一种甲状旁腺功能成像方法、系统及内镜技术方案

本发明专利技术公开了一种甲状旁腺功能成像方法、系统及内镜，方法包括以下步骤：通过内镜输出可见光和激光照射甲状旁腺，产生近红外荧光并与可见光和激光一同反射进入内镜探头；将内镜探头输入的可见光、近红外荧光和激光分离；采集并得到甲状旁腺彩色图像、近红外荧光图像和激光散斑；去相关处理以得到去相关散斑图；使用融合配准技术得到近红外荧光图像与彩色图像融合的图像、去相关散斑图像与彩色图像融合的图像。本发明专利技术通过在内镜内应用近红外荧光用以定位甲状旁腺，以及利用激光散斑检测甲状旁腺的血运，并使用去相关算法对激光散斑进行处理，结合融合配准技术，显示甲状旁腺的去相关散斑融合图像，用以指导甲状腺手术中对甲状旁腺功能的诊断。腺功能的诊断。腺功能的诊断。

【技术实现步骤摘要】
一种甲状旁腺功能成像方法、系统及内镜


[0001]本专利技术涉及医学成像领域，特别涉及一种甲状旁腺功能成像方法、系统及内镜。

技术介绍

[0002]甲状腺肿瘤发病率逐年攀升，其中甲状腺癌已跃升为头颈部第一位恶性肿瘤，在这些甲状腺癌根治手术后，相当大一部分患者有一过性甲状旁腺功能减退，继而出现低钙血症，一些研究报告认为发病率高达47％；其中约3％的患者出现永久性甲状旁腺功能减退，血钙调节障碍。而低钙血症可导致心律失常、肌肉痉挛、抽搐，严重的最终可导致患者死亡。该并发症给患者及其家庭带来巨大的经济和身心负担，这也是甲状腺手术后医疗事故诉讼的主要原因之一。
[0003]甲状旁腺是人体中最小的内分泌器官，通常位于人颈前、甲状腺侧叶后方。 80％正常成人的甲状旁腺一般有4个，每个腺长3～8mm，宽2～5mm，厚0.5～ 2mm，质量一般重约0.05～0.3g，它们呈棕黄色卵圆形，附在甲状腺背面，但其位置和数目的变异不在少数，且在术中通过颜色的区分较难辨别、确认。故甲状旁腺的术中误切除、血运损伤较易发生。当今甲状腺外科技术迅速发展，从开放手术到腔镜辅助手术，从胸乳入路腔镜到经口腔前庭无疤痕(NOTES)手术，从现场手术到远程机器人协助手术,发生了翻天覆地的变化，但目前手术中甲状旁腺的准确定位和功能保护却较难实现。
[0004]现有的几项甲状旁腺功能、生存能力评估技术均有诸多缺陷，如结论主观、具有破坏性、判断准确度低，或使用不方便、需要造影剂(可能导致过敏，增加医疗费用)。具体如下所述：
[0005]1.局部刺血观察法：一种常见的简易方法是在已分离的甲状旁腺上进行局部针刺或微小切割，通过寻找鲜红的出血进行判断，但经常存在不可逆转地损害甲状旁腺腺体；
[0006]2.利多卡因肿胀观察法：局部注射利多卡因扩张甲状旁腺血管，没有肿胀的腺体都被认为是不能存活的，该项技术的风险在于利多卡因与暴露的喉部神经接触可能会导致声带瘫痪；
[0007]3.甲状旁腺激素术中快速检测法：由于甲状旁腺在血液中的半衰期为3
‑
5分钟，摘除甲状旁腺可在相对较短的时间内使血清甲状旁腺素显著降低；故甲状旁腺切除术中常规进行甲状旁腺激素测定，以确定是否切除了过度活跃的腺体。基于这一概念，该法也被应用于甲状腺切除术中对甲状旁腺功能的判断，然而这种方法不能排除甲状旁腺可能术中轻微受损以及术后出现迟发性功能减退的情况；
[0008]4.吲哚青绿(ICG)血管造影法：使用吲哚青绿血管造影术来识别断流的甲状旁腺。该方法需要使用外源性造影剂，并且受到实施频率的限制。

技术实现思路

[0009]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种甲状旁腺功能成像方法、系统及内镜，可避免现有技术中检测甲状旁腺时具有破坏性、判断准
确度低、使用不方便等问题。
[0010]根据本专利技术第一方面实施例的一种甲状旁腺功能成像方法，包括以下步骤：通过内镜输出可见光和激光的耦合光波照射甲状旁腺，产生近红外荧光并与可见光和激光一同反射进入内镜探头；将所述内镜探头输入的可见光、近红外荧光和激光分离，从而分别生成甲状旁腺的彩色图像信号、近红外荧光图像信号和激光散斑信号；采集所述甲状旁腺的彩色图像信号、近红外荧光图像信号和激光散斑信号从而得到甲状旁腺的彩色图像、近红外荧光图像和激光散斑；对所述采集到的激光散斑进行去相关处理以得到甲状旁腺去相关散斑图；使用融合配准技术将所述甲状旁腺的彩色图像分别与近红外荧光图像、甲状旁腺去相关散斑图进行融合配准，得到近红外荧光图像与彩色图像融合的图像、以及甲状旁腺去相关散斑图与彩色图像融合的图像；显示甲状旁腺的彩色图像、近红外荧光图像与彩色图像融合的图像、以及甲状旁腺去相关散斑图与彩色图像融合的图像。
[0011]根据本专利技术第一方面实施例的一种甲状旁腺功能成像方法，至少具有如下有益效果：本专利技术通过在内镜中应用白光成像技术获取手术视野背景的清晰彩色图像，再利用近红外荧光技术用以定位甲状旁腺，以及利用激光散斑血流成像技术检测甲状旁腺的血运，并使用去相关算法对激光散斑进行处理，避免了传统算法衬比值K动态范围小、低信噪比等缺点，再结合融合配准技术，显示甲状旁腺的去相关散斑融合图像，进而了解其功能是否丧失、是否需要移植，用以指导甲状腺手术中对甲状旁腺功能的诊断，减少术后甲状旁腺功能减退症的发生。相较于现有其他方法，可以客观反映甲状旁腺功能，无需额外注射外源性造影剂、简单实用等。
[0012]根据本专利技术第一方面的一些实施例，所述所述去相关处理包括
[0013]S10、获取激光散斑图像及其时间序列；
[0014]S20、从激光散斑图像的时间序列中计算所有连续的相邻两幅图像之间的去相关时间；
[0015]S30、基于所述激光散斑图像及其时间序列计算光强自相关函数g2(τ)：
[0016][0017]其中，I(t0)和I(t0+τ)分别是在时间t0和t0+τ时sCMOS相机捕获的强度，而＜
…
＞表示在血管上单次试验所捕获的光强数据平均值；
[0018]g2(τ)＝1+β|g1(τ)|2[0019]其中，β取决于激光相干长度，激光稳定性和检测到的斑点数量；
[0020]S40、光强自相关函数g2(τ)通过Siegert关系转换为电场自相关函数g1(τ)：
[0021]S50、定义电场自相关函数g1(τ)为：
[0022][0023]其中s为路径长度，P(s)为介质中的路径长度分布，L*为输运平均自由程，τ是延迟时间，τ0是介质的特征衰减时间；
[0024]S60、利用去相关时间与所述电场自相关函数g1(τ)在图像处理器中生成不同时刻
的甲状旁腺去相关散斑图。
[0025]根据本专利技术第一方面的一些实施例，所述融合配准技术包括：对甲状旁腺的彩色图像、近红外荧光图像、甲状旁腺去相关散斑图经过数据预处理阶段得到可用来分割的图像，预处理阶段通过中值滤波算法将其去噪，通过直方图均值化方法增强其对比度；采用SelfQuotientImage或DOG法，经过多模态滤波方法滤除模态影响；使用SURF特征分别找到近红外荧光图像、甲状旁腺去相关散斑图及甲状旁腺彩色图像的特征点；基于分块找到匹配特征点并配准图像。
[0026]根据本专利技术第二方面实施例的一种甲状旁腺功能成像系统，包括：光源组件，所述光源组件包括白光光源和激光源；光波传输组件，集成于内镜内，并用于传输所述白光光源和激光源输出的光波以照射人体内的甲状旁腺、以及传输甲状旁腺被照射后反射的光波；光学成像组件，用于将所述甲状旁腺被照射后反射的光波生成所述甲状旁腺的彩色图像、近红外荧光图像和激光散斑；图像采集组件，用于采集所述甲状旁腺的彩色图像、近红外荧光图像和激光散斑；处理器，所述处理器包括控制单元、图像处理单元，所述控制单元与所述光学成像组件以控制其工作；所述图像处理单元与所述图像采集组件连接，用于对所述激光散斑进行去相关处理以得到甲状旁腺去相关散斑图，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲状旁腺功能成像方法，其特征在于：包括以下步骤通过内镜输出可见光和激光的耦合光波照射甲状旁腺，产生近红外荧光并与可见光和激光一同反射进入内镜探头；将所述内镜探头输入的可见光、近红外荧光和激光分离，从而分别生成甲状旁腺的彩色图像信号、近红外荧光图像信号和激光散斑信号；采集所述甲状旁腺的彩色图像信号、近红外荧光图像信号和激光散斑信号从而得到甲状旁腺的彩色图像、近红外荧光图像和激光散斑图像；对所述采集到的激光散斑图像进行去相关处理以得到甲状旁腺去相关散斑图；使用融合配准技术将所述甲状旁腺的彩色图像分别与近红外荧光图像、甲状旁腺去相关散斑图进行融合配准，得到近红外荧光图像与彩色图像融合的图像、以及甲状旁腺去相关散斑图与彩色图像融合的图像；显示甲状旁腺的彩色图像、近红外荧光图像与彩色图像融合的图像、以及甲状旁腺去相关散斑图与彩色图像融合的图像。2.根据权利要求1所述的一种甲状旁腺功能成像方法，其特征在于：所述去相关处理包括S10、获取激光散斑图像及其时间序列；S20、从激光散斑图像的时间序列中计算所有连续的相邻两幅图像之间的去相关时间；S30、基于所述激光散斑图像及其时间序列计算光强自相关函数g2(τ)：其中，I(t0)和I(t0+τ)分别是在时间t0和t0+τ时sCMOS相机捕获的强度，而<
…
>表示在血管上单次试验所捕获的光强数据平均值；S40、光强自相关函数g2(τ)通过Siegert关系转换为电场自相关函数g1(τ)：g2(τ)＝1+β|g1(τ)|2其中，β取决于激光相干长度，激光稳定性和检测到的斑点数量；理论上，完全发育的散斑能够完全去相关，且g1(τ)值变为零。然而，在实验中，必须考虑发育不全和模糊的斑点以及噪音；S50、定义电场自相关函数g1(τ)为：其中s为路径长度，P(s)为介质中的路径长度分布，L*为输运平均自由程，τ是延迟时间，τ0是介质的特征衰减时间；S60、利用去相关时间与所述电场自相关函数g1(τ)在图像处理器中生成不同时刻的甲状旁腺去相关散斑图。3.一种甲状旁腺功能成像系统，其特征在于：包括光源组件，所述光源组件包括白光光源和激光源；光波传输组件，集成于内镜内，并用于传输所述白光光源和激光源输出的光波以照射
人体内的甲状旁腺、以及传输甲状旁腺被照射后反射的光波；光学成像组件，用于将所述甲状旁腺被照射后反射的光波生成所述甲状旁腺的彩色图像、近红外荧光图像和激光散斑图像；图像采集组件，用于采集所述甲状旁腺的彩色图像、近红外荧光图像和激光散斑图像；处理器，所述处理器包括控制单元、图像处理单元，所述控制单元与所述光学成像组件以控制其工作；所述图像处理单元与所述图像采集组件连接，用于对所述激光散斑图像进行去相关处理以得到甲状旁腺去相关散斑图，以及使用融合配准技术...

【专利技术属性】
技术研发人员：王松，罗梓丰，刘立美，钟云鹏，邓琼，周新科，钟未鸣，
申请(专利权)人：王松，
类型：发明
国别省市：