CN116725458A - 内窥镜系统及内窥镜检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内窥镜系统及内窥镜检测方法。所述内窥镜系统包括：光源，用于提供红外激发光或者提供可见光和红外激发光；内窥镜，用于将所述光源提供的可见光、红外激发光传送至待检测区域，将自待检测区域反射的可见光、将待检测区域在红外激发光照射下形成的短波红外荧光传送至图像处理单元；图像处理单元，用于采集待检测区域的可见光图像以及采集待检测区域在红外激发光照射下形成的短波红外荧光图像；显示单元，用于显示所述可见光图像和短波红外荧光图像；控制单元，用于对所述光源进行调控。本发明实施例中提供的短波红外内窥镜光学成像系统具有更高的时空分辨率和检测深度，具有更优和更广泛的应用前景。

Description

内窥镜系统及内窥镜检测方法
技术领域
本发明涉及一种内窥镜系统，特别涉及一种内窥镜系统及内窥镜检测方法，属于医学检测技术领域。
背景技术
医学内窥镜目前已经广泛用于临床检测与手术，为临床诊断提供了体外诊断难以提供的可靠图像依据。但是目前的内窥镜光学成像波长基本都是基于可见光区(400-650nm)，部分是基于传统近红外(650-900nm)，但这些波长在临床医学进行成像时，不仅会受到因组织对光子的吸收和散射产生的影响，而且还会受到组织自发荧光的严重干扰，因此难以实现组织的高穿透深度和高空间分辨率成像。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种内窥镜系统及内窥镜检测方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种内窥镜系统，包括：
光源，用于提供红外激发光和可见光；
内窥镜，与光源、信号分离二次成像单元连接，并用于将所述光源提供的可见光、红外激发光由导光束传送至待检测区域，以及，将自待检测区域反射的可见光、将待检测区域在红外激发光照射下形成的短波红外荧光传送至信号分离二次成像单元；
信号分离二次成像单元，还与图像处理单元连接，并至少用于将内窥镜采集的短波红外荧光、反射的可见光分离，并将短波红外荧光、反射的可见光分别成像至图像处理单元的不同探测器；
图像处理单元，用于将所述短波红外荧光、反射的可见光分别对应转换为短波红外荧光图像信号、可见光图像信号；
显示单元，与所述图像处理单元连接，并用于将所述可见光图像信号和短波红外荧光图像信号以人眼可见的方式显示；
控制单元，与所述光源、图像处理单元、显示单元连接，并用于对所述光源进行调控。
本发明实施例还提供了一种内窥镜检测方法，所述内窥镜检测方法是基于所述的内窥镜系统实施的，并且，所述内窥镜检测方法包括：
通过光源提供红外激发光和可见光，以使待检测区域在红外激发光照射下产生短波红外荧光并反射可见光；
通过内窥镜将所述光源提供的可见光、红外激发光由导光束传送至待检测区域，以及，将自待检测区域反射的可见光、将待检测区域在红外激发光照射下形成的短波红外荧光传送至信号分离二次成像单元，以及，通过信号分离二次成像单元将内窥镜采集的短波红外荧光、反射的可见光分离，并将短波红外荧光、反射的可见光分别成像至图像处理单元的不同探测器；
通过图像处理单元将所述短波红外荧光、反射的可见光分别对应转换为短波红外荧光图像信号、可见光图像信号；
通过显示单元将所述可见光图像信号和短波红外荧光图像信号以人眼可见的方式显示。
与现有技术相比，本发明的优点包括：本发明实施例中提供的短波红外内窥镜光学成像系统，结合可见光图像和短波红外荧光成像的内窥镜，可利用对可见光的强度和红外激发光的强度的控制，使得短波红外内窥镜光学成像系统具有更高的时空分辨率和检测深度，具有更优和更广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1中提供的一种用于在可见光区和短波红外区并行成像的内窥镜系统的结构示意图；
图2是本发明实施例1中提供的一种内窥镜光发射器的结构示意图；
图3是本发明实施例1中提供的摄像机的光学系统的结构示意图；
图4是本发明实施例1中提供一种操作并行成像的内窥镜的方法流程示意图；
图5是本发明实施例2中提供的一种用于在可见光区和短波红外区并行成像的立体内窥镜系统的结构示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
在短波红外荧光内窥镜检查中，外源性荧光团如吲哚菁绿(ICG)可以被施用于患者并且将与待观察的组织(即待检测区域，下同)结合，使用波长短于短波红外荧光的激发光来照射组织并且激发组织中的荧光团，短波红外荧光成像具有更低的组织散射和吸收、更高的穿透深度，为了观察荧光图像，利用光学滤光装置来阻挡红外激发光到达探测器。探测器通常具有从350nm至2500nm的光谱响应，从而使得探测器能够捕获光以在可见光区和短波红外区成像。对于采用单个宽谱探测器，本发明实施例中提供了结合可见光图像和短波红外荧光成像的内窥镜，利用对可见光的强度和红外激发光的强度的控制，以使得反射的可见光不会淹没(overwhelm)探测器光的强度。
本发明实施例提供了一种内窥镜系统，包括：
光源，用于提供红外激发光和可见光；
内窥镜，与光源、信号分离二次成像单元连接，并用于将所述光源提供的可见光、红外激发光由导光束传送至待检测区域，以及，将自待检测区域反射的可见光、将待检测区域在红外激发光照射下形成的短波红外荧光传送至信号分离二次成像单元；
信号分离二次成像单元，还与图像处理单元连接，并至少用于将内窥镜采集的短波红外荧光、反射的可见光分离，并将短波红外荧光、反射的可见光分别成像至图像处理单元的不同探测器；
图像处理单元，用于将所述短波红外荧光、反射的可见光分别对应转换为短波红外荧光图像信号、可见光图像信号；
显示单元，与所述图像处理单元连接，并用于将所述可见光图像信号和短波红外荧光图像信号以人眼可见的方式显示；
控制单元，与所述光源、图像处理单元、显示单元连接，并用于对所述光源进行调控。
在一些较为具体的实施方案中，所述光源包括可见光光源和红外激发光源，所述可见光光源和红外激发光源能够被独立的控制。
在一些较为具体的实施方案中，所述光源包括可见光光源和红外光源，所述红外激发光的波长为760-1800nm，所述短波红外荧光的波长为900-2500nm。
在一些较为具体的实施方案中，所述光源经光纤线缆与所述内窥镜连接。
在一些较为具体的实施方案中，所述内窥镜包括柔性外壳、微型化成像物镜、传像束和导光束，所述微型化成像物镜、传像束、导光束被包裹在所述柔性外壳内，其中，所述导光束与传像束并行设置，所述微型化成像物镜与所述传像束连接，所述导光束与所述光纤线缆相匹配，所述微型化成像物镜朝向待检测区域，所述传像束与所述信号分离二次成像单元相匹配；
在一些较为具体的实施方案中，所述柔性外壳的外径为1.5-12mm。
在一些较为具体的实施方案中，所述微型化成像物镜的外径为1.0-10mm。
在一些较为具体的实施方案中，所述微型化成像物镜包括沿光的传输方向依次设置的多片微透镜；
在一些较为具体的实施方案中，所述微型化成像物镜的在350-2500nm的波段内具有矫正像差，所述微型化成像物镜的透过率≥50％。
在一些较为具体的实施方案中，所述传像束能够对350-2500nm波段内的光信号进行传输。
在一些较为具体的实施方案中，所述信号分离二次成像单元沿光的传输方向依次设置的一分二双共轭成像镜组、二向色镜以及多通道滤光片。
在一些较为具体的实施方案中，所述图像处理单元包括摄像机，所述摄像机为可同时探测可见光和短波红外荧光的宽谱感应摄像机，或者，所述摄像机包括用于探测可见光的可见光图像摄像机和用于探测短波红外荧光的短波红外图像摄像机。
在一些较为具体的实施方案中，所述摄像机包括探测器以及依次设置在所述探测器与内窥镜之间的成像光学器件、激发光阻挡滤波装置，所述激发光阻挡滤波装置至少用于滤除红外激发光，所述成像光学器件至少用于收集来自内窥镜的反射光和短波红外荧光，并且将收集的反射光和短波红外荧光聚焦在探测器上，以形成光学图像。
在一些较为具体的实施方案中，所述显示单元包括显示器，所述显示器用于显示所述可见光图像和短波红外荧光图像。
在一些较为具体的实施方案中，所述显示单元还包括：立体眼镜，所述立体眼镜与所述控制器连接，所述立体眼镜用于观看所述显示器显示的可见光图像和短波红外荧光图像，并能够将所述可见光图像和短波红外荧光图像转换成立体图像，其中，所述立体眼镜的两个目镜能够在所述控制器的控制下交替的打开关闭。
本发明实施例还提供了一种内窥镜检测方法，所述内窥镜检测方法是基于所述的内窥镜系统实施的，并且，所述内窥镜检测方法包括：
通过光源提供红外激发光和可见光，以使待检测区域在红外激发光照射下产生短波红外荧光并反射可见光；
通过内窥镜将所述光源提供的可见光、红外激发光由导光束传送至待检测区域，以及，将自待检测区域反射的可见光、将待检测区域在红外激发光照射下形成的短波红外荧光传送至信号分离二次成像单元，以及，通过信号分离二次成像单元将内窥镜采集的短波红外荧光、反射的可见光分离，并将短波红外荧光、反射的可见光分别成像至图像处理单元的不同探测器；
通过图像处理单元将所述短波红外荧光、反射的可见光分别对应转换为短波红外荧光图像信号、可见光图像信号；
通过显示单元将所述可见光图像信号和短波红外荧光图像信号以人眼可见的方式显示。
在一些较为具体的实施方案中，所述的内窥镜检测方法包括：通过图像处理单元使反射的可见光和短波红外荧光并行成像或同时成像；以及，通过软件融合短波红外荧光图像和可见光图像以进行实时的图像融合或实时的图像分离。
在一些较为具体的实施方案中，所述的内窥镜检测方法还包括：通过控制器独立地调节所述红外激发光和可见光的强度。
如下将结合具体实施案例和附图对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本发明实施例中所采用的控制器、光源、显示器、立体眼镜以及摄像机等均可以是本领域技术人员已知的，其均可以通过市购获得，在此不对其具体的结构和型号等进行限定。
在一些较为具体的实施方案中，本发明实施例提供了一种具有并行的可见光图像和短波红外荧光成像的内窥镜系统，包括：
内窥镜，该内窥镜能够进行操作以传送可见光和短波红外荧光，该内窥镜在可见光谱至短波红外光谱的范围内工作；
光源，该光源产生能够独立控制的可见光和红外激发光；
摄像机，可以是单个宽谱感应摄像机，也可以是一个可见摄像机和一个短波红外摄像机的组合；
控制器，该控制器用于图像处理和光源控制；以及显示器。
在本实施例中，所述内窥镜系统的荧光成像模式从初始化处理开始，所述初始化处理包括独立地调节红外激发光的强度和可见光的强度，直到荧光图像的亮度和荧光图像与可见光图像之间的对比度对于视觉观察而言是理想的，比如可见光荧光强度是1000，近红外荧光强度在800-1200左右，使得两个对比度不是非常强烈。
在另一些较为具体的实施方案中，本发明实施例还提供了一种用于以可见光波长和短波红外波长并行成像的立体内窥镜系统，包括：
内窥镜，该内窥镜能够进行操作以传送可见光和短波红外荧光，该内窥镜在可见光谱至短波红外光谱的范围内工作；
光源，该光源能够进行操作以产生可见光和红外激发光，可见光的强度独立于红外激发光的强度；
立体摄像机，该立体摄像机可以是一个宽谱感应摄像机，也可以是一个可见摄像机和一个短波红外摄像机的组合，每个摄像机均包括单个探测器，所述单个探测器能够进行操作，以在可见光波长和短波红外波长处检测左眼图像或右眼图像；
控制器，该控制器耦合至光源和立体摄像机；
显示器，该显示器能够进行操作，且能够使用立体眼镜来观看。
在本实施例中，本发明实施例提供的一种用于在可见光区和短波红外区同时成像的内窥镜系统，包括：
内窥镜，该内窥镜在可见光谱和短波红外光谱上具有期望的图像质量；
光源，该光源产生可见光和短波红外激发光。该光源被配置成使得可以独立地控制可见光的强度和短波红外激发光的强度；
一个或两个摄像机，如果是一个摄像机，该摄像机是一个从可见-短波红外(350-1700nm)的宽谱摄像机，具有单个探测器，所述单个探测器能够进行操作以捕获图像并且输出图像信号，如果是两个单图像摄像机，则分别探测可见光和短波红外；
控制器，该控制器能够独立地控制可见光和红外激发光，该控制器被配置成处理图像信号并且基于图像处理来调节光强度；以及，显示器。
在本实施例中，所述摄像机包括能够阻挡红外激发光并且使可见光和短波红外荧光通过的光学滤光装置，所述光源可以包括多个固态光源，所述多个固态光源中的每个固态光源被独立地控制，所述控制器还可以能够通过光学方法或电学方法衰减可见光的强度，具体可以是通过控制器实现滤光片切换或者通过对激发光源的控制实现，该过程可以通过本领域人员已知的方式实现，在此不做具体的限定和说明。
在另一些较为具体的实施方案中，本发明实施例提供了一种操作立体内窥镜检查方法，包括：
1)利用红外激发光和可见光并行照射待检测区域；
2)独立地调节红外激发光的强度和可见光的强度；
3)使用立体摄像机对待检测区域成像；
4)使用摄像机以可见光波长和短波红外波长并行获取左眼图像，以及，使用摄像机以可见光波长和短波红外波长并行获取右眼图像；
5)在显示器上连续显示左眼图像和右眼图像。
在本实施例中，本发明实施例提供了一种初始化内窥镜的方法，该方法包括：利用红外激发光来照射待检测区域；以及，利用摄像机对来自待检测区域的短波红外荧光进行成像；调节红外激发光的强度，直到短波红外荧光图像的强度处于预定范围内；确定短波红外荧光活跃像素和短波红外荧光非活跃像素。
在本实施例中，本发明实施例提供的一种初始化内窥镜的方法还包括：利用可见光来照射待检测区域；利用摄像机对来自待检测区域的短波红外荧光和反射的可见光进行成像；计算短波红外荧光活跃像素的平均信号值与短波红外荧光非活跃像素的平均信号值之间的比率；调节可见光的强度。
需要说明的是，该初始化内窥镜的方法中的调控过程是基于控制软件和数控程序实现的，该控制软件和数控程序可以通过市购获得。
在另一实施例中，本发明提供的一种用于利用单个探测器对可见光和短波红外短波红外荧光并行成像的方法，该方法包括以下初始化处理：
1)仅利用红外激发光来照射待检测区域；
2)利用摄像机来捕获短波红外荧光并且对短波红外荧光进行成像；
3)调节红外激发光的强度，直到荧光图像的亮度处于期望水平；
4)添加具有衰减强度的可见光对待待检测区域进行照射；
5)利用单个摄像机来捕获短波红外荧光和反射的可见光，并且对短波红外荧光和反射的可见光进行成像；
6)调节可见光的强度，直到短波红外荧光与反射的可见光之间的对比度处于期望水平。
在本实施例中，该方法还包括：当仅利用红外激发光来照射待检测区域时，通过向荧光图像应用阈值来区分荧光活跃像素和荧光非活跃像素；当利用红外激发光和可见光照射待检测区域时，确定荧光活跃像素的平均信号值与荧光非活跃像素的平均信号值之间的比率，需要说明的是，在荧光成像时，荧光信号强度值是有确定数值的，并且可以通过软件读取，然后通过控制器和数据分析软件实现。
通过本发明实现了优于常规技术的许多益处。例如，本发明的实施方式提供了以下内窥镜检查系统，所述内窥镜系统利用以红外光谱和可见光谱并行照射以及以短波红外荧光光谱和反射的可见光谱成像来向医疗过程提供使用常规技术不可获得的信息。如下将结合具体实施案例和附图对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本发明实施例所采用的探测器、光源、光纤线缆以及微型化成像物镜、传像束、导光束以及其他光学器件等均可以采用市购获得的现有功能器件，在此不对其具体的型号和尺寸等进行限定和说明。
实施例1
请参阅图1-图4，图1是一种用于在可见光区和短波红外区并行成像的内窥镜系统的简化示意图。如图1所示的用于在可见光区和短波红外区同时成像或并行成像的内窥镜系统的基本示意框图是示例性的并且不意在限制本发明，应理解的，包括通过内窥镜利用可见光和红外光照射的本发明的若干实施方式被包括在本发明的范围内。
请参阅图1，一种内窥镜系统包括：内窥镜11、光源12、摄像机13、控制器14、显示器15、光纤线缆16以及信号分离二次成像单元17，所述光源12经光纤线缆16与内窥镜11连接，所述内窥镜11还与信号分离二次成像单元17连接，信号分离二次成像单元17与摄像机13连接，所述摄像机13与显示器15连接，所述控制器14与所述光源12、摄像机13、显示器15连接。
在本实施例中，所述内窥镜11提供跨可见光谱和短波红外激发光谱的宽的传输带，以下更充分地描述的光源12产生可见光(例如，350nm-750nm，特别是400nm-680nm)以及具有红外激发光谱(例如，760nm-1800nm)的红外激发光。
在本实施例中，所述内窥镜包括柔性外壳、微型化成像物镜、传像束和导光束，所述微型化成像物镜、传像束、导光束被包裹在所述柔性外壳内，其中，所述导光束与传像束并行设置，所述微型化成像物镜与所述传像束连接，所述导光束与所述光纤线缆相匹配，所述微型化成像物镜朝向待检测区域，所述传像束与所述信号分离二次成像单元相匹配。
需要说明的是，所述柔性外壳主要作为保护外壳，以对其内部的结构进行保护，所述柔性外壳的外径为1.5-12mm。在本实施例中，所述微型化成像物镜的外径为1.0-10mm。
在本实施例中，所述微型化成像物镜包括沿光的传输方向依次设置的多片微透镜，所述微型化成像物镜的在350-2500nm的波段内具有矫正像差，所述微型化成像物镜的透过率≥50％。在本实施例中，所述传像束能够对350-2500nm波段内的光信号进行传输。
在本实施例中，所述信号分离二次成像单元沿光的传输方向依次设置的一分二双共轭成像镜组、二向色镜以及多通道滤光片。
在本实施例中，所述光源12可以根据成像模式而在不同模式下操作，如以下更充分地描述的，在独立控制波长区中的每个波长区的情况下，所述光源12能够进行操作以输出红外激发光和可见光，例如，所述光源12可以输出红外激发光，而不输出可见光，可替选地，所述光源12可以输出可见光而不输出红外激发光，此外，所述光源12可以并行输出红外激发光和可见光。
在本实施例中，来自光源12的输出光通过光纤线缆16被发送至内窥镜11中以照射目标，即待检测区域及其周围区域。
在本实施例中，所述光纤线缆16包括多个多模光纤的玻璃纤维束、液体光导等。
在本实施例中，由内窥镜11接收自待检测区域反射的可见光和产生的短波红外荧光(例如，900nm-2500nm)，信号分离二次成像单元17将上述可见光信号和短波红外信号进行实时分离，分别成像于摄像机13的不同探测器，在图1所示的示例性内窥镜系统10中，信号分离二次成像单元17位于内窥镜11和摄像机13之间，来自待检测区域及其周围区域的光通过内窥镜11和二次成像系统17中的光学系统被传送，然后由摄像机13成像，可以理解的，虽然未在图中描绘，所述摄像机13还可以位于内窥镜11的远端，并且来自待检测区域及其周围区域的光可以被摄像机13直接收集和成像，当然，本领域技术人员将认识到许多变化、修改和替选方案。
在本实施例中，所述控制器可以根据摄像机给出的图像强度对激发光源强度和波长进行调节，并且通过数据处理软件给出最佳的成像效果并显示出来，所述控制器14能够基于对图像信号进行分析来使用反馈控制独立地调节光源12中的可见光和红外激发光，这稍后将被详细描述，由摄像机13捕获的实况图像信号最终在显示器15上显示。
在本实施例中，本发明利用了多种荧光染料和多种红外激发光，其中，在成像光学路径中使用光学滤光装置来阻挡来自每个激发光源的激发光传递至摄像机，在这些实施方式中，可以利用具有低透射率的多陷波光学滤光装置或多个单陷波光学滤光装置实现该目的；来自待检测区域(在多种荧光染料的情况下，具有多个荧光波长)的反射的可见光和短波红外荧光通过光学滤光装置，用于随后在摄像机处检测。由于两种染料可以对激发光具有不同的响应，因此实施方式提供了使用常规技术不可获得的益处。
在本实施例中，红外激发光源提供了在多个波长处达到峰值的激发光，以从每个荧光染料产生有效荧光，此外，在一些实施方式中，红外激发光源能够被控制成：根据在特定医疗过程期间利用的荧光染料来产生具有单个且可调节的激发峰、多个激发峰等的光。
本实施例提供了以可见光和红外激发光并行照射以及对从待检测区域或样本反射的可见光和由可能与样品、待检测区域或样本相关联的荧光染料发射的荧光并行成像。
图2示出了一种内窥镜光发射器20(包括光源21)，如图所示，可见光从一个或多个可见光光源22发射，并且红外激发光从一个或多个红外激发光源23发射，红外激发光的波长长于可见光的波长，一个或多个可见光光源22和一个或多个红外激发光源23可以是能够发射多个波长的单个激光二极管，或者，可以是多个独立的激光源，每个激光源发射不同波长的光。如图2所示，光源21可以光学耦接到光纤线缆24上，以将可见光和红外激发光引导到光纤线缆24的近端，因此，光被传输到光纤线缆24中，并且光在光纤线缆24内被全内反射，直到它到达发射它的远端。
如图2所示，控制器25耦接到光源21以调节光源21的输出，例如，控制器25可以是处理器系统的一部分或者可以是用于控制光源21的输出的独立控制器。在一个实施例中，控制器25可以独立地控制各个激光源的强度，以平衡发射的红外激发光和可见光的量。在一个实施例中，光源21可以具有任何数量的光源(包括激光器和/或发光二极管)。在一些实施例中，光纤线缆24可以包括包层以促进全内反射(例如，包层可以包括反射金属或具有比光纤线缆24的主体更低的折射率的材料)或者包含多个光纤。
根据本公开的实施例的计算可见的和短波红外荧光图像的方法，本领域技术人员将理解，所描绘的方法的所有部分可以在耦接到内窥镜或包括在内窥镜中的处理器/控制器中发生。此外，内窥镜可以经由无线或有线通信与本地或远程处理器通信。在一些实施例中，处理器/控制器可以是分布式系统(例如，在需要处理大量数据的实施例中，例如，高清晰度视频)。应理解，所描绘的实施例说明了红外激发光的波长为760-1800nm左右、短波红外荧光的波长为900-2500nm的情况。
图3示出了根据本发明的实施方式的摄像机的光学系统的简化示意图。摄像机30包括：激发光阻挡滤波装置31(例如，针对多种染料应用的陷波滤波器或双陷波滤波器)、成像光学器件32以及探测器33，所述激发光阻挡滤波装置31可以是陷波滤波器，所述陷波滤波器提供与激发光相关联的短波红外激发光谱范围(例如，对于ICG染料，790nm至820nm)的阻挡带以及在可见光谱范围(例如，400nm-700nm)的传输带以及与短波红外荧光相关联的短波红外激发光谱范围(例如，900nm-2500nm)的传输带。使用该光学系统，反射的可见光和短波红外荧光穿过激发光阻挡滤波装置31，并且可以由摄像机成像；从待检测区域和周围区域反射的短波红外激发光被激发光阻挡滤波器所阻挡；成像光学器件32可以是一个或若干个光学透镜，所述成像光学器件32收集来自内窥镜35的光并且将收集的光聚焦在探测器34上以形成光学图像，电信号被发送至控制器34用于图像处理。
图4示出了根据本发明的实施方式的操作并行成像的内窥镜的方法的简化流程图。由于本发明的实施方式使反射的可见光和发射的短波红外荧光并行成像或同时成像，所以本文所述的系统使短波红外荧光及所得图像与可见光反射及所得图像平衡，以提供图像中的合适的对比度。
作为示例，在手术过程中，图1所示的内窥镜检查系统可以使用图4所示的步骤，选择可见光成像模式41，并且可以在该过程的大部分持续时间内利用可见光成像模式；当可见光成像模式被选择时，可见光光源被激活或接通42，并且执行可见光图像以捕获可见光图像以供显示43；在一些实施方式中，在可见光成像模式期间红外激发光源被关闭，在可见光成像模式期间仅使用可见光光源；在其他实施方式中，红外激发光激发源被接通但是被光谱滤波器或其他方法阻挡，以使从短波红外荧光得到的图像与可见光图像相比降低至较低水平。
如果采用可见探测器和短波红外双探测器的情况下，在可见光成像模式下的操作期间，红外激发光和短波红外探测器通常处于关闭状态或者被关闭。在一些实施方式中，可见光成像模式是默认模式，并且当内窥镜检查系统最初被接通时，可见光成像模式被激活。当需要荧光成像时，选择短波红外荧光成像模式44。响应于选择该模式，系统开始初始化处理以确定红外激发光的强度和可见光的强度。在初始化之后，并行执行短波红外荧光成像和可见光图像并进行图像融合或分离45，两个成像图像可以分开，也可以通过软件融合叠加，从而使得能够并行显示或同时显示待检测区域的荧光图像和可见光图像。
如果采用单个宽谱探测器的情况下，在可见光成像模式下的操作期间，红外激发光通常处于关闭状态或者被关闭。在一些实施方式中，可见光成像模式是默认模式，并且当内窥镜检查系统最初被接通时，可见光成像模式被激活。当需要荧光成像时，选择短波红外荧光成像模式44。响应于选择该模式，系统开始初始化处理以确定红外激发光的强度和可见光的强度。在初始化之后，并行执行短波红外荧光成像和可见光图像并进行图像融合或分离45，从而使得能够并行显示或同时显示待检测区域的荧光图像和可见光图像。
实施例2
图5是根据本发明的实施方式的用于在可见光区和短波红外区并行成像的立体内窥镜系统的简化示意图。如图5所示，本实施例提供的利用在可见光区和短波红外区并行成像的内窥镜系统与实施例1中的系统结构基本相同，不同之处在于，本实施例的系统还包括立体眼镜，因此，本实施例提供了用于在可见光区和短波红外区并行成像的立体内窥镜系统。
图5中描绘的立体内窥镜系统与图1所示的内窥镜系统非常相似，图1中的元件的描述适用于图5所示的系统，另外，与以上提供的内窥镜系统有关的描述适用于本文描述的立体内窥镜系统。
一种立体内窥镜系统50包括：内窥镜51、光源52、立体摄像机53、控制器54、显示器55、光纤线缆56以及信号分离二次成像单元57。
在本实施例中，该系统能够进行操作以与一副立体眼镜58一起工作，所述立体眼镜58用于观看在显示器55上形成的图像，内窥镜51提供跨可见光谱和短波红外激发光谱的宽的传输带，光源52产生可见光(例如，350nm-750nm，特别是400nm-680nm)以及具有红外激发光谱(例如，760nm-1800nm)中的红外激发光，在独立控制波长区中的每个波长区的情况下，光源52能够进行操作以输出红外激发光和可见光中的任一个或者红外激发光和可见光两者，光源52可以由控制器54控制，以分别调节红外激发光的亮度和可见光的亮度。信号分离二次成像单元57位于内窥镜51和摄像机53之间，来自待检测区域及其周围区域的光通过内窥镜51和二次成像系统57中的光学系统被传送，然后由摄像机13成像。
在本实施例中，来自光源52的输出光通过光纤线缆56被发送至内窥镜51中以照射待检测区域及其周围区域，反射的可见光和激发的短波红外激发光谱荧光(例如，900nm-2500nm)由立体摄像机53成像，从待检测区域反射的红外激发光在上游路径中被滤除以减少系统噪声，来自立体摄像机53的图像数据通过输出线被递送至控制器54，以最终在显示器55上显示。
在本实施例中，所述立体摄像机53在交替帧中获取左眼图像和右眼图像以生成立体图像，这在下面另外地描述。所述立体摄像机53在每个帧中对反射的可见光和短波红外短波红外荧光并行成像，控制器52通过控制线控制立体摄像机53，以在随后的帧中交替地利用左眼图像和右眼图像，随后，在显示器55上显示图像或视频。
在本实施例中，所述控制器54控制一副立体眼镜58的操作以生成立体图像，通过交替地打开和关闭立体眼镜58的左目镜和右目镜，以与显示器55上显示的左眼图像或右眼图像同步。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内窥镜系统，其特征在于，包括：
光源，用于提供红外激发光和可见光；
内窥镜，与光源、信号分离二次成像单元连接，并用于将所述光源提供的可见光、红外激发光由导光束传送至待检测区域，以及，将自待检测区域反射的可见光、将待检测区域在红外激发光照射下形成的短波红外荧光传送至信号分离二次成像单元；
信号分离二次成像单元，还与图像处理单元连接，并至少用于将内窥镜采集的短波红外荧光、反射的可见光分离，并将短波红外荧光、反射的可见光分别成像至图像处理单元的不同探测器；
图像处理单元，用于将所述短波红外荧光、反射的可见光分别对应转换为短波红外荧光图像信号、可见光图像信号；
显示单元，与所述图像处理单元连接，并用于将所述可见光图像信号和短波红外荧光图像信号以人眼可见的方式显示；
控制单元，与所述光源、图像处理单元、显示单元连接，并用于对所述光源进行调控。
2.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于：所述光源包括可见光光源和红外激发光源，所述可见光光源和红外激发光源能够被独立的控制；
和/或，所述红外激发光的波长为760-1800nm，所述短波红外荧光的波长为900-2500nm。
3.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于：所述光源经光纤线缆与所述内窥镜连接；
和/或，所述内窥镜包括柔性外壳、微型化成像物镜、传像束和导光束，所述微型化成像物镜、传像束、导光束被包裹在所述柔性外壳内，其中，所述导光束与传像束并行设置，所述微型化成像物镜与所述传像束连接，所述导光束与所述光纤线缆相匹配，所述微型化成像物镜朝向待检测区域，所述传像束与所述信号分离二次成像单元相匹配；
和/或，所述柔性外壳的外径为1.5-12mm；和/或，所述微型化成像物镜的外径为1.0-10mm，和/或，所述微型化成像物镜包括沿光的传输方向依次设置的多片微透镜；
和/或，所述微型化成像物镜的在350-2500nm的波段内具有矫正像差，所述微型化成像物镜的透过率≥50％；
和/或，所述传像束能够对350-2500nm波段内的光信号进行传输。
4.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于：所述信号分离二次成像单元沿光的传输方向依次设置的一分二双共轭成像镜组、二向色镜以及多通道滤光片。
5.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于：所述图像处理单元包括摄像机，所述摄像机为可同时探测可见光和短波红外荧光的宽谱感应摄像机，或者，所述摄像机包括用于探测可见光的可见光图像摄像机和用于探测短波红外荧光的短波红外图像摄像机。
6.根据权利要求5所述的内窥镜系统，其特征在于：所述摄像机包括探测器以及依次设置在所述探测器与内窥镜之间的成像光学器件、激发光阻挡滤波装置，所述激发光阻挡滤波装置至少用于滤除红外激发光，所述成像光学器件至少用于收集来自内窥镜的反射光和短波红外荧光，并且将收集的反射光和短波红外荧光聚焦在探测器上，以形成光学图像。
7.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于：所述显示单元包括显示器，所述显示器用于显示所述可见光图像和短波红外荧光图像。
8.根据权利要求7所述的内窥镜系统，其特征在于，所述显示单元还包括：立体眼镜，所述立体眼镜与所述控制器连接，所述立体眼镜用于观看所述显示器显示的可见光图像和短波红外荧光图像，并能够将所述可见光图像和短波红外荧光图像转换成立体图像，其中，所述立体眼镜的两个目镜能够在所述控制器的控制下交替的打开关闭。
9.一种内窥镜检测方法，其特征在于，所述内窥镜检测方法是基于权利要求1-8中任一项所述的内窥镜系统实施的，并且，所述内窥镜检测方法包括：
通过光源提供红外激发光和可见光，以使待检测区域在红外激发光照射下产生短波红外荧光并反射可见光；
通过内窥镜将所述光源提供的可见光、红外激发光由导光束传送至待检测区域，以及，将自待检测区域反射的可见光、将待检测区域在红外激发光照射下形成的短波红外荧光传送至信号分离二次成像单元，以及，通过信号分离二次成像单元将内窥镜采集的短波红外荧光、反射的可见光分离，并将短波红外荧光、反射的可见光分别成像至图像处理单元的不同探测器；
通过图像处理单元将所述短波红外荧光、反射的可见光分别对应转换为短波红外荧光图像信号、可见光图像信号；
通过显示单元将所述可见光图像信号和短波红外荧光图像信号以人眼可见的方式显示。
10.根据权利要求9所述的内窥镜检测方法，其特征在于，包括：通过图像处理单元使反射的可见光和短波红外荧光并行成像或同时成像；以及，通过软件融合短波红外荧光图像和可见光图像以进行实时的图像融合或实时的图像分离；
优选的，所述的内窥镜检测方法还包括：通过控制器独立地调节所述红外激发光和可见光的强度。
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