本發(fā)明涉及分子成像技術領域，特別涉及一種共定位手術導航系統和相機頭。

背景技術：

癌癥治療最有療效的方法是手術切除和化療。而手術切除后遺留的癌癥細胞的數量是衡量手術切除成功與否的一個指標：遺留的癌癥細胞的多少和徹底清除的程度極大的影響了病情后期的發(fā)展，手術后如果有過多的癌癥細胞遺留在器官上，則可能直接降低了隨后的化療效果和病人的存活幾率。

對于尺寸較小的癌癥組織或腫瘤邊界，醫(yī)生很難從肉眼和觸摸的經驗上給予準確判斷。并且在病人的病灶區(qū)，癌癥組織和血管、神經等正常組織交錯，肉眼無法分辨，在手術時，醫(yī)生如果在切除癌癥細胞的同時，過多的切除血管和神經等正常組織，會對病人的健康和功能造成巨大傷害。

因此，能為醫(yī)生提供病灶區(qū)實時影像且能夠精確分辨癌癥組織和正常組織的設備，成為現在研究的熱點。

技術實現要素：

本發(fā)明解決的問題是體積小、精確度高且能夠對可見光波段的熒光的靶向藥物攝影合成的共定位手術導航系統和相機頭。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種共定位手術導航系統，包括：第一光源和第二光源，其中所述第一光源提供可見光；所述第二光源提供近紅外光，且所述第一光源提供的可見光與所述第二光源提供的近紅外光中心重疊；圖像采集單元，所述圖像采集單元包括第一圖像傳感器和第二圖像傳感器；所述第一圖像傳感器基于所述第一光源提供的可見光成像；所述第二圖像傳感器基于所述第二光源提供的近紅外光所激發(fā)的熒光成像；其中，第一圖像傳感器和第二圖像傳感器共享光路。

可選的，還包括二向色鏡，所述二向色鏡適于透射所述可見光和反射所述熒光，或所述二向色鏡適于透射所述熒光和反射所述可見光。

可選的，還包括，殼體，所述殼體用于容納第一光源、第二光源和圖形采集單元。

可選的，還包括，依次設置于第一光源前的非球面鏡和第一濾光片。

可選的，還包括，依次設置于第二光源前的工程漫射體和第二濾光片。

可選的，還包括，設置于圖像采集單元前的第三濾光片。

可選的，所述第一圖像傳感器為彩色電荷耦合元件或彩色cmos圖像傳感器。

可選的，所述第二圖像傳感器為近紅外電荷耦合元件或近紅外cmos圖像傳感器。

可選的，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器集成于圖像采集單元內。

本申請還提供一種相機頭，包括如上述任一實施例的共定位手術導航系統。

本實施例提供的共定位手術導航系統和相機頭體積小，精確度高，干擾小。能夠提供腫瘤的精確位置。

附圖說明

圖1-3為本申請一實施例的共定位手術導航系統示意圖；

圖4為一實施例的圖像采集單元示意圖；

圖5為采用第二圖像傳感器采集成像的第一圖片，和將獲取的第一圖片中的腫瘤的數據信息，與采用第一圖像傳感器采集成像的照片疊加的照片；

圖6示出采用本申請實施例的共定位手術導航系統的合成圖像靈敏度曲線示意圖。

具體實施方式

目前的大多數熒光影像系統為了能夠實現同時采集病灶區(qū)的熒光標記圖像的能力，往往都設計成由兩臺或三臺攝像機同時工作，分工完成實時采集不同光譜影像的任務，然后將不同光譜影像合成藥物靶向的手術圖像。

現有兩臺或三臺攝像機的熒光影像系統體積較大，無法小型化，可移動性差；而且兩臺或三臺攝像機同時工作，位置無法精確重疊，影像合成難度高且有誤差。

更需要指出的是，兩臺或三臺攝像機同時工作的熒光影像系統，由于必須對整體的病灶區(qū)采用可見照明光攝影，如果對病灶區(qū)的部分組織(例如癌癥細胞)采用可見光波段的熒光的靶向藥物，在合成攝影時，整體的病灶區(qū)影像和可見波段的熒光影像互相干擾，合成的圖像不能為醫(yī)生提供導引。

為此，本申請的發(fā)明人提供共定位手術導航系統，包括：第一光源和第二光源，其中所述第一光源提供可見光；所述第二光源提供近紅外光，且所述第一光源提供的可見光與所述第二光源提供的紅外光中心重疊；圖像采集單元，所述圖像采集單元包括第一圖像傳感器和第二圖像傳感器；所述第一圖像傳感器基于所述第一光源提供的可見光成像；所述第二圖像傳感器基于所述第二光源提供的紅外光所激發(fā)的熒光成像；其中，第一圖像傳感器和第二圖像傳感器共享光路；圖像合成器，將第一圖像傳感器和第二圖像傳感器成像的圖像合成。本申請的實施例將第一光源、第二光源和圖像采集單元集成為一體，且所述圖像采集單元的第一圖像傳感器和第二圖像傳感器能夠共享光路的分別對可見光和激發(fā)熒光成像，不但減小的設備的體積，并且采集的影像互不干擾，合成的影像精確度高，能夠為醫(yī)生提供病人癌癥細胞與其他正常組織的精確分辨的實時影像，為醫(yī)生切除熒光標記的癌癥腫瘤和靶向的其他病灶提供精確引導，減少癌癥細胞認定過程中的不確定性和誤判，提高醫(yī)生手術的成功率。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。

請參考圖1-圖3，其中，圖1-3為本申請一實施例的共定位手術導航系統示意圖。其中，該共定位手術導航系統包括：殼體100，所述殼體100可以為塑料、金屬、玻璃、合金或高分子材料。所述殼體100具有空腔，用以容納共定位手術導航系統的其他部件，例如第一光源、第二光源和圖像采集單元等等。

在一些實施例中，所述殼體100為長方體、正方體、圓柱體、類長方體、類正方體、類圓柱體等形狀。本領域的技術人員可以根據實際需要，選擇合適的形狀。

在一些實施例中，所述殼體100具有近端101和遠端102，其中，所述近端101為靠近病灶區(qū)的一端，所述遠端102為遠離病灶區(qū)的一端。所述近端101的表面具有若干開口，所述開口用于為第一光源、第二光源和圖像采集單元提供光路進出口。作為一些實施例，所述開口的數量可以為三個。在其他實施例中，所述開口也可以為2個、4個或者其他數量。

所述共定位手術導航系統還包括：第一光源110、第二光源120和圖像采集單元130。在一些實施例中，所述第一光源110、第二光源120和圖像采集單元130設置在所述殼體100內，所述殼體內部具有卡嵌或者掛扣結構，用于固定所述第一光源110、第二光源120和圖像采集單元130。在一些實施例中，所述殼體的遠端102或側壁具有若干線路開口，用于容納為所述第一光源110、第二光源120和圖像采集單元130提供能量和數據的線路。

在一些實施例中，所述第一光源110為白光光源，例如，所述第一光源110為白光led，所述白光led的波長范圍為380-760nm。

在一些實施例中，為了使得所述第一光源110的光能夠較佳地通過所述殼體100的開口，較佳的照射在病灶區(qū)，所述第一光源110的前面設置有非球面鏡111。所述非球面鏡111用于將led發(fā)散發(fā)射的光進行收束，使得led發(fā)射的可見光發(fā)散角減小，可以順利通過傳輸的通道。

在一些實施例中，在非球面鏡111的前面設置有第一濾光片112，所述第一濾光片為低通濾光片，其只允許通過665以下的可見光。以防止圖像采集單元130采集的彩色圖像失真。所述低通濾光片能夠防止多余的光經過組織反射后進入到圖像采集單元130可見光圖像傳感器，又不影響圖像采集單元130的近紅外圖像傳感器，為此，需要通過盡可能多的紅色波段。在一些實施例中，考慮到近紅外圖像傳感器開始的感光為700nm，800nm左右達到峰值，為此，允許通過665nm以下的可見光的低通濾光片為較佳選擇。

在一些實施例中，所述第二光源120可以為近紅外激光光源，所述近紅外激光光源的波長范圍785±2nm。例如，所述第二光源120可以為近紅外激光二極管。

在一些實施例中，所述第二光源120的前面可以設置有工程漫射體121。所述工程漫射體121用于將第二光源120發(fā)出的高斯光變均勻。

在一些實施例中，所述工程漫射體121前面設置有第二濾光片122。所述第二濾光片122用于過濾通過工程漫射體121的光，通過所述第二濾光片122的光的光譜范圍約為785nm左右。

在一些實施例中，通過所述第二濾光片122的光照射于病灶區(qū)，所述病灶區(qū)預先包含靶向藥物，例如葉酸-異硫氰酸熒光素、c61h67n9o17s4衍生藥物、c61h67n9o17s4衍生藥物或吲哚菁綠，靶向藥物通過服用或者注射，注入到病灶區(qū)，包含靶向藥物的所述病灶區(qū)在接受到通過所述第二濾光片122的光照射后，吸收光能進入激發(fā)態(tài)，退激發(fā)并發(fā)出熒光。

在一些實施例中，所述第一光源110提供的可見光與所述第二光源120提供的近紅外光中心重疊，從而能夠使得后續(xù)第一圖像傳感器和第二圖像傳感器成像能夠精確識別病灶區(qū)的實體腫瘤的大小及邊界。從而能夠高效的鑒別和幫助清除癌細胞。為精準醫(yī)療提供了可能。并且由于所述第一光源110提供的可見光與所述第二光源120提供的近紅外光中心重疊，在后續(xù)圖像合成時，不需要進行每個像素的對應，能夠較快的進行圖像合成，提高了圖像合成的速度，能夠很好的得到實時圖像。

在一些實施例中，所述共定位手術導航系統還包括：圖像采集單元130，所述圖像采集單元130用于采集病灶區(qū)的圖像。作為一些實施例，所述圖像采集單元130包括第一圖像傳感器131和第二圖像傳感器132；所述第一圖像傳感器131基于所述第一光源110提供的可見光成像；所述第二圖像傳感器132基于所述第二光源120提供的近紅外光所激發(fā)的熒光成像。作為一些實施例，第一圖像傳感器131和第二圖像傳感器132共享光路；

在一些實施例中，所述第一圖像傳感器131為彩色電荷耦合元件或彩色cmos圖像傳感器。所述第二圖像傳感器132為近紅外電荷耦合元件或近紅外cmos圖像傳感器。

在一些實施例中，考慮到所述第二圖像傳感器132是基于近紅外光激發(fā)的熒光成像，為了避免近紅外光經過病灶區(qū)的組織表面反射而干擾所述第二圖像傳感器132成像，在該圖像采集單元前的設置有第三濾光片133。所述第三濾光片133能夠過濾第二光源發(fā)射的近紅外激光，而允許可見光跟近紅外激光激發(fā)的熒光通過。作為一些實施例，所述第三濾光片133過濾785nm左右的光。

在一些實施例中，請參考圖4，圖4為一實施例的圖像采集單元示意圖。其中，所述圖像采集單元230包括：二向色鏡234，所述二向色鏡234用于透射所述可見光和反射所述熒光，或所述二向色鏡適于透射所述熒光和反射所述可見光。

在一些實施例中，所述二向色鏡234用于透射所述可見光和反射所述熒光，請依舊參考圖4，第一圖像傳感器231放置于所述二向色鏡234的透射部后，用于接收透射過來的可見光成像；第二圖像傳感器232放置于所述二向色鏡234的反射部后，用以接收反射過來的熒光成像。

在另一些實施例中，若所述二向色鏡透射所述熒光和反射所述可見光，則相應的將第二圖像傳感器和第一圖像傳感器放置于透射部和反射部后，用以相應地接收可見光和熒光成像。

由上述可知，所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器可以集成于圖像采集單元內，且能夠共享光路。從而減小了共定位手術導航系統體積，且互不干擾，成像精確度高。

請參考圖5，圖5左邊的圖片為采用第二圖像傳感器采集成像的第一圖片，根據預設的灰度閾值，獲取第一圖片中的腫瘤的數據信息；所述灰度閾值可以根據實驗或經驗設定；然后將獲取的第一圖片中的腫瘤的數據信息，疊加至采用第一圖像傳感器采集成像的第二照片，形成圖5右邊的圖片。需要說明的是，由于第一圖像傳感器和第二圖像傳感器可以設定為獲取相同的病灶區(qū)，并且由于第一圖像傳感器和第二圖像傳感器共享光路，為此，第一圖片中的腫瘤的數據信息可以直接疊加至第二照片，并且進行相應像素對應的準確度高，圖像的重建性好，減低了圖像處理軟件的計算的難度，圖像實時性佳。

在一些實施例中，所述共定位手術導航系統還包括圖像合成器(未示出)，所述圖像合成器將第一圖像傳感器和第二圖像傳感器成像的圖像合成，所述圖像合成器基于所述第一圖像傳感器和第二圖像傳感器成像的圖片進行合成，從而為病灶區(qū)腫瘤的精確位置。

請參考圖6，圖6示出采用本申請實施例的共定位手術導航系統的合成圖像靈敏度曲線示意圖。其中標示為r、g、b的三條曲線是白色相機的通道，標示為nir的曲線是近紅外相機的通道。圖中還示意性的合成了第一濾光片112、第二濾光片122和第三濾光片133。通過本申請實施例的共定位手術導航系統形成了一個實時觀測腫瘤成像的儀器，通過簡化系統，使得系統可以做的很小，只通過相機，激光器，led選擇合適的位置就實現系統的研制。白光led照亮病灶區(qū)，防止白光過多的波段影響成像，使用低通濾光片阻止665nm之后的光通過，并且盡可能多的使得通過的白光在相機的rgb感光部分；如果紅色的感光較少會形成圖片顏色的失真；激光通過濾光片后只通過785nm左右的光通過，使用785nm帶通濾光片。激光通過激發(fā)熒光藥劑產生熒光。反射的激光與熒光同時通過相機接收，為了防止785nm激光通過反射直接進入相機，影響成像質量，故需要濾除785nm激光。能夠同時通過白光與熒光，簡單方便可小型化。

本申請還提供一種相機頭，其特征在于，包括如上任一實施例的共定位手術導航系統。

本申請?zhí)峁┑墓捕ㄎ皇中g導航系統和相機頭體積小，精確度高，干擾小。能夠提供腫瘤的精確位置。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。