一种用于荧光影像导航手术的成像系统及其调节方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于荧光影像导航手术的成像系统，包括激发光源、白光光源、微处理器、第一滤光件、汇聚镜头、第一棱镜、反射镜、第二滤光件、荧光成像透镜、荧光CMOS图像传感器、第一成像透镜、第二成像透镜、第三成像透镜、蓝光CMOS图像传感器、绿光CMOS图像传感器、红光CMOS图像传感器和棱镜组，棱镜组包括第二棱镜、第三棱镜和第四棱镜；激发光源、白光光源、荧光CMOS图像传感器、蓝光CMOS图像传感器、绿光CMOS图像传感器和红光CMOS图像传感器均与微处理器信号连接；激发光源照射待测物后产生的荧光光线到达荧光CMOS图像传感器。

【技术实现步骤摘要】
一种用于荧光影像导航手术的成像系统及其调节方法
本专利技术涉及医疗领域，更具体地说，涉及一种用于荧光影像导航手术的成像系统及其调节方法。
技术介绍
手术是实体肿瘤患者的首选治疗方案，约50%的患者需要接受手术治疗，据统计接受手术的患者相比没有接受手术的患者5年生存率提高了10倍左右，但手术中有约40%的患者在离开手术室时仍有肿瘤组织残留在体内，进而导致复发，而一旦复发，死亡率便高达80%以上。造成这种现状的主要原因是现有的检测手段如MRI、PET-CT无法实时术中成像，术中医生只能凭借眼看手摸和经验决定如何切除肿瘤，这带来了很大的主观性和偶然性；近红外荧光导航手术技术具有高组织穿透力、高成像分辨率和实时性的优点，理论上可以检测到单个肿瘤细胞，是最有希望帮助医生实现肿瘤彻底切除的技术，然而目前的荧光影像导航系统多为分体式双相机设计或集成双CMOS单相机设计，前者存在光路复杂、像差难以消除、可见光与荧光画面存在机械配准误差或应力位移误差等问题，后者虽克服了上述大部分问题，但由于其彩色CMOS是用红绿蓝三色马赛克滤镜覆盖在CMOS感光芯片上实现的，容易损失光通量和分辨率，因此通常画面较暗，分辨率和颜色还原度较低。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种用于荧光影像导航手术的成像系统及其调节方法，旨在解决现有技术中光路复杂、像差难以消除、可见光与荧光画面存在机械配准误差或应力位移误差等问题。为实现此目的，本专利技术提供了一种用于荧光影像导航手术的成像系统，其包括激发光源、白光光源、微处理器、第一滤光件、汇聚镜头、第一棱镜、反射镜、第二滤光件、荧光成像透镜、荧光CMOS图像传感器、第一成像透镜、第二成像透镜、第三成像透镜、蓝光CMOS图像传感器、绿光CMOS图像传感器、红光CMOS图像传感器和棱镜组，棱镜组包括第二棱镜、第三棱镜和第四棱镜；激发光源、白光光源、荧光CMOS图像传感器、蓝光CMOS图像传感器、绿光CMOS图像传感器和红光CMOS图像传感器均与微处理器信号连接；激发光源照射待测物后产生的荧光光线依次经由第一滤光件、汇聚镜头、第一棱镜、第二滤光件、荧光成像透镜到达荧光CMOS图像传感器；白光光源照射待测物后产生的可见光依次经由第一滤光件、汇聚镜头、第一棱镜、反射镜后进入棱镜组，其中可见光通过第二棱镜后分离出蓝光，且蓝光通过第一成像透镜成像后传输到蓝光CMOS图像传感器；可见光依次通过第二棱镜和第三棱镜后分离出绿光，且绿光通过第二成像透镜成像后传输到绿光CMOS图像传感器；可见光依次通过第二棱镜、第三棱镜和第四棱镜后分离出红光，且红光通过第三成像透镜成像后传输到红光CMOS图像传感器。优选的，所述激发光源产生785nm激光。优选的，第一滤光件为陷波滤光片，该陷波滤光片为780nm陷波滤光片，用于对785nm的激光进行阻挡。优选的，所述第二滤光件为带通滤光片，用于纯化荧光。优选的，所述汇聚镜头包括凸透镜和凹透镜。优选的，所述荧光CMOS图像传感器、蓝光CMOS图像传感器、绿光CMOS图像传感器和红光CMOS图像传感器均为黑白CMOS图像传感器，且集成在同一相机内。本专利技术还提供了一种用于荧光影像导航手术的成像系统的调节方法，包括以下步骤：S1：将前置镜头、腔镜与汇聚镜头耦合，将该用于荧光影像导航手术的成像系统与软件控制系统连接；S2：用激发光源激发装有荧光剂溶液的试管，将前置镜头、腔镜对准该试管；S3：通过软件系统实时读取集成了荧光CMOS图像传感器、蓝光CMOS图像传感器、绿光CMOS图像传感器和红光CMOS图像传感器的相机的红光、蓝光、绿光和荧光画面，观察由于前置镜头、腔镜的色差引起的不同波段之间的焦距偏移；S4：调节汇聚镜头的焦距使得绿光或红光画面达到最佳清晰度，然后垂直移动其它未对焦的CMOS图像传感器，使得其他三个CMOS图像传感器恰好能与第一个校准的CMOS图像传感器同时达到最佳对焦状态，如此则调节完毕。优选的，所述步骤S2中采用的激发光源产生785nm激光。优选的，所述步骤S2中采用的荧光剂溶液为浓度1μM的吲哚菁绿水溶液。优选的，所述步骤S4中垂直移动其它未对焦的CMOS图像传感器的移动方向为垂直于CMOS集成芯片平面的方向，即与光信号传播方向一致。相比于现有技术，本专利技术的优点在于：本专利技术提出的用于荧光影像导航手术的成像系统包括红、绿、蓝和荧光四个CMOS图像传感器，采用的是棱镜分光可以提高可见光的光通量，同时在荧光CMOS图像传感器前加带通滤光片可以提高荧光检测的灵敏度和特异性；且本专利技术提供了一种根据前置镜头、腔镜的色差调整红、绿、蓝和荧光四个CMOS图像传感器的位置的方法，从而保证红、绿、蓝和荧光四个CMOS图像传感器同时达到最佳对焦状态，提高了成像的精度。附图说明图1为本专利技术的用于荧光影像导航手术的成像系统的示意图。图中标号说明：1、待测物；2、荧光光线；3、可见光；4、激光；5、第一滤光件；6、汇聚镜头；7、第一棱镜；8、第二滤光件；9、荧光成像透镜；10、荧光CMOS图像传感器；11、反射镜；12、第二棱镜；13、第三棱镜；14、第四棱镜；15、第一成像透镜；16、第二成像透镜；17、第三成像透镜；18、蓝光CMOS图像传感器；19、绿光CMOS图像传感器；20、红光CMOS图像传感器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请参阅图1，一种用于荧光影像导航手术的成像系统，包括激发光源（未示出）、白光光源（未示出）、微处理器（未示出）、第一滤光件5、汇聚镜头6、第一棱镜7、反射镜11、第二滤光件8、荧光成像透镜9、荧光CMOS图像传感器10、第一成像透镜15、第二成像透镜16、第三成像透镜17、蓝光CMOS图像传感器18、绿光CMOS图像传感器19、红光CMOS图像传感器20和棱镜组，棱镜组包括第二棱镜12、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于荧光影像导航手术的成像系统，其特征在于：包括激发光源、白光光源、微处理器、第一滤光件（5）、汇聚镜头（6）、第一棱镜（7）、反射镜（11）、第二滤光件（8）、荧光成像透镜（9）、荧光CMOS图像传感器（10）、第一成像透镜（15）、第二成像透镜（16）、第三成像透镜（17）、蓝光CMOS图像传感器（18）、绿光CMOS图像传感器（19）、红光CMOS图像传感器（20）和棱镜组，棱镜组包括第二棱镜（12）、第三棱镜（13）和第四棱镜（14）；激发光源、白光光源、荧光CMOS图像传感器（10）、蓝光CMOS图像传感器（18）、绿光CMOS图像传感器（19）和红光CMOS图像传感器（20）均与微处理器信号连接；激发光源照射待测物（1）后产生的荧光光线（2）依次经由第一滤光件（5）、汇聚镜头（6）、第一棱镜（7）、第二滤光件（8）、荧光成像透镜（9）到达荧光CMOS图像传感器（10）；白光光源照射待测物（1）后产生的可见光（3）依次经由第一滤光件（5）、汇聚镜头（6）、第一棱镜（7）、反射镜（11）后进入棱镜组，其中可见光（3）通过第二棱镜（12）后分离出蓝光，且蓝光通过第一成像透镜（15）成像后传输到蓝光CMOS图像传感器（18）；可见光（3）依次通过第二棱镜（12）和第三棱镜（13）后分离出绿光，且绿光通过第二成像透镜（16）成像后传输到绿光CMOS图像传感器（19）；可见光依次通过第二棱镜（12）、第三棱镜（13）和第四棱镜（14）后分离出红光，且红光通过第三成像透镜（17）成像后传输到红光CMOS图像传感器（20）。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于荧光影像导航手术的成像系统，其特征在于：包括激发光源、白光光源、微处理器、第一滤光件（5）、汇聚镜头（6）、第一棱镜（7）、反射镜（11）、第二滤光件（8）、荧光成像透镜（9）、荧光CMOS图像传感器（10）、第一成像透镜（15）、第二成像透镜（16）、第三成像透镜（17）、蓝光CMOS图像传感器（18）、绿光CMOS图像传感器（19）、红光CMOS图像传感器（20）和棱镜组，棱镜组包括第二棱镜（12）、第三棱镜（13）和第四棱镜（14）；激发光源、白光光源、荧光CMOS图像传感器（10）、蓝光CMOS图像传感器（18）、绿光CMOS图像传感器（19）和红光CMOS图像传感器（20）均与微处理器信号连接；激发光源照射待测物（1）后产生的荧光光线（2）依次经由第一滤光件（5）、汇聚镜头（6）、第一棱镜（7）、第二滤光件（8）、荧光成像透镜（9）到达荧光CMOS图像传感器（10）；白光光源照射待测物（1）后产生的可见光（3）依次经由第一滤光件（5）、汇聚镜头（6）、第一棱镜（7）、反射镜（11）后进入棱镜组，其中可见光（3）通过第二棱镜（12）后分离出蓝光，且蓝光通过第一成像透镜（15）成像后传输到蓝光CMOS图像传感器（18）；可见光（3）依次通过第二棱镜（12）和第三棱镜（13）后分离出绿光，且绿光通过第二成像透镜（16）成像后传输到绿光CMOS图像传感器（19）；可见光依次通过第二棱镜（12）、第三棱镜（13）和第四棱镜（14）后分离出红光，且红光通过第三成像透镜（17）成像后传输到红光CMOS图像传感器（20）。


2.根据权利要求1所述的用于荧光影像导航手术的成像系统，其特征在于：所述激发光源产生785nm激光（4）。


3.根据权利要求1所述的用于荧光影像导航手术的成像系统，其特征在于：第一滤光件（5）为陷波滤光片，该陷波滤光片为780nm陷波滤光片，用于对785nm的激光（4）进行阻挡。


4.根据权利要求1所述的用于荧光影像导航手术的成像系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡惠明，倪轲娜，卢露，
申请(专利权)人：南京诺源医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32