CN115919238A - 多模式高光谱成像内窥系统及应用方法 - Google Patents
多模式高光谱成像内窥系统及应用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种多模式高光谱成像内窥系统及应用方法，包括内窥模组、拉曼成像模组、反射/荧光光谱成像模组、光源模组，非共轴装配；内窥模组包括顺次相连的内窥系统和分光棱镜；光源模组包括并列连接在耦合器上的白光光源、荧光光源和拉曼散射光源；拉曼成像模组包括顺次相连的光纤整形束、消像差图谱仪和高灵敏度相机；反射/荧光光谱成像模组包括顺次相连的可调透镜、液晶可调谐滤光片和相机，光从内窥镜模组进入，使拉曼成像模组、反射/荧光光谱成像模组共轭成像，从而实现拉曼图谱，反射图谱和/或荧光图谱的同时探测。本发明可实现生物体内组织拉曼图谱，反射图谱和/或荧光图谱的同时探测，大幅提高内窥系统的信息获取量。
Description
技术领域
本发明涉及一种多模式高光谱成像内窥系统及应用方法。
背景技术
目前，医学内窥系统多以原位成像等传统探测手段为主。成像光谱技术集光学成像和光谱测量为一体，可以同时获取目标的图像信息和对应的光谱信息。成像光谱仪能够对物质的结构和成分进行分析、测量和处理，具有分析精度高、测量范围广等优点，广泛应用于石油、材料、农学、地质勘探、生物化学、医药卫生、环境保护、安全检测等领域。
现在常用的内窥系统一般仅仅获得组织的RGB图片，然后结合医生的经验，对病人进行诊断，但这种方式获得的信息量少，过分依靠医生的经验，主观性强，存在误判的风险。因此，如何提升内窥系统的信息获取能力，降低误诊率成为了目前亟需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多模式高光谱成像内窥系统及应用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种多模式高光谱成像内窥系统，包括内窥模组、拉曼成像模组、反射/荧光光谱成像模组、光源模组四个部分，非共轴装配；所述的内窥模组包括顺次相连的内窥系统和分光棱镜；所述的光源模组包括并列连接在耦合器上的白光光源、荧光光源和拉曼散射光源；所述的拉曼成像模组包括顺次相连的光纤整形束、消像差图谱仪和高灵敏度相机；所述的的反射/荧光光谱成像模组包括顺次相连的可调透镜、液晶可调谐滤光片和相机，光从内窥镜模组进入，分光棱镜分出的光使拉曼成像模组、反射/荧光光谱成像模组共轭成像，从而实现拉曼图谱，反射图谱和/或荧光图谱的同时探测。
所述的拉曼成像模组，采用光纤整形束的方法，将二维空间信息整形为一维信息，再通过消像差图谱仪，得到拉曼图谱信息。
所述的反射和/或荧光成像模组，采用液晶可调谐滤光片的方法，对光谱维度进行扫描，得到反射图谱和/或荧光图谱信息。
一种所述的一种多模式高光谱成像内窥系统的应用方法，对探测区域进行探测时，先开启白光光源实现对探测区域的可见光全光谱照明，打开反射光谱成像部分，实现二维图像、一维反射光谱同时探测，得到高信噪比反射图谱探测结果；之后关闭白光光源，开启荧光光源，打开荧光成像部分，实现探测区域的荧光图谱探测；之后关闭荧光光源，开启拉曼散射光源，打开拉曼成像部分，实现探测区域的拉曼图谱探测。
所述的应用方法，获得探测区域的拉曼图谱，反射图谱和荧光图谱；结合人工智能算法，对探测区域的状态进行判断。
本发明的有益效果是，将多模式高光谱成像技术引入内窥系统，可以对病人的组织（如结直肠癌组织，胃部癌症组织等）实现拉曼图谱，反射图谱和/或荧光图谱的同时探测。可大幅提高内窥系统的信息获取量，结合人工智能，为医生的诊断提供助力。
附图说明
图1为一种多模式高光谱成像内窥系统的一种结构示意图；
图中，内窥系统1、耦合器2、白光光源3、荧光光源4、拉曼散射光源5、分光棱镜6、可调透镜7、液晶可调谐滤光片8、相机9、光纤整形束10、消像差图谱仪11、高灵敏度相机12。
图2为光纤整形束的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
如图1所示，一种多模式高光谱成像内窥系统，包括内窥模组、拉曼成像模组、反射/荧光光谱成像模组、光源模组四个部分，非共轴装配；所述的内窥模组包括顺次相连的内窥系统1和分光棱镜6；所述的光源模组包括并列连接在耦合器2上的白光光源3、荧光光源4和拉曼散射光源5；所述的拉曼成像模组包括顺次相连的光纤整形束10、消像差图谱仪11和高灵敏度相机12；所述的的反射/荧光光谱成像模组包括顺次相连的可调透镜7、液晶可调谐滤光片8和相机9，光从内窥镜模组进入，分光棱镜6分出的光使拉曼成像模组、反射/荧光光谱成像模组共轭成像，从而实现拉曼图谱，反射图谱和/或荧光图谱的同时探测。
前面所述的拉曼成像模组，采用光纤整形束的方法，光纤整形束如图2所示，进光口的光纤成矩阵排列，出光口的光纤一字排列，将内窥模组传出的二维空间信息整形为一维信息，再通过消像差图谱仪，得到拉曼图谱信息。
所述的反射和/或荧光成像模组，采用液晶可调谐滤光片的方法，液晶可调谐滤光片可以控制透过光的波长，利用其可以对内窥模组传输的信号进行光谱维度的扫描，得到反射图谱和/或荧光图谱信息。
多模式高光谱成像内窥系统对探测区域进行探测时，先开启白光光源实现对探测区域的可见光全光谱照明，打开反射图谱仪，实现二维图像、一维反射光谱同时探测，得到高信噪比反射图谱探测结果；之后关闭白光光源，开启荧光光源，打开荧光图谱仪，实现探测区域的荧光图谱探测；之后关闭荧光光源，开启拉曼散射光源，打开拉曼图谱仪，实现探测区域的拉曼图谱探测。
将获得的拉曼图谱，反射图谱和/或荧光图谱利用特征提取算法（包括但不限于主成分分析）进行特征提取，将提取的特征放入设计好的人工智能算法（包括但不限于卷积神经网络算法）进行训练与识别。
上述描述中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施方案仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。本发明的保护范围由所附权利要求及其任何等同物给出。
Claims (5)
1.一种多模式高光谱成像内窥系统，其特征在于，包括内窥模组、拉曼成像模组、反射/荧光光谱成像模组、光源模组四个部分，非共轴装配；所述的内窥模组包括顺次相连的内窥系统（1）和分光棱镜（6）；所述的光源模组包括并列连接在耦合器（2）上的白光光源（3）、荧光光源（4）和拉曼散射光源（5）；所述的拉曼成像模组包括顺次相连的光纤整形束（10）、消像差图谱仪（11）和高灵敏度相机（12）；所述的的反射/荧光光谱成像模组包括顺次相连的可调透镜（7）、液晶可调谐滤光片（8）和相机（9），光从内窥镜模组进入，分光棱镜（6）分出的光使拉曼成像模组、反射/荧光光谱成像模组共轭成像，从而实现拉曼图谱，反射图谱和/或荧光图谱的同时探测。
2.根据权利要求1所述的一种多模式高光谱成像内窥系统，其特征在于，所述的拉曼成像模组，采用光纤整形束的方法，将二维空间信息整形为一维信息，再通过消像差图谱仪，得到拉曼图谱信息。
3.根据权利要求1所述的一种多模式高光谱成像内窥系统，其特征在于，所述的反射和/或荧光成像模组，采用液晶可调谐滤光片的方法，对光谱维度进行扫描，得到反射图谱和/或荧光图谱信息。
4.一种根据权利要求1所述的一种多模式高光谱成像内窥系统的应用方法，其特征在于，对探测区域进行探测时，先开启白光光源实现对探测区域的可见光全光谱照明，打开反射光谱成像部分，实现二维图像、一维反射光谱同时探测，得到高信噪比反射图谱探测结果；之后关闭白光光源，开启荧光光源，打开荧光成像部分，实现探测区域的荧光图谱探测；之后关闭荧光光源，开启拉曼散射光源，打开拉曼成像部分，实现探测区域的拉曼图谱探测。
5.根据权利要求4所述的应用方法，其特征在于，获得探测区域的拉曼图谱，反射图谱和荧光图谱；结合人工智能算法，对探测区域的状态进行判断。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2022110229492 | 2022-08-25 | ||
| CN202211022949 | 2022-08-25 |
Publications (1)
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|---|---|
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Family
ID=86699765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211365517.1A Pending CN115919238A (zh) | 2022-08-25 | 2022-11-03 | 多模式高光谱成像内窥系统及应用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115919238A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116509339A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-08-01 | 台州安奇灵智能科技有限公司 | 低功率拉曼光谱辅助无标记漫反射高光谱成像系统 |
-
2022
- 2022-11-03 CN CN202211365517.1A patent/CN115919238A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116509339A (zh) * | 2023-07-04 | 2023-08-01 | 台州安奇灵智能科技有限公司 | 低功率拉曼光谱辅助无标记漫反射高光谱成像系统 |
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