本發(fā)明涉及一種在體顯微鏡系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，屬于顯微成像技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)外以olympus為代表的企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)已推出在體（接觸式）顯微診斷儀，這代表體內(nèi)病理診斷的趨勢(shì)。以?shī)W林巴斯為代表的日美廠商及美國(guó)萊斯大學(xué)rebeccarichards-kortum和sharmilaanandasabapathy教授小組等推出了一種新型的高分辨率顯微內(nèi)窺鏡（hrme）。其基本原理是采用自聚焦探頭對(duì)樣本表面進(jìn)行成像，配合成像光纖束的傳像功能，使得相機(jī)可以采集樣本表面的像，但是與利用亞甲藍(lán)或者甲苯胺藍(lán)等進(jìn)行細(xì)胞核染色的細(xì)胞內(nèi)鏡不同，hrme采用了吖啶黃等熒光染色劑，提供活體即時(shí)成像，通過(guò)高對(duì)比度的組織像展示在體組織的結(jié)構(gòu)特征信息。

而國(guó)內(nèi)在體顯微成像的光學(xué)診斷技術(shù)仍為空白，該產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊潛力大。為滿足國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)診療、健康服務(wù)發(fā)展的新需要，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在體顯微技術(shù)的空白，滿足臨床對(duì)在體檢測(cè)的需求，因此，研制開(kāi)發(fā)在體檢測(cè)成像設(shè)備對(duì)加速我國(guó)醫(yī)療器械領(lǐng)域中前沿關(guān)鍵技術(shù)的研究具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種在體顯微鏡系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，旨在克服普通顯微鏡無(wú)法在體顯微成像的缺陷。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種在體顯微鏡系統(tǒng)，包括對(duì)受檢組織進(jìn)行在體成像的接觸式顯微鏡成像裝置，對(duì)所述成像裝置獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理、分析和儲(chǔ)存的圖像處理和顯示單元，以及支撐成像裝置的支撐裝置，其中，所述接觸式顯微鏡成像裝置包括依次連接的放大部分，傳像部分，目鏡部分，照明光源部分，主體部分和攝像部分。

所述在體顯微鏡系統(tǒng)，其中，照明光源部分包括提供熒光激發(fā)光的熒光光源，和普通光源。

所述在體顯微鏡系統(tǒng)，其中，所述熒光光源為中心波長(zhǎng)為450nm的藍(lán)光led，采用柯勒照明形式。

所述在體顯微鏡系統(tǒng)，其中，所述普通光源包括led基板，設(shè)置在led基板上、以光軸為中心對(duì)稱排列的多個(gè)綠光led，和led基板中心的透光孔。

所述在體顯微鏡系統(tǒng)，其中，所述攝像部分包括兩個(gè)空間位置相匹配的第一相機(jī)和第二相機(jī)，所述第一相機(jī)和第二相機(jī)同時(shí)采集，且在光軸方向上有微小差別。

所述在體顯微鏡系統(tǒng)，其中，所述主體部分包括成像透鏡，還包括將熒光的激發(fā)光和熒光分開(kāi)的第一分光裝置，和將收集的光學(xué)信號(hào)平均分給第一相機(jī)和第二相機(jī)的第二分光裝置。

所述在體顯微鏡系統(tǒng)，其中，所述主體部分還包括兩個(gè)濾光片，分別設(shè)置在第一相機(jī)和第二相機(jī)的前方。

所述在體顯微鏡系統(tǒng)，其中，所述放大部分和傳像部分由多組鏡片構(gòu)成，所述放大部分前端設(shè)有保護(hù)玻璃。

所述在體顯微鏡系統(tǒng)，其中，所述放大部分和傳像部分之間采用一體快插式連接，前后端設(shè)有防水端面。

一種上述在體顯微鏡系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括熒光成像模式的實(shí)現(xiàn)方法和普通染色成像模式的實(shí)現(xiàn)方法，其中，

所述熒光成像模式的實(shí)現(xiàn)方法為：在待觀察的組織上涂抹熒光染色劑，打開(kāi)熒光光源，熒光光源通過(guò)科勒照明，和主體部分中的第一分光裝置后，經(jīng)過(guò)目鏡部分，傳像部分，放大部分后均勻分布在待觀察組織的表面激發(fā)熒光，由于熒光染色劑主要聚集在細(xì)胞核，所以細(xì)胞核發(fā)出的熒光會(huì)被放大部分收集，再經(jīng)過(guò)傳像部分，目鏡部分，主體部分，到達(dá)攝像部分，完成熒光成像；

所述普通染色成像模式的實(shí)現(xiàn)方法為：在待觀察的組織涂抹非熒光染色劑，打開(kāi)普通光源，普通光源通過(guò)導(dǎo)光光纖后在放大部分周?chē)錾洌捎诮M織本身的后向散射作用，經(jīng)過(guò)多次散射后照亮觀察區(qū)域，由于非熒光染色劑的吸收作用，形成對(duì)比，所以在相機(jī)上形成圖像。

上述在體顯微鏡系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其中，還包括相襯成像模式的實(shí)現(xiàn)方法，所述相襯成像模式的實(shí)現(xiàn)方法為：先打開(kāi)led基板上的其中一盞或相鄰的幾盞綠光led，拍攝一張圖像i1，然后打開(kāi)另外一盞或幾盞綠光led，拍攝另一張圖像i2，通過(guò)公式將兩張圖像按照進(jìn)行相襯處理，生成相襯圖像。

上述在體顯微鏡系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其中，還包括相位成像模式的實(shí)現(xiàn)方法，所述相位成像模式的實(shí)現(xiàn)方法為：打開(kāi)普通光源，使第一相機(jī)和第二相機(jī)在同一時(shí)刻分別獲得聚焦圖像i0和離焦圖像id，利用預(yù)先設(shè)置的離焦距離，通過(guò)公式獲得相位信息，其中，ift是傅立葉逆變換，ft為傅立葉變換，k是波數(shù)，。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過(guò)設(shè)置接觸式顯微成像裝置，從照明光源部分發(fā)出的光線通過(guò)放大部分射出至待觀察組織上，由于組織本身的后向散射作用，經(jīng)過(guò)多次散射后照亮觀察區(qū)域，被放大部分收集，再經(jīng)過(guò)傳像部分、目鏡部分和主體部分進(jìn)行二次放大后，到達(dá)攝像部分成像，從而在不使用活檢鉗進(jìn)行取樣的情況下，實(shí)現(xiàn)在體實(shí)時(shí)成像，為臨床醫(yī)生提供第一手信息，提高了活檢的準(zhǔn)確率，檢索患者等待的時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中在體顯微鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中所述接觸式顯微成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中所述主體部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中所述普通光源的結(jié)構(gòu)示意圖。

1-接觸式顯微成像裝置，11-放大部分，12-傳像部分，13-目鏡部分，14-照明光源部分，141-熒光光源，142-普通光源，143-led基板，144-綠光led，145-透光孔，15-主體部分，151-成像透鏡，152-第一分光裝置，153-第二分光裝置，154-濾光片，16-攝像部分，161-第一相機(jī)，162-第二相機(jī)，2-圖像處理和顯示單元，3-支撐裝置。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下舉實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

如圖1-2所示，本實(shí)施例涉及一種在體顯微鏡系統(tǒng)，包括對(duì)受檢組織進(jìn)行在體成像的接觸式顯微鏡成像裝置1，對(duì)所述成像裝置1獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理、分析和儲(chǔ)存的圖像處理和顯示單元2，以及支撐成像裝置的支撐裝置3，其中，所述接觸式顯微鏡成像裝置1包括依次連接的放大部分11，傳像部分12，目鏡部分13，照明光源部分14，主體部分15和攝像部分16。本實(shí)施例中，所述圖像處理和顯示單元2包括一個(gè)顯示器和一個(gè)有計(jì)算能力的主機(jī)，可以是高性能的pc機(jī)，也可以是fpga等硬件電路板；所述支撐裝置3不僅為接觸式顯微鏡系統(tǒng)提供穩(wěn)定支撐，還可以實(shí)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意位置停留，保證活動(dòng)順暢，靜置時(shí)穩(wěn)定，無(wú)抖動(dòng)。

應(yīng)用時(shí)，照明光源部分14發(fā)出的光線通過(guò)放大部分11射出至待觀察組織上，由于組織本身的后向散射作用，經(jīng)過(guò)多次散射后照亮觀察區(qū)域，被放大部分11收集，再經(jīng)過(guò)傳像部分12、目鏡部分13和主體部分15進(jìn)行二次放大后，到達(dá)攝像部分16成像，從而在不使用活檢鉗進(jìn)行取樣的情況下，實(shí)現(xiàn)在體實(shí)時(shí)成像，為臨床醫(yī)生提供第一手信息，提高了活檢的準(zhǔn)確率，檢索患者等待的時(shí)間。

優(yōu)選的，所述在體顯微系統(tǒng)，其中，照明光源部分14包括提供熒光激發(fā)光的熒光光源141，和普通光源142。通過(guò)開(kāi)啟熒光光源141或普通光源142，在體顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)熒光成像模式或普通染色成像模式，滿足不同的需求。所述熒光光源為中心波長(zhǎng)為450nm的藍(lán)光led，采用柯勒照明形式，確保待觀察組織可以獲得均勻而又充分的照明，同時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生炫光。

如圖4所示，所述普通光源142包括led基板143，設(shè)置在led基板143上、以光軸為中心對(duì)稱排列的多個(gè)綠光led144（中心波長(zhǎng)為510nm），和led基板143中心的透光孔145（用于反射光通過(guò)）。在使用時(shí)，可以將多個(gè)綠光led144依次亮起，獲得的不同的圖像，再經(jīng)過(guò)相襯處理后，獲得相襯圖像。即，先亮起其中的一盞或相鄰的幾盞綠光led，拍攝一張圖像i1，然后亮起其余的綠光led，拍攝另一張圖像i2，將兩張圖像進(jìn)行相襯處理：，即可完成相襯圖像的生成，使在體顯微鏡系統(tǒng)具有了相襯成像模式。

繼續(xù)參考圖2，所述在體顯微系統(tǒng)中，所述攝像部分16包括兩個(gè)空間位置相匹配的第一相機(jī)161和第二相機(jī)162，所述第一相機(jī)161和第二相機(jī)162均為黑白相機(jī)，同時(shí)采集，且在光軸方向上有微小差別。在使用時(shí)，使第一相機(jī)161和第二相機(jī)162在同一時(shí)刻分別獲得聚焦圖像i0和離焦圖像id，利用預(yù)先設(shè)置的離焦距離，通過(guò)公式獲得相位信息，其中，ift是傅立葉逆變換，ft為傅立葉變換，k是波數(shù)，。即，通過(guò)設(shè)置兩個(gè)在光軸方向上有微小差別的相機(jī)，使在體顯微鏡實(shí)現(xiàn)了相位成像模式。

如圖3所示，所述在體顯微系統(tǒng)中，主體部分15包括成像透鏡151，還包括第一分光裝置152和第二分光裝置153，其中，第一分光裝置152用于將熒光的激發(fā)光和熒光分開(kāi)，優(yōu)選為二向色鏡，若條件不允許，也可以使用偏振分光棱鏡；所示第二分光裝置153用于將收集的光學(xué)信號(hào)平均分給第一相機(jī)161和第二相機(jī)162，優(yōu)選為消偏振分光棱鏡。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述主體部分15還包括兩個(gè)濾光片154，分別設(shè)置在第一相機(jī)161和第二相機(jī)162的前方。本實(shí)施例中，所述濾光片154的od值為6以上，以便在熒光成像模式下，可以將激發(fā)光濾除，只收集熒光信號(hào)，防止在相機(jī)上形成的圖像對(duì)比度降低。

實(shí)際應(yīng)用中，所述放大部分11和傳像部分12由多組鏡片（2mm）構(gòu)成，光學(xué)設(shè)計(jì)按照中心波長(zhǎng)為510nm進(jìn)行設(shè)計(jì)，且放大部分11前端設(shè)有0.8mm左右的保護(hù)玻璃，起保護(hù)作用。所述放大部分11和傳像部分12之間采用一體快插式連接，作為一個(gè)探頭使用，方便置入待觀察組織中。另外，探頭的前后端面進(jìn)行防水處理，方便更換和消毒。目鏡部分13、照明光源部分14、主體部分15以及攝像部分16安裝于機(jī)械封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的對(duì)應(yīng)安裝卡位上，器械封裝結(jié)構(gòu)起保護(hù)各光學(xué)元件的作用，避免光學(xué)元件受到刮擦而損壞。

本實(shí)施例還提供一種上述在體顯微鏡系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括熒光成像模式的實(shí)現(xiàn)方法和普通染色成像模式的實(shí)現(xiàn)方法，其中，

所述熒光成像模式的實(shí)現(xiàn)方法為：在待觀察的組織上涂抹抹吖啶黃熒光染色劑，打開(kāi)熒光光源，即450nm的藍(lán)色led亮起，藍(lán)光通過(guò)科勒照明，和主體部分15中的第一分光裝置152后，經(jīng)過(guò)目鏡部分13，傳像部分12，放大部分11后均勻分布在待觀察組織的表面，激發(fā)熒光，由于熒光染色劑主要聚集在細(xì)胞核，所以細(xì)胞核發(fā)出的熒光會(huì)被放大部分收集，再經(jīng)過(guò)傳像部分12，目鏡部分13，主體部分15，到達(dá)攝像部分16，完成熒光成像。本實(shí)施例中，由于在激發(fā)熒光的過(guò)程中，激發(fā)光經(jīng)過(guò)了組織表面和各種鏡片的后向反射，濾光片154對(duì)這部分的光進(jìn)行阻止，防止形成的圖像對(duì)比度降低。

所述普通染色成像模式的實(shí)現(xiàn)方法為：在待觀察的組織涂抹甲藍(lán)或甲苯胺藍(lán)非熒光染色劑，打開(kāi)普通光源，所有的綠光led燈均亮起，光線通過(guò)導(dǎo)光光纖后在放大部分11周?chē)錾洌捎诮M織本身的后向散射作用，經(jīng)過(guò)多次散射后照亮觀察區(qū)域，由于甲藍(lán)或甲苯胺藍(lán)非熒光染色劑的吸收作用，形成對(duì)比，且綠光的波長(zhǎng)可以通過(guò)濾光片154，所以在相機(jī)上形成圖像，完成普通染色成像。

本實(shí)施例中，所述在體顯微鏡系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法還包括相襯成像模式的實(shí)現(xiàn)方法，所述相襯成像模式的實(shí)現(xiàn)方法為：先打開(kāi)led基板上的其中一盞或相鄰的幾盞綠光led144（本實(shí)施例中，所述綠光led有4盞，先打開(kāi)其中相鄰的2盞），拍攝一張圖像i1，然后打開(kāi)其余的綠光led，拍攝另一張圖像i2，通過(guò)公式將兩張圖像進(jìn)行相襯處理，即可生成相襯圖像。該模式適合一些不能染色，或者染色困難的組織。

進(jìn)一步的，所述在體顯微鏡系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法還包括相位成像模式的實(shí)現(xiàn)方法，所述相位成像模式的實(shí)現(xiàn)方法為：打開(kāi)普通光源142，使第一相機(jī)161和第二相機(jī)在同一時(shí)刻分別獲得聚焦圖像i0和離焦圖像id，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的離焦距離和公式獲得相位信息，其中，ift是傅立葉逆變換，ft為傅立葉變換，k是波數(shù)，。該模式也不需要進(jìn)行染色，同樣適用于不能染色，或者染色困難的組織。相位分布包含了分子尺度下病理學(xué)切片的折射率分布，顯示出由普通的染色方法不能達(dá)到組織和細(xì)胞的細(xì)微、納米級(jí)形態(tài)信息。

以上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，比如：采用多色光+彩色相機(jī)完成相位成像，雙相機(jī)變成多相機(jī)，使用其他波長(zhǎng)的led等。而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。