小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)，它包括有包括氙燈、可編程對比度調(diào)制掃描器、成像系統(tǒng)一、成像系統(tǒng)二、內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)、濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二、導光光纖束，在氙燈的前部設置濾色轉(zhuǎn)盤一，濾色轉(zhuǎn)盤一的前端設有耦合系統(tǒng)三，該耦合系統(tǒng)三的前端設有導光光纖束，該導光光纖束前端設有二色鏡轉(zhuǎn)盤一，該導光光纖束正前端以24°的角度對著到可編程對比度調(diào)制掃描器的數(shù)字微鏡器件，該可編程對比度調(diào)制掃描器設置在內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的正后方；它還包括：熒光成像方法和白光成像方法；本發(fā)明可獲得成像速度接近視頻的高實時性圖像，有效消除了由于體內(nèi)器官運動帶來的圖像模糊，也很好地消除了背景雜散光。
【專利說明】小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光學分子成像【技術領域】，屬于一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]目前的所有光學活體成像設備都是在體外進行成像，但很多成像目標，例如很多原位移植瘤，都是在腹腔或者胸腔內(nèi)，由于外面有胸壁和腹壁組織，所以無論何種探針和標記技術，光學信號(500 - 800nm)都會被組織吸收和散射，大約每穿過Icm的組織后會衰減約10倍。因此在深部組織的發(fā)光信號到體外就會變?nèi)?。雖然現(xiàn)有的小動物整體成像設備也在不斷推出新型號，以便更好收集捕捉到并清晰成像，最大程度消除背景噪聲，還有嘗試過在光學成像中還有基于突光時長的成像，例如通過頻域(frequency domain, FD)或者時域(time-domain，TD)成像，其優(yōu)勢在于它不依賴于熒光團的濃度，可以提供一種根據(jù)熒光化學特性來測量熒光的方法。但由于頻率要求等問題，該系統(tǒng)很難用于小動物成像，其他的光學成像設備包括激光共聚焦成像，光學相干層析成像等，有的也與內(nèi)鏡結合，雖然能很好成像組織結構，但工作距離短，而且都是僅僅能于對皮膚等淺表組織(300 μ m-500 μ m)深度的成像，無法對腹腔內(nèi)實質(zhì)臟器及深部組織成像。因此目前設備都無法解決在整體成像上光信號難以穿透腹壁胸壁組織并被吸收散射的問題，使體內(nèi)的模型的成像會受到嚴重影響，成為體內(nèi)深部組織光學分子成像無法逾越的障礙，這也是目前小動物活體光學成像的最難以解決的問題，也成為光學成像作為分子成像中一種成像模式的弱點，影響了其在生物醫(yī)學領域的應用。另外，目前國際上商品化的整體成像設備都是采用傳像光纖束，其最大優(yōu)點是可以實現(xiàn)小尺寸、長工作距離的激光共聚焦內(nèi)窺鏡，但光纖束固有的缺點限制了此類技術的發(fā)展。首先是光纖束的芯徑像素化結構嚴重降低了圖像的徑向分辨率，必須采用復雜的處理算法，才能較好地提高圖像分辨率。其次是芯徑之間薄的覆層會導致共聚焦掃描和成像時相鄰像素之間存在信號串擾，降低了圖像對比度。最后，光纖束在使用過程中斷絲率會逐步增加，而且無法修復，導致視野黑點越來越多，而且目前設備多采用單根光纖結合末梢MEMS掃描機構實現(xiàn)圖像中繼，為了獲得小尺寸的內(nèi)窺鏡探頭尺寸，末梢MEMS器件的尺寸必須設計很小，而且工藝難度較大。因為采用單根光纖則必須在內(nèi)窺鏡探頭末端集成MEMS掃描器，當掃描性能較好時導致末端尺寸較大，而較小尺寸的MEMS掃描器性能較差。另一個主要問題是成像的速度較低(幀頻低于lOf/s)，實時性不夠。因為體內(nèi)器官無法固定，且隨著小動物的呼吸及心跳會產(chǎn)生運動，由此帶來的運動模糊降低了圖像質(zhì)量，影響了疾病的可靠診斷。
[0003]激光共焦內(nèi)窺術是最新發(fā)展起來的一項技術，可在腔鏡下全肝成像過程中進行組織的成像，無需取樣實現(xiàn)病理學診斷。通過靜脈注射熒光素作為對比劑，采用藍激光激發(fā)，觀察上皮組織的細胞形態(tài)。但現(xiàn)有技術尚需改進，以便利于肝病診斷。首先是光纖束作為傳像系統(tǒng)，最高密度為3萬 根光纖像素，清晰度不夠，且信號之間存在串擾，降低了圖像對比度。其次是成像速度較慢，為l_2fps，在體診斷時運動模糊嚴重影響圖像質(zhì)量。最后，小動物肝臟對藍光散射嚴重，導致成像深度不夠，且圖像的清晰度和對比度也進一步降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)及方法，它彌補上述三個缺點，首先是設計光組組合傳像系統(tǒng)，代替光纖束或單根光纖，將激光耦合進體內(nèi)組織，并將熒光信號耦合至體外探測器，實現(xiàn)高清晰度成像，圖像分辨率接近衍射極限，相鄰像素無信號串擾，圖像對比度高；其次是采用DMD器件實現(xiàn)可編程對比度掃描功能，通過一次對比度調(diào)制的隨機柵格掃描成像與一次寬場照明成像，結合圖像融合算法，實時重建出體內(nèi)器官圖像，成像速度達到15fps以上，消除由于小動物呼吸，心跳等變化而引起的圖像運動模糊，以及消除背景熒光的干擾，包括有自發(fā)熒光和焦面外熒光，并且獲得深度信息的熒光情況。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:
[0006]一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)，它包括有包括氙燈、可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)、成像系統(tǒng)一((XD-1)、成像系統(tǒng)二((XD-2)、內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)、濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二、導光光纖束，其特征在于:在氣燈的前部設置濾色轉(zhuǎn)盤一，濾色轉(zhuǎn)盤一的前端設有耦合系統(tǒng)三(L3)，該耦合系統(tǒng)三(L3)的前端設有導光光纖束，該導光光纖束前端設有二色鏡轉(zhuǎn)盤一，該導光光纖束正前端以24°的角度對著到可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件，該可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)設置在內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的正后方；
[0007]在成像系統(tǒng)二的前部設置耦合系統(tǒng)二(L2)，該耦合系統(tǒng)二(L2)的前部設置有濾色轉(zhuǎn)盤二，該濾色轉(zhuǎn)盤二的前部設置二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二，該二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二的前部設有二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一，該二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一的前端設置光纖接口，該光纖接口與內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的外徑包覆光纖連通；在二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二的一側(cè)設置有稱合系統(tǒng)一(LI),該稱合系統(tǒng)一(LI)的后部設置有成像系統(tǒng)一。
[0008]所述的濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二結構相同，包括有轉(zhuǎn)盤支架，轉(zhuǎn)盤中心軸；濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二分別在轉(zhuǎn)盤支架上設有至少兩個濾色片，該兩個濾色片設置在轉(zhuǎn)盤中心軸四周的轉(zhuǎn)盤支架上，其中濾色片一不起濾色作用，即讓光全部通過；其它濾色片為具有不同的透過波長的濾色片，實現(xiàn)透過所需波長的光信號而過濾掉其他不必要的信號波長的功能；
[0009]二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二分別在轉(zhuǎn)盤支架上設有一個反射鏡一和至少一個具有透過不同波長的二色鏡，實現(xiàn)讓所需的波長光信號透射而其他光信號反射的功能。
[0010]一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像方法，采用上述所述的小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)；還包括以下步驟:
[0011]熒光成像方法:
[0012](I)氙燈發(fā)出的光通過濾色轉(zhuǎn)盤一的具有不同的透過波長的濾色片后，只剩下波長為λ Εχ的光,通過稱合系統(tǒng)三(L3)稱合進入導光光纖束到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一；
[0013](2)光到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一后，經(jīng)過透射透過具有不同波長的二色鏡，以24°的角度入射到可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件，DMD由計算機編程控制24°角度，調(diào)制地將光反射到內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的后孔徑內(nèi)；[0014](3)進入內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的光最終入射到樣本上面，激發(fā)樣本上面的熒光染料，獲得波長為λ Em的熒光信號；
[0015](4)熒光信號再由內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)收集，到達可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件，被ON狀態(tài)的數(shù)字微鏡反射，到達二色鏡轉(zhuǎn)盤一；
[0016](5)光經(jīng)過二色鏡轉(zhuǎn)盤一反射到達二色鏡轉(zhuǎn)盤二，透射后到達濾色轉(zhuǎn)盤二。
[0017](6)透射過濾色轉(zhuǎn)盤二的光經(jīng)過耦合系統(tǒng)二(L2)成像在成像系統(tǒng)二(CXD-2)上；
[0018]上述過程成像系統(tǒng)二(CXD-2)獲得一幅對比度調(diào)制掃描的柵格圖像；然后再次使可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件的所有數(shù)字微反射鏡均處于ON狀態(tài)，且占空比為100%，形成均勻照明的光斑，獲得第二幅熒光圖像；通過圖像融合算法，獲得經(jīng)過熒光染料處理的體內(nèi)組織的圖像。
[0019]一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像方法，采用上述所述的小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)；還包括以下步驟:
[0020]白光成像方法:
[0021](I)氙燈發(fā)出的光通過濾色轉(zhuǎn)盤一并沒有受到濾色的作用，即產(chǎn)生的白光全部耦合進入導光光纖束到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一；
[0022](2)光到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一后，經(jīng)過反射，進入與內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)外徑光纖連接的光纖接口，耦合進光纖中；
[0023](3)耦合進光纖中的白光通過光纖的傳輸照射到樣本上面，反射出帶有樣本圖像信息的光信號；
[0024](4)反射的光再由內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)收集，到達可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件器件，被ON狀態(tài)的數(shù)字微鏡反射，到達二色鏡轉(zhuǎn)盤一；
[0025](5)光信號經(jīng)過二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一反射到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二 ；
[0026](6)光信號經(jīng)過二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二反射經(jīng)過稱合系統(tǒng)一成像在成像系統(tǒng)一((XD-1)上；
[0027]上述過程成像系統(tǒng)一獲得白光照射下的樣本彩色圖像。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:
[0029]1、將腹腔鏡技術與小動物活體光學分子成像技術相結合，解決了目前小動物活體分子成像實驗設備無法對腹腔內(nèi)或者胸腔內(nèi)病灶很好成像的瓶頸問題。
[0030]2、采用可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)實現(xiàn)可編程對比度掃描功能，通過一次對比度調(diào)制的隨機柵格掃描成像與一次寬場照明成像，結合圖像融合算法，實時重建出體內(nèi)器官的圖像，成像速度達到15fps以上，消除由于呼吸，心跳等變化而引起的圖像運動模糊，以及消除背景熒光的干擾，包括有自發(fā)熒光和焦面外熒光，并且獲得深度信息的熒光情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的成像系統(tǒng)結構示意圖。
[0032]圖2是本發(fā)明實施例1的濾色轉(zhuǎn)盤或二色棱鏡轉(zhuǎn)盤的結構示意圖。
[0033]圖3是本發(fā)明實施例2的濾色轉(zhuǎn)盤或二色棱鏡轉(zhuǎn)盤的結構示意圖。
[0034]圖4是本發(fā)明實施例3的濾色轉(zhuǎn)盤或二色棱鏡轉(zhuǎn)盤的結構示意圖。[0035]圖5是本發(fā)明實施例4的濾色轉(zhuǎn)盤或二色棱鏡轉(zhuǎn)盤的結構示意圖。
[0036]圖6是本發(fā)明實施例5的濾色轉(zhuǎn)盤或二色棱鏡轉(zhuǎn)盤的結構示意圖。
[0037]附圖標號:1、內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)；2、光纖接口 ；3、導光光纖束；4、濾色轉(zhuǎn)盤一；5、氙燈；6、濾色轉(zhuǎn)盤二 ；7、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二 ；8、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一 ；9、內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的正后方；10、轉(zhuǎn)盤支架；11、轉(zhuǎn)軸；12、濾色片一或反射鏡一 ；DMD、可編程對比度調(diào)制掃描器；CCD-1、成像系統(tǒng)一 ；(XD-2、成像系統(tǒng)二 ；L1、耦合系統(tǒng)一 ；L1、耦合系統(tǒng)二 ；L3、耦合系統(tǒng)三。
【具體實施方式】
[0038]參見圖1所示:一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)，它包括有包括氙燈、可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)、成像系統(tǒng)一(CXD-1)、成像系統(tǒng)二(CXD-2)、內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)、濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二、導光光纖束，其特征在于:在氙燈的前部設置濾色轉(zhuǎn)盤一，濾色轉(zhuǎn)盤一的前端設有耦合系統(tǒng)三(L3)，該耦合系統(tǒng)三(L3)的前端設有導光光纖束，該導光光纖束前端設有二色鏡轉(zhuǎn)盤一，該導光光纖束正前端以24°的角度對著到可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件，該可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)設置在內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的正后方；
[0039]在成像系統(tǒng)二的前部設置耦合系統(tǒng)二(L2)，該耦合系統(tǒng)二(L2)的前部設置有濾色轉(zhuǎn)盤二，該濾色轉(zhuǎn)盤二的前部設置二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二，該二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二的前部設有二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一，該二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一的前端設置光纖接口，該光纖接口與內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的外徑包覆光纖連通；在二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二的一側(cè)設置有稱合系統(tǒng)一(LI),該稱合系統(tǒng)一(LI)的后部設置有成像系統(tǒng)一。
[0040]所述的濾色轉(zhuǎn)盤一 、濾色轉(zhuǎn)盤二、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二結構相同，包括有轉(zhuǎn)盤支架，轉(zhuǎn)盤中心軸；濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二分別在轉(zhuǎn)盤支架上設有至少兩個濾色片，該兩個濾色片設置在轉(zhuǎn)盤中心軸四周的轉(zhuǎn)盤支架上，其中濾色片一不起濾色作用，即讓光全部通過；其它濾色片為具有不同的透過波長的濾色片，實現(xiàn)透過所需波長的光信號而過濾掉其他不必要的信號波長的功能；
[0041]二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二分別在轉(zhuǎn)盤支架上設有一個反射鏡一和至少一個具有透過不同波長的二色鏡，實現(xiàn)讓所需的波長光信號透射而其他光信號反射的功能。
[0042]一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像方法，采用上述所述的小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)；在熒光成像過程中，轉(zhuǎn)動濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二至相應波長對應的濾色片，可以分別讓波長為λ Εχ的光(由所選熒光染料所需要的激發(fā)光)和波長為λΕπ的熒光信號(由所選熒光染料受激發(fā)后產(chǎn)生)通過。另外，轉(zhuǎn)動二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一和二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二至適當位置，分別讓波長為λΕχ和λ Em的光透射，其他光信號反射。直接控制激發(fā)光源的照射能量，它有利于成像系統(tǒng)根據(jù)每一種熒光物質(zhì)、或?qū)嶒灅颖痉N類及其部位作針對性的調(diào)節(jié)，在同一樣本中對不同熒光團的數(shù)量比較就會很容易實現(xiàn)。軟件控制的轉(zhuǎn)盤支架10和轉(zhuǎn)軸11轉(zhuǎn)動，提供在一個測讀次序中激發(fā)光和發(fā)射光濾光片的快速轉(zhuǎn)換.透射區(qū)域大小為20cm*20cm。
[0043]包括以下步驟:
[0044]熒光成像方法:
[0045](I)氙燈發(fā)出的光通過濾色轉(zhuǎn)盤一的具有不同的透過波長的濾色片后，只剩下波長為λ Εχ的光,通過稱合系統(tǒng)三(L3)稱合進入導光光纖束到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一；
[0046](2)光到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一后，經(jīng)過透射透過具有不同波長的二色鏡，以24°的角度入射到可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件，DMD由計算機編程控制24°角度，調(diào)制地將光反射到內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的后孔徑內(nèi)；
[0047](3)進入內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的光最終入射到樣本上面(在小動物腹腔內(nèi)的樣本上面涂上相應的波長的染料)，激發(fā)樣本上面的熒光染料，獲得波長為λΕπ的熒光信號；
[0048](4)熒光信號再由內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)收集，到達可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件，被ON狀態(tài)的數(shù)字微鏡反射，到達二色鏡轉(zhuǎn)盤一；
[0049](5)光經(jīng)過二色鏡轉(zhuǎn)盤一反射到達二色鏡轉(zhuǎn)盤二，透射后到達濾色轉(zhuǎn)盤二。
[0050](6)透射過濾色轉(zhuǎn)盤二的光經(jīng)過耦合系統(tǒng)二(L2)成像在成像系統(tǒng)二(CXD-2)上；
[0051]上述過程成像系統(tǒng)二(CXD-2)獲得一幅對比度調(diào)制掃描的柵格圖像；然后再次使可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件的所有數(shù)字微反射鏡均處于ON狀態(tài)，且占空比為100%，形成均勻照明的光斑，獲得第二幅熒光圖像；通過圖像融合算法，獲得經(jīng)過熒光染料處理的體內(nèi)組織的圖像。
[0052]一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像方法，采用上述所述的小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)；在白光成像過程中，調(diào)節(jié)濾色轉(zhuǎn)盤一和濾色轉(zhuǎn)盤二，旋轉(zhuǎn)到濾色片一，不起濾色作用讓光全部通過。同時二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一和二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二轉(zhuǎn)換到反射鏡功能。
[0053]包括以下步驟:
[0054]白光成像方法:
[0055](1)氙燈發(fā)出的光通過濾色轉(zhuǎn)盤一并沒有受到濾色的作用，即產(chǎn)生的白光全部耦合進入導光光纖束到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一；
[0056](2)光到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一后,經(jīng)過反射,進入與內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)外徑光纖連接的光纖接口，耦合進光纖中；
[0057](3)耦合進光纖中的白光通過光纖的傳輸照射到樣本上面，反射出帶有樣本圖像信息的光信號；
[0058](4)反射的光再由內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)收集，到達可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件器件，被ON狀態(tài)的數(shù)字微鏡反射，到達二色鏡轉(zhuǎn)盤一；
[0059](5)光信號經(jīng)過二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一反射到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二 ；
[0060](6)光信號經(jīng)過二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二反射經(jīng)過稱合系統(tǒng)一成像在成像系統(tǒng)一((XD-1)上；
[0061]上述過程成像系統(tǒng)一獲得白光照射下的樣本彩色圖像。
[0062]內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)為外徑5mm,長度150_的硬性內(nèi)鏡探頭，同時外徑包覆有光纖束進行白光的傳輸。
[0063]濾色轉(zhuǎn)盤是一個改進的可調(diào)濾色片。如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，以圖5為例，它包含有5個(或其他數(shù)量)濾色片，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤選擇不同的濾色片對通過的光信號進行處理。其中濾色片一不起濾色作用，即讓光全部通過。濾色片二至五為具有不同的透過波長的濾色片，實現(xiàn)透過所需波長的光信號而過濾掉其他不必要的信號波長的功能(所需波長為表1)。
[0064]表1.常用光學分子成像激發(fā)光及發(fā)射光波長[0065]
【權利要求】
1.一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)，它包括有包括氙燈、可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)、成像系統(tǒng)一((XD-1)、成像系統(tǒng)二((XD-2)、內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)、濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二、導光光纖束，其特征在于:在氙燈的前部設置濾色轉(zhuǎn)盤一，濾色轉(zhuǎn)盤一的前端設有耦合系統(tǒng)三(L3)，該耦合系統(tǒng)三(L3)的前端設有導光光纖束，該導光光纖束前端設有二色鏡轉(zhuǎn)盤一，該導光光纖束正前端以24°的角度對著到可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件，該可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)設置在內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的正后方； 在成像系統(tǒng)二的前部設置耦合系統(tǒng)二(L2)，該耦合系統(tǒng)二(L2)的前部設置有濾色轉(zhuǎn)盤二，該濾色轉(zhuǎn)盤二的前部設置二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二，該二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二的前部設有二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一，該二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一的前端設置光纖接口，該光纖接口與內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的外徑包覆光纖連通;在二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二的一側(cè)設置有耦合系統(tǒng)一(LI)，該耦合系統(tǒng)一(LI)的后部設置有成像系統(tǒng)一。
2.根據(jù)權利要求1所述的小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)，其特征在于:所述的濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二結構相同，包括有轉(zhuǎn)盤支架，轉(zhuǎn)盤中心軸；濾色轉(zhuǎn)盤一、濾色轉(zhuǎn)盤二分別在轉(zhuǎn)盤支架上設有至少兩個濾色片，該兩個濾色片設置在轉(zhuǎn)盤中心軸四周的轉(zhuǎn)盤支架上，其中濾色片一不起濾色作用，即讓光全部通過；其它濾色片為具有不同的透過波長的濾色片，實現(xiàn)透過所需波長的光信號而過濾掉其他不必要的信號波長的功能； 二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一、二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二分別在轉(zhuǎn)盤支架上設有一個反射鏡一和至少一個具有透過不同波長的二色鏡，實現(xiàn)讓所需的波長光信號透射而其他光信號反射的功能。
3.一種小動物 腹腔鏡活體光學分子成像方法，其特征在于:它包括權利要求1或2所述的小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)；還包括以下步驟: 熒光成像方法: (1)氙燈發(fā)出的光通過濾色轉(zhuǎn)盤一的具有不同的透過波長的濾色片后，只剩下波長為λ Εχ的光，通過稱合系統(tǒng)三(L3)稱合進入導光光纖束到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一； (2)光到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一后，經(jīng)過透射透過具有不同波長的二色鏡，以24°的角度入射到可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件，DMD由計算機編程控制24°角度，調(diào)制地將光反射到內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的后孔徑內(nèi)； (3)進入內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)的光最終入射到樣本上面，激發(fā)樣本上面的熒光染料，獲得波長為λ Em的突光信號； (4)熒光信號再由內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)收集，到達可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件，被ON狀態(tài)的數(shù)字微鏡反射，到達二色鏡轉(zhuǎn)盤一； (5)光經(jīng)過二色鏡轉(zhuǎn)盤一反射到達二色鏡轉(zhuǎn)盤二，透射后到達濾色轉(zhuǎn)盤二。 (6)透射過濾色轉(zhuǎn)盤二的光經(jīng)過耦合系統(tǒng)二(L2)成像在成像系統(tǒng)二(CXD-2)上； 上述過程成像系統(tǒng)二(CXD-2)獲得一幅對比度調(diào)制掃描的柵格圖像；然后再次使可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件的所有數(shù)字微反射鏡均處于ON狀態(tài)，且占空比為100%，形成均勻照明的光斑，獲得第二幅熒光圖像；通過圖像融合算法，獲得經(jīng)過熒光染料處理的體內(nèi)組織的圖像。
4.一種小動物腹腔鏡活體光學分子成像方法，其特征在于:它包括權利要求1或2所述的小動物腹腔鏡活體光學分子成像系統(tǒng)；還包括以下步驟: 白光成像方法: (1)氙燈發(fā)出的光通過濾色轉(zhuǎn)盤一并沒有受到濾色的作用，即產(chǎn)生的白光全部耦合進入導光光纖束到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一； (2)光到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一后，經(jīng)過反射，進入與內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)外徑光纖連接的光纖接口，耦合進光纖中； (3)耦合進光纖中的白光通過光纖的傳輸照射到樣本上面，反射出帶有樣本圖像信息的光信號； (4)反射的光再由內(nèi)窺成像光學系統(tǒng)收集，到達可編程對比度調(diào)制掃描器(DMD)的數(shù)字微鏡器件器件，被ON狀態(tài)的數(shù)字微鏡反射，到達二色鏡轉(zhuǎn)盤一； (5)光信號經(jīng)過二色棱鏡轉(zhuǎn)盤一反射到達二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二； (6)光信號經(jīng)過二色棱鏡轉(zhuǎn)盤二反射經(jīng)過稱合系統(tǒng)一成像在成像系統(tǒng)一((XD-1)上； 上述過程成像系統(tǒng)一獲得白 光照射下的樣本彩色圖像。
【文檔編號】A61B1/313GK103799961SQ201410087600
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權日:2014年3月11日
【發(fā)明者】洪德飛, 王立強, 王知非 申請人:洪德飛, 王立強, 王知非