一種基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法和系統的制作方法
【專利摘要】一種基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法，包括：通過光束整形器件將來自光源的光束整形為特定形態(tài)的準直光束，形成標尺光斑；將所述準直光束對準所述病灶，使得所述標尺光斑落在所述病灶區(qū)域；在內窺鏡的成像圖像上將所述標尺光斑與所述病灶進行比對，獲得所述病灶的尺寸信息。本發(fā)明不需要接觸病灶本身，也無需測量病灶與內窺鏡成像鏡頭之間的幾何距離，即可獲得體內病灶的尺寸信息，系統結構簡單，成本低廉,操作方便。
【專利說明】一種基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法和系統

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及內窺鏡【技術領域】，尤其涉及一種基于內窺鏡病灶尺寸測量方法及系 統。

【背景技術】
[0002] 在使用內窺鏡進行疾病診斷時，準確掌握病灶區(qū)域例如潰瘍面的大小對于疾病 診斷和治療具有重要意義。
[0003] 傳統所采用一類方法是，通過插入活檢鉗等器械，將器械的尺度特征與病灶進行 比對。此類方法操作器械需要多步操作，并且由于器械直接接觸病灶，提高了誤操作帶來危 險的可能性，操作具有一定難度，另外，由于活檢鉗的位置與病灶的位置不重合，而成像系 統光學放大率隨成像距離呈非線性變化，所以此類方法測量精度低下。
[0004] 另一類方法是基于測量成像距離的方法，通過內窺鏡成像鏡頭與病灶之間的距離 與光學放大率的數學關系，求得病灶尺寸。所述測量成像距離，一般采用脈沖發(fā)射和反射回 波時延與成像距離成正比的關系，測量反射回波脈沖時延，得到成像距離。此類方法需要具 有額外的脈沖發(fā)射和探測單元，系統結構復雜，成本較高。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現有技術的缺陷，提供一種結構簡單、操作方 便、測量準確的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法和系統。
[0006] 本發(fā)明采用如下技術方案：(權利要求定稿后補充） 本發(fā)明的有益效果是：提供了一種結構簡單、操作方便、測量準確的基于內窺鏡的病 灶尺寸測量方法和系統。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明實施例一的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的原理示意圖。
[0008] 圖2是本發(fā)明實施例一的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的流程圖； 圖3是本發(fā)明實施例一的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的另一原理示意圖。
[0009] 圖4是是本發(fā)明實施例一的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的效果示意圖。
[0010] 圖5是本發(fā)明實施例一的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的優(yōu)選實施例的效果 示意圖。
[0011] 圖6是本發(fā)明實施例一的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的另一優(yōu)選實施例的 效果示意圖。
[0012] 圖7是本發(fā)明實施例二的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的原理示意圖。
[0013] 圖8是本發(fā)明實施例三的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的原理示意圖。
[0014] 圖9是本發(fā)明實施例四的基于內窺鏡的病灶尺寸測量系統的方框圖。

【具體實施方式】
[0015] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0016] 本發(fā)明實施例一的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的原理圖如圖1所示。內窺鏡 的光源1和光束整形器件2所形成的光學系統的光軸3與內窺鏡成像鏡頭4的中心軸5平 行設置，光軸3與中心軸4之間的距離足夠小，使得整形后的準直光束6近似位于內窺鏡成 像鏡頭4的視場中心。內窺鏡光源1通過光束整形器件2后，傳輸光束在空間中橫向（XY 面)形成特定形態(tài)的圖案分布，同時在軸向（Z方向)上保持XY面的圖案大小和形狀不變，即 為準直光束，所述圖案落在病灶面上形成標尺光斑。標尺光斑大小和形狀在一定Z方向空 間距離內保持不變，稱該段距離為"準直區(qū)"。由于準直區(qū)的范圍覆蓋內窺鏡成像鏡頭的景 深范圍，所以在內窺鏡成像鏡頭的景深范圍內，可將所形成的標尺光斑圖像與病灶圖像進 行比對，從而估算出病灶的尺寸信息。
[0017] 參考圖2,本發(fā)明實施例一基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法包括以下步驟： S1:通過光束整形器件將來自光源的光束整形為特定形態(tài)的準直光束，形成標尺光 斑； 光源可采用非相干光源和相干光源，由于相干光源中的激光光源具有更高的亮度和更 長的準直區(qū)間，因此優(yōu)選采用激光光源。
[0018] 激光光源的準直區(qū)間長度即是激光光束的瑞利區(qū)間，可采用如下公式進行計算： Z0=Ji ω〇2/λ ; 其中為高斯光束束腰，λ為激光波長，&為準直瑞利區(qū)間。
[0019] 例如，c〇Q=0. 3mm，λ為850nm時，ZQ=332mm。亦即在激光光束的束腰(激光光束半 徑最小)位置前后332mm光束可以認為是準直光束。通常鏡頭的景深范圍為3~100_，可將 光束束腰放置在鏡頭最清晰成像點l〇mm，可覆蓋景深范圍。
[0020] 參見圖3,光束整形器件可采用非球面透鏡31，將光束準直為圓形基模高斯光束， 取 ω Q=〇. 3mm。
[0021] S2 :將所述準直光束對準所述病灶，使得所述標尺光斑落在所述病灶區(qū)域； 由于內窺鏡的光源和光束整形器件所形成的光學系統的光軸與內窺鏡成像鏡頭的中 心軸平行放置，光軸之間的距離足夠小，使得整形后的準直光束近似位于內窺鏡成像鏡頭 的視場中心，因此當內窺鏡的成像鏡頭對準病灶時，標尺光斑即落在鏡頭視場內，調整鏡頭 位置，即可使標尺光斑落在病灶區(qū)域。參見圖4,在內窺鏡成像視圖41中，標尺光斑42位于 病灶43的邊緣。
[0022] S3:在內窺鏡的成像圖像上將所述標尺光斑與所述病灶進行比對，獲得所述病灶 的尺寸信息。
[0023] 由于標尺光斑的大小取決于光束整形器件的結構和參數設定，因此當標尺光斑大 小已知的情況下，標尺光斑與病灶區(qū)域重合使得標尺光斑的大小可以當做客觀的尺度來使 用，從而獲得準確的病灶尺寸信息。
[0024] 優(yōu)選地，在一些實施例中，如圖5所示，所述準直光束為兩束，在內窺鏡成像視圖 51中形成兩個標尺光斑52,所述"將所述標尺光斑與所述病灶進行比對"為：根據兩個標尺 光斑52之間的距離以及所述標尺光斑的大小，估算所述病灶53的尺寸。由于標尺光斑的 尺寸和兩個標尺光斑之間的距離取決于光束整形器件的結構和參數設定，因此當標尺光斑 大小和兩個標尺光斑之間的距離已知的情況下，標尺光斑與病灶區(qū)域重合使得標尺光斑的 大小以及兩個標尺光斑之間的距離可以當做客觀的尺度來使用，從而獲得準確的病灶尺寸 信息。
[0025] 優(yōu)選地，在一些實施例中，如圖6所示，所述標尺光斑為條形光斑62,相對于圖5所 示的實施例中的圓形標尺光斑52,條形光斑62可以更精確地設置兩個條形光斑之間的距 離，以作為測量病灶63尺寸的標尺使用。形成所述條形光斑的光束整形器件，可采用鮑威 爾棱鏡。
[0026] 根據需要，還可以采用其他形態(tài)的光束整形器件形成其他各種所需形狀的標尺光 斑。
[0027] 參見圖7,為本發(fā)明實施例二的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的原理示意圖。
[0028] 與實施例一的不同之處在于，本實施例中，由光束整形器件72整形后的準直光束 73的光軸74與內窺鏡成像鏡頭75的中心軸76成一定角度傾斜設置，所述光軸74與所述 中心軸76具有交點A，則交點A距離內窺鏡鏡頭75端面的距離為已知距離Z。調整內窺鏡 成像鏡頭的物距，當標尺光斑位于內窺鏡圖像的中心時，表示成像對準平面中心在所述交 點A處，此時，由于距離Z已知，從而，內窺鏡成像系統基于距離Z的圖像放大率已知，則可 以通過以下公式計算得到病灶實際尺寸： y=y' /M 其中y為病灶實際尺寸，y'為內窺鏡圖像中通過標尺光斑的測得的病灶尺寸，Μ為物像 放大率。
[0029] 參見圖8,為本發(fā)明實施例三的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法的原理示意圖。
[0030] 與實施例二的不同之處在于，本實施例中，所述準直光束為兩束，所述兩束準直光 束的光軸83、84與內窺鏡成像鏡頭的中心軸86分別成相等的固定的傾斜角度，使得兩束準 直光束的光軸83、84與內窺鏡成像鏡頭的中心軸86只有一個交點Β，則交點Β距離內窺鏡 鏡頭85的距離為已知距離Ζ'。調節(jié)所述內窺鏡成像鏡頭，當標尺光斑位于內窺鏡圖像的中 心時，表示成像對準平面中心位于所述交點Β處。此時，由于距離Ζ已知，從而，內窺鏡成像 系統基于距離Ζ的圖像放大率已知，則可以通過以下公式計算得到病灶實際尺寸。
[0031] y=y， /Μ 其中y為病灶實際尺寸，y'為內窺鏡圖像中通過標尺光斑測得的病灶尺寸，Μ為物像放 大率。
[0032] 參見圖9,本發(fā)明實施例四的基于內窺鏡的病灶尺寸測量系統包括內窺鏡成像鏡 頭91、光源92、顯示單元93,還包括光束整形器件94,光束整形器件94用于將來自所述光 源92的光束整形為特定形態(tài)的準直光束，形成標尺光斑；所述顯示單元用于顯示包括所述 標尺光斑和所述病灶的圖像。
[0033] 在一些實施例中，所述準直光束的光軸與內窺鏡成像鏡頭91的中心軸平行，準直 光束為圓形的一束，在內窺鏡圖像中形成一個圓形標尺光斑，該標尺光斑的大小為預設值， 作為估算病灶尺寸的尺度標準。
[0034] 在一些實施例中，所述準直光束為兩束，在內窺鏡圖像中形成兩個標尺光斑，所述 標尺光斑的大小以及兩個標尺光斑之間的距離為預設值，作為估算病灶尺寸的尺度標準。
[0035] 在一些實施例中，所述準直光束為片狀的形狀，形成的標尺光斑為條形，所述條形 標尺光斑的尺寸，或者條形標尺光斑之間的距離，作為估算病灶尺寸的尺度標準。
[0036] 在一些實施例中，所述準直光束的光軸與所述內窺鏡成像鏡頭91的中心軸有一 個交點，所述準直光束為一束或兩束。此類實施例中，通過標尺光斑對病灶尺寸進行測量的 原理和方法與本發(fā)明實施例二、實施例三中描述的方法對應，相關之處參考對應的描述即 可，此處不再贅述。
[0037] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統 而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說 明即可。
【權利要求】
1. 一種基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法，包括： S1:通過光束整形器件將來自光源的光束整形為特定形態(tài)的準直光束，形成標尺光 斑； S2 :將所述準直光束對準所述病灶，使得所述標尺光斑落在所述病灶區(qū)域； S3:在內窺鏡的成像圖像上將所述標尺光斑與所述病灶進行比對，獲得所述病灶的尺 寸信息。
2. 根據權利要求1所述的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法，其特征在于，所述"將所述 準直光束對準所述病灶"具體為：將所述準直光束的光軸與內窺鏡成像鏡頭的中心軸平行 對準所述病灶所在的平面。
3. 根據權利要求2所述的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法，其特征在于，所述準直光 束為一束，所述"將所述標尺光斑與所述病灶進行比對"為根據所述標尺光斑的大小，估算 所述病灶的尺寸。
4. 根據權利要求2所述的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法，其特征在于，所述準直光 束為兩束，所述"將所述標尺光斑與所述病灶進行比對"為根據兩個標尺光斑之間的距離以 及所述標尺光斑的大小，估算所述病灶的尺寸。
5. 根據權利要求1所述的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法，其特征在于，所述"將所述 準直光束對準所述病灶"具體為：將所述準直光束的光軸與內窺鏡成像鏡頭的中心軸成一 定傾斜角度對準所述病灶所在的平面。
6. 根據權利要求5所述的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法，其特征在于，所述準直光 束為一束，所述準直光束的光軸與內窺鏡成像鏡頭的中心軸成固定的傾斜角度， 所述"將所述準直光束對準所述病灶"具體為：調節(jié)所述內窺鏡成像鏡頭，使得成像對 準平面中心位于所述準直光束光軸與所述內窺鏡成像鏡頭的中心軸的交點處； 所述"將所述標尺光斑與所述病灶進行比對"為：根據所述標尺光斑的大小、以及所述 交點到內窺鏡成像鏡頭的距離所形成的物像放大率，計算所述病灶的尺寸。
7. 根據權利要求5所述的基于內窺鏡的病灶尺寸測量方法，其特征在于，所述準直光 束為兩束，所述兩束準直光束的光軸與內窺鏡成像鏡頭的中心軸分別成相等的固定的傾斜 角度，使得兩束準直光束的光軸與內窺鏡成像鏡頭的中心軸只有一個交點； 所述"將所述準直光束對準所述病灶"具體為：調節(jié)所述內窺鏡成像鏡頭，使得成像對 準平面中心位于所述交點處； 所述"將所述標尺光斑與所述病灶進行比對"為：根據所述標尺光斑的大小、以及所述 交點到內窺鏡成像鏡頭的距離所形成的物像放大率，計算所述病灶的尺寸。
8. -種基于內窺鏡的病灶尺寸測量系統，包括：內窺鏡成像鏡頭、光源、顯示單元，其 特征在于，還包括光束整形器件，所述光束整形器件用于將來自所述光源的光束整形為特 定形態(tài)的至少一束準直光束，形成至少一個標尺光斑；所述顯示單元用于顯示包括所述標 尺光斑和所述病灶的圖像。
9. 根據權利要求8所述的基于內窺鏡的病灶尺寸測量系統，其特征在于，所述準直光 束的光軸與所述內窺鏡成像鏡頭的中心軸平行。
10. 根據權利要求8所述的基于內窺鏡的病灶尺寸測量系統，其特征在于，所述準直光 束的光軸與所述內窺鏡成像鏡頭的中心軸有一個交點。
【文檔編號】A61B1/04GK104146711SQ201410375933
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權日:2014年8月1日
【發(fā)明者】陳云亮, 李建軍, 馮能云 申請人:深圳市開立科技有限公司