CN102697448A - 具有多普勒激光和oct功能的胶囊小肠镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜系统，包括具有光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜、体外接收装置和计算机系统，所述具有光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜具有一外壳，所述外壳内设有电源模块、多普勒激光模块、光学相干层析成像模块、第一图像处理模块、第二图像处理模块、储存及通讯模块和副结构。本发明提供的胶囊小肠镜系统将多普勒激光技术、光学相干层析成像技术与胶囊小肠镜技术结合，同时通过多普勒激光模块和光学相干层析成像模块分别获取肠壁的表层血管图和断层结构图像，能够更加真实和客观地揭示人体胃肠道的状况，有利于更加准确地对胃肠道进行有效诊断。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械领域，具体地说，本发明涉及一种胶囊小肠镜系统。
背景技术
胶囊内窥镜全称为“智能胶囊消化道内镜系统”，又称“医用无线内镜”。其原理是受检者通过口服内置摄像与信号传输装置的智能胶囊，借助消化道蠕动使之在消化道内运动并拍摄图像，医生利用体外的图像记录仪和影像工作站，了解受检者的整个消化道情况，从而对其病情做出诊断。胶囊内镜具有检查方便、无创伤、无导线、无痛苦、无交叉感染、不影响患者的正常工作等优点，扩展了消化道检查的视野，克服了传统的插入式内镜所具有的耐受性差、不适用于年老体弱和病情危重等缺陷，是消化道疾病尤其是小肠疾病诊断的首选方法。
目前传统的内窥镜系统，其方式大部分采用冷光源作为内窥镜照明的介质，通过传统棱镜光学系统或者电子CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)光学系统以获取人体器官腔体组织的图像，以可视的方式来作为病症的诊断依据，一般可见的人体器官内的病变可以通过肉眼的观察获得，而某些潜在的病症却显示不出性状，根据内窥镜反馈的图像难以诊断，必须通过取组织活检等方式来获得，这是传统内窥镜的其中一个短处。内窥镜的发展史从黑暗走向光明的历史，即从无光观察到冷光源供光观察，在有光的条件下，医生通过内窥镜的光学系统能观察到胃肠道内的面貌。
多普勒原理在各个领域都得到广泛应用，工业上利用激光束的多普勒效应，用于测量物体的速度，其精确度高；医学上利用超声波的多普勒效应，观测患者身体状况。目前多普勒激光技术慢慢也进入医学领域，利用激光的多普勒效应以无创或者微创的方式测量各种组织和器官的微循环血流，除此之外还能做一系列的分析计算，包括微循环的血液动力学变化，以及心脏同步跳动甚至二重脉搏等，做到精密监控的目的。目前尚没有出现具有多普勒激光功能的胶囊小肠镜系统。
光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)技术利用弱相干光干涉原理，检测被测组织不同深度的背向散射信号，并通过扫描得到组织二维或三维深度结构图像，具有无辐射、非侵入、高分辨率及高探测灵敏度等特点。OCT技术已经在眼科检查中得到有效的应用，而介入人体器官内，将OCT技术微型化应用于器官内的病症探查，目前尚未得到有效实行。
发明内容
针对以上要解决的技术问题，本发明的目的在于提出一种具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜系统，其利用光学相关层析成像技术和多普勒激光技术作为核心观察手段，结合胶囊内镜的优势，利用全新的方法和视角对肠道进行观察。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种具有多普勒激光和OCT功能的胶囊小肠镜系统，包括具有多普勒激光和OCT功能的胶囊小肠镜、体外接收装置和计算机系统，其中，所述具有多普勒激光和OCT功能的胶囊小肠镜具有一外壳，该外壳为两头半圆形胶囊状密封结构，所述外壳内设有电源模块，以及分别与该电源模块相连的多普勒激光模块、光学相干层析成像模块、第一图像处理模块、第二图像处理模块和储存及通讯模块，所述多普勒激光模块和所述光学相干层析成像模块分别靠近所述外壳的两圆端设置，所述多普勒激光模块、所述第一图像处理模块与所述储存及通讯模块依次相连，所述光学相干层析成像模块、所述第二图像处理模块与所述储存及通讯模块依次相连；所述外壳内还设有副结构，其用于固定所述外壳内部各模块；
所述多普勒激光模块靠近所述外壳的一圆端设置，用于获取消化道壁的表层血管图像，并将其传送至所述第一图像处理模块，然后经第一图像处理模块处理后，将其进一步分析处理成可供显示或者储存的格式，再传送至所述储存及通讯模块；
所述光学相干层析成像模块靠近所述外壳的另一圆端设置，用于获取消化道壁的断层结构图像并将其传送至所述第二图像处理模块，所述第二图像处理模块用于接收所述光学相干层析成像模块获取的图像，并将其进一步分析处理成可供显示或者储存的格式，并传送至所述储存及通讯模块；
所述储存及通讯模块用于储存所述第一图像处理模块和所述第二图像处理模块处理后的图片，并通过无线传输方式向体外接收装置发射所获取的图片，并由所述计算机系统进行分析。
作为本发明的一种优选实施方式，所述多普勒激光模块靠近所述外壳圆端的一端设有多普勒激光发射端和多普勒激光接收端；所述多普勒激光接收端通过数据传输线路与所述图像处理模块相连，所述多普勒激光发射端发出特定频率的激光束至肠壁，待激光束反射后，多普勒激光接收端对返回的激光进行采集，经数据传输线路传送至所述第一图像处理模块。
作为本发明的一种优选实施方式，所述光学相干层析成像模块包括靠近所述外壳圆端的棱镜、以及与该棱镜依次相连的自聚焦透镜、光纤组织和图像信息传输结构，所述图像信息传输结构与所述第二图像处理模块相连，并将光学相关层析成像模块采集到的数据传输至所述第二图像处理模块。
作为本发明的一种优选实施方式，所述外壳直径至多15毫米，长度至多30毫米。
作为本发明的一种优选实施方式，所述电源模块为可重复充电电池。
作为本发明的一种优选实施方式，所述电源模块为可替换电池。
作为本发明的一种优选实施方式，所述体外接收装置为佩戴式接收器。
作为本发明的一种优选实施方式，所述体外接收装置为手持式接收器。
本发明所述的具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜系统，其使用方法如下：患者经过术前的检查后，通过口服具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜，该胶囊小肠镜经人体食道进入胃腔并在一定时间内经过人体内的自然运输进入依次进入十二指肠道、小肠道、大肠道、结肠和直肠，最终通过人体的排泄功能排出体外，完成其工作的整个周期。在胶囊小肠镜进入人体后，患者可以佩戴体外接收装置，并通过该体外接收装置激活胶囊小肠镜，打开多普勒激光模块和光学相关层析成像模块进行肠壁表层血管和断层间的扫描，经处理后，可以储存或通过无线发射至体外的接收设备，并实时显示在计算机系统的监视屏。医生通过观察各消化道壁的表层血管图和肠壁断层图像，对其进行分析，得到更加丰富的诊断依据。医生可以实时地检测到胶囊小肠镜返回的关于肠壁的肉眼不能观察到的图像信息。
与现有技术相比，本发明采用光学相干层析成像技术和多普勒激光技术作为核心观察手段，将光学相干层析成像技术、多普勒激光技术与胶囊小肠镜技术结合，能够同时获取胃肠道壁的表层血管图和断层间结构图，并通过系统分别对各种图像进行对比分析，更加全面客观地认识胃肠道和相关胃肠病变。
本发明所述的具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜系统，利用胶囊内镜微小化和手术的无痛无创化，结合多普勒激光技术以及在医学领域极少使用的光学相干层析成像技术，达到诊断人体胃肠道功能和病变的目的。该具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜体积小、重量轻，患者服用后无恐惧感，且操作简单，无操作引致的并发症，其通过多普勒激光模块获得的表层血管图以及通过光学相关层析成像模块获取的肠壁的断层间结构图，能够更加真实和客观地揭示人体胃肠道的状况，有利于更加准确地对胃肠道进行有效诊断。
附图说明
图1是本发明提供的具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜系统工作示意图。
图2是本发明提供的具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，但本发明并不限于以下具体实施例。
图1为本发明所述的具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜系统的工作示意图。如图1所示，本发明提供的具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜系统由具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜1，体外接收装置和计算机系统4组成。所述体外接收装置优选为佩戴式接收器2或手持式接收器3。当患者经过详细严格的术前检查后，口服吞入本发明提供的具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜1，该胶囊小肠镜1经口腔5，依次通过食道51、胃52、十二指肠53、小肠54、大肠55，并经由肛门56排出体外，完成整个工作周期。当胶囊小肠镜1进入人体后，患者可使用体外接收装置(例如佩戴式接收器2或手持式接收器3)，并通过该体外接收装置激活所述胶囊小肠镜1，对其发出指令，使胶囊小肠镜1在人体消化系统的各器官中同时获取消化道壁的表层血管图和断层结构图。这些消化道壁的表层表层血管图和断层结构图经处理后，可通过无线发射至体外接收装置，并实时显示在计算机系统4的显示屏上。计算机系统4能够读取所获得的信息，医生通过观察各器官的消化道壁的表层血管图和断层结构图，并对其进行分析，能够得到更加丰富的诊断依据。
如图2所示，为本发明提供的具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜1的结构示意图。该具有多普勒激光和光学相干层析成像功能的胶囊小肠镜1具有一外壳11，该外壳11为两头半圆形胶囊状密封结构，其横切面优选为圆形，其尺寸优选为直径至多15毫米，长度至多30毫米，以便于患者吞服，制备该外壳11的材料优选能够耐受胃腔的强酸性环境。
所述外壳11内设有电源模块15，以及分别与该电源模块15相连的多普勒激光模块12、光学相干层析成像模块16、第一图像处理模块13、第二图像处理模块13’和储存及通讯模块14。所述多普勒激光模块12和所述光学相干层析成像模块16分别靠近所述外壳11的两圆端设置，所述多普勒激光模块12、所述第一图像处理模块13与所述储存及通讯模块14依次相连，所述光学相干层析成像模块16、所述第二图像处理模块13’与所述储存及通讯模块14依次相连；所述外壳11内还设有副结构17。
所述多普勒激光模块12靠近所述外壳11的一圆端设置，用于获取消化道壁的正常表层血管图像，并将其传送至所述第一图像处理模块13。如图2所示，该多普勒激光模块12靠近所述外壳11的圆端设有多普勒激光发射端121和多普勒激光接收端122，所述多普勒激光接收端122通过数据传输线路与所述第一图像处理模块13相连，所述多普勒激光发射端121发出特定频率的激光束至肠壁，待激光束反射回来后，多普勒激光接收端122对返回的激光进行采集，再经数据传输线路传送至第一图像处理模块13。第一图像处理模块13用于接收所述多普勒激光模块12获取的图像，并将其进一步分析处理成可供显示或者储存的格式，传送至所述储存及通讯模块14。
所述光学相干层析成像模块16靠近所述外壳11的另一圆端设置，用于获取消化道壁的断层结构图像，并将其传送至所述第二图像处理模块13’。所述光学相干层析成像模块16包括靠近所述外壳11圆端设置的棱镜161、以及与该棱镜161依次相连的自聚焦透镜、光纤组织和图像信息传输结构，所述棱镜161用于获取消化道壁的断层结构数据，所述图像信息传输结构与所述第二图像处理模块13’相连，并将光学相关层析成像模块16采集到的数据传输至所述图像处理模块13’。所述第二图像处理模块13’用于接收所述光学相干层析成像模块16获取的图像，将其进一步分析处理成可供显示或者储存的格式，并传送至所述储存及通讯模块14；
所述电源模块15用于为所述外壳11内各模块提供正常工作所需要的能量，其优选为可重复充电电池或可替换电池。
所述储存及通讯模块14用于接受并储存所述第一图像处理模块13和第二图像处理模块13’处理后的图片，并通过无线传输方式向体外接收装置(例如佩戴式接收器2或手持式接收器3)发射所获取的图片，并由所述计算机系统4进行分析；
所述外壳11内设有副结构17，该副结构17用于固定所述外壳11内部各模块，其优选为包括固定框架结构。
本发明通过多普勒激光模块12获取消化道壁的表层血管图像，同时通过光学相干层析成像模块16获取消化道壁的断层结构图像，并分别经第一图像处理模块13和第二图像处理模块13’进行处理后，通过储存及通讯模块14实时向人体外发射消化道壁的表层血管图像和断层结构图像，或者将图像储存在该储存及通讯模块14中，待排出人体后再由体外的计算机系统4进行读取图像数据，以便为医生提供使用传统胃肠镜时所无法得到的、真实可靠的状态信息，丰富了肠道观察和诊断的手段，也进一步保证了诊断的准确性。
Claims (8)
1.一种具有多普勒激光和OCT功能的胶囊小肠镜系统，包括具有多普勒激光和OCT功能的胶囊小肠镜、体外接收装置和计算机系统，其特征在于：所述具有多普勒激光和OCT功能的胶囊小肠镜具有一外壳，该外壳为两头半圆形胶囊状密封结构，所述外壳内设有电源模块，以及分别与该电源模块相连的多普勒激光模块、光学相干层析成像模块、第一图像处理模块、第二图像处理模块和储存及通讯模块，所述多普勒激光模块和所述光学相干层析成像模块分别靠近所述外壳的两圆端设置，所述多普勒激光模块、所述第一图像处理模块与所述储存及通讯模块依次相连，所述光学相干层析成像模块、所述第二图像处理模块与所述储存及通讯模块依次相连；所述外壳内还设有副结构，其用于固定所述外壳内部各模块；
所述多普勒激光模块靠近所述外壳的一圆端设置，用于获取消化道壁的表层血管图像，并将其传送至所述第一图像处理模块，然后经第一图像处理模块处理后，将其进一步分析处理成可供显示或者储存的格式，再传送至所述储存及通讯模块；
所述光学相干层析成像模块靠近所述外壳的另一圆端设置，用于获取消化道壁的断层结构图像并将其传送至所述第二图像处理模块，所述第二图像处理模块用于接收所述光学相干层析成像模块获取的图像，并将其进一步分析处理成可供显示或者储存的格式，并传送至所述储存及通讯模块；
所述储存及通讯模块用于储存所述第一图像处理模块和所述第二图像处理模块处理后的图片，并通过无线传输方式向体外接收装置发射所获取的图片，并由所述计算机系统进行分析。
2.根据权利要求1所述的胶囊小肠镜系统，其特征在于：所述多普勒激光模块靠近所述外壳圆端的一端设有多普勒激光发射端和多普勒激光接收端；所述多普勒激光接收端通过数据传输线路与所述图像处理模块相连，所述多普勒激光发射端发出特定频率的激光束至肠壁，待激光束反射后，多普勒激光接收端对返回的激光进行采集，经数据传输线路传送至所述第一图像处理模块。
3.根据权利要求1所述的胶囊小肠镜系统，其特征在于：所述光学相干层析成像模块包括靠近所述外壳圆端的棱镜、以及与该棱镜依次相连的自聚焦透镜、光纤组织和图像信息传输结构，所述图像信息传输结构与所述第二图像处理模块相连，并将光学相关层析成像模块采集到的数据传输至所述第二图像处理模块。
4.根据权利要求1至3任一项所述的胶囊小肠镜系统，其特征在于：所述外壳直径至多15毫米，长度至多30毫米。
5.根据权利要求1至3任一项所述的胶囊小肠镜系统，其特征在于：所述电源模块为可重复充电电池。
6.根据权利要求1至3任一项所述的胶囊小肠镜系统，其特征在于：所述电源模块为可替换电池。
7.根据权利要求1至3任一项所述的胶囊小肠镜系统，其特征在于：所述体外接收装置为佩戴式接收器。
8.根据权利要求1至3任一项所述的胶囊小肠镜系统，其特征在于：所述体外接收装置为手持式接收器。
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