内窥镜及其成像方法与流程

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种内窥镜和内窥镜的成像方法。

背景技术：
近年来，随着微创外科的发展与普及，医用内窥镜系统在骨科、脊柱外科、妇科、泌尿外科及神经外科等领域得到了大规模的应用。。现有常规的内窥镜是采用外部光源进行术野照明，并通过图像传感器获取反射回来的光，继而形成图像显示，由于显示的是二维的图像，使得这种内窥镜的操作在很大程度上依赖于医生的操作经验，且操作时需要双手，一只手推送工作管进入腔道，另一只手转动手柄以调整前端蛇形管的弯转角度，医生容易疲劳，精准率不高，在手术过程中易对其他健康部位造成破损感染，损伤率高，进一步增加手术风险。现有的OCT扫描仪和光谱分析仪功能单一、价格昂贵；现有内窥镜不能实现三维建模，无法自动导向，同时也存在直径越小分辨率越低的弊端。

技术实现要素：
本发明的第一目的是提供一种实现三维成像的内窥镜。本发明的第二目的是提供一种实现三维成像的内窥镜的成像方法。本发明的第三目的是提供一种实现光学相干断层扫描的内窥镜的成像方法。本发明的第四目的是提供一种实现光谱分析的内窥镜的成像方法。为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种内窥镜，包括处理单元和显示单元，其中，内窥镜还设置有激光器、合束装置、半透镜、振镜、透镜组件、分光装置和多个光电探测装置，激光器用于输出多束单色光信号，合束装置用于接收单色光信号，半透镜用于接收合束装置输出的合束光信号，振镜用于接收半透镜输出的合束光信号，透镜组件用于接收振镜输出的扫描光信号并出射扫描光信号，透镜组件还用于接收反射光信号，反射光信号依次经过振镜和半透镜入射分光装置，一个光电探测装置接收分光装置输出一束反射单色光信号，处理单元用于接收光电探测装置输出色彩信号和位置信号，显示单元用于接收处理单元输出的三维成像信号并根据三维成像信号显示图像。由上述方案可见，通过发出多束单色光信号，并利用合束装置多束光信号进行合束传输，依次经过半透镜、振镜和透镜组件输出到外，扫描光信号照射到目标物表面后，将会有反射光返回至透镜组件中，继而使得反射光信号经过分光装置后被光电探测器对各个单色光光强进行探测，由于经过振镜处理的光信号成大角度散射地进行扫描，且由于目标物表面不同的点和透镜组件输出端之间的距离均不相同，使得光信号由发射到接收的时间差也不相同，继而能够通过处理单元能够根据目标物表面各个点的色彩信号和位置信号计算各个点的距离位置和色彩标识，继而能够实时地进行三维图像建模，以及实时显示三维成像，使得医生能够直观地获知蛇形管前端与当前环境之间的实际距离和位置，通过这种激光三维建模导航技术可在很大程度上降低人体损伤和感染几率，减少医生疲劳感、降低事故发生率，提高病变的检出率和导向的精确性。以及由于对光进行合光、分光处理，优化光传输结构，能够大大减少透镜组件输出端的体积大小，继而能够实现在小直径内窥镜下实现三维成像。更进一步的方案是，合束装置包括全反射镜和多个部分反射镜，多个部分反射镜依次设置在全反射镜的输出光路上，全反射镜和多个部分反射镜分别接收一束单色光信号。由上可见，通过全反射镜和部分反射镜的组合，能够简单高效地将多束单色光信号进行合束处理，从而能够高效优化光路。更进一步的方案是，内窥镜还包括光延时装置，光延时装置接收半透镜输出的合束光信号后进行延时处理，光延时装置向半透镜输出延时合束光信号。由上可见，通过光延时装置的设置以及系统的集成，使得内窥镜还可以进行OCT断层扫描，使得本内窥镜具有多功能性，有利于降低使用成本。更进一步的方案是，激光器包括红色激光发射模块、蓝色激光发射模块和绿色激光发射模块，红色激光发射模块输出红色光信号，蓝色激光发射模块发射蓝色光信号，绿色激光发射模块发射绿色光信号。由上可见，通过三基色的发射、合光和分光，有效提高三维成像效果，从而进一步提高内窥镜的三维导向的精确性。为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种内窥镜的成像方法，内窥镜包括处理单元和显示单元，其中，内窥镜还设置有激光器、合束装置、半透镜、振镜、透镜组件、分光装置和多个光电探测装置；成像方法包括：激光器向合束装置输出多束单色光信号；合束装置输出的合束光信号经过半透镜入射振镜；振镜输出的扫描光信号经过透镜组件向外出射；扫描光信号经过目标物反射后，透镜组件接收反射光信号；反射光信号依次经过振镜和半透镜入射分光装置；一个光电探测装置接收分光装置输出一束反射单色光信号，处理单元接收光电探测装置输出色彩信号和位置信号，处理单元根据色彩信号和位置信号进行彩色三维建模；处理单元向显示单元输出三维成像信号，显示单元根据三维成像信号显示图像。由上述方案可见，通过发出多束单色光信号，并利用合束装置把多束光信号进行合束传输，依次经过半透镜、振镜和透镜组件输出到外，扫描光信号照射到目标物表面后，将会有反射光返回至透镜组件中，继而使得反射光信号经过分光装置后被光电探测器对各个单色光光强进行探测，由于经过振镜处理的光信号成大角度散射地进行扫描，且由于目标物表面不同的点和透镜组件输出端之间的距离均不相同，使得光信号由发射到接收的时间差也不相同，继而能够通过处理单元能够根据目标物表面各个点的色彩信号和位置信号计算各个点的距离位置和色彩标识，继而能够实时地进行三维图像建模，以及实时显示三维成像，使得医生能够直观地获知蛇形管前端与当前环境之间的实际距离和位置，通过这种激光三维建模导航技术可在很大程度上降低人体损伤和感染几率，减少医生疲劳感、降低事故发生率，提高病变的检出率和导向的精确性。为了实现本发明的第三目的，本发明提供一种内窥镜的成像方法，内窥镜包括处理单元和显示单元，其中，内窥镜还设置有激光器、合束装置、半透镜、光延时装置、振镜、透镜组件、分光装置和光电探测装置；成像方法包括：激光器向合束装置输出一束单色光信号；合束装置输出的合束光信号入射半透镜，半透镜输出第一合束光信号入射至振镜，半透镜输出第二合束光信号入射至光延时装置；振镜输出的扫描光信号经过透镜组件向外出射；扫描光信号经过目标物反射后，透镜组件接收反射光信号；反射光信号经过振镜入射至半透镜；光延时装置对第二合束光信号延时处理后输出延时合束光信号至半透镜；半透镜向光电探测装置输出干涉信号，干涉信号经过分光装置；处理单元接收光电探测装置输出干涉光强信号，处理单元根据干涉光强信号进行光学相干层析成像；处理单元向显示单元输出断层扫描成像信号，显示单元根据断层扫描成像信号显示图像。更进一步的方案是，激光器包括红色激光发射模块、蓝色激光发射模块和绿色激光发射模块，红色激光发射模块输出红色光信号，蓝色激光发射模块发射蓝色光信号，绿色激光发射模块发射绿色光信号;处理单元向红色激光发射模块、蓝色激光发射模块和绿色激光发射模块输出控制信号。由上述方案可见，通过光延时装置的设置以及系统的集成，以及通过一束单色光信号进行探测，再利用光干涉成像原理，使得内窥镜还可以进行光学相干断层扫描和实现光学相干层析成像，使得本内窥镜具有多功能性和高集成度，有利于降低使用成本。为了实现本发明的第四目的，本发明提供一种内窥镜的成像方法，内窥镜包括处理单元和显示单元，其中，内窥镜还设置有激光器、合束装置、半透镜、振镜、透镜组件、分光装置和多个光电探测装置；成像方法包括：激光器向合束装置输出蓝色光信号；合束装置输出的合束光信号经过半透镜入射振镜；振镜输出的扫描光信号经过透镜组件向外出射；扫描光信号经过目标物反射后，透镜组件接收反射光信号；反射光信号依次经过振镜和半透镜入射分光装置；一个光电探测装置接收分光装置输出一束反射单色光信号，处理单元接收光电探测装置输出的光强信号，处理单元根据光强信号进行光谱分析；处理单元向显示单元输出光谱成像信号，显示单元根据光谱成像信号显示图像。由上述方案可见，通过一束单色光信号进行探测，再通过分光后被不同光电探测器进行光强探测，使得内窥镜还可以对目标物表面进行光谱分析，使得本内窥镜具有多功能性和高集成度，有利于降低使用成本。附图说明图1是本发明内窥镜实施例的光路原理图。图2是本发明内窥镜实施例进行三维成像时信号输出的光路原理图。图3是本发明内窥镜实施例进行三维成像时信号探测的光路原理图。图4是本发明内窥镜成像方法第一实施例进行三维成像的流程图。图5是本发明内窥镜实施例进行断层扫描时信号输出的光路原理图。图6是本发明内窥镜实施例进行断层扫描时信号探测的光路原理图。图7是本发明内窥镜成像方法第二实施例进行断层扫描的流程图。图8是本发明内窥镜实施例进行光谱分析时信号输出的光路原理图。图9是本发明内窥镜实施例进行光谱分析时信号探测的光路原理图。图10是本发明内窥镜成像方法第三实施例进行光谱分析的流程图。以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。具体实施方式内窥镜及其成像方法第一实施例：以下内窥镜成像方法实施例均以内窥镜实施例为基础进行描述，故在内窥镜成像方法第一实施例对内窥镜实施例进行阐述说明，往后不再对内窥镜的结构赘述。参照图1，图1是内窥镜的光路原理图，内窥镜包括激光器1、合束装置、反射镜24、半透镜25、振镜31、透镜组件、分光装置26、光延时装置4、光电探测装置51、光电探测装置52、光电探测装置53、处理单元61和显示单元62。具体地，激光器1包...