CN107095640A - 一种多成像模式的内置式阴道镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多成像模式的内置式阴道镜，实现放大倍率连续可调，同时实现多种成像模式（如白光成像模式，多光谱成像模式，荧光染色成像模式，绿光成像模式等），通过不同成像模式对被检组织进行成像，多光谱成像模式和荧光染色成像模式提供微细血管级的高对比度分布图像，白光成像模式用于普通场合，方便使用，如可用于醋白反应和碘试验技术；将内置式放大成像单元放于阴道内，根据需要调整其工作距离的远近而完成放大倍率调节；为了不影响活检钳进行取样，摄像单元设置在内置式放大成像单元底部，配合直径较小的内置式放大成像单元，不干扰操作；本内置式阴道镜为临床提供第一手血管分布信息，提高活检准确率，减少误诊率。
Description
技术领域
本发明涉及一种医用成像装置，尤其涉及的是一种多成像模式的内置式阴道镜。
背景技术
宫颈癌是最常见的妇科恶性肿瘤，全球每年约有52万新发病例和27万死亡病例。中国是世界上宫颈癌的高发国家，每年约有15万新发病例，其中约5.3万人死亡，患病和死亡人数约占全世界总数的1/3。因此，宫颈癌的早期诊断和预防具有重要的现实意义。
1925年德国学者Hans Hinselman发明了阴道镜，用于宫颈观察，至今已有近百年历史，历经光学、电子和光电一体阴道镜等发展过程，已经成为宫颈癌诊断不可缺少的仪器。
在阴道镜的发展中，追求更高的分辨率、更加清晰的图像是很重要的一方面。目前广泛使用的阴道镜，包括清晰度达到最高水平的阴道镜，均采用外置式的成像系统，而阴道镜在使用中需要保证至少300mm的工作距离，才不至于影响使用医生的操作，但是，如此长的工作距离，从原理上决定了这类阴道镜的外置式成像系统结构过大，导致放大倍率受到严重局限，分辨率不足。因此，如果希望通过阴道镜观察到分辨率更高、更加清晰的宫颈表面图像，最有效且比较现实的路径之一就是将成像系统设计成为内置式，使得其能够在不影响医生操作的前提下，更靠近宫颈表面，但内置式的成像系统对设计技术及工程技术提出了更高的要求，虽然早在1965年，就有学者已经发表了内置式阴道镜的效果（Antoine T,Grunberger V. Atlas der Kolpomikroskopie. Stuttgart，1956和Richart RM.Colpomicroscopic studies of the distribution of dysplasia and carcinoma insitu. Cancer. 18:950，1965），这种内置式阴道镜进入阴道后对组织实现了10倍光学放大，但是该内置式阴道镜的探头部分直径达到32mm，由于仪器探头部分过于粗大，导致无法灵活调整视野（视野小）、直视无法看到侧面（宫颈是圆锥形）、操作性不佳导致操作性不佳而没有得到广泛的应用。
另一方面，随着医学界对宫颈病变研究的逐渐深入，为达到更精确的诊断，不仅需要图像更清晰，同时也需要能够更高对比度地观察宫颈表面微小血管的分布。单纯普通白光下的阴道镜图像已渐渐满足不了这样的需求。为此，目前常见的阴道镜中，加入绿光成像功能，部分厂家的阴道镜加入了自发荧光成像的功能，但是总体效果并不理想，皆不能满足临床对高对比度的需求。因此，一些新颖的成像技术被引入到阴道镜成像中，比如窄带成像技术（专利号：CN201110127234.9），该发明是一种窄带多光谱荧光阴道检查装置，利用在相机前加入滤光片来获得不同光谱数据，但此方法实现起来昂贵且繁琐。此外，宝胆公司提出了将一种新型技术应用于阴道镜的思路（专利号：CN102008284A，CN102100531A，CN101912303A），但仍止于基本思路，在技术实现及工程实现上存在着巨大障碍。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多成像模式的内置式阴道镜，旨在解决现有技术在成像的分辨率及微小血管的对比度两方面不能达到要求的问题。
本发明的技术方案如下：一种多成像模式的内置式阴道镜，其中，包括：
对受检人体组织进行内置式采集成像，并根据工作距离的变化而完成不同放大倍率的调节，实现对受检人体组织的高分辨率成像的内置成像系统；
为内置成像系统提供光源的光源系统；
对所述内置成像系统采集的图像数据进行加工处理和分析的图像视频处理及显示系统；
所述内置成像系统和图像视频处理及显示系统连接。
所述的多成像模式的内置式阴道镜，其中，所述内置成像系统包括深入阴道内的内置式放大成像单元、对内置式放大成像单元获取的受检组织即时图像进行成像的摄像单元和对受检组织进行均匀照明的照明单元；所述照明单元置于内置式放大成像单元深入阴道内的一侧，围绕内置式放大成像单元的成像部位设置，光源系统为照明单元提供光源；所述摄像单元与图像视频处理及显示系统连接。
所述的多成像模式的内置式阴道镜，其中，所述内置式放大成像单元由多组镜片构成，多组镜片设置的位置根据光源系统提供的光源中心波长来决定，所述内置式放大成像单元直径为2.6mm-3.3mm。
所述的多成像模式的内置式阴道镜，其中，所述摄像单元向下设置在内置式放大成像单元的底部。
所述的多成像模式的内置式阴道镜，其中，所述摄像单元包括调焦装置和高灵敏相机。
所述的多成像模式的内置式阴道镜，其中，所述摄像单元包括还包括滤光片安装位置，在荧光成像模式下，在滤光片安装位置上放置滤除激发光的滤光片，滤光片所在平面与光轴所在平面形成的夹角最小为85°。
所述的多成像模式的内置式阴道镜，其中，所述图像视频处理及显示系统包括对内置成像系统采集到的图像进行处理、分析和储存的控制装置和显示装置，所述显示装置和控制装置连接。
所述的多成像模式的内置式阴道镜，其中，还包括支撑内置成像系统的支撑系统，所述支撑系统包括底座单元和带动内置成像系统对高度、俯仰角度、前后位置进行调节的云台单元，所述云台单元设置在底座单元上，内置成像系统设置在云台单元上。
所述的多成像模式的内置式阴道镜，其中，所述光源系统内安装有可更换的LED。
所述的多成像模式的内置式阴道镜，其中，所述光源系统内安装有白光LED、绿光LED、蓝光LED和红外LED，打开白光LED时为白光成像模式，打开绿光LED为绿光成像模式，同时打开绿光LED和蓝光LED时为多光谱成像模式，同时打开白光LED和红外LED且白光LED和红外LED交替闪烁时为荧光染色成像模式。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种多成像模式的内置式阴道镜，实现了放大倍率的连续可调，同时实现多种成像模式（如白光成像模式，多光谱成像模式，荧光染色成像模式，绿光成像模式等），通过不同成像模式对被检组织进行成像，多光谱成像模式和荧光染色成像模式提供微细血管级的高对比度分布图像，白光成像模式用于普通场合，方便使用，如可用于醋白反应和碘试验技术；所有成像模式均需要将内置式放大成像单元放置于阴道内，根据需要调整内置式放大成像单元工作距离的远近而完成放大倍率的调节；为了不影响活检钳进行取样，摄像单元设置在内置式放大成像单元的底部，配合直径较小的内置式放大成像单元，不对操作产生干扰；本多成像模式的内置式阴道镜为临床提供第一手血管的分布信息，提高活检的准确率，减少误诊率。
附图说明
图1是本发明中多成像模式的内置式阴道镜的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
如图1所示，一种多成像模式的内置式阴道镜，包括：
对受检人体组织进行内置式采集成像的内置成像系统100；
为内置成像系统100提供光源的光源系统200；
对所述内置成像系统100采集的图像数据进行加工处理和分析的图像视频处理及显示系统300；
所述内置成像系统100和图像视频处理及显示系统300连接。所述内置成像系统100提供对受检组织进行成像的功能，根据工作距离的变化而完成不同放大倍率的调节，实现了对受检组织的高分辨率成像。
具体地，所述内置成像系统100包括深入阴道内的内置式放大成像单元110、对内置式放大成像单元110获取的受检组织即时图像进行成像的摄像单元120和对受检组织进行均匀照明的照明单元130；所述照明单元130置于内置式放大成像单元110深入阴道内的一侧，围绕内置式放大成像单元110的成像部位设置，使得发出的光均匀照射在受检人体组织上，光源系统200为照明单元130提供光源；所述摄像单元120与图像视频处理及显示系统300连接。
具体地，所述内置式放大成像单元110由多组镜片构成，多组镜片设置的位置根据光源系统200提供的光源中心波长来决定。本实施例中，为了对内置式放大成像单元110进行保护，防止在操作过程中损坏多组镜片，在内置式放大成像单元110深入阴道内的一侧的端部设置有保护玻璃，优选地，保护玻璃的厚度为0.8mm。为方便伸入宫颈管，所述内置式放大成像单元110直径控制在2.6mm-3.3mm，优选地，所述内置式放大成像单元110直径控制在3mm。
为方便内置式放大成像单元110的使用，所述内置式放大成像单元110设置为可拆卸式结构，具有防水功能，人体相容性好，可以进行消毒。优选地，所述内置式放大成像单元110使用不锈钢材料进行制造，根据使用条件的不同，内置式放大成像单元110还可以使用普通内镜进行替代。
为了缩短整个内置成像系统100的长度，方便操作，所述摄像单元120向下设置在内置式放大成像单元110的底部。优选地，摄像单元120与内置式放大成像单元110之间保持90度的夹角。
具体地，所述摄像单元120包括调焦装置和高灵敏相机。为了满足不同成像模式的要求，所述摄像单元120还包括设置滤光片的滤光片安装位置，在荧光成像模式下，在滤光片安装位置上放置滤光片，滤光片所在平面与光轴所在平面形成的夹角最小为85度，通过使用滤光片，将激发光滤除。优选地，所述滤光片的OD值（光密度）需要达到6以上。
本实施例中，所述调焦装置采用调焦旋钮实现，使得工作距离在5mm-100mm内均可以清晰成像。优选地，所述调焦旋钮全部行程为1圈半。
具体地，所述光源系统200内安装有可更换的LED，可根据不同成像需求进行更换，光源系统200通过光纤为照明单元130提供光源，本实施例中，为了方便安装，所述光纤采用快插式结构。优选地，所述光源系统200中设置有4个LED安装位置，一个LED安装位置安装白光LED（显色指数大于90），一个LED安装位置安装绿光LED（中心波长为510nm），一个LED安装位置安装蓝光LED（中心波长为450nm），一个LED安装位置安装红外LED（中心波长为780nm）。
优选地，所述照明单元130采用光纤丝导光，所述光纤丝均匀围绕内置式放大成像单元110深入阴道内一侧的成像部位处分布，保证均匀出光。
具体地，所述图像视频处理及显示系统300包括对内置成像系统100采集到的图像进行处理、分析和储存的控制装置310和显示装置320，所述显示装置320和控制装置310连接。所述控制装置310可以采用高性能的PC机（personal computer，个人计算机），也可以采用FPGA（Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）等硬件电路板。
为了方便本多成像模式的内置式阴道镜的使用，使本多成像模式的内置式阴道镜在使用过程中的稳定性更好，所述多成像模式的内置式阴道镜还包括支撑内置成像系统100的支撑系统400，所述支撑系统400包括底座单元420和设置在底座单元420上的云台单元410，内置成像系统100设置在云台单元410上，调节云台单元410可动实现对内置成像系统100的高度、俯仰角度、前后位置进行调节，使得内置成像系统100可以在运动范围内的任意位置实现停留，进行图像采集，为整个内置成像系统100提供稳定的支撑，保证活动顺畅，确保内置成像系统100在静止时稳定、无抖动。
本多成像模式的内置式阴道镜的具体操作过程如下：将已经消毒的内置成像系统100安装在支撑系统400上，根据需要和位置距离调节好底座单元420和云台单元410，使内置成像系统100与被检人员的位置距离合适，此时内置内置式放大成像单元110正对着被检人员的外阴，调节光源系统200为白光模式，对被检人员的外阴进行观察；在括阴操作后，将内置式放大成像单元110置于被检人员的阴道内，在内置式放大成像单元110距离宫颈位置稍远的情况下，调节摄像单元120中的调焦旋钮进行清晰观察，此时可以完整观察整个宫颈的情况，可以根据实际需要更换其他照明模式；如果对宫颈的放大倍率不满意，可以将内置式放大成像单元110向内推，内置式放大成像单元110与宫颈距离越小，放大倍率越大，调焦装置设计的最短工作距离为5mm，此时放大倍率足以观察到细微血管，由于在这种放大倍率下，白光下的血管对比度不高，可以适当更换其他成像模式（有白光成像模式、绿光成像模式、多谱成像模式和荧光成像模式），直到观察到满意图像为止；若需要对宫颈进行活检、上药等操作，调节内置式放大成像单元110的位置，内置式放大成像单元110的直径只有3mm，且摄像单元120向下设置在内置式放大成像单元110的底部，不会阻挡操作，通过光源系统200和照明单元130照明，可以用肉眼看清宫颈的位置；所有操作后对内置成像系统100进行消毒；可根据实际需要选择本技术方案中提供的几种成像模式进行观察（以上宫颈观察的过程可同样适用于对宫颈管的观察）。
其中，本技术方案提供白光成像模式、绿光成像模式、多谱成像模式和荧光成像模式，具体如下：
1. 白光成像模式：使用高显色指数的白光LED进行照明，保证图像明亮清晰锐利，白平衡准确。
2. 绿光成像模式：此时光源系统200打开绿光LED，绿光LED中心波长为510nm，带宽为10nm，绿光均匀照射在相同部位，摄像单元120将宫颈管或宫颈在绿光下反射的图案实时显示在显示装置320上，在绿光模式下进行观察，保存图片。
3. 多光谱成像模式：此时光源系统200同时打开绿光LED和蓝光LED，蓝光LED中心波长为450nm，带宽为10nm。绿光和蓝光均匀照射在同一部位，摄像单元120将宫颈管或宫颈在蓝绿光下反射的图案传输到控制装置310中，经过处理后实时显示在显示装置320上。在多谱成像模式下进行观察，保存图片，显示的合成图像算法如下：
式1
其中，G、B为原图像中的绿蓝通道信息，R’、 G’和 B’为新图像中的蓝绿通道信息，C为合成矩阵。
4. 荧光染色成像模式：此时光源系统200同时打开白光LED和红外LED，白光LED和红外LED交替闪烁。以下血管成像以ICG成像为例，白光LED和红外LED交替闪烁，摄像单元120加入陷波滤光片，将激发光滤除，应用无菌注射用蒸馏水溶解，在静注ICG 15-20s后，血管即开始显影，可以清晰地观察到动脉期、毛细血管期、静脉期血管影像，能显示管径小于1.0mm的细小血管；动脉期持续6-9秒后开始亮度衰减，毛细血管期移行于静脉期后，持续约2.0min，静脉期与毛细血管期不易明确区分；造影时首先清理术野，将需要观察的目标血管及病变组织显露清楚，调整好内置式阴道镜的观察角度、放大倍率，显示模式切换到荧光造影模式，将配制的ICG溶液(成人用25.0mg溶于2.0ml的无菌注射用蒸馏水中)经静脉或中心静脉导管快速推注，通过荧光录像观察手术视野区的血管情况。
本多成像模式的内置式阴道镜实现了放大倍率的连续可调，同时实现多种成像模式（如白光成像模式，多光谱成像模式，荧光染色成像模式，绿光成像模式等），通过不同成像模式对被检组织进行成像，多光谱成像模式和荧光染色成像模式提供微细血管级的高对比度分布图像，白光成像模式用于普通场合，方便使用，如可用于醋白反应和碘试验技术；所有成像模式均需要将内置式放大成像单元110放置于阴道内，根据需要调整内置式放大成像单元110工作距离的远近而完成放大倍率的调节；为了不影响活检钳进行取样，摄像单元120设置在内置式放大成像单元110的底部，配合直径较小的内置式放大成像单元110，不对操作产生干扰；本多成像模式的内置式阴道镜为临床提供第一手血管的分布信息，提高活检的准确率，减少误诊率。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，包括：
对受检人体组织进行内置式采集成像，并根据工作距离的变化而完成不同放大倍率的调节，实现对受检人体组织的高分辨率成像的内置成像系统；
为内置成像系统提供光源的光源系统；
对所述内置成像系统采集的图像数据进行加工处理和分析的图像视频处理及显示系统；
所述内置成像系统和图像视频处理及显示系统连接。
2.根据权利要求1所述的多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，所述内置成像系统包括深入阴道内的内置式放大成像单元、对内置式放大成像单元获取的受检组织即时图像进行成像的摄像单元和对受检组织进行均匀照明的照明单元；所述照明单元置于内置式放大成像单元深入阴道内的一侧，围绕内置式放大成像单元的成像部位设置，光源系统为照明单元提供光源；所述摄像单元与图像视频处理及显示系统连接。
3.根据权利要求2所述的多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，所述内置式放大成像单元由多组镜片构成，多组镜片设置的位置根据光源系统提供的光源中心波长来决定，所述内置式放大成像单元直径为2.6mm-3.3mm。
4.根据权利要求2所述的多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，所述摄像单元向下设置在内置式放大成像单元的底部。
5.根据权利要求1所述的多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，所述摄像单元包括调焦装置和高灵敏相机。
6.根据权利要求5所述的多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，所述摄像单元包括还包括滤光片安装位置，在荧光成像模式下，在滤光片安装位置上放置滤除激发光的滤光片，滤光片所在平面与光轴所在平面形成的夹角最小为85°。
7.根据权利要求1所述的多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，所述图像视频处理及显示系统包括对内置成像系统采集到的图像进行处理、分析和储存的控制装置和显示装置，所述显示装置和控制装置连接。
8.根据权利要求1所述的多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，还包括支撑内置成像系统的支撑系统，所述支撑系统包括底座单元和带动内置成像系统对高度、俯仰角度、前后位置进行调节的云台单元，所述云台单元设置在底座单元上，内置成像系统设置在云台单元上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，所述光源系统内安装有可更换的LED。
10.根据权利要求9所述的多成像模式的内置式阴道镜，其特征在于，所述光源系统内安装有白光LED、绿光LED、蓝光LED和红外LED，打开白光LED时为白光成像模式，打开绿光LED为绿光成像模式，同时打开绿光LED和蓝光LED时为多光谱成像模式，同时打开白光LED和红外LED且白光LED和红外LED交替闪烁时为荧光染色成像模式。
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