一種活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光學成像【技術領域】，尤其涉及一種活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)。本發(fā)明所述活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，包括光源單元、分光單元、內(nèi)窺單元、色散單元、探測單元以及計算機單元；所述色散單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實現(xiàn)不同波長信號的選通；所述色散器件為聲光可調(diào)濾光片、液晶可調(diào)濾光片或者薄膜可調(diào)濾光片。本發(fā)明活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，構造相對簡單，體積較小，使用更加方便；成像光纖束的引入可以對體內(nèi)腔道器官內(nèi)表面進行亞細胞分辨率的成像，更重要的是由于色散器件采用全密封設計，無移動部件，大大提高了儀器的環(huán)境適應性，使得系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定。
【專利說明】一種活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于光學成像【技術領域】，尤其涉及一種活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]腫瘤是嚴重威脅人類健康的重大疾病。近三十年，全球癌癥(惡性腫瘤)發(fā)病數(shù)以年均3%~5%的速度遞增，癌癥已成為人類最重要的死因之一。臨床經(jīng)驗表明對癌癥的診斷越早治愈成活率越高，于是能夠?qū)崿F(xiàn)接近組織活檢的高分辨率成像的顯微內(nèi)窺鏡技術越來越受到重視。傳統(tǒng)的成像方法，通常都只有成像診斷只能提供空間形態(tài)信息。而光譜診斷是依靠獲取在一定波長的光輻射信號來辨別樣品生物化學成分的信息，得到每一個圖像每一個像素點的光譜曲線，光譜診斷還能夠給疾病診斷提供準確的判斷依據(jù)。同時將顯微內(nèi)窺光學成像技術和高光譜成像技術相結合并用于研究生物學和醫(yī)學的問題也是近年來發(fā)展的一個新的熱點，臨床中使用光譜變化進行疾病診斷也得到了廣泛的使用。將成像診斷與光譜診斷結合，在同一內(nèi)窺系統(tǒng)上同時實現(xiàn)二者的獲取，極大提高了探測的靈敏度，既獲得亞細胞水平的樣品形態(tài)信息，又可提供分子水平的樣品生物化學成分信息，已成為準確判斷疾病的依據(jù)之一。
[0003]但是現(xiàn)有技術中的光譜成像系統(tǒng)相當復雜、體積龐大、造價昂貴，并且由于穩(wěn)定性、分辨率、精度以及易受周圍環(huán)境影響等問題往往很難達到精確診斷的要求，使得現(xiàn)有顯微內(nèi)窺成像診斷和光譜學診斷結合很難達到理想效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明提供一種活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，能夠更加方便精確的獲取體內(nèi)腔道器官內(nèi)表面亞細胞分辨率的圖像信息和納米分辨率的光譜信息。
[0005]本發(fā)明所述活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，包括光源單元、分光單元、內(nèi)窺單元、色散單元、探測單元以及計算機；
[0006]所述光源單元連接分光單元，所述分光單元分別與內(nèi)窺單元和色散單元連接，所述色散單元還與探測單元和計算機分別相連，所述探測單元也連接到計算機；
[0007]所述色散單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實現(xiàn)不同波長信號的選通；所述色散器件為聲光可調(diào)濾光器(Acousto-Optic TunableFilter,簡稱A0TF)、液晶可調(diào)濾光片或者薄膜可調(diào)濾光片。
[0008]進一步，所述內(nèi)窺單元包括成像鏡頭、顯微物鏡和成像光纖束；所述成像鏡頭和顯微物鏡組成縮束系統(tǒng)。
[0009]進一步，所述光源為白光光源或者激光光源；所述分光單元為分束器或者二向色鏡。
[0010]進一步，所述探測單元為電荷稱合元件(Charge-coupled Device,簡稱CO))探測器。
[0011]本發(fā)明活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，構造相對簡單，體積較小，使用更加方便；成像光纖束的引入可以對體內(nèi)腔道器官內(nèi)表面進行亞細胞分辨率的成像，更重要的是由于色散器件采用全密封設計，無移動部件，大大提高了儀器的環(huán)境適應性，使得系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定，而且隨著精度和分辨率的大幅提高，可以得到亞細胞分辨率的內(nèi)窺圖像信息和納米分辨率的光譜信息，可以有力的輔助消化和泌尿等系統(tǒng)各項疾病的診斷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應理解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中:
[0013]圖1是本發(fā)明顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)結構示意圖；

【具體實施方式】
[0014]現(xiàn)結合附圖和實施例對本發(fā)明技術方案作進一步詳細闡述。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明實施例內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)包括光源單元、分光單元、內(nèi)窺單元、色散單元、探測單元和計算機。
[0016]所述光源單元連接分光單元，所述分光單元分別與內(nèi)窺單元和色散單元連接，所述色散單元還與探測單元和計算機分別相連，所述探測單元也連接到計算機；
[0017]所述色散單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實現(xiàn)不同波長信號的選通；所述色散器件為聲光可調(diào)濾光器、液晶可調(diào)濾光片或者薄膜可調(diào)濾光片。
[0018]光源單元用于提供探測光束。其中，當實現(xiàn)反射光譜探測時，光源單元可以是寬譜光源；當實現(xiàn)熒光光譜探測時，光源單元可以是激光光源。
[0019]分光單元提供兩路通道；一路由光源單元輸出的探測光束經(jīng)分光單元進入內(nèi)窺單元內(nèi)；另一路從內(nèi)窺單元返回的反射光束經(jīng)分光單元后進入色散單元。
[0020]其中，如果是對反射光譜進行探測，分光單元是分束器，如果是對熒光光譜進行探測，分光單元則是二向色鏡。
[0021]內(nèi)窺單元包括成像鏡頭、顯微物鏡和成像光纖束；成像鏡頭和顯微物鏡組成縮束系統(tǒng)，用于對從分光單元接收到的探測光束進行縮束，成像光纖束用于將縮束后的光束傳導至探測樣品，并收集由探測樣品返回的熒光信號或者反射光信號。
[0022]例如，使用本實施例活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)進行疾病診斷時，由光源單元發(fā)出寬譜光束或激光光束，并且進入分光單元，分光單元將寬譜光束或激光光束反射到內(nèi)窺單兀。內(nèi)窺單兀中的成像鏡頭和顯微物鏡組成的縮束系統(tǒng)將覽譜光束或激光光束縮束到和成像光纖束物理尺寸相當?shù)某潭龋伙@微物鏡將寬譜光束或激光光束聚焦到成像光纖束的前端面，通過成像光纖束的傳導將寬譜光束或激光光束傳輸?shù)教綔y樣品處。實際使用中成像光纖束通過常規(guī)內(nèi)窺鏡的活檢通道進入到體內(nèi)消化系統(tǒng)或者泌尿系統(tǒng)等腔道器官內(nèi)表面。寬譜光束或激光光束到達探測樣品后返回漫反射信號或者熒光信號，返回光束經(jīng)過成像光纖束的收集，再經(jīng)由顯微物鏡和成像鏡頭的準直擴束，透過分光單元到達色散單元；色散單元中的色散器件控制器控制色散器件的波長選通性，其中色散器件為聲光可調(diào)濾光器，順序選定不同波長光束通過，每次容許一個波長的信號通過，帶通窄波段的光束通過色散器件后聚焦在探測單元上，探測單元記錄通過波長光束的圖像。
[0023]通過本實施例活體內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，構造相對簡單，使用方便，受周圍環(huán)境影響小，對在體在體組織腔道器官內(nèi)表面的檢測更加方便，檢測結果更加精確；造價也更加低廉。成像光纖束的引入可以對體內(nèi)腔道器官內(nèi)表面進行亞細胞分辨率的成像，而且可以得到亞細胞分辨率的內(nèi)窺圖像信息和納米分辨率的光譜信息，可以有力的輔助消化和泌尿等系統(tǒng)各項疾病的診斷。
[0024]雖然結合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種活體顯微內(nèi)窺光譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括光源單元、分光單元、內(nèi)窺單元、色散單元、探測單元以及計算機； 所述光源單元連接分光單元，所述分光單元分別與內(nèi)窺單元和色散單元連接，所述色散單元還與探測單元和計算機分別相連，所述探測單元也連接到計算機； 所述色散單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實現(xiàn)不同波長信號的選通；所述色散器件為聲光可調(diào)濾光器AOTF、液晶可調(diào)濾光片或者薄膜可調(diào)濾光片。
2.根據(jù)權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)窺單元包括成像鏡頭、顯微物鏡和成像光纖束；所述成像鏡頭和顯微物鏡組成縮束系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述光源為白光光源或者激光光源。
4.根據(jù)權利要求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述分光單元為分束器或者二向色鏡。
5.根據(jù)權利要 求2所述系統(tǒng)，其特征在于，所述探測單元為電荷耦合元件CCD探測器。
【文檔編號】A61B1/04GK104068823SQ201410347433
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權日:2014年7月21日
【發(fā)明者】張紅明, 張立福, 岑奕, 吳太夏, 黃長平, 李瑤 申請人:中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所