CN114052910A - 一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统及方法 - Google Patents

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段爽
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Abstract

本发明公开了一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统及方法，应用领域为荧光导航技术领域，其中系统包括：激发光发射模块，用于发射激发光至目标组织并形成荧光信号；测距模块，用于检测所述激发光发射模块与目标组织的相对距离信息；图像处理模块，用于接收所述荧光信号并生成对应的荧光图像，且所述激发光发射模块、所述测距模块及所述图像处理模块一体设置；控制模块，所述控制模块与所述测距模块及所述激发光发射模块连接，用于接收所述相对距离信息并进行处理，同时调节激发光的发射功率及强度；本发明旨在解决手术中反复调节激发光的位置导致精度及效率较低，从而影响术中操作的问题。

Description

一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统及方法
技术领域
本发明涉及荧光导航技术领域，更具体的说是涉及一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统及方法。
背景技术
目前，近红外荧光显影技术现今已被普遍用于手术中的目标部位显影和评估，如：淋巴系统、血液循环系统和相关组织等。
但是，目前市面上已有的荧光成像系统均采用激发光源与相机分离的设计，或者虽然激发光源与相机一体化，但没有激发光自动校准功能，激发光与成像部位的距离对成像效果有很大的影响。目前术中操作者只能通过手动调节激发光源位置和相机位置的方式来校准，但即使光照密度的小幅度改变也会对荧光图像产生很大的影响，从而影响实施手术者的判断；同时手动调整激发光源位置费时费力，不利于手术操作。
因此，如何提供一种能够解决上述问题的近红外荧光导航系统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激发光自动调节的术中荧光导航系统及方法，旨在解决手术中反复调节激发光的位置导致精度及效率较低，从而影响术中操作的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统，包括：
激发光发射模块，用于发射激发光至目标组织并形成荧光信号；
测距模块，用于检测所述激发光发射模块与目标组织的相对距离信息；
图像处理模块，用于接收所述荧光信号并生成对应的荧光图像，且所述激发光发射模块、所述测距模块及所述图像处理模块一体设置；
控制模块，所述控制模块与所述测距模块及所述激发光发射模块连接，用于接收所述相对距离信息并进行处理，同时调节激发光的发射功率及强度。
优选的，所述图像处理模块包括：
相机，用于捕捉所述荧光信号；
滤光片组，所述滤光片组设置于所述相机的前端，用于选择荧光信号感兴趣的波段；
成像单元，所述成像单元与所述相机连接，用于处理接收的所述荧光信号并显示形成的荧光图像。
优选的，所述控制模块包括：
控制单元，所述控制单元与所述测距模块连接，用于接收所述相对距离信息进行处理并发送控制指令；
激光器调节单元，所述激光器调节单元与所述控制单元及所述激发光发射模块连接，用于接收所述控制指令并调节激发光的发射功率及强度。
进一步，本发明还提供一种利用基于激发光的近红外荧光导航系统的导航方法，包括：
S1：所述激发光发射模块发射激发光至目标组织产生荧光信号，同时利用所述测距模块检测所述激发光发射模块与目标组织的相对距离信息；
S2：利用所述图像处理模块重建生成荧光图像，同时所述控制模块接收所述相对距离信息进行处理，对激发光的发射功率及强度进行调节，保持激发光的发射功率不变。
优选的，所述步骤S2具体包括：
S21：所述相机将所述荧光信号发送至所述成像单元，根据荧光信号重建荧光图像；
S22：所述控制单元同时将所述相对距离信息、所述激发光发射模块的功率参数发送至所述控制单元进行处理；
S23：当所述相对距离信息发生改变时，所述控制单元根据处理结果控制所述激光器调节单元调节所述激发光发射模块的功率，使激发光的发射功率始终保持不变。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统及方法，通过测距模块实时监测激发光发射模块与目标组织的相对距离，并对应调节激发光功率，经算法优化计算出目标组织的激发功率密度，当术中相对位置发生改变时，可以自动监测并对激光光源功率实时做出调整，以保证位置改变前后激发功率密度始终保持不变，解决了传统术中导航设备校准位置费时费力的问题，以及术中手术位置改变造成的前后图像不一致的问题。
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为本发明提供的一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统的结构原理框图。
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。
参见附图1所述，本发明实施例公开了一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统，包括：
激发光发射模块1，用于发射激发光至目标组织并形成荧光信号；
其中，激发光发射模块1可以采用808nm激光器；
测距模块2，用于检测激发光发射模块1与目标组织的相对距离信息，测距模块2可以采用激光测距雷达；
图像处理模块3，用于接收荧光信号并生成对应的荧光图像，且激发光发射模块1、测距模块2及图像处理模块3一体设置；
控制模块4，控制模块4与测距模块2及激发光发射模块1连接，用于接收相对距离信息并进行处理，同时调节激发光的发射功率及强度。
在一个具体的实施例中，图像处理模块3包括：
相机31，用于捕捉荧光信号；
其中，相机13可以为红外相机；
滤光片组32，滤光片组32设置于相机31的前端，用于选择荧光信号感兴趣的波段；
滤光片组32包括但不限于：长通滤波片、陷波滤波片。
成像单元33，成像单元33与相机31连接，用于处理接收的荧光信号并显示形成的荧光图像。
在一个具体的实施例中，控制模块4包括：
控制单元41，控制单元41与测距模块2连接，用于接收相对距离信息进行处理并发送控制指令；
激光器调节单元42，激光器调节单元42与控制单元41及激发光发射模块1连接，用于接收控制指令并调节激发光的发射功率及强度。
进一步，本发明还提供一种利用基于激发光的近红外荧光导航系统的导航方法，包括：
S1：激发光发射模块1发射激发光至目标组织产生荧光信号，同时利用测距模块2检测激发光发射模块1与目标组织的相对距离信息；
S2：利用图像处理模块3重建生成荧光图像，同时控制模块4接收相对距离信息进行处理，对激发光的发射功率及强度进行调节，保持激发光的发射功率不变。
在一个具体的实施例中，步骤S2具体包括：
S21：相机31将荧光信号发送至成像单元33，根据荧光信号重建荧光图像；
S22：控制单元41同时将相对距离信息、激发光发射模块1的功率参数发送至控制单元41进行处理；
S23：当相对距离信息发生改变时，控制单元41根据处理结果控制激光器调节单元42调节激发光发射模块1的功率，使激发光的发射功率始终保持不变。
具体的，荧光信号转化为荧光图像是通过成像单元中内置的重建算法实现的，算法会把相机每个像素点接收到的灰度值和像素点的位置信息，转换为图片或视频的形式。
具体的，在荧光图像重建过程中还可以利用图像校正方法对图像进一步校正，以提高输出图像的质量。
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 (5)

1.一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统，其特征在于，包括：
激发光发射模块(1)，用于发射激发光至目标组织并形成荧光信号；
测距模块(2)，用于检测所述激发光发射模块(1)与目标组织的相对距离信息；
图像处理模块(3)，用于接收所述荧光信号并生成对应的荧光图像，且所述激发光发射模块(1)、所述测距模块(2)及所述图像处理模块(3)一体设置；
控制模块(4)，所述控制模块(4)与所述测距模块(2)及所述激发光发射模块(1)连接，用于接收所述相对距离信息并进行处理，同时调节激发光的发射功率及强度。
2.根据权利要求1所述的一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统，其特征在于，所述图像处理模块(3)包括：
相机(31)，用于捕捉所述荧光信号；
滤光片组(32)，所述滤光片组(32)设置于所述相机(31)的前端，用于选择荧光信号感兴趣的波段；
成像单元(33)，所述成像单元(33)与所述相机(31)连接，用于处理接收的所述荧光信号并显示形成的荧光图像。
3.根据权利要求1所述的一种基于激发光自动调节的术中荧光导航系统，其特征在于，所述控制模块(4)包括：
控制单元(41)，所述控制单元(41)与所述测距模块(2)连接，用于接收所述相对距离信息进行处理并发送控制指令；
激光器调节单元(42)，所述激光器调节单元(42)与所述控制单元(41)及所述激发光发射模块(1)连接，用于接收所述控制指令并调节激发光的发射功率及强度。
4.一种利用基于激发光的近红外荧光导航系统的导航方法，其特征在于，包括：
S1：所述激发光发射模块(1)发射激发光至目标组织产生荧光信号，同时利用所述测距模块(2)检测所述激发光发射模块(1)与目标组织的相对距离信息；
S2：利用所述图像处理模块(3)重建生成荧光图像，同时所述控制模块(4)接收所述相对距离信息进行处理，对激发光的发射功率及强度进行调节，保持激发光的发射功率不变。
5.根据权利要求4所述的一种利用基于激发光的近红外荧光导航系统的导航方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21：所述相机(31)将所述荧光信号发送至所述成像单元(33)，根据荧光信号重建荧光图像；
S22：所述控制单元(41)同时将所述相对距离信息、所述激发光发射模块(1)的功率参数发送至所述控制单元(41)进行处理；
S23：当所述相对距离信息发生改变时，所述控制单元(41)根据处理结果控制所述激光器调节单元(42)调节所述激发光发射模块(1)的功率，使激发光的发射功率始终保持不变。
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