CN114052908B - 一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统及方法，涉及荧光成像技术领域，包括：光源模块、荧光信号采集模块、第一滤光片、照度计、第二滤光片和中央控制模块。本发明在术中荧光成像过程中可实时监测激发光的照度信息并显示在用户界面上，解决术中仅凭肉眼观察引导光的亮暗来调整激发光功率准确度低，费时费力，不利于术中操作的问题。
Description
技术领域
本发明涉及荧光成像技术领域，尤其涉及一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统及方法。
背景技术
近红外荧光成像技术能够在造影剂的作用下完成对目标组织的标记，由于其优秀的时空分辨率，应用场景也日益广泛。目前市面上已有的荧光成像系统没有激发光的照度测量设备，当术中由于位置或角度移动需要重新校准激发光照射功率时，仅凭肉眼观察引导光的亮暗来调整不仅准确度低，并且费时费力，不利于术中操作。
因此，因此提出一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统及方法，解决术中导航的成像问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统及方法，解决术中仅凭肉眼观察引导光的亮暗来调整激发光功率准确度低，费时费力，不利于术中操作的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，包括：光源模块、荧光信号采集模块、第一滤光片、照度计、第二滤光片和中央控制模块；
所述光源模块，与所述中央控制模块的输入/输出端连接，用于发射激发光，激发造影剂产生荧光信号；
所述荧光信号采集模块，与所述中央控制模块的第一输入端连接，用于采集所述荧光信号，并将所述荧光信号传输至所述中央控制模块；
所述第一滤光片，设置于所述荧光信号采集模块前端，用于过滤激发光，选择感兴趣的波段区间进行成像；
所述照度计，与所述中央控制模块的第二输入端连接，用于检测所述光源模块发出的所述激发光的照度；
所述第二滤光片，设置于所述照度计的外部，用于过滤所述激发光的特定波长之外的光；
所述中央控制模块，用于利用所述荧光信号重建荧光图像，并显示所述荧光图像和参数信息，以及控制调节所述光源模块的发射功率。
该技术方案所实现的技术效果：使激发光的照度保持不变。
可选的，所述中央控制模块包括：信号控制单元、数据读取单元、数据处理单元和显示单元；
所述数据读取单元，用于读取所述荧光信号采集模块所采集的所述荧光信号以及所述照度计检测所述光源模块发出的所述激发光的照度；所述荧光信号通过所述数据读取单元的第一输出端，传输至所述数据处理单元，所述激发光的照度通过所述数据读取单元的第二输出端，传输至所述信号控制单元；
所述信号控制单元，与所述中央控制模块的第一输入/输出端口连接，将所述激发光的照度转换为激发光照度信息，通过所述激发光照度信息控制所述光源模块的发射功率；
所述数据处理单元，与所述显示单元的输出端连接，用于利用接收到的所述荧光信号进行成像处理，得到成像信号，并将所述成像信号输入所述显示单元进行显示。
可选的，所述显示单元对所述激发光的照度信息进行显示。
可选的，所述照度计设置在术野范围内，位置和角度自由调节。
可选的，所述照度计为有线或无线卡夹式，固定在术野旁边，通过有线或无线方式传输数据。
可选的，所述感兴趣的波段区间包括：近红外一区波段或近红外二区波段。
可选的，所述感兴趣的波段区间还包括：可见光。
可选的，所述光源模块发射的激发光为特定波长的激光。
可选的，所述荧光信号采集模块包括但不限于红外相机。
一种基于照度调节的近红外荧光术中导航方法，包括以下步骤：
所述光源模块发射激发光至目标组织，并将所述光源模块的功率参数传输至所述中央控制模块；
所述荧光信号采集模块采集所述目标组织发出的所述荧光信号，并将所述荧光信号传输至所述中央控制模块；
所述照度计检测所述激发光的照度，并将所述激发光的照度传输至所述中央控制模块；
所述中央控制模块用于利用所述荧光信号重建荧光图像以及利用所述激发光的照度控制调节所述光源模块的发射功率。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统及方法：在术中荧光成像过程中可实时监测激发光的照度信息并显示在用户界面上，解决术中仅凭肉眼观察引导光的亮暗来调整激发光功率准确度低，费时费力，不利于术中操作的问题。
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为本发明一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统结构示意图；
图2为本发明中央控制模块的结构框图；
图3为本发明一种基于照度调节的近红外荧光术中导航方法流程图；
其中，光源模块-1，荧光信号采集模块-2，第一滤光片-3，照度计-4，第二滤光片-5，中央控制模块-6，信号控制单元-61，数据读取单元-62，数据处理单元-63，显示单元-64。
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。
参照图1所示，本实发明公开了一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，包括：光源模块1、荧光信号采集模块2、第一滤光片3、照度计4、第二滤光片5和中央控制模块6；
光源模块1，与中央控制模块6的输入/输出端连接，用于发射激发光，激发造影剂产生荧光信号；
荧光信号采集模块2，与中央控制模块6的第一输入端连接，用于采集荧光信号，并将荧光信号传输至中央控制模块6；
第一滤光片3，设置于荧光信号采集模块2前端，用于过滤激发光，选择感兴趣的波段区间进行成像；
照度计4，与中央控制模块6的第二输入端连接，用于检测光源模块1发出的激发光的照度；
第二滤光片5，设置于照度计4的外部，用于过滤激发光的特定波长之外的光；
中央控制模块6，用于利用荧光信号重建荧光图像，并显示荧光图像和参数信息，以及控制调节光源模块1的发射功率。
在一个具体实施例中，参照图2所示，中央控制模块6包括：信号控制单元61、数据读取单元62、数据处理单元63和显示单元64；
数据读取单元62，用于读取荧光信号采集模块2所采集的荧光信号以及照度计4检测光源模块1发出的激发光的照度；荧光信号通过数据读取单元62的第一输出端，传输至数据处理单元，激发光的照度通过数据读取单元62的第二输出端，传输至信号控制单元61；
信号控制单元61，与中央控制模块6的第一输入/输出端口连接，将激发光的照度转换为激发光照度信息，通过激发光照度信息控制光源模块1的发射功率；
数据处理单元63，与显示单元64的输出端连接，用于利用接收到的荧光信号进行成像处理，得到成像信号，并将成像信号输入显示单元64进行显示。
在一个具体实施例中，显示单元64对激发光的照度进行显示。
在一个具体实施例中，照度计4设置在术野范围内，位置和角度自由调节。
在一个具体实施例中，照度计4为无线卡夹式，固定在术野旁边，通过有线或无线方式传输数据。
在一个具体实施例中，感兴趣的波段区间包括：近红外一区波段或近红外二区波段。其中：700-900nm近红外一区波段，900-1700nm近红外二区波段，不同波段的成像效果对不同的成像情景可能不同，择优选择。
在一个具体实施例中，感兴趣的波段区间还包括：可见光。
在一个具体实施例中，光源模块1发射的激发光为特定波长的激光。激发光有很多种比如785nm、808nm、980nm、1064nm等。
在一个具体实施例中，荧光信号采集模块2包括但不限于红外相机。
在一个具体实施例中，第一滤光片3为相机滤光片，可以选择长通、短通、陷波、带通，根据具体应用场景决定；第二滤光片5为照度计滤光片，使照度计4只能接受到激发光，而不能接收到环境杂光。
本系统的具体工作原理和过程：开机进入术中导航模式后，中央控制模块控制激光器工作，目标组织中的造影剂收到激发光的激发，发射荧光。此荧光信号被红外相机捕捉到，并输出至图像处理系统，由中央控制模块转换为荧光图像。同时，照度计实时收集激发光的照度信息并不断地将实时照度信息传输至中央控制模块，当照度发生改变时，中央控制模块会自动感知并控制激光器功率进行调节，确保照度信息不变。同时图像处理系统还担负着将荧光图像、实时照度信息以及其他参数实时呈现在用户界面上的功能。
由红外相机信号重建荧光图像的具体内容为：红外相机有特殊的能够感受900—1700nm波段的感光CCD，当荧光信号照射到CCD上时，CCD的每个有效像素点都会将光信号转换成一个电信号，CCD控制芯片利用感光元件中的控制信号线路对光电二极管产生的电流进行控制，由电流传输电路输出，CCD会将一次成像产生的电信号收集起来，统一输出到放大器。经过放大和滤波后的电信号被送到A/D，由A/D将电信号(此时为模拟信号)转换为数字信号，数值的大小和电信号的强度成正比；
此时的数字信号还将输出到数字信号处理器(DSP)。在DSP中，这些图像数据被进行一系列的校正和后期处理，最终转化为包含时间轴信息、像素点灰度值、像素点位置信息的数据文件，并由重建程序重建为灰度图像，呈现在用户界面上。
参照图3所示，本发明公开了一种基于照度调节的近红外荧光术中导航方法，利用上述一种基于照度功能的近红外荧光术中导航系统，包括以下步骤：
光源模块1发射激发光至目标组织，并将光源模块1的功率参数传输至中央控制模块6；
荧光信号采集模块2采集目标组织发出的荧光信号，并将荧光信号传输至中央控制模块6；
照度计4检测激发光的照度，并将激发光的照度传输至中央控制模块6；
中央控制模块6用于利用荧光信号重建荧光图像以及利用激发光的照度控制调节光源模块1的发射功率，控制光源模块1发射的激发光的照度保持不变。
在一个具体实施例中，在进行导航之前还包括：将荧光信号采集模块2对准目标组织至适合位置开机。
在一个具体实施例中，中央控制模块6不仅会显示照度计4测量的照度信息，还会周期性的监控照度信息，一旦偏差大于10％，则会提示校正。
对所公开的实施例的上述说明，按照递进的方式进行，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 (8)
1.一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，其特征在于，包括：光源模块(1)、荧光信号采集模块(2)、第一滤光片(3)、照度计(4)、第二滤光片(5)和中央控制模块(6)；
所述光源模块(1)，与所述中央控制模块(6)的输入/输出端连接，用于发射激发光，激发造影剂产生荧光信号；
所述荧光信号采集模块(2)，与所述中央控制模块(6)的第一输入端连接，用于采集所述荧光信号，并将所述荧光信号传输至所述中央控制模块(6)；
所述第一滤光片(3)，设置于所述荧光信号采集模块(2)前端，用于过滤激发光，选择感兴趣的波段区间进行成像；
所述照度计(4)，与所述中央控制模块(6)的第二输入端连接，用于检测所述光源模块(1)发出的所述激发光的照度；
所述第二滤光片(5)，设置于所述照度计(4)的外部，用于过滤所述激发光的特定波长之外的光；
所述中央控制模块(6)，用于利用所述荧光信号重建荧光图像，并显示所述荧光图像和参数信息，以及控制调节所述光源模块(1)的发射功率。
2.根据权利要求1所述的一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，其特征在于，
所述中央控制模块(6)包括：信号控制单元(61)、数据读取单元(62)、数据处理单元(63)和显示单元(64)；
所述数据读取单元(62)，用于读取所述荧光信号采集模块(2)所采集的所述荧光信号以及所述照度计(4)检测所述光源模块(1)发出的所述激发光的照度；所述荧光信号通过所述数据读取单元(62)的第一输出端，传输至所述数据处理单元，所述激发光的照度通过所述数据读取单元(62)的第二输出端，传输至所述信号控制单元(61)；
所述信号控制单元(61)，与所述中央控制模块(6)的第一输入/输出端口连接，将所述激发光的照度转换为激发光照度信息，通过所述激发光照度信息控制所述光源模块(1)的发射功率；
所述数据处理单元(63)，与所述显示单元(64)的输出端连接，用于利用接收到的所述荧光信号进行成像处理，得到成像信号，并将所述成像信号输入所述显示单元(64)进行显示。
3.根据权利要求1所述的一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，其特征在于，
所述照度计(4)设置在术野范围内，位置和角度自由调节。
4.根据权利要求3所述的一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，其特征在于，
所述照度计(4)为无线卡夹式，固定在术野旁边，通过无线或有线的方式传输数据。
5.根据权利要求1所述的一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，其特征在于，
所述感兴趣的波段区间包括：近红外一区波段和/或近红外二区波段。
6.根据权利要求1所述的一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，其特征在于，
所述光源模块(1)发射的激发光为特定波长的激光。
7.根据权利要求1所述的一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，其特征在于，
所述荧光信号采集模块(2)为红外相机。
8.一种基于照度调节的近红外荧光术中导航方法，其特征在于利用权利要求1-7任一项所述的一种基于照度调节的近红外荧光术中导航系统，包括以下步骤：
所述光源模块(1)发射激发光至目标组织，并将所述光源模块(1)的功率参数传输至所述中央控制模块(6)；
所述荧光信号采集模块(2)采集所述目标组织发出的所述荧光信号，并将所述荧光信号传输至所述中央控制模块(6)；
所述照度计(4)检测所述激发光的照度，并将所述激发光的照度传输至所述中央控制模块(6)；
所述中央控制模块(6)用于利用所述荧光信号重建荧光图像以及利用所述激发光的照度控制调节所述光源模块(1)的发射功率。
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| GR01 | Patent grant | ||
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