用于医用内镜光谱染色照明的LED光源及照明方法与流程

本发明涉及一种医用器材，具体涉及一种用于医用内镜光谱染色照明的led光源。本发明还涉及一种用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法。

背景技术：

传统内窥镜用冷光源分卤素、氙灯、led等光源驱动装置，其中卤素灯光源造价成本较低，但由于显色指数不高仅能满足一般内镜照明需求，氙灯光源色温及显色指数能基本满足内窥镜照明需求，但其造价高耗能也高且寿命短也制约了其在内镜上的应用，目前普通led照明技术虽然取得了很大的进步，但在显色指数上尚难满足内镜高清晰高对比度的需求。

近些年内窥镜摄像技术取得了长足的进步，图像清晰度、对比度都得到了很大的提升，在普通的白光照明下，形态和颜色明显改变的病灶(如凸起的肿块和凹陷的溃疡)都能清晰的显像。但对于微小的、扁平的早期癌变和异性增生等不易诊断甚至造成漏诊。近些年国外内镜公司大量引用了诸如色素内镜、电子分光、窄带成像、光活检、荧光成像等技术，大大提高了早期癌变的诊断水平。

研究表明，可见光谱中，光子渗透到粘膜组织的深度与照射光源的波长有关，波长越短渗透到粘模组织的深度越浅，此外，血红蛋白是吸收可见光的主要物质，对蓝光、绿光吸收率高，对红光基本不吸收。

有研究表明，消化道粘膜表面的浅表毛细血管对415nm的蓝光吸收率高，而皮下微血管对540nm的绿光吸收率高。

内镜用普通光源的波长覆盖范围为400nm-800nm，对于普通成像有着很好的照明，但不能提高粘膜层毛细血管和皮下微血管的成像对比度。而利用窄带成像、电子染色成像内镜成功的解决了上述问题。

日本某公司推出的窄带照明成像技术是采用了窄带干涉蓝/绿滤光片，产生中心波长分别是415nm,540nm，带宽为30nm的蓝/绿窄带光波的nbi照明系统。但这个系统也存在一些缺陷：

1、胃肠道病变与粘膜下血管走行改变并不完全相关。

比如一些有恶变倾向的息肉，在理论上讲，它们表面粘膜形态的改变要比粘膜内血管走行的改变明显得多，而这是nbi无法看到的。

2、血色素吸收窄带波并改变颜色。

nbi的原理即是用血色素的光谱吸收作用突出显示颜色。当胃内或结肠内存在一些糜烂、溃疡(这是胃肠道疾病极其常见的病变)，糜烂/溃疡面上常会有出血点，这些点将在nbi上显示得过于明显。这一缺点将掩盖其他病变的发现，比如腺管开口的改变。

3、只有当确切的明确病变位置以后，nbi才可被打开，否则将影响正常胃肠镜检查的进行。

4、nbi是基于单一模式的窄带波长设计的，这意味着nbi检查的结果在食管和结肠是不同的。

5、nbi的技术设计是用滤片滤光，如果需要进行技术升级，则需升级硬件，花费较大。

6、nbi需要配合变焦放大内镜才有好的效果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于医用内镜光谱染色照明的led光源及照明方法，能够满足高清电子胃肠镜使用的高色温、高显色指数的白光光源和智能化设置的特殊诊断的色素光谱光源，用于消化道和其它器官的传统内镜观察、治疗和早期癌变的观察诊断需求。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种用于医用内镜光谱染色照明的led光源，包括：led光源组件、led驱动、组合控制器、电源、风扇、气泵、导光棒、合色透镜；

所述的led光源组件，与所述的led驱动连接，用于发光照明，所述的led光源组件包含led组合，所述的led组合包括白光led、红光led、绿光led和蓝光led；

所述的led驱动，与所述的组合控制器连接，用于驱动所述的led光源组件；

所述的组合控制器，与所述的气泵进行连接，用于控制气泵的压力；

所述的电源，与所述led光源组件、所述led驱动、所述组合控制器、所述风扇和所述气泵连接，用于提供工作电压；

所述合色透镜，设置于所述led光源组件出光端，用于将4色光匀色、匀光及光路耦合；

所述导光棒，设置于所述合色透镜的出光端，用于导光形成照明光路。

优选地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led光源，所述的led组合中：所述白光led的波长为400-780nm，所述红光led的波长为617-630nm，所述绿光led的波长为520-530nm，所述蓝光led的波长为450-460nm。

进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led光源，所述的led光源组件还包括散热器和风扇。

进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led光源，所述气泵为可分级调节的静音气泵。

进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led光源，所述的组合控制器还与液晶触摸屏及通讯接口连接；

所述液晶触摸屏用于：(1)操作光源的开关，亮度的手动/自动调节；(2)切换预先设置的白光/混合光照明普通白光、粘膜下层血管增强、粘膜层表面增强、扁平病灶轮廓增强等模式及医生自定义模式；(3)控制气泵的压力；

所述通讯接口，用于与图像处理器连接接受频闪照明时的同步信号、自动照明控制信号以及混合照明时给予图像处理器的色谱控制信号，为改善拍摄移动时图像模糊，照明时间间隔与cmos采集触发频率形态同步。

本发明还公开了一种用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，包括如下步骤：

(1)将白光led、红光led、绿光led和蓝光led进行混光；

(2)控制所述白光led、所述红光led、所述绿光led和所述蓝光led的色温、强度进行照明。

优选地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，步骤(1)所述白光led的波长为400-780nm，所述红光led的波长为617-630nm，所述绿光led的波长为520-530nm，所述蓝光led的波长为450-460nm。

进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，步骤(2)各色照明led的强度利用调节占空比的方式调节。

更进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，步骤(2)利用触控显示面板进行操作，具体包括：

(21)操作光源的开关，亮度的手动/自动调节；

(22)切换预先设置的白光/混合光照明普通白光、粘膜下层血管增强、粘膜层表面增强、扁平病灶轮廓增强等模式及医生自定义模式；

(23)控制气泵的压力。

更进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，系统有预先设置好的白光和混合光模式，具体包括：普通白光、粘膜下层血管增强、粘膜层表面增强、扁平病灶轮廓增强等模式及医生自定义模式。

本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led光源，能够满足高清电子胃肠镜使用的高色温、高显色指数的白光光源和智能化设置的特殊诊断的色素光谱光源，用于消化道和其它器官的传统内镜观察、治疗和早期癌变的观察诊断需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的系统硬件原理方框图；

图2是rgbled和wled峰值光谱图。

图中的附图标记为：1、led光源组件；11、led组合；12、散热器；13、风扇；2、led驱动；3、组合控制器；4、液晶触摸屏；5、电源；6、风扇；7、气泵；8、导光棒；9、合色透镜。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种用于医用内镜光谱染色照明的led光源，包括：led光源组件1、led驱动2、组合控制器3、电源5、风扇6、气泵7、导光棒8、合色透镜9；

所述的led光源组件1，与所述的led驱动2连接，用于发光照明，所述的led光源组件1包含led组合11，所述的led组合11包括白光led、红光led、绿光led和蓝光led；

所述的led驱动2，与所述的组合控制器3连接，用于驱动所述的led光源组件1；

所述的组合控制器3，与所述的气泵7进行连接，用于控制气泵的压力；

所述的电源5，与所述led光源组件1、所述led驱动2、所述组合控制器3、所述风扇6和所述气泵7连接，用于提供工作电压；

所述合色透镜9，设置于所述led光源组件1出光端，用于将4色光匀色、匀光及光路耦合；

所述导光棒8，设置于所述合色透镜9的出光端，用于导光形成照明光路。

优选地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led光源，所述的led组合11中：所述白光led的波长为400-780nm，所述红光led的波长为617-630nm(例如625nm)，所述绿光led的波长为520-530nm(例如525nm)，所述蓝光led的波长为450-460nm(例如450nm)。

进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led光源，所述的led光源组件1还包括散热器12和风扇13，所述气泵7为可分级调节(可以分成三级)的静音气泵。

进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led光源，所述的组合控制器3还与液晶触摸屏4及通讯接口连接；

所述液晶触摸屏4用于：(1)操作光源的开关，亮度的手动/自动调节；(2)切换预先设置的白光/混合光照明普通白光、粘膜下层血管增强、粘膜层表面增强、扁平病灶轮廓增强等模式及医生自定义模式；(3)控制气泵的压力；

所述通讯接口，用于与图像处理器连接接受频闪照明时的同步信号、自动照明控制信号以及混合照明时给予图像处理器的色谱控制信号，为改善拍摄移动时图像模糊，照明时间间隔与cmos采集触发频率形态同步。

本发明还公开了一种用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，包括如下步骤：

(1)将白光led、红光led、绿光led和蓝光led进行混光；

(2)控制所述白光led、所述红光led、所述绿光led和所述蓝光led的色温、强度进行照明。

优选地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，步骤(1)所述白光led的波长为400-780nm，所述红光led的波长为617-630nm，所述绿光led的波长为520-530nm，所述蓝光led的波长为450-460nm。

进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，步骤(2)各色照明led的强度利用调节占空比的方式调节。

更进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，步骤(2)利用触控显示面板进行操作，具体包括：

(21)操作光源的开关，亮度的手动/自动调节；

(22)切换预先设置的白光/混合光照明普通白光、粘膜下层血管增强、粘膜层表面增强、扁平病灶轮廓增强等模式及医生自定义模式；

(23)控制气泵的压力。

更进一步地，本发明的用于医用内镜光谱染色照明的led照明方法，系统有预先设置好的白光和混合光模式，具体包括：普通白光、粘膜下层血管增强、粘膜层表面增强、扁平病灶轮廓增强等模式及医生自定义模式。

综上所述，本设计规划产品就是在大量研究国外有关技术的基础上利用最新全色彩led照明技术、电子控制技术而研发的新型内窥镜冷光源。如图2所示是rgbled和wled峰值光谱图，本系统设计利用现代电子技术控制rgbled(红光led/绿光led/蓝光led：625nm/525nm/450nm)+白光led(400-780nm)的led发光组合，在白光组合照明应用中可得到超过氙灯的高显色指数照明效果，在色谱染色照明中采用不同的色谱组合达到不仅可以增强粘膜内血管走形，还可以对粘膜表面形态进行增强，对病灶与周围正常组织的分界进行增强的效果，产品设计中还预留了医生自开发色谱组合照明控制系统，医生可以根据自己对不同器官不同病灶的照明需求开发出自己的照明色谱组合并可以自动存储设定。

本系统修正了nbi系统的一些缺陷，比如nbi系统打开时图像偏暗，而本系统不会出现图像偏暗的情况，还有本系统染色功能可以一直开启，不同的色谱组合不仅可以观察粘膜表面的毛细血管，还可以对腺管开口形态及粘膜表面的凹凸程度进行观察，因为毕竟不是所有消化道疾病都表现为毛细血管结构的改变，当出现一些糜烂性、溃疡性病变表面有较多出血点，这些点将在nbi上显示得过于明显。而本系统可以减少或避免这些影响图像影响诊断的因素。

本系统设计性能和技术水平都达到了国际先进水平并形成了自己的特色，设计用途和优点如下：

1、满足高清电子胃肠镜使用的高色温、高显色指数的白光光源和智能化设置的特殊诊断的色素光谱光源，用于消化道和其它器官的传统内镜观察、治疗和早期癌变的观察诊断需求。

2、白光光源利用白光led+rgbled组合白光得到，显色指数达到90以上，色温范围从4000-6500之间根据需要可控，照明效果超过传统的氙灯照明效果。

3、光谱染色照明由白光led+rgbled不同强度的色谱组合完成。

4、电子控制系统由触控lcd面板、ccu控制电路组成，各色照明的强度利用调节占空比的方式调节。系统有预先设置好的白光、混合光模式(普通白光、粘膜下层血管增强、粘膜层表面增强、扁平病灶轮廓增强等模式)。医生也可以利用触控显示面板随意设置符合诊断需要的染色照明模式。

5、本系统设计有配合内镜照明需要的自动调光系统，由内镜图像处理系统输出的图像亮度信号(由图像处理系统根据图像照明的需要给出亮度信号)经本系统的电子电路处理控制照明亮度输出。

6、本系统设计有改善拍摄移动时图像模糊的频闪同步系统，照明时间间隔与cmos采集触发频率形态同步。

7、本系统设计有3档调节的静音气泵系统。

8、本系统设计有用于混色的光学装置以及内镜光锥耦合光学系统。

9、整套系统由电子控制系统，机械控制系统、led灯座冷却系统、4色光匀色/匀光/光路耦合系统、气泵控制系统、外接图像处理系统接口、带有触控液晶显示屏的外壳组成。

以上所述为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对本领域的技术人员来说，可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和范围内，所做的任何修改和等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。