本發(fā)明涉及成像技術(shù)，尤其涉及骨髓穿刺內(nèi)窺成像系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在各種血液病、寄生蟲病等疾病的診斷、治療中，骨髓穿刺術(shù)是一種采取骨髓液的常用診斷技術(shù)。獲得的骨髓液可進(jìn)行細(xì)胞學(xué)、細(xì)菌學(xué)和寄生蟲的檢查，在相關(guān)疾病的診斷和治療中有重要作用。過程中丟失的骨髓液很快就會被身體內(nèi)的造血細(xì)胞補(bǔ)充，并不會對身體產(chǎn)生不良影響。但是傳統(tǒng)的骨髓穿刺術(shù)也存在著以下缺點(diǎn)：

(1)骨髓穿刺術(shù)根據(jù)醫(yī)生臨床經(jīng)驗(yàn)實(shí)施穿刺，可能由于穿刺位置、深度不當(dāng)，導(dǎo)致穿刺針未在髓腔內(nèi)，產(chǎn)生干抽現(xiàn)象，這時(shí)需要重新調(diào)整穿刺針或者拔出再一次穿刺。抽取液體不當(dāng)或不足會影響后續(xù)檢查與診斷，甚至有可能對患者的病情與健康造成不良影響，且多次調(diào)整、穿刺過程往往會造成患者的痛苦；

(2)骨髓穿刺術(shù)抽吸量過多時(shí)，會使骨髓液稀釋，而抽吸量過少會影響后續(xù)檢查；

(3)骨髓穿刺術(shù)無法實(shí)時(shí)、直觀的了解骨髓內(nèi)部具體情況，無法實(shí)時(shí)地調(diào)整穿刺與抽取過程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明能在穿刺端進(jìn)行骨髓液顯微高光譜成像或顯微單光譜成像，根據(jù)成像結(jié)果檢查異常與病變，輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷；且在骨髓穿刺過程中，能夠不斷獲取穿刺端的實(shí)時(shí)顯微圖像以調(diào)整穿刺過程，確保穿刺位置、深度準(zhǔn)確。

本發(fā)明采用下面的技術(shù)方案：

一種骨髓穿刺內(nèi)窺成像系統(tǒng)，包括光源、傳導(dǎo)采集系統(tǒng)和成像及圖像處理系統(tǒng)；傳導(dǎo)采集系統(tǒng)包括傳導(dǎo)光纖和復(fù)合骨髓穿刺針，所述復(fù)合骨髓穿刺針的外層用于插入穿刺部位提取體液，復(fù)合骨髓穿刺針內(nèi)層末端設(shè)有微型物鏡及體液儲存腔，體液儲存腔與微型物鏡相連設(shè)置于內(nèi)層傳像光纖底部；光源經(jīng)傳導(dǎo)光纖耦合，傳輸入射光束至復(fù)合骨髓穿刺針，體液通過微型物鏡進(jìn)行光學(xué)成像，傳導(dǎo)光纖將成像光束發(fā)送至成像及圖像處理系統(tǒng)，成像及圖像處理系統(tǒng)具有攝像單元和顯示單元，攝像單元用于對所述成像光束進(jìn)行高光譜或單光譜成像，顯示單元用于顯示體液的成像結(jié)果。

進(jìn)一步的，所述傳導(dǎo)光纖包括第一光纖和第二光纖，所述第一光纖用于耦合光源，傳輸入射光束；所述第二光纖用于傳輸體液成像信號；第一光纖的一端連接光源，另一端連接復(fù)合骨髓穿刺針；第二光纖的一端連接成像及圖像處理系統(tǒng)，另一端連接復(fù)合骨髓穿刺針。

進(jìn)一步的，所述復(fù)合骨髓穿刺針為雙層中空金屬針，包括骨髓液采集通道和光學(xué)信號傳導(dǎo)采集通道；所述骨髓液采集通道為同軸共心雙層層間空間，所述光學(xué)信號傳導(dǎo)采集通道為同軸共心內(nèi)層中空空間，包括第一光纖在內(nèi)、第二光纖在外的同軸共心復(fù)合光纖束；微型物鏡設(shè)置于內(nèi)層傳像光纖的底部，體液儲存腔與微型物鏡相連，置于復(fù)合骨髓穿刺針末端，與體液接觸。

進(jìn)一步的，在所述微型物鏡和體液儲存腔之間設(shè)有真空腔，用于保證體液成像焦距。

進(jìn)一步的，在所述復(fù)合骨髓穿刺針頂部和中部分別設(shè)有骨髓液抽取部和骨髓穿刺針固定器。

進(jìn)一步的，所述光源依次通過光纖準(zhǔn)直單元、光纖耦合單元，傳輸入射光束至復(fù)合骨髓穿刺針，所述光源、光纖準(zhǔn)直單元和光纖耦合單元均設(shè)置在第一暗箱內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述攝像單元包括聲光可調(diào)諧濾波器、聲光可調(diào)諧濾波器控制器、光電轉(zhuǎn)換器、ccd攝像機(jī)，聲光可調(diào)諧濾波器控制器用于控制聲光可調(diào)諧濾波器保留設(shè)定波段的光譜信號，聲光可調(diào)諧濾波器的輸入與第二光纖相連，聲光可調(diào)諧濾波器的輸出連接光電轉(zhuǎn)換器；光電轉(zhuǎn)換器的輸出連接攝像單元，攝像單元提取所述設(shè)定波段的光譜信號，發(fā)送至顯示單元，顯示體液的成像結(jié)果，所述聲光可調(diào)諧濾波器、光電轉(zhuǎn)換器和攝像單元均設(shè)置于第二暗箱內(nèi)。

本發(fā)明還提出了一種骨髓穿刺內(nèi)窺成像方法，包括以下步驟：

(1)采用復(fù)合骨髓穿刺針穿刺設(shè)定部位，提取體液至體液儲存腔；

(2)通過第一光纖將入射光束投射在體液儲存腔之上，采用微型物鏡獲取體液成像光束，體液成像光束通過第二光纖發(fā)送至成像及圖像處理系統(tǒng)，其中攝像單元對所述體液成像光束進(jìn)行成像，展示體液的成像結(jié)果。

進(jìn)一步的，步驟(2)中，成像及圖像處理系統(tǒng)還包括聲光可調(diào)諧濾波器、光電轉(zhuǎn)換器以及聲光可調(diào)諧濾波器控制時(shí)，聲光可調(diào)諧濾波器控制器控制聲光可調(diào)諧濾波器保留設(shè)定波段的光譜信號；聲光可調(diào)諧濾波器的輸出連接光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換器的輸出連接ccd攝像機(jī)，攝像機(jī)對所述設(shè)定波段的光譜信號進(jìn)行成像，發(fā)送至顯示單元，顯示體液的高光譜或單光譜成像結(jié)果。

本發(fā)明的工作流程：

(1)醫(yī)生可根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)及患者病情等情況選擇合適穿刺部位；

(2)開啟骨髓穿刺內(nèi)窺成像系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)成像與展示，并實(shí)施骨髓穿刺；醫(yī)生根據(jù)圖像展示部中穿刺端顯微圖像信息的變化調(diào)節(jié)穿刺位置、角度、深度，判斷穿刺針頭當(dāng)前所處位置，確定穿刺針頭到達(dá)骨髓內(nèi)部合適位置后通過骨髓穿刺針固定器固定穿刺針；

(3)穿刺針固定后，對傳導(dǎo)采集部中體液儲存腔內(nèi)的骨髓液進(jìn)行顯微成像，并在圖像展示部展示其圖像信息；

(4)醫(yī)生根據(jù)骨髓成圖像信息進(jìn)行初步檢查與分析，觀察骨髓液中細(xì)胞形態(tài)、數(shù)量、光譜信息等有無異常，決定是否需要抽取部分骨髓液做進(jìn)一步檢查；

(5)若醫(yī)生判斷需要抽取骨髓液，則由骨髓液抽取部控制，通過傳導(dǎo)采集部的骨髓液采集通道完成抽取，抽取完成后輕微轉(zhuǎn)動拔出穿刺針，隨將消毒紗布蓋上，稍加按壓，用膠布固定；若醫(yī)生判斷不需要抽取骨髓液，則直接拔出穿刺針，蓋上消毒紗布，稍加按壓并用膠布固定。

當(dāng)希望獲得豐富的高光譜圖像信息時(shí)，可用聲光可調(diào)諧濾波器控制器控制聲光可調(diào)諧濾波器保留不同波長、幾乎連續(xù)的譜信號進(jìn)行高光譜成像；若想獲得較為實(shí)時(shí)、快速的單光譜成像，亦可控制聲光可調(diào)諧濾波器僅保留某一波段的譜信號進(jìn)行普通的單光譜成像。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明的骨髓穿刺內(nèi)窺成像系統(tǒng)，能在穿刺針固定后，在穿刺端進(jìn)行骨髓液顯微高光譜成像或顯微單光譜成像，根據(jù)成像結(jié)果檢查異常與病變，輔助醫(yī)生進(jìn)行診斷。

(2)本發(fā)明能夠?qū)撬枰后w進(jìn)行高光譜顯微成像，高光譜圖像中富含的信息量大大高于正常醫(yī)學(xué)圖像，往往能反映出一些肉眼無法判斷的異常，可提供更多診斷信息，輔助醫(yī)生進(jìn)行檢查和進(jìn)一步診斷；

(3)本發(fā)明改變了傳統(tǒng)骨髓穿刺的檢查方式，即可通過骨髓液高光譜顯微成像進(jìn)行檢查，根據(jù)醫(yī)生判斷，將骨髓液的抽取作為進(jìn)一步檢查的方式，而非唯一、必須方式，且本發(fā)明也能夠完成骨髓液的抽??；

(4)本發(fā)明能在骨髓穿刺過程中，能夠?qū)Υ┐潭瞬粩?、?shí)時(shí)地進(jìn)行顯微成像并顯示，指導(dǎo)醫(yī)生的穿刺過程，確保穿刺位置、深度適合，保證了骨髓穿刺的準(zhǔn)確性，減少了患者的痛苦。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中高光譜骨髓穿刺內(nèi)窺成像系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明中復(fù)合骨髓穿刺針端部的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-第一暗箱；2-鹵素光源；3-光學(xué)準(zhǔn)直耦合器；4-傳光光纖；5-傳像光纖；6-第二暗箱；7-aotf；8-光電轉(zhuǎn)換器；9-顯示單元；10-ccd相機(jī)；11-aotf控制器；12-骨髓液抽取部；13-光纖耦合單元；14-骨髓穿刺針固定器；15-復(fù)合骨髓穿刺針；16-骨髓液采集通道；17-護(hù)套；18-微型物鏡；19-真空腔(成像腔)；20-體液儲存腔(成像腔)。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

aotf：聲光可調(diào)濾波器

如圖1所示，本發(fā)明的一種典型實(shí)施例是一種骨髓穿刺內(nèi)窺成像系統(tǒng)，包括光源、傳導(dǎo)采集系統(tǒng)和成像及圖像處理系統(tǒng)，其中：

光源設(shè)置于第一暗箱中，第一暗箱中包括鹵素光源和光學(xué)準(zhǔn)直耦合器，鹵素光源提供寬譜光源，光學(xué)準(zhǔn)直耦合器使光以最大效率耦合進(jìn)光纖；

傳導(dǎo)采集系統(tǒng)包括分散包裹接頭、骨髓穿刺針固定器和復(fù)合骨髓穿刺針；分散包裹接頭將第一光纖(也就是傳光光纖)、第二光纖(也就是傳像光纖)包裹成傳像光纖束在內(nèi)、傳光光纖束在外的同軸共心復(fù)合光纖束，復(fù)合骨髓穿刺針為雙層中空金屬針，復(fù)合光纖束包裹于雙層中空金屬針頭內(nèi)部。

復(fù)合骨髓穿刺針包括骨髓液采集通道和光學(xué)信號傳導(dǎo)采集通道；骨髓液采集通道是同軸共心雙層的層間空間，層間中空空間完成骨髓液體的采集；光學(xué)信號傳導(dǎo)采集通道置于雙層中的內(nèi)層空間中，包括護(hù)套、傳光光纖、傳像光纖、微型物鏡和成像腔；微型物鏡放置于復(fù)合光纖束遠(yuǎn)離分散包裹接頭的端部；所述成像腔包括真空腔和體液儲存腔，按照真空腔、體液儲存腔的順序放置于微型物鏡遠(yuǎn)離復(fù)合光纖束的端部。

真空腔是封閉、真空的圓柱形腔體，用于保證成像焦距。

體液儲存腔是扁平、透明的圓柱形腔體，用于儲存體液、便于成像；體液儲存腔與真空腔相鄰一端封閉，另一端柱面部分半開放，用于采集體液。

本實(shí)施例中的成像及圖像處理系統(tǒng)包括聲光可調(diào)濾波器aotf、光電轉(zhuǎn)換器、聲光可調(diào)濾波器aotf控制器和ccd相機(jī)；aotf、光電轉(zhuǎn)換器和ccd相機(jī)置于第二暗箱內(nèi)；所述aotf與傳像光纖束遠(yuǎn)離分散包裹接頭的一端連接，其受到aotf控制器的控制，將光信號分解成不同波長的譜信號；所訴光電轉(zhuǎn)換器與ccd相機(jī)相連，其將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，進(jìn)行成像。

本發(fā)明的再一實(shí)施例是一種采用上述骨髓穿刺內(nèi)窺成像系統(tǒng)的成像方法，包括以下步驟：

(1)采用復(fù)合骨髓穿刺針穿刺設(shè)定部位，提取體液至體液儲存腔；

(2)通過第一光纖將入射光束投射在體液儲存腔之上，采用微型物鏡獲取體液成像光束，體液成像光束通過第二光纖發(fā)送至成像及圖像處理系統(tǒng)，其中攝像單元對所述體液成像光束進(jìn)行成像，展示體液的成像結(jié)果。

在所述步驟(2)中，若想獲得豐富的高光譜圖像，則可采用aotf控制器控制aotf濾光器保留不同波長、幾乎連續(xù)的譜信號進(jìn)行高光譜成像；采用這種方法可獲得豐富的高光譜圖像信息但速度可能較慢、實(shí)時(shí)性較弱。若想獲得較為實(shí)時(shí)、快速的單光譜成像，則可以采用aotf控制器控制aotf濾光器僅保留某一波段的譜信號進(jìn)行普通單光譜成像。

本發(fā)明在具體實(shí)施中可以輔助醫(yī)生進(jìn)行骨髓穿刺，具體的操作方法是：

根據(jù)臨床經(jīng)驗(yàn)及患者病情等情況選擇合適穿刺部位；

然后開啟高光譜骨髓穿刺內(nèi)窺成像系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)成像與展示，并實(shí)施骨髓穿刺；醫(yī)生根據(jù)顯示單元中穿刺端顯微圖像信息的變化調(diào)節(jié)穿刺位置、角度、深度，判斷穿刺針頭當(dāng)前所處位置，確定穿刺針頭到達(dá)骨髓內(nèi)部合適位置后通過骨髓穿刺針固定器固定穿刺針；

當(dāng)穿刺針固定后，對傳導(dǎo)采集系統(tǒng)中體液儲存腔內(nèi)的骨髓液進(jìn)行高光譜顯微成像，并在顯示單元展示其圖像信息；

醫(yī)生根據(jù)圖像信息進(jìn)行初步檢查與分析，觀察骨髓液中細(xì)胞形態(tài)、數(shù)量、光譜信息等有無異常，決定是否需要抽取部分骨髓液做進(jìn)一步檢查；

若醫(yī)生判斷需要抽取骨髓液，則由骨髓液抽取部控制，通過傳導(dǎo)采集系統(tǒng)的骨髓液采集通道完成抽取，抽取完成后輕微轉(zhuǎn)動拔出穿刺針，隨將消毒紗布蓋上，稍加按壓，用膠布固定；若醫(yī)生判斷不需要抽取骨髓液，則直接拔出穿刺針，蓋上消毒紗布，稍加按壓并用膠布固定。

可選的，若想獲得豐富的高光譜圖像信息，可控制聲光可調(diào)諧濾波器保留不同波長、幾乎連續(xù)的譜信號進(jìn)行高光譜成像；若想獲得較為實(shí)時(shí)、快速的單光譜成像，可以采用aotf控制器控制aotf濾光器僅保留某一波段的譜信號進(jìn)行普通的單光譜成像。

具體的，可通過成像及圖像處理系統(tǒng)中aotf在aotf控制器的作用下完成光譜分光，幾乎連續(xù)、不同波長的譜信號傳入ccd相機(jī)完成對體液儲存腔內(nèi)骨髓液的高光譜成像；通過顯示單元顯示高光譜圖像信息。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。