本發(fā)明具體涉及一種基于近紅外成像的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

全球每年都會(huì)有超過500萬的腫瘤患者進(jìn)行了腫瘤外科切除手術(shù)，這也是目前最有效的腫瘤治療方案?？煽烤_地手術(shù)切除可以挽救數(shù)以萬計(jì)患者的生命。在腫瘤外科手術(shù)中，腫瘤識(shí)別、腫瘤切除邊緣的確定和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)的鑒別等是影響腫瘤預(yù)后的重要因素。原發(fā)灶切除后標(biāo)本的邊緣與癌組織間的鏡下最短距離，它是評(píng)價(jià)腫瘤手術(shù)的一個(gè)重要指標(biāo)，也是影響腫瘤預(yù)后的重要因素，而目前大部分腫瘤切除手術(shù)都未能切除干凈，導(dǎo)致復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移，以致丟失生命。

近紅外二區(qū)熒光（nir-ii1000-1700nm）比傳統(tǒng)的可見和近紅外一區(qū)熒光(400-900nm)具有更深的組織穿透性和更低的散射，即使更深層更小的目標(biāo)也能檢測(cè)到。而且細(xì)胞和組織的自發(fā)熒光在近紅外二區(qū)波段最小，因此在檢測(cè)復(fù)雜生物系統(tǒng)時(shí)，近紅外二區(qū)熒光探針能提供更高的特異性和靈敏度。在腫瘤切除收拾中使用近紅外熒光探針特異性標(biāo)記腫瘤部位后，可看出熒光信號(hào)在腫瘤邊緣位較腫瘤中心有著更強(qiáng)的信號(hào)，清晰的指示腫瘤和周邊健康組織的邊界，并區(qū)分開來，而在切緣部分并沒有腫瘤分子標(biāo)記物的熒光，說明腫瘤也徹底清除。近紅外二區(qū)熒光引導(dǎo)的腫瘤切除可以精準(zhǔn)的確定腫瘤切緣，減小對(duì)健康組織的侵害，將患者的痛苦降至最低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于近紅外成像的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于近紅外成像的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，其包括：

近紅外影像探針，至少用于靶向需要手術(shù)切除的病變組織，并能夠在激發(fā)光的照射下產(chǎn)生近紅外熒光信號(hào)；

內(nèi)窺探頭，包括：

激發(fā)光源，至少用以產(chǎn)生所述的激發(fā)光，

近紅外熒光采集器，至少用以采集所述近紅外影像探針發(fā)射的近紅外熒光信號(hào)；

影像工作站，至少用以將所述近紅外熒光采集器采集的近紅外熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像并構(gòu)建對(duì)應(yīng)于手術(shù)部位的三維場(chǎng)景；

以及，虛擬現(xiàn)實(shí)顯示裝置，至少用以將所述影像工作站構(gòu)建的三維場(chǎng)景向操作者呈現(xiàn)。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)窺探頭還包括定位器，至少用以對(duì)所述內(nèi)窺探頭在三維空間中的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤及定位；所述影像工作站依據(jù)所述定位器在不同位置的坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述數(shù)字影像進(jìn)行手術(shù)部位的三維重構(gòu)，從而形成所述三維場(chǎng)景。

進(jìn)一步的，所述近紅外影像探針的熒光發(fā)射波長(zhǎng)范圍為1000-1700nm。

進(jìn)一步的，所述激發(fā)光源環(huán)繞所述近紅外熒光采集器設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述激發(fā)光源設(shè)置在所述內(nèi)窺探頭的外圈部，所述近紅外熒光采集器設(shè)置在所述內(nèi)窺探頭內(nèi)部。

進(jìn)一步的，所述激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光的波長(zhǎng)為700-1350nm。

進(jìn)一步的，所述近紅外熒光采集器還包括可拆卸的濾光片。

進(jìn)一步的，所述影像工作站包括：

近紅外熒光探測(cè)器，至少用以將所述近紅外熒光采集器采集的近紅外熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字影像；

計(jì)算機(jī)，至少依據(jù)定位器在不同位置的坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)所述數(shù)字影像進(jìn)行手術(shù)部位的三維重構(gòu)，從而形成所述三維場(chǎng)景。

進(jìn)一步的，所述近紅外熒光探測(cè)器響應(yīng)的熒光信號(hào)波長(zhǎng)為400-1700nm。

進(jìn)一步的，所述虛擬現(xiàn)實(shí)顯示裝置包括虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，且所述虛擬現(xiàn)實(shí)顯示裝置通過有線或無線方式與影像工作站連接。

在一些較為具體的實(shí)施方案中，所述手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)包括：近紅外影像探針，內(nèi)窺探頭，影像工作站和虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡。

所述近紅外影像探針，用于靶向需要手術(shù)切除的病變組織，并產(chǎn)生近紅外熒光信號(hào)；

所述內(nèi)窺探頭，用于激發(fā)、采集近紅外熒光信號(hào)和定位；

所述影像工作站，用以將內(nèi)窺探頭采集到的熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像，并進(jìn)行三維重構(gòu)，形成三維建模場(chǎng)景；

所述虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，用于呈現(xiàn)影像工作站形成的具有沉浸感的三維場(chǎng)景。

進(jìn)一步地，所述的基于近紅外成像的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，其所述近紅外影像探針熒光發(fā)射波長(zhǎng)范圍1000-1700nm。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)窺探頭包括激發(fā)光源與近紅外熒光采集器，激發(fā)光源用于激發(fā)預(yù)先靶向到病變組織的近紅外熒光影像探針，使其產(chǎn)生近紅外二區(qū)熒光信號(hào)，近紅外熒光采集器捕獲熒光信號(hào)并傳輸給影像工作站。

進(jìn)一步地，所述激發(fā)光源波長(zhǎng)范圍為700-1350nm，根據(jù)實(shí)際需求，功率可以連續(xù)調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述近紅外熒光采集器還包括可拆卸的濾光片和定位器，濾光片可以過濾激發(fā)光源的干擾熒光，定位器用于確定內(nèi)窺探頭在三維空間中的位置。

進(jìn)一步地，所述影像工作站包括近紅外熒光探測(cè)器和計(jì)算機(jī)，近紅外熒光探測(cè)器用于將近紅外熒光采集器采集到的近紅外熒光信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字影像，然后計(jì)算機(jī)將數(shù)字影像進(jìn)行三維重構(gòu)，形成三維建模場(chǎng)景。

進(jìn)一步地，所述近紅外熒光探測(cè)器響應(yīng)的熒光信號(hào)波長(zhǎng)為400-1700nm。

進(jìn)一步地，虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡是一種可穿戴設(shè)備，醫(yī)生可將其戴在眼睛上，通過數(shù)據(jù)線或無線局域網(wǎng)或藍(lán)牙與計(jì)算機(jī)相連。該虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡將給醫(yī)生呈現(xiàn)影像工作站形成的具有沉浸感的三維場(chǎng)景，使手術(shù)更加精確、可靠、快速、方便。

較之現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)

具備靈敏度高、移動(dòng)靈活、設(shè)計(jì)開發(fā)、操作簡(jiǎn)易、信息可靠、安全性高等特點(diǎn)，是外科醫(yī)生的好幫手，可以實(shí)時(shí)引導(dǎo)腫瘤切除手術(shù)。在藥物示蹤與療效評(píng)估、藥物代謝分布、腫瘤早期檢測(cè)、干細(xì)胞分化與修復(fù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一典型實(shí)施例中一種基于近紅外成像的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：近紅外影像探針1，激發(fā)光源2，近紅外熒光采集器3，近紅外熒光探測(cè)器4，計(jì)算機(jī)5，虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡6。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明屬于一種基于近紅外成像的手術(shù)導(dǎo)航系統(tǒng)，其包括：近紅外影像探針1，內(nèi)窺探頭，影像工作站和虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡6。

其中，內(nèi)窺探頭又包含激發(fā)光源2和近紅外熒光采集器3，影像工作站包含近紅外熒光探測(cè)器4和計(jì)算機(jī)5。

首先，在手術(shù)之前，先選好合適的近紅外影像探針1和對(duì)手術(shù)切除的病變組織有靶向作用的靶向分子，然后將兩者修飾在一起，形成具有熒光標(biāo)識(shí)的靶向分子，在手術(shù)開始前局部注入病人體內(nèi)，具有熒光標(biāo)識(shí)的靶向分子會(huì)迅速靶向到病變組織。所述近紅外影像探針1熒光發(fā)射波長(zhǎng)范圍1000-1700nm。

激發(fā)光源2設(shè)置在內(nèi)窺探頭的外部，整個(gè)外圈均為激發(fā)光源2，激發(fā)光源2能均勻地發(fā)出激發(fā)光束，波長(zhǎng)范圍為700-1350nm，可以根據(jù)實(shí)際需求，調(diào)節(jié)功率大小，使得近紅外影像探針1發(fā)射出合適強(qiáng)度的近紅外熒光，便于后面的成像和醫(yī)生的視覺感受。近紅外熒光采集器3設(shè)置在內(nèi)窺探頭的內(nèi)部，用來采集近紅外熒光探針1發(fā)出的熒光信號(hào)。近紅外熒光采集器3內(nèi)部裝有可裝卸的濾光片，用以過濾采集到的干擾熒光。在手術(shù)中，內(nèi)窺探頭可以固定在支架上，醫(yī)生也可以拿在手上，也可以固定在可操作的機(jī)器臂上，通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制，以輔助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)導(dǎo)航。內(nèi)窺探頭中還裝有定位器，可以根據(jù)內(nèi)窺探頭在三維空間中的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤、定位，并輔助影像工作站進(jìn)行三維成像。

影像工作站中的近紅外熒光探測(cè)器5通過數(shù)據(jù)線與內(nèi)窺探頭相連，用以將內(nèi)窺探頭采集到的術(shù)中實(shí)時(shí)熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像，并傳輸?shù)接跋窆ぷ髡局械挠?jì)算機(jī)5中，優(yōu)選的，本實(shí)施方式的計(jì)算機(jī)5根據(jù)內(nèi)窺探頭中的定位器在不同位置的坐標(biāo)映射關(guān)系對(duì)內(nèi)窺探頭獲取的一系列實(shí)時(shí)熒光圖像進(jìn)行手術(shù)部位的三維重構(gòu)，形成三維建模場(chǎng)景。其中，所述近紅外熒光探測(cè)器4響應(yīng)的熒光信號(hào)波長(zhǎng)為400-1700nm。

虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡6，是一種可穿戴設(shè)備，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)線或無線局域網(wǎng)或藍(lán)牙傳輸給虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡6，醫(yī)生將其戴在眼睛上，該虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡6將給醫(yī)生呈現(xiàn)影像工作站形成的具有沉浸感的三維場(chǎng)景，精準(zhǔn)的確定腫瘤切緣，指導(dǎo)醫(yī)生選擇最佳最近的手術(shù)路徑，減小對(duì)健康組織的侵害，并避開重要的人體器官，確保手術(shù)安全、順利的進(jìn)行，將患者的痛苦降至最低。

優(yōu)選的，本實(shí)施方式對(duì)腫瘤切除手術(shù)效果尤為明顯。

上述各實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。