CN112190219A - 一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统及使用方法 - Google Patents

一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，包括：光学视管，所述光学视管内部设置有激光源光纤通道；激光探头，所述激光探头位于所述激光源光纤通道的一端；所述激光源光纤通道的另一端外接激光冷光一体机。本发明提供一种近红外光实时识别甲状旁腺腹腔镜，通过同轴捆绑设计，即冷光源导光束、激光导光束、摄像导光束以捆绑方式设置于同一光学视管，采用融合配准技术进行甲状旁腺自体荧光和周围手术视野融合成像实时定位甲状旁腺，将近红外光照射及成像系统与腹腔镜成像系统合二为一，节约成本。

Description

一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统及使用方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，更具体的说是涉及一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统及使用方法。
背景技术
当甲状旁腺被近红外激光激发时，会出现荧光现象，这一现象首次被Das团队报道；2011年范德比尔特大学Paras团队首次将该现象应用于术中对甲状旁腺的识别，研究发现所有患者甲状旁腺的荧光强度均大于颈部其他组织的荧光强度，尤其是其比甲状腺组织的荧光高2至11倍。该项技术被命名为甲状旁腺的“近红外自体荧光(NIRAF)”成像。
近红外自体荧光(NIRAF)成像技术是利用近红外光激发甲状旁腺后，其发射出较强的NIRAF信号，并通过成像系统对NIRAF进行检测，甲状旁腺在成像系统中显示灰度图像，从而鉴别出甲状旁腺。
目前甲状腺手术中最为重要的就是保护好甲状旁腺及其功能，也是术中的难点，对于手术医生也是极大的挑战。现有技术中，手术中用于识别甲状旁腺的近红外成像系统一般包括近红外光源、允许近红外自荧光和白光捕获操作场的近红外照相机以及远程显示监视器。但是，现有的近红外成像系统存在以下不足：结构复杂，造价高，且使用繁琐，设备庞大，不经济。
此外，手术医生需要进行视线更替，不能同时观察显示器和手术视野，无法实现图像融合，易导致甲状旁腺定位偏差；系统实施时手术室需要关闭可见光、无影灯，影响手术进程；甲状腺腔镜微创手术日益增加，现有款手持端无法通过Trocar进入手术视野，无一款适用于甲状腺完全腔镜术中识别甲状旁腺的小型化摄像头以及光学视管。
因此，如何提供一种一管多用的近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，通过同轴捆绑设计，即激光导光束、摄像导光束、冷光源导光束三束光纤以同轴设置于同一光学视管，顶端为激光探头、冷光灯和摄像探头的多功能组合头，不需要增加额外通道，达到了一管多用；将近红外光照射及成像系统与腹腔镜的摄像捕捉成像系统合二为一，减少了2台仪器的体积和造价，节约成本，易于推广。只需改造现有腹腔镜，增加近红外激光照射仪和一路纤导光束等设备即可解决甲状腺手术中识别甲状旁腺(PT)的难题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种近红外光实时识别甲状旁腺腹腔镜，包括：
光学视管，所述光学视管内部设置有激光源光纤通道；
激光探头，所述激光探头位于所述激光源光纤通道的一端；
所述激光源光纤通道的另一端外接激光冷光一体机；
激光冷光一体机用于发射785nm近红外发射光或冷光，并照射甲状旁腺以及手术视野。
采用上述技术方案的技术效果是：只需改造现有腹腔镜，增加近红外激光照射仪和一路光纤纤导光束(激光)等设备即可解决甲状腺手术中识别甲状旁腺(PT)的难题。
优选地，所述光学视管内还设置有：冷光源光纤通道和摄像传输通道，且所述激光源光纤通道、所述冷光源光纤通道和所述摄像传输通道捆绑设置；
其中，所述冷光源光纤通道的一端设置有冷光灯，另一端外接激光冷光一体机；
所述摄像传输通道的一端设置有摄像探头，另一端外接主机；
所述冷光灯、所述激光探头和所述摄像探头组合成多功能头。
优选地，所述捆绑设置为同轴捆绑设置，所述捆绑设置为以所述摄像传输通道为轴心，外周依次交替设置有所述激光源光纤通道和所述冷光源光纤通道。
采用上述技术方案的技术效果是：通过多股同轴捆绑设计，即激光导光束、摄像导光束、冷光源导光束三束光纤以同心圆方式设置于同一光学视管，顶端为三合一头：激光探头、摄像探头，冷光灯解决了腹腔镜需要增加额外通道难题，达到了一管多用。
优选地，还包括：操作手柄壳体，所述光学视管设置在所述操作手柄壳体的一侧外壁上；
所述操作手柄壳体外壁设置有冷光/激光转换开关。
采用上述技术方案的技术效果是：通过冷光/激光转换开关，便于切换，当手术中需要识别甲状旁腺PT时，腹腔镜冷光/激光转换开关，开启785nm近红外激光开关照射时，即关掉冷光，甲状旁腺自体荧光被腹腔镜摄像探头捕捉成像。
优选地，所述激光冷光一体机设置有激光组件和冷光组件；所述激光组件与所述冷光组件分别设置有输出端口。
采用上述技术方案的技术效果；采用激光冷光一体机，不仅节约设备占用的空间，而且有利减少手柄重量及有利于散热、元件损耗。
优选地，所述冷光组件包括冷光源部；
所述激光组件包括激发光源部、激发滤光片和激光透镜；
所述激发光源部通过光纤依次与所述激发滤光片、所述激光透镜和所述激光探头连接；
所述冷光源部通过光纤与所述冷光灯连接。
采用上述技术方案的技术效果：在进行甲状旁腺识别时，所述激发光源部发射出的激光经所述激光透镜汇聚后，再经所述激发光纤到达所述激光探头，使得所述激光光源经所述激光探头照射出去。通过激光组件中激发光源部发出的激光并通过激发滤光片和激光透镜进行处理传输到激光探头，进行激光照射。
优选地，所述主机设置有信号处理器和自体荧光收集组件；
所述自体荧光收集组件包括光强传感器、收集聚焦透镜、发射滤光片和二向色镜；
所述信号处理器通过光纤依次与所述光强传感器、所述收集聚焦透镜、所述发射滤光片、所述二向色镜和所述摄像探头连接。
采用上述技术方案的技术效果是：摄像探头端将接收到的近红外自体荧光发送至主机中的自体荧光收集组件，自体荧光收集组件将滤光聚焦后的自体荧光传输至信号处理器，信号处理组件记录每次的自体荧光强度数据并进行识别，并根据识别结果的数据信号传输腹腔镜显示器清晰可见影像。
在所述摄像探头接收到环境背景噪声信号或近红外自体荧光信号时，所述摄像光纤将该信号传输至所述二向色镜进行滤光，滤光后的信号再经所述发射滤光片、所述收集聚焦透镜和所述光强传感器传输至所述信号处理器。
优选地，还包括：显示器，所述主机与所述显示器连接，所述显示器位于腹腔镜机体平台上；
所述激光冷光一体机和所述主机均安装在所述腹腔镜机体平台上。
优选地，所述信号处理器应用腹腔镜的成像系统成像模式，且所述信号处理器接收并处理摄像光纤采集的信号，经所述二向色镜、所述发射滤光片、所述收集聚焦透镜、所述光强传感器，将图像输送至所述显示器。
采用上述技术方案的技术效果：当手术中需要识别甲状旁腺时，开启冷光/激光转换开关，785nm近红外激光照射甲状旁腺(PT)，甲状旁腺自体荧光被摄像光纤捕捉信号，经二向色镜、发射滤光片、收集聚焦透镜、光强传感器，将图像信号采用融合配准技术进行融合后并输送至所述腹腔镜的同一显示器显示器。将近红外光照射及成像系统与腹腔镜系统合二为一，减少了2台仪器的体积和造价，节约成本，易于推广此类手术，惠及大众。
本发明还提供了所述近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统的使用方法，包括以下步骤：
首先，将冷光/激光转换开关调至冷光模式下，启动冷光源部并通过摄像传输通道采集手术视野影像，并输送至信号处理器；
其次，将冷光/激光转换开关调至激光模式下，启动激发光源部并通过摄像传输通道采集甲状旁腺自体荧光影像，并通过自体荧光收集组件，再输送至信号处理器，信号处理器采用融合配准技术将手术视野影像和甲状旁腺自体荧光影像进行融合；
最后，将冷光/激光转换开关调至冷光模式下，摄像过程中，追踪所述腹腔镜下手术视野背景的位置和姿态，以确定腹腔镜下与模拟影像的相对位置关系，利用甲状旁腺自体荧光和周围手术视野融合成像实时定位甲状旁腺。
优选地，所述融合配准技术具体操作为：经过采集的图像经过数据预处理阶段得到可用来分割的图像，预处理阶段通过中值滤波算法将其去噪，通过直方图均值化方法增强其对比度；采用SelfQuotientImage或DOG法，经过多模态滤波方法滤除模态影响；使用SURF特征分别找到甲状旁腺自体荧光影像及手术视野影像的特征点；基于分块找到匹配特征点并配准图像。
本发明的设计理念为：
本发明是将手术中用于识别甲状旁腺的785nm近红外发射光源、近红外成像系统与腹腔镜结合成一台设备。具体就是将785nm近红外发射光源通过光纤探头、摄像探头、腹腔镜光源探头同轴捆绑设计为一个光视管；利用腹腔镜的成像系统加载光强传感器、信号处理器，采用融合配准技术进行甲状旁腺自体荧光和周围手术视野融合成像，使影像显示在腹腔镜的同一显示器。这样使腹腔镜与近红外发射光源发射及成像系统合二为一，需要识别甲状旁腺(PT)是关闭/减弱腹腔镜的冷光源，打开近红外发射光源，甲状旁腺即可发出自体荧光(NIRAF)，从而快速识别目的，然后关闭近红外发射光源，恢复腹腔镜冷光源继续手术。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，具有以下技术效果：
本发明提供的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，通过三合一同轴捆绑设计，即激光导光束、摄像导光束、冷光源导光束，三束光纤以同轴方式设置于同一光学视管，顶端为激光探头、摄像探头、冷光灯的三合一头，不需要增加额外通道，达到了一管多用；将近红外光照射及成像系统与腹腔镜合二为一，减少了2台仪器的体积和造价，节约成本，易于推广只需改造现有腹腔镜，增加近红外激光照射仪和一路纤导光束(激光光纤)等设备即可解决甲状腺手术中识别甲状旁腺(PT)的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明实施例的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统的整体结构图。
图2附图为本发明实施例的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统中光学视管G的截面图。
图3附图为本发明实施例的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统的结构示意图。
图4附图为本发明实施例的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统中激光源光纤通道的结构示意图。
图5附图为本发明实施例的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统中摄像传输通道的结构示意图。
图6附图为本发明实施例的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统中图像采集及融合配准组建的结构示意图。
图7附图为本发明实施例的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统的成像效果模拟效果图。
其中，a为冷光源光纤通道，b为激光源光纤通道，c为摄像传输通道，T为多功能头(由激光探头、摄像探头和冷光灯组合而成)，G为光学视管，P为冷光/激光转换开关，B为操作手柄，N为激发滤光片，J为激发透镜，H为激发光源部，Q为光强传感器，S为收集聚焦透镜，L1为二向色镜，L2为发射滤光片，A为激光冷光一体机，Y为显示器，Z为主机，M为菜单键，W为白平衡键。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
本实施例中激发光源部为二极管，激发滤光片为769nm滤光片(参数:中心波长769nm，41nm带宽，最小光密度6)，二向色镜为785nm滤光片，发射滤光片为808nm滤光片。
一种近红外光实时识别甲状旁腺腹腔镜，图1和图3所示，包括：光学视管G，光学视管内部设置有激光源光纤通道b；激光探头，激光探头位于激光源光纤通道b的一端；激光源光纤通道b的另一端外接激光冷光一体机A中的激发组件；激发组件用于发射785nm近红外发射光并照射甲状旁腺。
为了进一步优化上述技术方案，光学视管G内还设置有：冷光源光纤通道a和摄像传输通道c，且激光源光纤通道b、冷光源光纤通道a、摄像传输通道c捆绑设置；其中，冷光源光纤通道a的一端设置有冷光灯，另一端外接激光冷光一体机A中的冷光组件；摄像传输通道c的一端设置有摄像探头，另一端外接主机Z；冷光灯、激光探头和摄像探头组合成多功能头。
为了进一步优化上述技术方案，如图2所示，捆绑设置为同轴捆绑设置，由中心向外周依次设置为摄像传输通道c、激光源光纤通道b和冷光源光纤通道a，且激光源光纤通道b和冷光源光纤通道a在外周依次交替设置。
为了进一步优化上述技术方案，还包括：操作手柄壳体B，光学视管G设置在操作手柄壳体B的一侧外壁上；操作手柄壳体B上设置有冷光/激光转换开关P。
此外，在操作手柄壳体B上还设置有菜单键M和白平衡键W。
按键冷光/激光转换开关P的使用方法和作用：
当按下冷光/激光转换开关P，冷光组件中的的冷光源变弱以适应甲状旁腺识别，此时激光组件中的激发光源部H启动，对甲状旁腺进行近红外线激发，同时主机Z中的信号处理器启动(树立)二向色镜L1和发射滤光片L2置于摄像头前方，摄像头采集甲状旁腺发射的近红外自体荧光；当再次按下冷光/激光转换开关P，恢复冷光源的白光，激光关闭，同时关闭(放倒)二向色镜L1和发射滤光片L2，使之不再遮挡在摄像头前方，保证冷光源的白光通过并录像。
为了进一步优化上述技术方案，激光冷光一体机A设置有激光组件和冷光组件；激光组件与冷光组件分别设置有输出端口。
为了进一步优化上述技术方案，冷光组件包括冷光源部；激光组件包括激发光源部H、激发滤光片N和激光透镜J；激发光源部H通过光纤依次与激发滤光片N、激光透镜J和激光探头连接；冷光源部通过光纤与冷光灯连接。
为了进一步优化上述技术方案，主机Z设置有信号处理器和自体荧光收集组件；自体荧光收集组件包括光强传感器Q、收集聚焦透镜S、发射滤光片L2和二向色镜L1；信号处理器通过光纤依次与光强传感器Q、收集聚焦透镜S、发射滤光片L2、二向色镜L1和摄像探头连接。
为了进一步优化上述技术方案，还包括：显示器Y，信号处理器和主机Z分别与显示器Y连接，显示器Y位于腹腔镜机体平台上；激光冷光一体机A和主机Z均安装在腹腔镜机体平台上。
为了进一步优化上述技术方案，信号处理器应用腹腔镜的成像系统成像模式，且信号处理器接收并处理摄像光纤采集经二向色镜L、发射滤光片L2、收集聚焦透镜S、光强传感器Q后的信号，将图像输送至显示器Y。
本发明还提供了上述近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统的使用方法，包括以下步骤：
首先，将冷光/激光转换开关P调至冷光模式下，启动冷光源部并通过摄像传输通道c采集手术视野影像，并输送至信号处理器；
其次，将冷光/激光转换开关P调至激光模式下，启动激发光源部并通过摄像传输通道c采集甲状旁腺自体荧光影像，并通过自体荧光收集组件，再输送至信号处理器，信号处理器采用融合配准技术将手术视野影像和甲状旁腺自体荧光影像进行融合；
最后，将冷光/激光转换开关P调至冷光模式下，摄像过程中，追踪腹腔镜下手术视野背景的位置和姿态，以确定腹腔镜下与模拟影像的相对位置关系，利用甲状旁腺自体荧光和周围手术视野融合成像实时定位甲状旁腺。
为了进一步优化上述技术方案，融合配准技术具体操作为：经过采集的图像经过数据预处理阶段得到可用来分割的图像，预处理阶段通过中值滤波算法将其去噪，通过直方图均值化方法增强其对比度；采用SelfQuotientImage或DOG法，经过多模态滤波方法滤除模态影响；使用SURF特征分别找到甲状旁腺自体荧光影像及手术视野影像的特征点；基于分块找到匹配特征点并配准图像。
利用腹腔镜的成像系统加载荧光滤波模块成像显示在腹腔镜的同一显示器。这样使腹腔镜与近红外发射光源发射及成像系统合二为一，需要识别甲状旁腺(PT)时关闭/减弱腹腔镜的冷光源，开启近红外发射光源，甲状旁腺即可发出自体荧光(NIRAF)，并通过自体荧光收集器件传输至信号处理器，采用融合配准技术进行甲状旁腺自体荧光和周围手术视野融合成像，并显示在显示器上，从而快速实时识别PT，然后关闭近红外发射光源，恢复腹腔镜冷光源继续手术。
实施例1
本实施例提供了一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，图1-4所示，包括：光学视管G，光学视管G内部设置有冷光源光纤通道a、激光源光纤通道b、摄像传输通道c(如图1所示)；其中，冷光源光纤通道a的一端设置有冷光灯，另一端外接冷光组件中的冷光源部；激光源光纤通道b的一端连接激光探头，另一端外接激发组件中的激发光源部，红外激光发射器用于发射785nm近红外发射光并照射甲状旁腺；摄像传输通道c的一端设置有摄像探头，另一端外接主机Z。
并且，捆绑设置为同轴捆绑设置，由中心向外周依次设置为摄像传输通道c、激光源光纤通道b和冷光源光纤通道a，且激光源光纤通道b和冷光源光纤通道a在外周依次交替设置；且冷光灯、激光探头和摄像探头组合成多功能头。
此外，还包括：操作手柄壳体B，光学视管G设置在操作手柄壳体B的一侧外壁上，操作手柄壳体B上设置有冷光/激光转换开关P。激光冷光一体机A设置有激光组件和冷光组件；激光组件与冷光组件分别设置有输出端口。冷光组件包括冷光源部；激光组件包括激发光源部H、激发滤光片N和激光透镜J；激发光源部H通过光纤依次与激发滤光片N、激光透镜J、冷光/激光转换开关P和激光探头连接；冷光源部通过光纤依次与冷光/激光转换开关P和冷光灯连接。主机Z设置有信号处理器和自体荧光收集组件；自体荧光收集组件包括光强传感器Q、收集聚焦透镜S、发射滤光片L2(Lp02-808RU)和二向色镜L1(Di02-R785)，用来将785nm的激发光过滤而允许自体荧光通过；信号处理器通过光纤依次与光强传感器Q、收集聚焦透镜S、发射滤光片L2、二向色镜L1和摄像探头连接。
其中，激光源光纤通道b涉及的具体器件为依次连接的激发光源部H、激发滤光片N、激光透镜J、冷光/激光转换开关P和激光探头(如图4所示)，以及连接各个部件间的光纤。激光功率密度在0.4-1W/cm2均有可能激发出可探测的自体荧光。本实施例使用的是785nm激光器功率为3W，计算出可选择的光斑面积在7.5-3cm2之间，即光斑直径在2.7-1.7cm之间。摄像传输通道b涉及到的具体器件为依次连接的摄像探头、冷光/激光转换开关P、二向色镜L、发射滤光片S、光强传感器Q和主机Z中的信号处理器(如图5所示)。腹腔镜摄像采集采用3CCD高灵敏度成像系统，ParlStorz3CCD高灵敏度成像系统。信号处理器可采用RaspberryPi或类似品牌作为开发主板，采用融合配准技术进行甲状旁腺自体荧光和周围手术视野融合成像实时定位甲状旁腺(如图6所示)。
785nm的激光光源通过激发滤光片(中心波长769nm，带宽41nm，OD>6)将中心波长769nm的光照射到预计为甲状旁腺的手术区域。甲状旁腺吸收激发光后，立即发出比激发光更长波长的光。这种光称为自发荧光。发出的带有甲状旁腺位置信息的自发荧光通过自动对视观察器内部的二向色镜和发射滤光片，以消除用于激发的照明光。该装置可同时允许1/100的可见光和几乎所有长于808nm的红外光通过，所以在突出甲状旁腺荧光图像的同时可以给出甲状旁腺的相对位置信息。
此外，还包括：显示器Y，信号处理器和主机Z分别与显示器Y连接，显示器Y位于腹腔镜机体平台上。激光冷光一体机A和主机Z均安装在腹腔镜机体平台上。信号处理器应用腹腔镜的成像系统成像模式，且信号处理器接收并处理摄像光纤采集并经二向色镜L1、发射滤光片L2、收集聚焦透镜S、光强传感器Q后的信号，将图像输送至显示器。
本实施例还提供了上述近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统的使用方法，包括以下步骤：
首先，将冷光/激光转换开关P调至冷光模式下，启动冷光源部并通过摄像传输通道c采集手术视野影像，并输送至信号处理器；
其次，将冷光/激光转换开关P调至激光模式下，启动激发光源部并通过摄像传输通道c采集甲状旁腺自体荧光影像，并通过自体荧光收集组件，再输送至信号处理器，信号处理器采用融合配准技术将手术视野影像和甲状旁腺自体荧光影像进行融合；
最后，将冷光/激光转换开关P调至冷光模式下，摄像过程中，追踪腹腔镜下手术视野背景的位置和姿态，以确定腹腔镜下与模拟影像的相对位置关系，利用甲状旁腺自体荧光和周围手术视野融合成像实时定位甲状旁腺。
其中，融合配准技术具体操作为：经过采集的图像经过数据预处理阶段得到可用来分割的图像，预处理阶段通过中值滤波算法将其去噪，通过直方图均值化方法增强其对比度；采用SelfQuotientImage或DOG法，经过多模态滤波方法滤除模态影响；使用SURF特征分别找到甲状旁腺自体荧光影像及手术视野影像的特征点；基于分块找到匹配特征点并配准图像。
本发明近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统的应用原理，及成像效果模拟效果图，如图7所示：
A、白光模式下甲状旁腺在手术视野背景中不易被发现；
B、暗夜模式下甲状旁腺自体荧光显像；
C、融合成像后，可以被手术者实时定位甲状旁腺在手术视野中的位置。
关闭/降低腹腔镜白光亮度，启动激光并采集甲状旁腺自体荧光影像，并通过面绘制方式将所述影像绘制为甲状旁腺荧光模拟影像；开启白光摄像过程中，通过电磁追踪设备追踪所述腹腔镜下手术视野背景的位置和姿态，以确定所述腹腔镜下与所述模拟影像的相对位置关系，从而实现所述腹腔镜白光的术中图像与相应位置的模拟影像融合配准，所述融合配准后即得到相应位置的所述甲状旁腺模拟影像。
换言之，如图1-3所示，在现有腹腔镜的光学视管G中增加一组激光导光束、收集导光束及相应地光头，用于发射785nm近红外发射光照射甲状旁腺(PT)；冷光源导光束、激光导光束、摄像导光束和摄像光纤三束光纤三合一以同轴捆绑设计于光学视管G，顶端为三合一头T：激光探头、冷光灯和摄像探头，并将激发组件中的激发光源部设计安装在腹腔镜机体平台上，用一根纤导光束连接到光学视管G，冷光/激光转换开关P设置于操作手柄壳体B处，并通过信号处理器中的腹腔镜的成像系统加载荧光滤波模块成像显示在显示器Y中。
其中，冷光源接口外接冷光源，光束通过冷光源光纤通道a导入患者体内，从而为摄像探头提供照明，摄像探头将采集到的患者腹腔内的摄像传输通道传输c至主机并通过显示器显示，激光源光纤通道外接激发组件中的激发光源部，激光光束通过激光源光纤通道b导入患者体内，用于照射甲状旁腺，摄像探头采集自体荧光信号，信号处理器应用腹腔镜的成像系统成像模式，且信号处理器接收并处理摄像光纤采集的信号，经二向色镜、发射滤光片、收集聚焦透镜、光强传感器，采用融合配准技术进行甲状旁腺自体荧光和周围手术视野融合成像(如图6所示)实时定位甲状旁腺，供医生查看患者体内的情况。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，其特征在于，包括：
光学视管，所述光学视管内部设置有激光源光纤通道；
激光探头，所述激光探头位于所述激光源光纤通道的一端；
所述激光源光纤通道的另一端外接激光冷光一体机。
2.根据权利要求1所述的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，其特征在于，所述光学视管内还设置有：冷光源光纤通道和摄像传输通道，且所述激光源光纤通道、所述冷光源光纤通道和所述摄像传输通道捆绑设置；
其中，所述冷光源光纤通道的一端设置有冷光灯，另一端外接激光冷光一体机；
所述摄像传输通道的一端设置有摄像探头，另一端外接主机；
所述冷光灯、所述激光探头和所述摄像探头组合成多功能头。
3.根据权利要求2所述的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，其特征在于，所述捆绑设置为以所述摄像传输通道为轴心，外周依次交替设置有所述激光源光纤通道和所述冷光源光纤通道。
4.根据权利要求2所述的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，其特征在于，还包括：操作手柄壳体，所述光学视管设置在所述操作手柄壳体的一侧外壁上；
所述操作手柄壳体外壁设置有冷光/激光转换开关。
5.根据权利要求4所述的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，其特征在于，所述激光冷光一体机设置有激光组件和冷光组件；所述激光组件与所述冷光组件分别设置有输出端口。
6.根据权利要求5所述的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，其特征在于，所述冷光组件包括冷光源部；
所述激光组件包括激发光源部、激发滤光片和激光透镜；
所述激发光源部通过光纤依次与所述激发滤光片、所述激光透镜和所述激光探头连接；
所述冷光源部通过光纤与所述冷光灯连接。
7.根据权利要求2所述的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，其特征在于，所述主机设置有信号处理器和自体荧光收集组件；
所述自体荧光收集组件包括光强传感器、收集聚焦透镜、发射滤光片和二向色镜；
所述信号处理器通过光纤依次与所述光强传感器、所述收集聚焦透镜、所述发射滤光片、所述二向色镜和所述摄像探头连接。
8.根据权利要求2所述的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统，其特征在于，还包括：显示器，所述主机与所述显示器连接，所述显示器位于腹腔镜机体平台上；
所述激光冷光一体机和所述主机均安装在所述腹腔镜机体平台上。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先，将冷光/激光转换开关调至冷光模式下，启动冷光源部并通过摄像传输通道采集手术视野影像，并输送至信号处理器；
其次，将冷光/激光转换开关调至激光模式下，启动激发光源部并通过摄像传输通道采集甲状旁腺自体荧光影像，并通过自体荧光收集组件，再输送至信号处理器，信号处理器采用融合配准技术将手术视野影像和甲状旁腺自体荧光影像进行融合；
最后，将冷光/激光转换开关调至冷光模式下，摄像过程中，追踪所述腹腔镜下手术视野背景的位置和姿态，以确定腹腔镜下与模拟影像的相对位置关系，利用甲状旁腺自体荧光和周围手术视野融合成像实时定位甲状旁腺。
10.根据权利要求9所述的一种近红外光实时识别甲状旁腺腔镜系统的使用方法，其特征在于，所述融合配准技术具体操作为：经过采集的图像经过数据预处理阶段得到可用来分割的图像，预处理阶段通过中值滤波算法将其去噪，通过直方图均值化方法增强其对比度；采用SelfQuotientImage或DOG法，经过多模态滤波方法滤除模态影响；使用SURF特征分别找到甲状旁腺自体荧光影像及手术视野影像的特征点；基于分块找到匹配特征点并配准图像。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113576382A (zh) * 2021-07-05 2021-11-02 合肥德铭电子有限公司 一种具有智能吻合功能的4k荧光一体化腔镜系统
CN114098653A (zh) * 2021-12-31 2022-03-01 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种多模态甲状旁腺识别系统及成像方法
CN117434041A (zh) * 2023-10-24 2024-01-23 杭州显微智能科技有限公司 一种甲状旁腺识别装置及其识别方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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