CN111166276A - 经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统 - Google Patents

经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明技术属于医学影像技术领域，具体为经腹腔‑腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统。本发明成像系统包括：近红外荧光激发及检测系统，用于激发组织中荧光造影剂，采集其近红外区荧光信号；视频图像监测系统，将检测器信号进行处理形成图片或视频图像信号；经腹腔器械，用于辅助荧光探头深入待测部位。本发明将经腹腔‑腹腔镜与近红外荧光成像系统结合，在微创的检测条件下可实现多次卵巢组织高精度成像诊断，且操作方便、患者创伤小、接受度高，同时系统简便、可拓展性强。

Description

经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统
技术领域
本发明技术属于医学影像技术领域，具体涉及经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统。
背景技术
由于环境、生活方式及医疗方式的变化，女性不孕症患者众多，其中很大一部分患者在经历促排卵药物治疗后，仍无法通过传统B型超声成像技术或经阴道超声成像技术观测到可用于进行下一步治疗（如试管婴儿等）的发育二级以上的卵泡（通常在600μm以上）。而今，新型的IVA技术（in-vitroactivation，即卵泡体外激活技术）可以将患者体内的未发育的原始卵泡或初级卵泡进行体外激活，使其在体外发育形成成熟的卵细胞，进而用于体外受精。然而由于检测诊断手段的限制，导致部分仅残留较小卵泡的患者失去可进一步治疗的希望。而荧光成像由于实时、非入侵性、高时空分辨率等优点，在生命科学领域被广泛应用，近年来其应用领域更推广至临床成像检测及诊断。相较于传统的可见区（400-700nm）的荧光，近红外区（700nm-1700nm）的荧光成像有更深的穿透深度，更低的生物自荧光背景干扰，能够实现更高质量的组织荧光成像。
腹腔镜作为微创外科手术的代表技术，因其创伤较小、术后恢复较快、治愈率高，受到了医护工作者和患者的青睐，由于其适用范围及技术特点，使其在治疗众多妇科疾病时被广泛应用。而近红外区荧光成像相较于传统的荧光成像有更高的空间分辨率及更深的生物组织穿透深度，同经腹腔-腹腔镜结合，可以极大的提升待检区域荧光信号探测的精确性，实现深组织精准诊断。卵巢作为女性腹腔内较深的组织器官，需要特殊的医学影像诊断系统才可实现其高精度的检测。到目前为止，还未报道利用经腹腔-腹腔镜与近红外二区荧光成像技术对卵巢精细检测诊断系统。
发明内容
本发明目的在于提供一种经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，该成像检测系统具有对女性患者卵巢成像分辨率高，操作方便，患者创伤小、接受度高，系统简便、可拓展性强的特点。
本发明提供的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，包括：近红外荧光激发及检测系统，视频图像监测系统，经腹腔器械；其中：
所述近红外荧光激发及检测系统，用于激发组织中荧光造影剂，采集其近红外区荧光信号；所述近红外荧光激发及检测系统，包括：
近红外激光器，用于发射固定波长激光，激发荧光探针使其发射近红外区荧光；针对不同的荧光造影剂体系，可选择最适波长的激光器，包括固体激光器和半导体激光器，且由于近红外区激光热效应较为明显，应尽量选择功率可调的近红外激光器；
近红外区荧光探头、耦合光纤，用于实现体内深组织荧光信号采集；该荧光探头为带有准直器的激发激光导入探头和带有可拆卸滤光片的信号探测探头的复合探头，耦合光纤根据所选的造影剂体系可自主选择其使用波段及模式；
近红外区荧光检测器，选取在红外波段高响应的InGaAs电荷耦合体件检测器（InGaAsCCD），实现近红外区荧光的超灵敏探测。InGaAs CCD可选取任意商业化近红外区CCD或定制CCD；
所述视频图像监测系统，将检测器信号进行处理形成图片或视频图像信号；
所述视频图像监测系统包括：
图像处理器，用于图像或视频信号从CCD的实时传输及采集记录；
高分辨率监视器，用于医师实时监测；
所述经腹腔器械，用于辅助深入荧光探头。
本发明中，所述经腹腔器械包括：
手术用穿刺器，为传统腹腔镜手术配备的穿刺手术器械；包括穿刺套管（用于穿刺辅助腹腔镜进入盆腔）、转换器（穿刺套管与后续操作器械时使用）、分离钳（穿刺后探测区域暴露适用）、有齿抓钳（钳夹固定待测组织）、无损抓钳（辅助使用，适用于不能损伤的重要器官），以及相应配件；
腹腔手术充气系统及冲洗-吸引系统；气腹构筑系统包括气腹机、储气钢瓶或中心供气系统、气体连接胶管和弹簧气腹针组成，该系统用于构筑腹腔镜使用必须的气腹条件；冲洗-吸引系统可选用电动或气体两种系统，可根据实施场所条件进行选择，为保证成像探测区域视野清晰而使用；
光学镜头系统，包括镜体及探头光纤耦合装置，主要为近红外区荧光激发及检测系统的辅助器械。将荧光激发及探测系统的荧光探头与光学镜头系统进行耦合，实现近红外光纤探头的固定及体内深入，一般选用硬管型腹腔镜，可根据需要改造相应的内置晶片。
本发明中，所述视频图像监测系统根据与近红外荧光激发及检测系统的近红外区荧光检测器连接要求进行配备，通常选用商业计算机实现，可利用其图像采集、上传、分析及记录功能，实现检测数据的监控、诊断；计算机需配备高分辨显示器，其分辨率应大于信号采集系统的分辨率；同时由于利用计算机高速的数据处理能力及云端技术，可以进行疾病样本大数据图书馆的建立和患者精准医疗的实现。
本发明的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统使用时，利用经腹腔-腹腔镜系统，耦合近红外荧光成像系统，通过微创腹腔镜穿刺进入腹腔，对经过荧光造影剂标记后的双侧卵巢进行近红外区荧光探测，实现卵巢内精细结构检测诊断。该系统使用时需根据不同的检测项目，选取不同的近红外荧光造影剂体系，进而选择不同的近红外激光器及荧光探头（包括探头和光纤），检测器、视频监视系统及手术用器械可固定不变，或根据患者特殊需求进行调整。
总之，本发明提供的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，近红外区荧光空间分辨率高，可获得高质量荧光成像；操作简单安全；由于经腹腔-腹腔镜发展成熟，微创且患者接受度高，本发明提供了可实现患者多次卵巢及其内部精细结构成像诊断，为相关病变诊断治疗提供了新型解决途径。
附图说明
图1为经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统结构示意图。
图2为腹腔镜结构示意图。
图3经腹腔-腹腔镜辅助卵巢近红外荧光成像检测操作示意图。
图中标号：1为腹腔镜，2为操作手柄，3为探测光纤，4为激光光纤，5为荧光检测器，6为近红外激光器，7为高分辨率监视器，8为图像处理器，9为激光导入探头，10为信号探测探头，11为套管固定器，12为镜鞘套管，13为光源光纤通道，14为影像光纤通道，15为辅助持握手柄。
具体实施方式
下面结合实施例和附图，对本发明作进一步描述。所述实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，可实现患者多次卵巢及其内部精细结构成像诊断，为相关病变诊断治疗提供了新型解决途径。
本发明的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统结构，如图1所示，包括：腹腔镜器械与近红外荧光激发及检测系、视频图像监测系统。
其中腹腔镜系统与近红外荧光激发及检测系统耦合紧密，难以从示意图中直接加以区分；包括：腹腔镜1，操作手柄2，探测光纤3，激光光纤4，荧光检测器5，近红外激光器6；利用腹腔镜1进入患者体内实施信号采集，操作手柄2由医疗人员操作控制装置1，荧光探测光纤3、激发激光光纤4分别通过操作手柄处接口导出，后端与近红外区荧光检测器5、近红外激光器6相连，其连接方式由所选择的检测器或激光器连接方式相关。
腹腔镜具如图2所示，包括：激光导入探头9，信号探测探头10，套管固定器11。激发激光导入探头9，软镜前端为激光准直装置，装入激光光纤后，利用镜头前端螺丝进行固定；信号探测探头10，镜头前端滤光片结构可根据具体实施过程进行替换；镜筒及配套套管固定器11，带控制阀门，带通道，可高温高压消毒，直径及镜长无特殊限制，可根据选购成像系统光纤进行匹配。操作手柄2包括镜鞘套管12，用于固定镜鞘及其内部器械；光源光纤通道13主要用于放入近红外激光光纤，辅助诊断时可替换为其他冷光源光纤；影像光纤通道14用于放入荧光信号探测光纤；辅助持握手柄15，方便医疗人员持握。如有需求可进一步升级镜头结构，如改造镜头使其具有360°旋转的软镜镜头，或加装操作器械通道等。
视频图像监测系统由高分辨率监视器7、图像处理器8组成，其中图像处理器8与近红外区荧光检测器5进行连接，高分辨率监视器7与图像处理器8进行连接；该系统通常由商业计算机实现，对近红外区荧光检测器5的连接及控制由所选检测器相关。
具体使用时，患者以平卧位于手术操作台上，在静脉麻醉的手术条件下实施经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测（参见图3），利用在脐部插管的传统方式构筑腹腔镜条件所需气腹，在待测区域利用穿刺管进行穿刺后更换为腹腔观测镜，该过程可依据腹腔镜手术标准操作方式辅以相应技术，确保镜头位置准确无误位于卵巢探测区，静脉注射ICG造影剂溶液后，以808激光器为激发光源，以1200nm LP荧光镜头进行探测，通过移动镜头全方位观察患者卵巢，实现对卵巢内血管分布及血流情况等相关结构、功能等有效的无创检测。通过图像处理器可对荧光信号进行实时观测，辅助医疗人员进行医疗诊断；同时可进行图像或视频实时记录，通过后续图像处理及数据分析，对患者疾病进行进一步的确诊，同时可构建患者精准医疗数据库及妇科（卵巢相关）疾病大数据库。
本发明提供的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，通过微创成像检测方式，实现对患者的卵巢的原位无损活体荧光检测成像。该成像系统利用近红外区荧光空间分辨率高，可获得高质量荧光成像，操作简单安全，且腹腔镜系统发展成熟，患者接受度高，同时该成像检测方式可实现患者多次卵巢及其内部精细结构成像诊断，为相关病变诊断治疗提供了新型解决途径。

Claims (5)

1.一种经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，其特征在于，包括：近红外荧光激发及检测系统，视频图像监测系统，经腹腔器械；其中：
所述近红外荧光激发及检测系统，用于激发组织中荧光造影剂，采集其近红外区荧光信号；所述近红外荧光激发及检测系统，包括：
近红外激光器，用于发射固定波长激光，激发荧光探针使其发射近红外区荧光；
近红外区荧光探头、耦合光纤，用于实现体内深组织荧光信号采集；
近红外区荧光检测器，采用在红外波段高响应的InGaAs电荷耦合体件检测器，实现近红外区荧光的超灵敏探测；
所述视频图像监测系统，将检测器信号进行处理形成图片或视频图像信号；所述视频图像监测系统包括:
图像处理器，用于图像或视频信号从CCD的实时传输及采集记录；
高分辨率监视器，用于医师实时监测；
所述经腹腔器械，用于辅助深入荧光探头。
2.根据权利要求1所述的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，其特征在于，所述经腹腔器械包括:
手术用穿刺器，包括：穿刺套管，用于穿刺辅助腹腔镜进入盆腔；转换器，用于穿刺套管与后续操作器械时使用；分离钳，用于暴露穿刺后探测区域；有齿抓钳，用于钳夹固定待测组织；无损抓钳，辅助使用，防止损伤其它器官；以及相应配件；
腹腔手术充气系统及冲洗-吸引系统；气腹构筑系统包括气腹机、储气钢瓶或中心供气系统、气体连接胶管和弹簧气腹针，用于构筑腹腔镜使用必须的气腹条件；冲洗-吸引系统选用电动或气体两种系统，用于保证成像探测区域视野清晰；
光学镜头系统，包括镜体及探头光纤耦合装置，主要为近红外区荧光激发及检测系统的辅助器械。
3.根据权利要求1所述的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，其特征在于，所述荧光探头为带有准直器的激发激光导入探头和带有可拆卸滤光片的信号探测探头的复合探头，耦合光纤根据造影剂体系选择其使用波段及模式。
4.根据权利要求1所述的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，其特征在于，所述荧光激发及探测系统的荧光探头与光学镜头系统进行耦合，实现近红外光纤探头的固定及体内深入。
5.根据权利要求1所述的经腹腔-腹腔镜卵巢近红外荧光成像检测系统，其特征在于，所述视频图像监测系统根据与近红外荧光激发及检测系统的近红外区荧光检测器连接要求进行配备，采用商业计算机实现，利用其图像采集、上传、分析及记录功能，实现检测数据的监控、诊断；所述计算机配备有高分辨显示器，其分辨率大于信号采集系统的分辨率；同时利用计算机高速的数据处理能力及云端技术，建立疾病样本大数据图书馆。
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