本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種用于檢查直腸-肛管黏膜病灶組織的裝置。

背景技術(shù)：

直腸肛管區(qū)域具有控制糞便排泄的重要功能，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組織類型繁多，易發(fā)生形態(tài)異常和功能性疾病，如痔瘡、膿腫、直腸癌等。隨著人們生活水平的不斷提高，以及飲食習(xí)慣的改變，直腸癌疾病正在迅猛增長(zhǎng)，直腸癌是我國常見的消化道惡性腫瘤，估計(jì)每年以4％的速度在增加，發(fā)病率居惡性腫瘤的第四位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1999年上海市直腸癌的發(fā)病率為男性18.3/10萬，女性13.9/10萬。

現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于直腸-肛管黏膜疾病通常采用的方法主要包括肛門指診、直腸鏡的檢查、內(nèi)鏡檢查。在實(shí)際操作中存在以下缺陷和不足：

首先，肛門指診完全依靠臨床醫(yī)師手指觸感的主觀判斷，由于某些疾病在初始階段并不突出，易發(fā)生疾病位置診斷不準(zhǔn)確，檢查可以出現(xiàn)漏診，誤診，或者不同醫(yī)師的診斷存在偏差的情況。

其次，直腸鏡是開展直腸科檢查或手術(shù)的常用工具。傳統(tǒng)的直腸鏡手術(shù)通過擴(kuò)肛器經(jīng)肛門進(jìn)入直腸道，打開光源和獲取圖像，診斷病情。然而，直腸鏡檢查只是利用大功率氙燈冷光源產(chǎn)生可見光并給予直腸很強(qiáng)的照度，方便醫(yī)生來觀察內(nèi)腔，但只可觀察到病灶的形狀，判斷的準(zhǔn)確性不高，尤其是一些微小的粘膜隆起性病變和平坦凹陷性腫瘤，分辯能力有限，漏診率和誤診率均較高。

另外，內(nèi)鏡成像技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展，新型內(nèi)鏡診斷技術(shù)呈出不窮，染色及放大內(nèi)鏡的出現(xiàn)，使內(nèi)鏡下鑒別腫瘤及非腫瘤成為指導(dǎo)臨床治療的與否的重要標(biāo)準(zhǔn)。但染色內(nèi)鏡麻煩耗時(shí)，操作繁瑣，臨床技術(shù)要求較高。不適合在臨床廣泛推廣使用。

中國專利文獻(xiàn)CN200920079179.9，專利名稱為：可旋轉(zhuǎn)多方位顯示病灶圖像的口腔內(nèi)鏡，申請(qǐng)日2009.02.23，公開了一種可旋轉(zhuǎn)多方位顯示病灶圖像的口腔內(nèi)鏡就能對(duì)患者口腔內(nèi)做全方位顯示病。將圓頭鏡套入軟袋裝有無菌套的圓頭中，套頸部上的孔掛入防脫落的掛鉤上?？尚D(zhuǎn)圓頭底面外徑內(nèi)側(cè)圓周上設(shè)有觸點(diǎn)，觸點(diǎn)分別與旋轉(zhuǎn)圓頭上的攝像頭和攝像頭兩側(cè)內(nèi)的聚光高亮度發(fā)光二極管連接，觸點(diǎn)外分別與底座上的印制線路滑配合，并與導(dǎo)線連接導(dǎo)線與顯示儀連接，旋轉(zhuǎn)圓頭上的帶軸的齒輪與底座軸套配合，齒輪與底座上的齒條配合，齒條在導(dǎo)向槽中與回位壓簧配合，齒條另一端與活動(dòng)鋼絲連接，鋼絲另一端與手推滑柄連接。

然而上述專利所公開的內(nèi)鏡僅僅適用于口腔病灶的內(nèi)鏡，而關(guān)于直腸-肛門黏膜的病灶無相應(yīng)公開的技術(shù)方案。

綜上所述，關(guān)于直腸-肛管的疾病，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)根據(jù)每種疾病獨(dú)有的特點(diǎn)采用不用的手段進(jìn)行檢查，但都是在病理組織的晚期才能診斷，而在病理組織發(fā)展的初始階段如微小的粘膜隆起性病變或平坦凹陷性腫瘤則不能準(zhǔn)確診斷。因此，亟需一種準(zhǔn)確性高，能檢測(cè)出初微小的粘膜隆起性病變或平坦凹陷性腫瘤，分辨力高，更加精確的診斷出直腸-肛管黏膜的組織的裝置，而關(guān)于這種檢查直腸-肛管黏膜病灶組織的裝置目前還未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種準(zhǔn)確性高，能檢測(cè)出初微小的粘膜隆起性病變或平坦凹陷性腫瘤，分辨力高，更加精確的診斷出直腸-肛管黏膜的組織的裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種用于檢查直腸-肛管黏膜病灶組織的裝置，所述裝置包括圖像獲取部、圖像處理部、圖像重建部、圖像顯示部；所述的圖像獲取部用于獲取直腸-肛管黏膜的圖像；所述的圖像處理部用于對(duì)圖像獲取部的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述的圖像重建部用于對(duì)重新生成圖像獲取部所拍攝的直腸-肛管黏膜圖像；所述的圖像顯示部用于顯示圖像重建部生成后的圖像；

所述的圖像獲取部包括第一LED、第二LED、第三LED、第四LED、白光LED、CCD攝像元件；所述的第一LED、第二LED、第三LED、第四LED、白光LED均分布在水滴狀殼體上；所述第一LED、第二LED、第三LED、第四LED照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件處理后分解成不同的獨(dú)立的RGB波長(zhǎng)；

所述的圖像處理部包括光譜估計(jì)芯片，所述光譜估計(jì)芯片根據(jù)統(tǒng)計(jì)光學(xué)理論，對(duì)圖像獲取部中經(jīng)CCD攝像元件分離的相應(yīng)的波長(zhǎng)的RGB值進(jìn)行篩選；

所述的圖像采集部包括波長(zhǎng)采集模塊，配準(zhǔn)模塊、光譜分析模塊；所述的波長(zhǎng)采集模塊用于將圖像處理部中獲得的獨(dú)立波長(zhǎng)進(jìn)行分解，并分解成若干個(gè)獨(dú)立的單普段；所述的配準(zhǔn)模塊通過邊緣提取、特征提取、幾何變換，從而對(duì)CCD攝像元件采集的圖像位置配準(zhǔn)，為光譜分析和顏色計(jì)算奠定基礎(chǔ)；所述的光譜分析模塊通過樣條插值算法獲得圖像中任意一點(diǎn)的光譜反射率以及顏色參數(shù)，從而獲得病灶重建后的圖像。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的第一LED、第二LED、第三LED、第四LED分布在水滴狀殼體的四個(gè)方向上。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，第一LED照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件處理后波長(zhǎng)分布為：R550nm、G440nm、B410nm；第二LED照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件處理后波長(zhǎng)分布為：R545nm、G440nm、B415nm；第三LED照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件處理后波長(zhǎng)分布為：R565nm、G455nm、B420nm；第四LED照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件處理后波長(zhǎng)分布為：R560nm、G455nm、B415nm。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，第一LED照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件處理后波長(zhǎng)分布為：R560nm、G440nm、B420nm；第二LED照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件處理后波長(zhǎng)分布為：R555nm、G445nm、B415nm。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明的一種用于檢查直腸-肛管黏膜病灶組織的裝置，提高表層毛細(xì)血管和皮下微血管成像的對(duì)比度，可使病灶色調(diào)更深，病灶與周圍正常黏膜邊界更清晰，可以清楚的觀察到血管形態(tài)改變及紋理圖像，更好地勾勒出病灶邊緣，評(píng)估其病變深度及走向，從而能給醫(yī)生對(duì)病灶的識(shí)別及腫瘤良惡性判斷等提供直觀的依據(jù)參考，提高診斷的靈敏度。并能精確判斷病變范圍，從而指導(dǎo)相應(yīng)的手術(shù)操作。

2、設(shè)有圖像采集部，圖像采集部包括第一LED、第二LED、第三LED、第四LED，且第一LED、第二LED、第三LED、第四LED分布在水滴狀殼體的四個(gè)方向上，克服了光照盲區(qū)，能夠全面照射病灶黏膜區(qū)域

3、設(shè)有圖像處理部，圖像處理處理部包括光譜估計(jì)芯片，光譜估計(jì)芯片能夠?qū)GB值進(jìn)行篩選，可對(duì)范圍為400-600nm之間波長(zhǎng)值進(jìn)行篩選，從形成不同的RGB組合，不同組合的RGB可呈現(xiàn)不同的層次的深度，有利于觀察黏膜表層結(jié)構(gòu)，毛細(xì)血管形態(tài)結(jié)構(gòu)及黏膜微細(xì)凹凸變化。

4、設(shè)有圖像重建部，根據(jù)需要重建病灶圖像，圖像直觀，分辨率高，符合人眼視覺生理接收?qǐng)D像的要求。

5、設(shè)有圖像顯示部，圖像顯示部可由移動(dòng)終端如顯示器等，便于加載顯示圖像，方便醫(yī)生觀察。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的一種用于檢查直腸-肛管黏膜病灶組織的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

附圖2為圖像獲取部示意圖。

附圖3為圖像處理部中的光譜估計(jì)芯片的原理示意圖。

附圖4為圖像重建部示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。

附圖中涉及的附圖標(biāo)記和組成部分如下所示：

1.圖像獲取部 11.第一LED

12.第二LED 13.第三LED

14.第四LED 15.白光LED

16.CCD攝像元件 2.圖像處理部

21.光譜估計(jì)芯片 3.圖像重建部

31.波長(zhǎng)采集模塊 32.配準(zhǔn)模塊

33.光譜分析模塊 4.圖像顯示部

實(shí)施例1本發(fā)明的用于檢查直腸-肛管黏膜病灶組織的裝置

請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1是本發(fā)明的一種用于檢查直腸-肛管黏膜病灶組織的裝置的結(jié)構(gòu)框圖。一種用于檢查直腸-肛管黏膜病灶組織的裝置，所述裝置包括圖像獲取部1、圖像處理部2、圖像重建部3、圖像顯示部4；所述的圖像獲取部1用于獲取直腸-肛管黏膜的圖像；所述的圖像處理部2用于對(duì)圖像獲取部1的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述的圖像重建部3用于對(duì)重新生成圖像獲取部1所拍攝的直腸-肛管黏膜圖像；所述的圖像顯示部4用于顯示圖像重建部3生成后的圖像。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2為圖像獲取部1示意圖。所述的圖像獲取部1包括第一LED 11、第二LED 12、第三LED 13、第四LED 14、白光LED 15、CCD攝像元件16；所述的第一LED 11、第二LED 12、第三LED 13、第四LED 14、白光LED 15均分布在水滴狀殼體上；所述第一LED 11、第二LED 12、第三LED 13、第四LED 14照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件16處理后分解成不同的獨(dú)立的RGB波長(zhǎng)。

請(qǐng)參照?qǐng)D3，圖3為圖像處理部2中的光譜估計(jì)芯片21的原理示意圖。所述的圖像處理部2包括光譜估計(jì)芯片21，所述光譜估計(jì)芯片21根據(jù)統(tǒng)計(jì)光學(xué)理論，對(duì)圖像獲取部1中經(jīng)CCD攝像元件16分離的相應(yīng)的波長(zhǎng)的RGB值進(jìn)行篩選，在縱多同色異譜中找到最大可能的分布形式，并應(yīng)用到圖像按材料的分割算法，從而完成對(duì)RGB指的篩選，且RGB波長(zhǎng)值篩選范圍為400-600nm之間，以5nm間隔任意選擇波長(zhǎng)，最多有可有50多種波長(zhǎng)組合，不同組合的RGB可呈現(xiàn)不同的層次的深度，有利于觀察黏膜表層結(jié)構(gòu)，毛細(xì)血管形態(tài)結(jié)構(gòu)及黏膜微細(xì)凹凸變化。其中分割算法所依據(jù)的原理是“光譜交叉判據(jù)”，簡(jiǎn)單的說，該判據(jù)認(rèn)為同種材料處于不同光照環(huán)境中，所得到的反射光的光譜曲線不會(huì)交叉，如果兩條光譜發(fā)生交叉則認(rèn)為來自不同材料。

請(qǐng)參照?qǐng)D4，圖4為圖像重建部3示意圖。所述的圖像采集部包括波長(zhǎng)采集模塊31，配準(zhǔn)模塊32、光譜分析模塊33；所述的波長(zhǎng)采集模塊31用于將圖像處理部2中獲得的獨(dú)立波長(zhǎng)進(jìn)行分解，并分解成若干個(gè)獨(dú)立的單普段；所述的配準(zhǔn)模塊32通過邊緣提取、特征提取、幾何變換，從而對(duì)CCD攝像元件16采集的圖像位置配準(zhǔn)，為光譜分析和顏色計(jì)算奠定基礎(chǔ)；所述的光譜分析模塊33通過樣條插值算法獲得圖像中任意一點(diǎn)的光譜反射率以及顏色參數(shù)，從而獲得病灶重建后的圖像。

需要說明的是：所述的第一LED 11、第二LED 12、第三LED 13、第四LED14分布在水滴狀殼體的四個(gè)方向上，克服了光照盲區(qū)，能夠全面照射病灶黏膜區(qū)域。水滴狀殼體上還設(shè)有白光LED 15，使用時(shí)，通過開啟白光LED 15可當(dāng)做正常的普通內(nèi)鏡使用，可用于檢查直腸-肛管黏膜比，較容易檢查出的病灶，如外形比較凸出的病灶，通過白光LED 15就能檢測(cè)出。

本發(fā)明檢測(cè)病灶的原理是：通過對(duì)CCD攝像元件16處理的后的圖像將病灶圖像分離成單一波長(zhǎng)的分光圖像，通過光譜估計(jì)芯片21選用任意波長(zhǎng)紅(R)、綠(G)、三色光組合，產(chǎn)生特定的圖像，可以在400-600nm之間以5nm間隔任意選擇波長(zhǎng)，不同組合的RGB可呈現(xiàn)不同顏色及不同層次的深度，有利于觀察黏膜表層結(jié)構(gòu)，毛細(xì)血管形態(tài)結(jié)構(gòu)及黏膜凹凸變化。增強(qiáng)黏膜表面血管和其他結(jié)構(gòu)的可見度，內(nèi)鏡醫(yī)生根據(jù)所需要觀察組織結(jié)構(gòu)選擇合適的波長(zhǎng)范圍?？捎^察直管黏膜表面的微細(xì)腺管形態(tài)及微血管形態(tài)，從而發(fā)現(xiàn)普通內(nèi)鏡難以發(fā)現(xiàn)的病灶，更加精確的指導(dǎo)活檢，提高指導(dǎo)疾病的診斷準(zhǔn)確率，更加精確地診斷直腸-肛管黏膜組織改變及早期癌。

實(shí)施例2本發(fā)明的裝置檢測(cè)病灶的腺管分型開口

病灶的腺管分型開口采用工藤進(jìn)英Nagata的分型，共有5種類型，具體如下：

Ⅰ型：為圓形，是正常黏膜的腺管開口，但對(duì)于黏膜下腫瘤的診斷具有重要的意義，黏膜下腫瘤起源于腫瘤黏膜下層或肌層，通常腺管開口類型不會(huì)產(chǎn)生變化，因此常為此型為腺管開口。

Ⅱ型：呈星芒狀或乳頭狀，開口較為正常腺管開開口大，其組織表現(xiàn)為增生性質(zhì)病變。這種類型腺管開口在放大鏡下一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以診斷為增生型病變，據(jù)相關(guān)報(bào)道認(rèn)為其診斷符合率高達(dá)100％。

Ⅲ_L型：腺管開口呈管狀或類圓形，比正常腺管開口大，病理組織學(xué)位腺瘤，多為隆起型病變。

Ⅲ_S型：腺管開口呈管狀或類圓形，比正常腺管開口小，此類腺管開口多發(fā)生于凹陷型腫瘤，病理組織學(xué)為腺瘤或早期直腸癌。

Ⅳ型：腺管開口呈分支狀，腦回狀或溝紋狀，病理組織學(xué)位絨毛早期直腸癌。

Ⅴ_A型，腺管開口為Ⅲ_S型以及Ⅲ_L型和Ⅳ型的混雜；

Ⅴ_N型,腺開口形態(tài)為無腺開口或局部?jī)H少量腺開口，但無法明確腺開口形態(tài)。

在本實(shí)施例中將第一LED 11照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件16處理后波長(zhǎng)分布為：R550nm、G440nm、B410nm；將第二LED 12照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件16處理后波長(zhǎng)分布為：R545nm、G440nm、B415nm；將第三LED 13照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件16處理后波長(zhǎng)分布為：R565nm、G455nm、B420nm；將的第四LED 14照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件16處理后波長(zhǎng)分布為：R560nm、G455nm、B415nm；

通過對(duì)RGB的組合觀察患者的腺管開口類型，得出如下結(jié)果：

當(dāng)?shù)谝籐ED 11的處理后的單一波長(zhǎng)為R550nm、G440nm、B410nm，腺管開口Ⅱ型，可見少許淺褐色毛細(xì)血管；

當(dāng)?shù)诙﨤ED 12的處理后的單一波長(zhǎng)為R545nm、G440nm、B415nm，腺管開口Ⅲ_L型，可見樹枝狀棕色毛細(xì)血管網(wǎng)；

當(dāng)?shù)谌齃ED 13的處理后的單一波長(zhǎng)為R565nm、G455nm、B420nm，腺管開口Ⅳ型，可見許多黃綠色樹枝狀毛細(xì)小血管網(wǎng)，血管網(wǎng)致密度較高；

當(dāng)?shù)谒腖ED 14的處理后的單一波長(zhǎng)為R560nm、R455nm、B415nm，腺管開口Ⅴ_A型，可見深棕色血管網(wǎng)，結(jié)構(gòu)紊亂，部分血管破壞。

實(shí)施例3本發(fā)明的裝置檢測(cè)平坦凹陷型病灶

將第一LED 11照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件16處理后波長(zhǎng)分布為：R560nm、G440nm、B420nm；第二LED 12照明病灶的反射光圖像經(jīng)CCD攝像元件16處理后波長(zhǎng)分布為：R555nm、G445nm、B415nm對(duì)病灶進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)平坦凹陷型病變與周圍黏膜分界清晰，病變輪廓突出，病變邊緣腫瘤血管擴(kuò)張，病變表面凹凸不平，凹陷部顏色變淺，血管網(wǎng)破壞。同時(shí)，采用常規(guī)的內(nèi)鏡進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)平坦凹陷型病變與周圍黏膜分界不清晰，表面結(jié)構(gòu)不清楚，腫瘤血管隱約可見。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。