CN104068823B - 一种活体显微内窥光谱成像*** - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种活体显微内窥光谱成像***。本发明所述活体显微内窥光谱成像***，包括光源单元、分光单元、内窥单元、色散单元、探测单元以及计算机单元；所述色散单元包括色散器件和色散器件控制器，所述色散器件控制器控制色散器件实现不同波长信号的选通；所述色散器件为声光可调滤光片、液晶可调滤光片或者薄膜可调滤光片。本发明活体显微内窥光谱成像***，构造相对简单，体积较小，使用更加方便；成像光纤束的引入可以对体内腔道器官内表面进行亚细胞分辨率的成像，更重要的是由于色散器件采用全密封设计，无移动部件，大大提高了仪器的环境适应性，使得***工作更加稳定。
Description
技术领域
本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种活体显微内窥光谱成像***。
背景技术
肿瘤是严重威胁人类健康的重大疾病。近三十年，全球癌症(恶性肿瘤)发病数以年均3％～5％的速度递增，癌症已成为人类最重要的死因之一。临床经验表明对癌症的诊断越早治愈成活率越高，于是能够实现接近组织活检的高分辨率成像的显微内窥镜技术越来越受到重视。传统的成像方法，通常都只有成像诊断只能提供空间形态信息。而光谱诊断是依靠获取在一定波长的光辐射信号来辨别样品生物化学成分的信息，得到每一个图像每一个像素点的光谱曲线，光谱诊断还能够给疾病诊断提供准确的判断依据。同时将显微内窥光学成像技术和高光谱成像技术相结合并用于研究生物学和医学的问题也是近年来发展的一个新的热点，临床中使用光谱变化进行疾病诊断也得到了广泛的使用。将成像诊断与光谱诊断结合，在同一内窥***上同时实现二者的获取，极大提高了探测的灵敏度，既获得亚细胞水平的样品形态信息，又可提供分子水平的样品生物化学成分信息，已成为准确判断疾病的依据之一。
但是现有技术中的光谱成像***相当复杂、体积庞大、造价昂贵，并且由于稳定性、分辨率、精度以及易受周围环境影响等问题往往很难达到精确诊断的要求，使得现有显微内窥成像诊断和光谱学诊断结合很难达到理想效果。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种活体显微内窥光谱成像***，能够更加方便精确的获取体内腔道器官内表面亚细胞分辨率的图像信息和纳米分辨率的光谱信息。
本发明所述活体显微内窥光谱成像***，包括光源单元、分光单元、内窥单元、色散单元、探测单元以及计算机；
所述光源单元连接分光单元，所述分光单元分别与内窥单元和色散单元连接，所述色散单元还与探测单元和计算机分别相连，所述探测单元也连接到计算机；
所述色散单元包括色散器件和色散器件控制器，所述色散器件控制器控制色散器件实现不同波长信号的选通；所述色散器件为声光可调滤光器(Acousto-Optic Tunable Filter，简称AOTF)、液晶可调滤光片或者薄膜可调滤光片。
进一步，所述内窥单元包括成像镜头、显微物镜和成像光纤束；所述成像镜头和显微物镜组成缩束***。
进一步，所述光源为白光光源或者激光光源；所述分光单元为分束器或者二向色镜。
进一步，所述探测单元为电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称CCD)探测器。
本发明活体显微内窥光谱成像***，构造相对简单，体积较小，使用更加方便；成像光纤束的引入可以对体内腔道器官内表面进行亚细胞分辨率的成像，更重要的是由于色散器件采用全密封设计，无移动部件，大大提高了仪器的环境适应性，使得***工作更加稳定，而且随着精度和分辨率的大幅提高，可以得到亚细胞分辨率的内窥图像信息和纳米分辨率的光谱信息，可以有力的辅助消化和泌尿等***各项疾病的诊断。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明显微内窥光谱成像***结构示意图；
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步详细阐述。
如图1所示，本发明实施例内窥光谱成像***包括光源单元、分光单元、内窥单元、色散单元、探测单元和计算机。
所述光源单元连接分光单元，所述分光单元分别与内窥单元和色散单元连接，所述色散单元还与探测单元和计算机分别相连，所述探测单元也连接到计算机；
所述色散单元包括色散器件和色散器件控制器，所述色散器件控制器控制色散器件实现不同波长信号的选通；所述色散器件为声光可调滤光器、液晶可调滤光片或者薄膜可调滤光片。
光源单元用于提供探测光束。其中，当实现反射光谱探测时，光源单元可以是宽谱光源；当实现荧光光谱探测时，光源单元可以是激光光源。
分光单元提供两路通道；一路由光源单元输出的探测光束经分光单元进入内窥单元内；另一路从内窥单元返回的反射光束经分光单元后进入色散单元。
其中，如果是对反射光谱进行探测，分光单元是分束器，如果是对荧光光谱进行探测，分光单元则是二向色镜。
内窥单元包括成像镜头、显微物镜和成像光纤束；成像镜头和显微物镜组成缩束***，用于对从分光单元接收到的探测光束进行缩束，成像光纤束用于将缩束后的光束传导至探测样品，并收集由探测样品返回的荧光信号或者反射光信号。
例如，使用本实施例活体显微内窥光谱成像***进行疾病诊断时，由光源单元发出宽谱光束或激光光束，并且进入分光单元，分光单元将宽谱光束或激光光束反射到内窥单元。内窥单元中的成像镜头和显微物镜组成的缩束***将宽谱光束或激光光束缩束到和成像光纤束物理尺寸相当的程度；显微物镜将宽谱光束或激光光束聚焦到成像光纤束的前端面，通过成像光纤束的传导将宽谱光束或激光光束传输到探测样品处。实际使用中成像光纤束通过常规内窥镜的活检通道进入到体内消化***或者泌尿***等腔道器官内表面。宽谱光束或激光光束到达探测样品后返回漫反射信号或者荧光信号，返回光束经过成像光纤束的收集，再经由显微物镜和成像镜头的准直扩束，透过分光单元到达色散单元；色散单元中的色散器件控制器控制色散器件的波长选通性，其中色散器件为声光可调滤光器，顺序选定不同波长光束通过，每次容许一个波长的信号通过，带通窄波段的光束通过色散器件后聚焦在探测单元上，探测单元记录通过波长光束的图像。
通过本实施例活体内窥光谱成像***，构造相对简单，使用方便，受周围环境影响小，对在体在体组织腔道器官内表面的检测更加方便，检测结果更加精确；造价也更加低廉。成像光纤束的引入可以对体内腔道器官内表面进行亚细胞分辨率的成像，而且可以得到亚细胞分辨率的内窥图像信息和纳米分辨率的光谱信息，可以有力的辅助消化和泌尿等***各项疾病的诊断。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (3)
1.一种活体显微内窥光谱成像***，其特征在于，所述***包括光源单元、分光单元、内窥单元、色散单元、探测单元以及计算机；
所述光源单元连接分光单元，所述分光单元分别与内窥单元和色散单元连接，所述色散单元还与探测单元和计算机分别相连，所述探测单元也连接到计算机；
所述色散单元包括色散器件和色散器件控制器，所述色散器件控制器控制色散器件实现不同波长信号的选通；所述色散器件为声光可调滤光器AOTF、液晶可调滤光片或者薄膜可调滤光片；
所述光源单元为激光光源；所述分光单元为二向色镜。
2.根据权利要求1所述的活体显微内窥光谱成像***，其特征在于，所述内窥单元包括成像镜头、显微物镜和成像光纤束；所述成像镜头和显微物镜组成缩束***。
3.根据权利要求2所述的活体显微内窥光谱成像***，其特征在于，所述探测单元为电荷耦合元件CCD探测器。
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