CN114431818A - 成像装置及胶囊内窥镜 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种成像装置及胶囊内窥镜，该成像装置包括第一光源、第二光源及第三光源；第一光源发出的光线的中心波长范围为590nm‑631nm；第二光源发出的光线的中心波长范围为510nm‑580nm；第三光源发出的光线的中心波长范围为400nm‑460nm；其中，第一光源、第二光源和第三光源中的至少两种光源发出的三种中心波长不同的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。本申请通过多光谱的组合照明光源对待检体的组织粘膜进行照明，再利用被组织粘膜反射回来的光成像；从而利用不同光谱的特异性，使该多光谱的组合照明光线被待检体的组织粘膜反射回来形成的图像，能够有针对性的对组织粘膜、血管进行图像的强调。

Description

成像装置及胶囊内窥镜
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种多光谱胶囊内窥镜成像装置及胶囊内窥镜。
背景技术
目前常用的插管式胃镜技术发展比较成熟，在内窥镜常用白光成像技术(WLI)的基础上为了提升其对癌症的早期筛查，发展了一系列光学内窥镜技术，包括自体荧光技术(AFI)、窄带成像(全称：Narrow Band Imaging；简称：NBI)、电子分光色彩强调技术(全称：Flexible spectral Imaging Color Enhancement；简称：FICE)、蓝激光成像(全称：BlueLASER lmaging；简称：BLI)、激光共焦显微成像(CLE)等。其中，FICE技术是一种多光谱成像的内窥镜技术，利用不同光谱的特异性，通过提升图像的对比度，加强了内窥镜诊断的能力。
而近年来，胶囊胃镜，特别是磁控胶囊胃镜的问世，给病人带来了舒适友好的体验，在白光成像(WLI)筛查准确性上已经达到了常规的插管胃镜的金标准。不过，目前的胶囊胃镜还不能有针对性的对组织粘膜、血管进行图像的强调。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本申请的主要目的在于提供一种能够有针对性的对组织粘膜、血管进行图像强调的成像装置。
为了实现上述目的，本申请具体采用以下技术方案：
本申请提供了一种成像装置，设置于胶囊内窥镜中，该成像装置包括第一光源、第二光源及第三光源。
其中，所述第一光源发出的光线的中心波长范围为590nm-631nm；所述第二光源发出的光线的中心波长范围为510nm-580nm；所述第三光源发出的光线的中心波长范围为400nm-460nm；
所述第一光源、所述第二光源及所述第三光源三种光源中的至少一种能够发出至少两种中心波长的光线；
所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中的至少两种光源发出的三种中心波长不同的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。
优选地，所述第一光源发出的中心波长为591nm的光线、所述第二光源发出的中心波长为515nm的光线及所述第三光源发出的中心波长为415nm的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。
优选地，所述第一光源发出的中心波长为611nm的光线、所述第二光源发出的中心波长为515nm的光线及所述第三光源发出的中心波长为460nm的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。
优选地，所述第一光源发出的中心波长为515nm的光线、所述第三光源发出的中心波长为460nm、中心波长为415nm的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。
优选地，所述第一光源包括第一灯体、第二灯体和第三灯体；
所述第一灯体发出的光线的中心波长为591nm，所述第二灯体发出的光线的中心波长为611nm,所述第三灯体发出的光线的中心波长为631nm。
优选地，所述第二光源包括第四灯体和第五灯体；
所述第四灯体发出的光线的中心波长为515nm，所述第五灯体发出的光线的中心波长为577nm。
优选地，所述第三光源包括第六灯体、第七灯体和第八灯体；
所述第六灯体发出的光线的中心波长为400nm，所述第七灯体发出的光线的中心波长为415nm，所述第八灯体发出的光线的中心波长为460nm。
优选地，所述成像装置能够通过调整每组所述多光谱的组合照明光源中各灯体的电压值，来调整每组所述多光谱的组合照明光源中各灯体的光强比值。
优选地，所述成像装置还包括安装板，所述安装板设置为平面板，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源均为LED灯；所述LED灯沿所述安装板的圆周方向分布于所述安装板。
优选地，所述LED灯沿所述安装板的圆周方向均匀分布于所述安装板。
相应地，本申请还提供了一种胶囊内窥镜，该胶囊内窥镜包括上述成像装置。
相比于现有技术，本申请通过将第一光源、第二光源和第三光源三者进行组合，形成多光谱的组合照明光源，再通过该多光谱的组合照明光源对待检体的组织粘膜进行照明，利用被组织粘膜反射回来的光成像。由于不同波长的光穿透组织粘膜的深度不同，而组织粘膜对不同波长的光的吸收程度也不同，从而利用不同光谱的特异性，使该多光谱的组合照明光源发出的光线被待检体的组织粘膜反射回来形成图像，能够有针对性的对组织粘膜、血管等进行图像的强调，提升图像的对比度，帮助鉴别诊断。并且，在结合光学放大内镜的情况下，更能清楚的观察到粘膜的细微结构形态变化，突出细小目标区域及微小的色彩变化，如组织结构、毛细血管走向、粘膜表面腺管开口形态、凹凸变化，提高内镜检查的效率与质量。
附图说明
图1为本申请实施例的各灯体的光谱图。
图2为本申请实施例的第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的光谱图，其中，第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的光强相同。
图3为本申请实施例的第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的光谱图，其中，第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的电压分别为2.6v、2.3v及2.7v。
图4为本申请实施例的第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的光谱图，其中，第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的电压分别为2.6v、2.1v和2.5v。
图5为本申请实施例的第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的光谱图，其中，第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的电压分别为2.6v、2.3v和2.5v。
图6为本申请实施例的各灯体的分布图。
图7为本申请另一实施例的各灯体的分布图。
图8为本申请另一实施例的各灯体的分布图。
图9为本申请另一实施例的各灯体的分布图。
图10为本申请一实施例中8个单色灯体的具体光学参数的图表。
图11为本申请另一实施例中6个单色灯体的具体光学参数的图表。
图12为本申请又一实施例中4个单色灯体的具体光学参数的图表。
附图标识：
1、安装板。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请公开了一种成像装置，该成像装置用于胶囊内窥镜内，其包括第一光源、第二光源和第三光源，该第一光源、第二光源和第三光源组合，形成至少一组多光谱的组合照明光源。由于不同波长的光穿透组织粘膜的深度不同，而组织粘膜对不同波长的光的吸收程度也不同，从而利用不同光谱的特异性，使该多光谱的组合照明光源发出的光线被待检体的组织粘膜反射回来并成像，进而能够有针对性地对组织粘膜、血管进行图像的强调，提升图像的对比度，帮助医生鉴别病变，实现“光学活检”。
本申请中，第一光源为单色红光光源，发出的光线的中心波长在590nm-631nm的范围内；第二光源为单色绿光光源，发出的光线的中心波长在510nm-580nm的范围内；第三光源为单色蓝光光源，发出的光线的中心波长在400nm-460nm的范围内。上述不同波长的单色光组成的多光谱的组合照明光源对组织粘膜、血管进行照射后，其被反射回来而形成图像，能够有针对性地对组织粘膜、血管进行图像的强调，提升图像的对比度，有助于分析病性。具体地，在本申请的一种实施例中，待检体为消化道。可以理解，待检体也可以其他人体或动物体组织，如猪体、牛体等。为方便理解，在下文中，将以待检体为消化道为例进行描述。
为了能够获得多组多光谱的组合照明光源，第一光源、第二光源及第三光源三种光源中的至少一种能够发出至少两种中心波长的光线；第一光源、第二光源和第三光源中至少两种光源发出的三种中心波长不同的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。进一步地，在本申请的实施例中，第一光源、第二光源及第三光源三者中至少一种包括至少两种波长的灯体，以使第一光源中的任一波长的灯体、第二光源中的任一波长的灯体和第三光源中的任一波长的灯体组合，形成包括至少两组多光谱的组合照明光源；或者，第一光源中的任两种波长灯体与第二光源中任一波长的灯体或第三光源中的任一波长的灯体组合，形成包括至少两组多光谱的组合照明光源；或者，第二光源中的任两种波长灯体与第一光源中任一波长的灯体或第三光源中的任一波长的灯体组合，形成包括至少两组多光谱的组合照明光源；或者，第三光源中的任两种波长灯体与第一光源中任一波长的灯体或第二光源中的任一波长的灯体组合，形成包括至少两组多光谱的组合照明光源。多组多光谱的组合照明光源能够对待检体不同深度的组织粘膜进行照明，再利用被各深度的组织粘膜反射回来的光成像，进而实现对各深度的组织粘膜的分析。
本申请公开了一种实施例，第一光源包括第一灯体LR1、第二灯体LR2和第三灯体LR3；第二光源包括第四灯体LG1和第五灯体LG2；第三光源包括第六灯体LB1、第七灯体LB2和第八灯体LB3，一共为8个光谱的单色灯体。需要说明的是，在本申请不对第一光源、第二光源和第三光源分别包含的单色灯体的个数进行进一步限制。
其中，在本实施例中第一灯体发出的光线的中心波长为591nm，第二灯体发出的光线的中心波长为611nm,第三灯体发出的光线的中心波长为631nm，第四灯体发出的光线的中心波长为515nm，第五灯体发出的光线的中心波长为577nm；第六灯体发出的光线的中心波长为400nm，第七灯体发出的光线的中心波长为415nm，第八灯体发出的光线的中心波长为460nm。
上述8个单色灯体的光谱图如图1所示，各灯体的光学参数如图10所示，在表1的8个单色灯体中，第一灯体LR1、第二灯体LR2及第三灯体LR3中的任一个灯体、第四灯体LG1及第五灯体LG2中的任一个灯体与第六灯体LB1、第七灯体LB2及第八灯体LB3中的任一个灯体组合，能够形成一组多光谱的组合照明光源，该8个光谱的单色灯体一共能组成至少18组多光谱的组合照明光源,其组合方式可以为：
LR1LG1LB1 LR2LG1LB1 LR3LG1LB1
LR1LG1LB2 LR2LG1LB2 LR3LG1LB2
LR1LG1LB3 LR2LG1LB3 LR3LG1LB3
LR1LG2LB1 LR2LG2LB1L R3LG2LB1
LR1LG2LB2 LR2LG2LB2L R3LG2LB2
LR1LG2LB3 LR2LG2LB3 LR3LG2LB3
具体实施时，通过控制不同的灯体亮灭，得到不同的多光谱的组合照明光源，从而得到不同的照明成像效果。以第三灯体LR3、第四灯体LG1及第八灯体LB3组成的多光谱的组合照明光源为例进行说明，具体操作时，将第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3同时点亮照明，而其他波长的灯体均熄灭。
对于LR1LG1LB2的组合，其采用了591nm、515nm及415nm波长的光进行组合照明成像；其中，相对于其他波长的光，血管中的血红蛋白对415nm和515nm的窄带光的吸收比率比较高。因而使用415nm和515nm照明的组合光，能够提升内窥镜图像中血管或出血的对比度，可以突出血管或出血的显示。LR1LG1LB2的组合光源对于观测早癌期间分化的微小毛细血管的特征和信息有极大的帮助。对于LR2LG1LB3的组合，其采用了611nm、515nm及460nm波长的光进行组合照明，为常规白光模式，默认常规照明。
对于LG1LB3LB2的组合，其采用515nm、460nm及415nm波长的光进行组合照明，有助于血液和胡萝卜素(此处的胡萝卜素是指血液中的胡萝卜素)的增强显示。
在另一实施例中，第二光源还包括第九灯体LG3，第九灯体LG3发出的光线的中心波长为575nm，对于LR2LG3LB2的组合，其采用611nm、575nm及415nm波长的光进行组合照明，有助于血液和细胞质的增强显示。
同时，本申请能够通过调整每组多光谱的组合照明光源中各灯体的电压值，来调整每组多光谱组合照明光源中各灯体发出的光的光强比值，从而根据实际的成像效果来更改图像中的RGB(RGB代表红、绿、蓝三个通道的颜色)比值。同样，以第三灯体LR3、第四灯体LG1及第八灯体LB3组成的多光谱的组合照明光源为例来说明。
如图2所示，在图2中，各灯体的光强相等，即LR3＝LG1＝LB3。
当对第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的电压进行调整，使第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的电压分别为2.6v、2.3v和2.7v时，其光谱图如图3所示，此时，第三灯体LR3、第四灯体LG1和第八灯体LB3的单光谱的光强为：LR3<LG1<LB3。
当第三灯体LR3、第四灯体LG1、第八灯体LB3的电压分别为2.6v、2.1v和2.5v时，其光谱图如图4所示，第三灯体LR3、第四灯体LG1和第八灯体LB3的单光谱的光强为：LG1<LR3<LB3。
当第三灯体LR3、第四灯体LG1和第八灯体LB3的电压分别为2.6v、2.3v和2.5v。时，其光谱图如图5所示，第三灯体LR3、第四灯体LG1和第八灯体LB3的单光谱的光强为：LR3<LB1<LG1。
可见，通过改变多光谱的组合照明光源中各灯体的电压值，可以有效改变不同光谱的光强占比，实现最终成像中RGB通道强度的调整。
在本实施例中，第一灯体LR1、第二灯体LR2、第三灯体LR3、第四灯体LG1、第五灯体LG2、第六灯体LB1、第七灯体LB2及第八灯体LB3均设置为LED灯。可以理解，在其他实施例中，各灯体也可以设置为小激光器灯(LD)。
如图6所示，该成像装置还包括安装板1，第一灯体LR1、第二灯体LR2、第三灯体LR3、第四灯体LG1、第五灯体LG2、第六灯体LB1、第七灯体LB2和第八灯体LB3沿安装板的圆周方向均匀分布于安装板1，使安装板1的中部空出以便于安装摄像头。
在本实施例中，第一灯体LR1、第二灯体LR2、第三灯体LR3、第四灯体LG1、第五灯体LG2、第六灯体LB1、第七灯体LB2和第八灯体LB3均匀分布于安装板1的周边。可以理解，在其他实施例中，各灯体也可以非均匀分布，如图7所示。
在本实施例中，安装板1设置为平面板，并且安装板1设置为圆形。本申请将安装板1设置为平面板，不仅便于安装板1的生产，也便于在安装板1上焊接各LED灯，而将安装板1设置为圆形，更能有效利用安装板1的面积。
本申请还公开了另一种实施例，第一光源包括第一灯体LR1和第二灯体LR2；第二光源体包括第三灯体LG1和第四灯体LG2；第三光源包括第五灯体LB1和第六灯体LB2，一共为6个光谱的单色灯体。该6个单色灯体沿安装板1的圆周方向均匀分布于安装板1，如图8所示。
上述6个单色灯体的具体光学参数如图11所示，图11中的6个单色灯体中，第一灯体LR1及第二灯体LR2中的任一个灯体、第三灯体LG1及第四灯体LG2中的任一个灯体与第五灯体LB1及第六灯体LB2中的任一个灯体组合，能够形成一组多光谱的组合照明光源，该6个光谱的单色灯体一共能组成至少8组多光谱的组合照明光源,其组合方式可以为：
LR1LG1LB1 LR2LG1LB1
LR1LG1LB2 LR2LG1LB2
LR1LG2LB1 LR2LG2LB1
LR1LG2LB2 LR2LG2LB2
具体实施时，通过控制不同的灯体亮灭，得到不同的多光谱组合照明光源，从而得到不同的照明成像效果。以第二灯体LR2、第四灯体LG2和第五灯体LB1组成的多光谱的组合照明光源为例进行说明，具体操作时，将第二灯体LR2、第四灯体LG2、第五灯体LB1同时点亮照明，而其他波长的灯体全灭掉。
本实施例中，仅设置有六个光谱的单色灯体，其结构较简单，各灯体间的排布、组合控制更简单。
本申请还公开了另一种实施例，在本实施例中，第一光源包括第一灯体LR1和第二灯体LR2；第二光源包括第三灯体LG1；第三光源包括第四灯体LB1，一共为4个光谱的单色灯体。该4个单色灯体沿安装板的圆周方向均匀分布于安装板1，如图9所示。
上述4个单色灯体的具体光学参数，如图12所示，上述4个单色灯体中，第一灯体LR1及第二灯体LR2中的任一个灯体与第三灯体LG1及第四灯体LB1能够形成一组多光谱的组合照明光源，该4个光谱的单色灯体一共能组成2组多光谱组合照明光源,其组合方分别为：
LR1LG1LB1 LR2LG1LB1
具体实施时，通过控制不同的灯体亮灭，得到不同的多光谱的组合照明光源，从而得到不同的照明成像效果。以第一灯体LR1、第三灯体LG1和第四灯体LB1组成的多光谱的组合照明光源为例进行说明，具体操作时，将第一灯体LR1、第三灯体LG1和第四灯体LB1点亮照明，而其他波长的灯体全灭掉。
本申请的单色灯体数量并不限于上述的8个或6个或4个，具体实施时，可以根据实际需要设计，如大于8个亦可。
在LED的设置方向上，不限于平行于沿圆盘切向方向放置，同样可以垂直于切向方向放置。
相应地，本申请还公开了一种胶囊内窥镜，该胶囊内窥镜包括上述的成像装置。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种成像装置，其特征在于，设置于胶囊内窥镜中，所述成像装置包括第一光源、第二光源及第三光源；
其中，所述第一光源发出的光线的中心波长范围为590nm-631nm；所述第二光源发出的光线的中心波长范围为510nm-580nm；所述第三光源发出的光线的中心波长范围为400nm-460nm；
所述第一光源、所述第二光源及所述第三光源三种光源中的至少一种能够发出至少两种中心波长的光线；
所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中的至少两种光源发出的三种中心波长不同的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。
2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述第一光源包括第一灯体、第二灯体和第三灯体；
所述第一灯体发出的光线的中心波长为591nm，所述第二灯体发出的光线的中心波长为611nm,所述第三灯体发出的光线的中心波长为631nm。
3.根据权利要求2所述的成像装置，其特征在于，所述第二光源包括第四灯体和第五灯体；
所述第四灯体发出的光线的中心波长为515nm，所述第五灯体发出的光线的中心波长为577nm。
4.根据权利要求3所述的成像装置，其特征在于，所述第三光源包括第六灯体、第七灯体和第八灯体；
所述第六灯体发出的光线的中心波长为400nm，所述第七灯体发出的光线的中心波长为415nm，所述第八灯体发出的光线的中心波长为460nm。
5.根据权利要求1或4所述的成像装置，其特征在于，所述第一光源发出的中心波长为591nm的光线、所述第二光源发出的中心波长为515nm的光线及所述第三光源发出的中心波长为415nm的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。
6.根据权利要求1或4所述的成像装置，其特征在于，所述第一光源发出的中心波长为611nm的光线、所述第二光源发出的中心波长为515nm的光线及所述第三光源发出的中心波长为460nm的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。
7.根据权利要求1或4所述的成像装置，其特征在于，所述第一光源发出的中心波长为515nm的光线、所述第三光源发出的中心波长为460nm、中心波长为415nm的光线组合，形成一组多光谱的组合照明光源。
8.根据权利要求1-4中任一所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置能够通过调整每组所述多光谱的组合照明光源中各灯体的电压值，来调整每组所述多光谱的组合照明光源中各灯体的光强比值。
9.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，所述成像装置还包括安装板，所述安装板设置为平面板，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源均为LED灯；所述LED灯沿所述安装板的圆周方向分布于所述安装板。
10.根据权利要求9所述的成像装置，其特征在于，所述LED灯沿所述安装板的圆周方向均匀分布于所述安装板。
11.一种胶囊内窥镜，其特征在于，该胶囊内窥镜包括权利要求1～10任一种成像装置。
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