蓝色激发光源和中心波长在红色波段的红色激发光源；

所述紫外激发光源为中心波长在350纳米的、定向性好的、高功率窄带LED或337纳米的激光器；

所述蓝色激发光源为中心波长在450纳米、定向性好的、高功率窄带LED；

所述红色激发光源为中心波长在650纳米、定向性好的、高功率窄带LED。

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