荧光导航蛇形机器人的制作方法

本发明是关于内窥分子影像技术，特别是关于一种荧光导航蛇形机器人。

背景技术：

随着影像技术的不断发展，新兴的分子影像技术突破了传统影像技术仅能显示由细胞分子改变所引起的解剖结构变化的局限，改变了传统离体方法不能在体连续观测药物作用机理及治疗效果的局限，在分子生物学和临床医学之间架起了相互连接的桥梁。分子影像设备可以在细胞分子水平上实现生物体生理、病理的实时、动态、在体成像，具有无放射性、灵敏度高、测量快速等优点，代表了医学影像技术发展的新方向。此外，手术也在朝着微创、精准的方向发展。微创手术具有出血少、愈合快、疼痛小等优点。

现有的内窥式分子影像导航系统相对复杂，且操作麻烦，在使用性能和设计方面有待进一步提高。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种荧光导航蛇形机器人，以实现分子影像的精确导航及实时成像，该荧光导航蛇形机器人包括：

近红外光源发射设备，用于发射不同波段的近红外光；

光输出探头，连接所述近红外光源发射设备，用于向探测区域发射所述近红外光；

图像采集设备，用于采集所述近红外光经过所述探测区域的受检对象反射的近红外荧光图像；

图像处理设备，连接所述图像采集设备，用于对所述近红外荧光图像进行降噪处理；

探头控制模块，连接所述光输出探头，用于根据所述探测区域的空间位置信息调节所述光输出探头的运动轨迹；

成像展示设备，连接所述图像处理设备，用于对降噪处理后的所述近红外荧光图像进行预处理并展示预处理后的所述近红外荧光图像。

一实施例中，所述近红外光源发射设备包括：

第一近红外激光器，用于产生第一设定波长的第一近红外光；

第二近红外激光器，用于产生第二设定波长的第二近红外光；

光源耦合器，连接所述第一近红外激光器及第二近红外激光器，用于将第一近红外光与第二近红外光耦合得到耦合光，并将所述耦合光输出至所述光输出探头。

一实施例中，所述光输出探头为多关节蛇形探头，在探头控制模块的控制下沿着在探测区域运动。

一实施例中，所述图像采集设备包括：

滤光片，用于对经过所述探测区域反射后的所述耦合光进行滤波；

CCD相机，用于采集滤波后的所述耦合光，得到近红外荧光图像。

一实施例中，所述图像处理设备包括：微处理器，高通滤波器，低通滤波器及图像降噪模块，所述微处理器用于控制所述高通滤波器，低通滤波器及图像降噪模块对所述近红外荧光图像依次进行高通滤波、低通滤波及降噪处理。

一实施例中，所述图像处理设备还包括：脚踏板控制器，连接所述CCD相机，用于控制所述CCD相机进行拍照。

一实施例中，该荧光导航蛇形机器人还包括：多个传感器，设置在所述关节蛇形探头的关节上，用于检测探测区域的空间位置信息。

一实施例中，所述探头控制模块包括：

感知模块，用于获取所述传感器检测到的空间位置信息；

智能处理器，根据所述空间位置信息调整所述关节蛇形探头的运动轨迹，使所述关节蛇形探头根据所述空间位置信息在所述探测区域运动。

一实施例中，所述成像展示设备包括：

信号处理器，用于对所述近红外荧光图像进行处理，得到多种形式的近红外荧光图像；

图像显示设备，用于显示所述近红外荧光图像。

一实施例中，所述图像显示设备包括：电脑显示器及TV。

本发明实施例中，可以实现以下技术效果：

通过内窥式的结构设计，实现了分子影像的精确导航及实时成像，满足人性化的设计需求。另外，还有效实现了分子影像系统应用中设备的智能化，扩展了光学分子影像导航的应用空间。

通过蛇形探头的自动调节，提升了用户体验，提高了系统操作的便捷性。

通过脚踏板控制器的设计，解放了操作人员的双手，可以实时捕捉所需的图片或视频资料。

通过高通滤波器与低通滤波器的组合，提高了探测区域信号与背景信号的比值，使得成像效果更好，导航更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的荧光导航蛇形机器人的结构示意图；

图2为本发明另一实施例的荧光导航蛇形机器人的结构示意图；

图3为本发明再一实施例的荧光导航蛇形机器人的结构示意图；

图4为本发明实施例的多关节蛇形探头的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例的荧光导航蛇形机器人的结构示意图，如图1所示，该荧光导航蛇形机器人包括：

近红外光源发射设备101，用于发射不同波段的近红外光；

光输出探头102，连接所述近红外光源发射设备，用于向探测区域发射所述近红外光；

图像采集设备103，用于采集所述近红外光经过所述探测区域的受检对象反射的近红外荧光图像；

图像处理设备104，连接所述图像采集设备，用于对所述近红外荧光图像进行降噪处理；

探头控制模块105，连接所述光输出探头，用于根据所述探测区域的空间位置信息调节所述光输出探头的运动轨迹；

成像展示设备106，连接所述图像处理设备，用于对降噪处理后的所述近红外荧光图像进行预处理并展示预处理后的所述近红外荧光图像。

作为本发明的一实施例，近红外光源发射设备101可以发送两种不同波段的近红外光。如图2所示，近红外光源发射设备101包括：近红外激光器201，近红外激光器202。

近红外激光器201可以用于产生特定波长的近红外光。可选地，近红外激光器201可以产生波长为805纳米的近红外光，本发明不限于此。

近红外激光器202可以用于产生另一特定波长的近红外光。可选地，近红外激光器202可以产生波长为940纳米的近红外光，本发明不限于此。

接近红外激光器201及近红外激光器202可以通过光输出探头102(图2中未示出)将产生的近红外光输出至探测区域203。

可选地，如图3所示，近红外光源发射设备101还可以包括：光源耦合器204，连接近红外激光器201及近红外激光器202，用于将接近红外激光器201及近红外激光器202产生的近红外光耦合，得到耦合光，并将耦合光输出至光输出探头102。

作为本发明的一实施例，图像采集设备103包括：CCD相机204，用于采集近红外激光器201及近红外激光器202产生的近红外光或采集二者的耦合光，得到近红外荧光图像，并传输至图像处理设备104，该CCD相机可以为近红外CCD相机。

可选地，如图3所示，图像采集设备103还可以包括：滤光片216，用于对经过所述探测区域反射后的所述耦合光进行滤波，例如得到800-945nm的耦合光。

作为本发明的一实施例，图像处理设备104包括：微处理器205、图像降噪模块206及脚踏板控制器207。图像降噪模块206在微处理器205的控制下对近红外荧光图像进行降噪处理。脚踏板控制器207连接CCD相机204，在微处理器205的控制下，控制CCD相机204进行拍照。

可选地，该图像处理设备104还包括：高通滤波器及低通滤波器(图中未示出)，在微处理器205的控制下，对近红外荧光图像依次进行高通滤波、低通滤波，然后进入图像降噪模块206进行降噪处理。

本发明具体实施时，荧光导航蛇形机器人还包括：多个传感器(图中未示出)，设置在光输出探头102多处，用于检测受检对象的探测区域的空间位置信息。空间位置信息可以为受检对象的弯曲状况，例如肠道的弯曲状况。

作为本发明的一实施例，光输出探头102可以为多关节蛇形探头，多关节蛇形探头的关节结构类似于蛇形机器人。举一例说明，如图4所示，该关节结构包括多个关节模块，每一关节模块包括活动板41、转轴42、连接板43及控制器44，该活动板41及连接板43均为U型开口，连接板43通过转轴42与活动板41连接，控制器44安装在连接板43内部。一个蛇形关节模块的连接板43与下一个关节模块的活动板41垂直连接形成正交关节模块。该关节模块为竖直放置，于其连接的关节模块为水平放置。关节蛇形探头的多关节模块结构，可以实现多个自由度的弯曲。

多关节蛇形探头外侧可以套设软胶管，内含一根玻璃纤维，该玻璃纤维一端与光源耦合器相连，用于将耦合光投射至探测区域。

多个传感器可以设置在上述多个关节模块上，检测受检对象的探测区域的空间位置信息。

作为本发明的一实施例，如图2所示，探头控制模块105包括：感知模块210、智能处理器211及形态控制器212。

感知模块201连接上述传感器，用于在智能处理器211的控制下获取传感器检测到的空间位置信息。形态控制器212连接智能处理器211及连接至关节蛇形探头，在智能处理器211的控制下，可以根据空间位置信息调整关节蛇形探头的运动轨迹，使关节蛇形探头根据空间位置信息在所述探测区域运动。举一例，感知模块201通过传感器获取肠道的弯曲状况，形态控制器212根据该弯曲情况调节关节蛇形探头的形态变化，调整运动轨迹，使得关节蛇形探头将光线投射至合适的探测区域。

利用本发明的关节蛇形探头，一方面可以减少对正常组织器官的不必要创伤；另一方面，可以对埋植病灶进行精确定位，实现病灶的彻底切除。

作为本发明的一实施例，如图2所示，成像展示设备106包括：信号处理器213及图像显示设备。

信号处理器213用于对近红外荧光图像进行处理，得到多种形式的近红外荧光图像，该处理包括缩放、旋转及格式转换等。图像显示设备用于显示处理后的近红外荧光图像。图像显示设备可以包括：电脑显示器214及TV215。信号处理器213可将图像处理设备处理得到的近红外荧光图像转换成多种视频格式，如AVI、ASF和FLV等，以便在电脑显示器和TV等显示终端上同时进行显示。另外，信号处理器213还可以修复某些意外损坏的视频文件。

综上所述，利用本发明，可以实现以下技术效果：

通过内窥式的结构设计，实现了分子影像的精确导航及实时成像，满足人性化的设计需求。另外，还有效实现了分子影像系统应用中设备的智能化，扩展了光学分子影像导航的应用空间。

通过蛇形探头的自动调节，提升了用户体验，提高了系统操作的便捷性。

通过脚踏板控制器的设计，解放了操作人员的双手，可以实时捕捉所需的图片或视频资料。

通过高通滤波器与低通滤波器的组合，提高了探测区域信号与背景信号的比值，使得成像效果更好，导航更加准确。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。