内窥式近红外二区多谱段荧光成像方法及装置

本发明涉及生物医学光学分子影像领域，更具体地涉及一种内窥式近红外二区多谱段荧光成像方法及装置。背景技术：1、胃肠道肿瘤的早期检测是改善患者预后的关键，对提高患者治愈率和生存率具有重要意义。临床上广泛使用的高清白光内镜通过对形态学差异检测肿瘤，难以满足临床上对具有细微差异的肿瘤的检测需求。2、相关技术中，虽然利用近红外荧光成像能够发现部分术中白光未能发现的或遗漏的病变，但是上述方法存在内窥式探测能力有限、无法同时获取多通道信号、信号背景比值较小的不足的问题。技术实现思路1、鉴于上述问题，本发明提供了一种内窥式近红外二区多谱段荧光成像方法及装置。2、根据本发明的第一个方面，提供了一种内窥式近红外二区多谱段荧光成像方法，包括：响应于图像采集指令，在待测胃肠道内发射白光和激发光，确定白光的探测范围和激发光的探测范围；根据白光的探测范围和激发光的探测范围，分别利用白光相机、近红外一区荧光相机和近红外二区荧光相机对待测胃肠道进行图像采集，得到白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像，其中，白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像是并行采集得到的；分别对近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像进行伪色彩映射处理，得到近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像；根据近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像，对白光图像进行叠加处理，得到目标近红外一区荧光图像、目标近红外二区荧光图像和目标近红外多谱段融合荧光图像。3、根据本发明的实施例，在待测胃肠道内发射白光和激发光，确定白光的探测范围和激发光的探测范围，包括：利用白光光源和激发光光源分别发射白光和激发光；利用内窥式光纤将白光和激发光输入至待测胃肠道内；利用设置在内窥式光纤出射端的内窥式探头确定白光的探测范围和激发光的探测范围。4、根据本发明的实施例，根据近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像，对白光图像进行叠加处理，得到目标近红外一区荧光图像、目标近红外二区荧光图像和目标近红外多谱段融合荧光图像，包括：将近红外一区伪色彩荧光图像叠加至白光图像上，得到目标近红外一区荧光图像；将近红外二区伪色彩荧光图像叠加至白光图像上，得到目标近红外二区荧光图像；将近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像叠加至白光图像上，得到目标近红外多谱段融合荧光图像。5、根据本发明的实施例，在分别对近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像进行伪色彩映射处理之前，方法还包括：对白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像分别进行均衡化处理，得到处理后的白光图像、处理后的近红外一区荧光图像和处理后的近红外二区荧光图像，以利用处理后的白光图像、处理后的近红外一区荧光图像和处理后的近红外二区荧光图像进行伪色彩映射处理。6、本发明的第二方面提供了一种内窥式近红外二区多谱段荧光成像装置，包括采集模块，用于在待测胃肠道内发射白光和激发光，基于白光和激发光，采集白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像；控制模块，用于分别对近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像进行伪色彩映射处理，得到近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像；根据近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像，对白光图像进行叠加处理，得到目标近红外一区荧光图像、目标近红外二区荧光图像和目标近红外多谱段融合荧光图像。7、根据本发明的实施例，采集模块包括：光源单元，用于在待测胃肠道内发射白光和激发光；内窥式探头，设置在光源单元的出射端，用于采集白光的探测范围和激发光的探测范围；白光相机，用于基于白光的探测范围，对待测胃肠道进行采集，得到白光图像；近红外一区荧光相机，用于基于激发光的探测范围，对待测胃肠道进行采集，得到近红外一区荧光图像；近红外二区荧光相机，用于基于激发光的探测范围，对待测胃肠道进行采集，得到近红外二区荧光图像；并行传输通道，用于将白光的探测范围和激发光的探测范围传输给白光相机、近红外一区荧光相机和近红外二区荧光相机。8、根据本发明的实施例，光源单元包括：白光光源，用于发射白光；激发光光源，用于发射激发光；内窥式光纤，用于将白光和激发光传输至待测胃肠道内；转接器，用于将白光光源和内窥式光纤进行连接，将激发光光源和内窥式光纤进行连接。9、根据本发明的实施例，光源单元还包括：准直器，设置在内窥式光纤的入射端，用于将激发光光源发射的激发光进行聚焦；扩束器，设置在内窥式光纤的出射端，用于将内窥式光纤内的激发光进行发散。10、根据本发明的实施例，采集模块还包括：第一数据线，用于将白光图像传输至控制模块；第二数据线，用于将近红外一区荧光图像传输至控制模块；第三数据线，用于将近红外二区荧光图像传输至控制模块；电源线，用于为白光相机、近红外一区荧光相机和近红外二区荧光相机提供电源。11、根据本发明的实施例，控制模块包括：信号控制单元，用于响应于图像采集指令，控制采集模块；数据读取单元，用于获取白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像；图像处理单元，用于对白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像分别进行均衡化处理，分别对处理后的近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像进行伪色彩映射处理，得到近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像；根据近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像，对白光图像进行叠加处理，得到目标近红外一区荧光图像、目标近红外二区荧光图像和目标近红外多谱段融合荧光图像；图像显示单元，用于展示目标近红外一区荧光图像、目标近红外二区荧光图像和目标近红外多谱段融合荧光图像；其中，图像显示单元、信号控制单元、数据读取单元和图像处理单元两两之间通信连接。12、根据本发明的实施例，在待测胃肠道内发射白光和激发光，根据白光的探测范围和激发光的探测范围，对待测胃肠道进行并行图像采集，得到白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像，对上述得到的图像进行伪色彩映射处理和叠加处理，得到目标近红外一区荧光图像、目标近红外二区荧光图像和目标近红外多谱段融合荧光图像。由于采用了基于在待测胃肠道内的白光的探测范围和激发光的探测范围，并行采集白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像，并对白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像进行伪色彩映射和叠加处理的技术手段，避免了图像获取延迟误差、内窥式探测能力有限的问题，实现了实时获取图像，并提高成像质量的技术效果。技术特征：1.一种内窥式近红外二区多谱段荧光成像方法，其特征在于，所述方法包括：2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在待测胃肠道内发射白光和激发光，确定所述白光的探测范围和所述激发光的探测范围，包括：3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述近红外一区伪色彩荧光图像和所述近红外二区伪色彩荧光图像，对所述白光图像进行叠加处理，得到目标近红外一区荧光图像、目标近红外二区荧光图像和目标近红外多谱段融合荧光图像，包括：4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分别对所述近红外一区荧光图像和所述近红外二区荧光图像进行伪色彩映射处理之前，所述方法还包括：5.一种内窥式近红外二区多谱段荧光成像装置，其特征在于，所述装置包括：6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述采集模块包括：7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光源单元包括：8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光源单元还包括：9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述采集模块还包括：10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：技术总结本发明提供了一种内窥式近红外二区多谱段荧光成像方法及装置，可以应用于生物医学光学分子影像领域。该方法包括：在待测胃肠道内发射白光和激发光，根据白光的探测范围和激发光的探测范围，分别利用白光相机、近红外一区荧光相机和近红外二区荧光相机对待测胃肠道进行并行图像采集，得到白光图像、近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像；分别对近红外一区荧光图像和近红外二区荧光图像进行伪色彩映射处理，得到近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像；根据近红外一区伪色彩荧光图像和近红外二区伪色彩荧光图像，对白光图像进行叠加处理，得到目标近红外一区荧光图像、目标近红外二区荧光图像和目标近红外多谱段融合荧光图像。技术研发人员：田捷,胡振华,符礼丹,史小静,鲍杰受保护的技术使用者：中国科学院自动化研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/16