本發(fā)明涉及一種內(nèi)窺鏡裝置，尤其涉及一種血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置及方法，基于拍攝生物組織的窄帶多光譜圖像，獲得生物組織中血紅蛋白濃度信息。

背景技術(shù)：

1、隨著醫(yī)學(xué)科技進(jìn)步，內(nèi)窺鏡功能不再局限于簡(jiǎn)單的圖像觀察，逐漸轉(zhuǎn)向生物組織成分定量分析，其中血紅蛋白作為血液中關(guān)鍵的氧運(yùn)輸物質(zhì)，其濃度測(cè)量尤為被關(guān)注。

2、在血紅蛋白濃度測(cè)量中，大多利用500-600nm附近的照明光拍攝得到圖像，再計(jì)算表示總血紅蛋白濃度的指標(biāo)，最終給出生物組織的總血紅蛋白濃度的分布。這是因?yàn)?，血紅蛋白的500-600nm附近的吸收帶，其吸收系數(shù)相對(duì)較大，能夠相對(duì)靈敏地反映組織血紅蛋白濃度的變化。

3、但是，500-600nm光在生物組織中的穿透深度基本一樣，不能更準(zhǔn)確地反映淺層、中層、深層血管的血紅蛋白濃度的綜合分布。

4、為此，提出一種血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，以更準(zhǔn)確地測(cè)量組織的血紅蛋白濃度，同時(shí)保證內(nèi)窺鏡能夠滿足實(shí)時(shí)圖像觀察的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本說明書提供一種血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置及方法，利用不同波長(zhǎng)光對(duì)血紅蛋白的吸收特性和它們?cè)谏锝M織中的穿透深度不同，獲取生物組織淺層、中層、深層的血紅蛋白濃度信息，進(jìn)而更準(zhǔn)確地給出血紅蛋白濃度的分布，同時(shí)利用窄帶光組合照明和同步獲取彩色圖像，保證內(nèi)窺圖像的實(shí)時(shí)觀察。

2、本說明書提供一種血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其具備：

3、光源部，其至少產(chǎn)生窄帶光組合1和窄帶光組合2作為照明光；

4、拍攝部，其通過拍攝在窄帶光組合1和窄帶光組合2分別照明下生物組織反射光，輸出彩色圖像1和彩色圖像2；

5、處理部，其基于所述彩色圖像1和彩色圖像2，逐像素計(jì)算并校正血紅蛋白指數(shù)，進(jìn)而取得生物組織中血紅蛋白濃度值，具體為，

6、所述處理部根據(jù)彩色圖像1和彩色圖像2計(jì)算與組織淺層、中層、深層血紅蛋白含量具有相關(guān)性的血紅蛋白指數(shù)ihb1、ihb2、ihb3，

7、所述處理部根據(jù)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)處的血紅蛋白吸光系數(shù)對(duì)血紅蛋白指數(shù)進(jìn)行歸一化校正，得到ihb1‘、ihb2‘、ihb3‘，

8、所述處理部根據(jù)校正的血紅蛋白指數(shù)ihb1‘、ihb2‘、ihb3‘和血紅蛋白濃度的關(guān)系取得組織的血紅蛋白濃度值。

9、可選的，所述窄帶光組合1，包括血紅蛋白415nm吸收峰附近的窄帶光、血紅蛋白540nm吸收峰附近的窄帶光和用于背景校正的650nm附近的窄帶光，

10、所述窄帶光的中心波長(zhǎng)偏差為±10nm。

11、可選的，所述窄帶光組合2，包括用于散射校正的450nm附近的窄帶光和血紅蛋白590nm吸收峰附近的窄帶光，

12、所述窄帶光的中心波長(zhǎng)偏差為±10nm。

13、可選的，所述光源部至少包含窄帶光組合1和窄帶光組合2中所具有的窄帶光源，

14、所述光源部的每個(gè)光源半高全寬≤40nm，光源亮度可調(diào)節(jié)，

15、所述光源部切換發(fā)出窄帶光組合1和窄帶光組合2對(duì)生物組織進(jìn)行照明。

16、可選的，所述拍攝部具備對(duì)所述光源部的照明光具有靈敏度的像素陣列，

17、所述拍攝部具備紅、綠、藍(lán)彩色過濾器，拍攝所述光源部的光照明的生物體組織，能夠生成彩色圖像，

18、所述拍攝部具備同步控制器，在窄帶光組合1和窄帶光組合2照明時(shí)，同步記錄對(duì)應(yīng)的彩色圖像1和彩色圖像2。

19、可選的，所述處理部，獲取彩色圖像1、彩色圖像2中對(duì)應(yīng)像素的紅、綠、藍(lán)分量，并逐像素計(jì)算組織淺層、中層、深層血紅蛋白指數(shù)，具體按如下計(jì)算，

20、

21、

22、

23、其中，ib1為窄帶光組合1照明下進(jìn)行拍攝得到的彩色圖像1的像素藍(lán)分量，

24、ig1為窄帶光組合1照明下進(jìn)行拍攝得到的彩色圖像1的像素綠分量，

25、ir1為窄帶光組合1照明下進(jìn)行拍攝得到的彩色圖像1的像素紅分量，

26、ib2為窄帶光組合2照明下進(jìn)行拍攝得到的彩色圖像2的像素藍(lán)分量，

27、irg2為窄帶光組合2照明下進(jìn)行拍攝得到的彩色圖像2的像素綠分量和紅分量之和。

28、可選的，所述處理部，以ihb3為基準(zhǔn)，對(duì)血紅蛋白指數(shù)按如下歸一化校正，

29、

30、ihb3‘＝ihb3

31、其中，ε1為415nm附近窄帶光的血紅蛋白吸光系數(shù)的積分值，

32、ε2為540nm附近窄帶光的血紅蛋白吸光系數(shù)的積分值，

33、ε3為590nm附近窄帶光的血紅蛋白吸光系數(shù)的積分值。

34、可選的，所述處理部，具備處理器及存儲(chǔ)可執(zhí)行程序和數(shù)據(jù)表的存儲(chǔ)器，所述可執(zhí)行程序在被執(zhí)行時(shí)使所述處理器執(zhí)行上述任一項(xiàng)所述裝置中的處理方法。

35、進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述校正的血紅蛋白指數(shù)ihb1‘、ihb2‘、ihb3‘和血紅蛋白濃度的關(guān)系可以通過如下方法獲得：利用能夠模擬淺層、中層、深層血管的標(biāo)準(zhǔn)組織樣本，在不同的已知血紅蛋白濃度的情況下基于拍攝部獲得彩色圖像1和彩色圖像2，并采用處理部根據(jù)彩色圖像1和彩色圖像2計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)組織樣本校正的血紅蛋白指數(shù)ihb1‘、ihb2‘、ihb3‘，由此可以得到校正血紅蛋白指數(shù)與血紅蛋白濃度的關(guān)系數(shù)值表或函數(shù)。

36、進(jìn)一步的，所述標(biāo)準(zhǔn)組織樣本，使用聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)作為基底，在基底中埋入聚二甲基硅氧烷(pdms)材料制作的腔道以模擬血管，并在基底上面覆蓋摻雜二氧化鈦的pdms材料制作的薄膜，所述薄膜有三種不同厚度，不同厚度所述薄膜與所述模擬血管結(jié)合分別模擬深層、中層和淺層血管；

37、利用塑料管道將模擬血管、蠕動(dòng)泵和洗氣瓶相連起來形成循環(huán)系統(tǒng)，蠕動(dòng)泵用于為血液循環(huán)提供動(dòng)力，控制血液流動(dòng)速度，在洗氣瓶處加入不同比例的純血和純水，經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)混合均勻后形成不同血紅蛋白濃度的血液；此外，可向洗氣瓶的氣體入口通入氧氣或氮?dú)飧淖冄旱难躏柡投取?/p>

38、一種基于內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行血紅蛋白濃度測(cè)量的方法，采用如上任一項(xiàng)所述的裝置實(shí)現(xiàn)。

39、本發(fā)明中，綜合考慮不同波長(zhǎng)光的吸收特性和穿透深度，獲取不同深度血紅蛋白濃度信息，尤其是為了更準(zhǔn)確地測(cè)量，引入了650nm和450nm窄帶波段以減小組織背景反射和散射的干擾，結(jié)合使用415nm、540nm和590nm窄帶波段以更綜合地計(jì)算淺、中、深層血管地血紅蛋白，同時(shí)設(shè)計(jì)了相配套的處理流程以及用于模擬血管的標(biāo)準(zhǔn)組織樣本，以精確實(shí)現(xiàn)血紅蛋白濃度測(cè)量同時(shí)極大降低了實(shí)驗(yàn)難度，本發(fā)明方案解決了已有方法對(duì)血紅蛋白濃度估計(jì)不準(zhǔn)確的問題，同時(shí)又能保證內(nèi)窺圖像的實(shí)時(shí)顯示。

技術(shù)特征：

1.一種血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，具備：

2.如權(quán)利要求1所述血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，

3.如權(quán)利要求1所述血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，

4.如權(quán)利要求1所述的血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，

5.如權(quán)利要求1所述的血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，

6.如權(quán)利要求1所述的血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，

7.如權(quán)利要求1所述的血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，

8.如權(quán)利要求1所述的血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，

9.如權(quán)利要求8所述的血紅蛋白濃度測(cè)量的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，

10.一種基于內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行血紅蛋白濃度測(cè)量的方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的方法實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種血紅蛋白濃度測(cè)量?jī)?nèi)窺鏡裝置及方法，涉及內(nèi)窺鏡技術(shù)領(lǐng)域。利用窄帶光組合1和窄帶光組合2交替照明目標(biāo)組織，獲得彩色圖像1和彩色圖像2，從中提取與淺層、中層和深層血紅蛋白敏感的反射信息，利用散射校正和背景光校正得到淺層、中層和深層血紅蛋白指數(shù)，并利用血紅蛋白吸光系數(shù)對(duì)血紅蛋白指數(shù)進(jìn)行歸一化校正，最后基于校正血紅蛋白指數(shù)計(jì)算血紅蛋白濃度并輸出濃度分布圖。本發(fā)明能更準(zhǔn)確地反映淺層、中層、深層組織中血管的綜合分布，進(jìn)而更準(zhǔn)確地測(cè)量組織的血紅蛋白濃度，同時(shí)保證內(nèi)窺鏡實(shí)時(shí)圖像觀察的需要。

技術(shù)研發(fā)人員：袁波,王立強(qiáng),宋萌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6