用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源及照明方法與流程

本發(fā)明涉及一種醫(yī)用器材，具體涉及一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源。本發(fā)明還涉及一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡用冷光源分鹵素、氙燈、led等光源驅(qū)動裝置，其中鹵素?zé)艄庠丛靸r成本較低，但由于色溫較低僅能滿足一般內(nèi)鏡照明需求，氙燈光源色溫及顯色指數(shù)能基本滿足內(nèi)窺鏡照明需求，但其造價高耗能也高且壽命短也制約了其在內(nèi)鏡上的應(yīng)用，目前普通的led照明技術(shù)雖然取得了很大的進(jìn)步，但在顯色指數(shù)上尚難滿足內(nèi)鏡高清晰高對比度的需求。

近些年內(nèi)窺鏡攝像技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，圖像清晰度、對比度都得到了很大的提升，在普通的白光照明下，形態(tài)和顏色明顯改變的病灶(如凸起的腫塊和凹陷的潰瘍)都能清晰的顯像。但對于微小的、扁平的早期癌變和異性增生等不易診斷甚至造成漏診。近些年國外內(nèi)鏡公司大量引用了諸如色素內(nèi)鏡、電子分光、窄帶成像、光活檢、熒光成像等技術(shù)，大大提高了早期癌變的診斷水平。

研究表明，可見光譜中，光子滲透到粘膜組織的深度與照射光源的波長有關(guān)，波長越短滲透到粘模組織的深度越淺，此外，血紅蛋白是吸收可見光的主要物質(zhì)，對藍(lán)光、綠光吸收率高，對紅光基本不吸收。

另有研究表明，消化道粘膜表面的淺表毛細(xì)血管對415nm的藍(lán)光吸收率高，而皮下微血管對540nm的綠光吸收率高。內(nèi)鏡用普通光源的波長覆蓋范圍為400nm-800nm，對于普通成像有著很好的照明，但不能提高粘膜層毛細(xì)血管和皮下微血管的成像對比度。而利用窄帶成像、電子染色成像內(nèi)鏡成功的解決了上述問題。

日本某公司推出的窄帶照明成像技術(shù)是采用窄帶干涉藍(lán)/綠濾光片，產(chǎn)生中心波長分別是415nm、540nm，帶寬為30nm的藍(lán)/綠窄帶光波的照明系統(tǒng)。

但這個系統(tǒng)也存在一些缺陷

1、胃腸道病變與粘膜下血管走行改變并不完全相關(guān)。

比如一些有惡變傾向的息肉，在理論上講，它們表面粘膜形態(tài)的改變要比粘膜內(nèi)血管走行的改變明顯得多，而這是nbi無法看到的。

2、血色素吸收窄帶波并改變顏色。

nbi的原理即是用血色素的光譜吸收作用突出顯示顏色。當(dāng)胃內(nèi)或結(jié)腸內(nèi)存在一些糜爛、潰瘍(這是胃腸道疾病極其常見的病變)，糜爛/潰瘍面上常會有出血點，這些點將在nbi上顯示得過于明顯。這一缺點將掩蓋其他病變的發(fā)現(xiàn)，比如腺管開口的改變。

3、只有當(dāng)確切的明確病變位置以后，nbi才可被打開，否則將影響正常胃腸鏡檢查的進(jìn)行。

4、nbi是基于單一模式的窄帶波長設(shè)計的，這意味著nbi檢查的結(jié)果在食管和結(jié)腸是不同的。

5、nbi的技術(shù)設(shè)計是用濾片濾光，如果需要進(jìn)行技術(shù)升級，則需升級硬件，花費較大。

6、nbi需要配合變焦放大內(nèi)鏡才有好的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源及照明方法，能夠滿足高清電子胃腸鏡使用的高色溫、高顯色指數(shù)的白光光源和智能化設(shè)置的特殊診斷的色素光譜光源，用于消化道和其它器官的傳統(tǒng)內(nèi)鏡觀察、治療和早期癌變的觀察診斷需求。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，包括：激光光源組件、ld驅(qū)動、溫控器、控制器、電源、風(fēng)扇、氣泵、激光合束器、勻色調(diào)節(jié)器；

所述的激光光源組件，與所述的ld驅(qū)動連接，用于發(fā)光照明，所述的激光光源組件包含激光組合，所述的激光組合包括特定波長激光、紅色激光、綠色激光和藍(lán)色激光；

所述的ld驅(qū)動，與所述的控制器連接，用于驅(qū)動所述的激光光源組件；

所述的控制器，與所述的溫控器和氣泵進(jìn)行連接，用于控制氣泵的壓力；

所述的電源，與所述激光光源組件、所述ld驅(qū)動、所述溫控器、所述控制器、所述風(fēng)扇和所述氣泵連接，用于提供工作電壓；

所述激光合束器，設(shè)置于所述激光光源組件出光端，用于將4組激光進(jìn)行光路耦合；

所述勻色調(diào)節(jié)器，設(shè)置于所述激光合束器的出光端，用于將合束后的激光勻色、勻光。

優(yōu)選地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，所述特定波長激光的波長為400-415nm，所述紅色激光的波長為660-637nm，所述綠色激光的波長為515-535nm，所述藍(lán)色激光的波長為450-470nm。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，所述的激光光源組件還包括固定在一個鋁散熱基板上的四組耦合器、激光發(fā)生器和半導(dǎo)體制冷器。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，所述勻色調(diào)節(jié)器輸出端還包括準(zhǔn)直器和去光斑濾鏡，用于去除散斑、改善光斑的色均勻性。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，所述的控制器還與觸控面板及通訊接口連接；

所述觸控面板用于：(1)操作光源的開關(guān)，亮度的手動/自動調(diào)節(jié)；(2)切換預(yù)先設(shè)置的白光/混合光照明普通白光、粘膜下層血管增強、粘膜層表面增強、扁平病灶輪廓增強等模式及醫(yī)生自定義模式；(3)控制氣泵的壓力，所述氣泵為可分級調(diào)節(jié)的靜音氣泵；

所述通訊接口，用于與圖像處理器連接接受頻閃照明時的同步信號、自動照明控制信號以及混合照明時給予圖像處理器的色譜控制信號，為改善拍攝移動時圖像模糊，照明時間間隔與cmos采集觸發(fā)頻率形態(tài)同步。

本發(fā)明還提供一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，包括如下步驟：

(1)將紅色激光、綠色激光、藍(lán)色激光和特定波長激光進(jìn)行混光；

(2)控制所述紅色激光、所述綠色激光、藍(lán)色激光和所述特定波長激光的色溫、強度進(jìn)行照明。

優(yōu)選地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，步驟(1)所述特定波長激光的波長為400-415nm，所述紅色激光的波長為660-637nm，所述綠色激光的波長為515-535nm，所述藍(lán)色激光的波長為450-470nm。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，步驟(2)各色照明激光的強度利用調(diào)節(jié)占空比的方式調(diào)節(jié)。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，步驟(2)利用觸控顯示面板進(jìn)行操作，具體包括：

(21)操作光源的開關(guān)，亮度的手動/自動調(diào)節(jié)；

(22)切換預(yù)先設(shè)置的白光/混合光照明普通白光、粘膜下層血管增強、粘膜層表面增強、扁平病灶輪廓增強等模式及醫(yī)生自定義模式；

(23)控制氣泵的壓力。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，系統(tǒng)有預(yù)先設(shè)置好的白光和混合光模式，具體包括：普通白光、粘膜下層血管增強、粘膜層表面增強、扁平病灶輪廓增強等模式及醫(yī)生自定義模式。

本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，能夠滿足高清電子胃腸鏡使用的高色溫、高顯色指數(shù)的白光光源和智能化設(shè)置的特殊診斷的色素光譜光源，用于消化道和其它器官的傳統(tǒng)內(nèi)鏡觀察、治療和早期癌變的觀察診斷需求。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)硬件原理方框圖；

圖2是圖1的局部放大示意圖。

圖中的附圖標(biāo)記為：1、激光光源組件；11、耦合器；12、激光發(fā)生器；13、鋁散熱基板；14、半導(dǎo)體制冷器；2、ld驅(qū)動；3、溫控器；4、控制器；5、觸控面板；6、電源；7、氣泵；8、風(fēng)扇；9、激光合束器；10、勻色調(diào)節(jié)器；15、準(zhǔn)直器；16、去光斑濾鏡。

具體實施方式

實施例一

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種本發(fā)明提供了一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，包括：激光光源組件1、ld驅(qū)動2、溫控器3、控制器4、電源6、風(fēng)扇8、氣泵7、激光合束器9、勻色調(diào)節(jié)器10；

所述的激光光源組件1，與所述的ld驅(qū)動2連接，用于發(fā)光照明，所述的激光光源組件1包含激光組合，所述的激光組合包括特定波長激光、紅色激光、綠色激光和藍(lán)色激光；

所述的ld驅(qū)動2，與所述的控制器4連接，用于驅(qū)動所述的激光光源組件1；

所述的控制器4，與所述的溫控器3和氣泵7進(jìn)行連接，用于控制氣泵的壓力；

所述的電源6，與所述激光光源組件1、所述ld驅(qū)動2、所述溫控器3、所述控制器4、所述風(fēng)扇8和所述氣泵7連接，用于提供工作電壓；

所述激光合束器9，設(shè)置于所述激光光源組件1出光端，用于將4組激光進(jìn)行光路耦合；

所述勻色調(diào)節(jié)器10，設(shè)置于所述激光合束器9的出光端，用于將合束后的激光勻色、勻光。

優(yōu)選地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，所述特定波長激光的波長為400-415nm，所述紅色激光的波長為660-637nm(例如637nm)，所述綠色激光的波長為515-535nm(例如520nm)，所述藍(lán)色激光的波長為450-470nm(例如450nm)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，所述的激光光源組件1還包括固定在一個鋁散熱基板13上的四組耦合器11、激光發(fā)生器12和半導(dǎo)體制冷器14。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，所述勻色調(diào)節(jié)器輸出端還包括準(zhǔn)直器15和去光斑濾鏡16，用于去除散斑、改善光斑的色均勻性。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光光源，所述的控制器還與觸控面板5及通訊接口連接；

所述觸控面板5用于：(1)操作光源的開關(guān)，亮度的手動/自動調(diào)節(jié)；(2)切換預(yù)先設(shè)置的白光/混合光照明普通白光、粘膜下層血管增強、粘膜層表面增強、扁平病灶輪廓增強等模式及醫(yī)生自定義模式；(3)控制氣泵的壓力，所述氣泵為可分級調(diào)節(jié)的靜音氣泵；

所述通訊接口，用于與圖像處理器連接接受頻閃照明時的同步信號、自動照明控制信號以及混合照明時給予圖像處理器的色譜控制信號，為改善拍攝移動時圖像模糊，照明時間間隔與cmos采集觸發(fā)頻率形態(tài)同步。

本發(fā)明還提供一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，包括如下步驟：

(1)將紅色激光、綠色激光、藍(lán)色激光和特定波長激光進(jìn)行混光；

(2)控制所述紅色激光、所述綠色激光、藍(lán)色激光和所述特定波長激光的色溫、強度進(jìn)行照明。

優(yōu)選地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，步驟(1)所述特定波長激光的波長為400-415nm，所述紅色激光的波長為660-637nm，所述綠色激光的波長為515-535nm，所述藍(lán)色激光的波長為450-470nm。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，步驟(2)各色照明激光的強度利用調(diào)節(jié)占空比的方式調(diào)節(jié)。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，步驟(2)利用觸控顯示面板進(jìn)行操作，具體包括：

(21)操作光源的開關(guān)，亮度的手動/自動調(diào)節(jié)；

(22)切換預(yù)先設(shè)置的白光/混合光照明普通白光、粘膜下層血管增強、粘膜層表面增強、扁平病灶輪廓增強等模式及醫(yī)生自定義模式；

(23)控制氣泵的壓力。

更進(jìn)一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的激光照明方法，系統(tǒng)有預(yù)先設(shè)置好的白光和混合光模式，具體包括：普通白光、粘膜下層血管增強、粘膜層表面增強、扁平病灶輪廓增強等模式及醫(yī)生自定義模式。

綜上所述，本設(shè)計規(guī)劃產(chǎn)品就是在大量研究國外有關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上利用最新全色彩激光照明技術(shù)、電子控制技術(shù)而研發(fā)的新型內(nèi)窺鏡冷光源。本產(chǎn)品利用現(xiàn)代電子技術(shù)控制rgb三色激光(紅色激光/綠色激光/藍(lán)色激光：637nm/520nm/450nm)+特定波長(400-415nm)的激光發(fā)光組合，在白光照明應(yīng)用中可得到超過氙燈的高顯色指數(shù)照明效果，在色譜染色照明中采用不同的色譜組合達(dá)到不僅可以增強粘膜內(nèi)血管走形，還可以對粘膜表面形態(tài)進(jìn)行增強，對病灶與周圍正常組織的分界進(jìn)行增強的效果，產(chǎn)品設(shè)計中還預(yù)留了醫(yī)生自開發(fā)色譜組合照明控制系統(tǒng)，醫(yī)生可以根據(jù)自己對不同器官不同病灶的照明需求開發(fā)出自己的照明色譜組合并可以自動存儲設(shè)定。

此系統(tǒng)修正了nbi系統(tǒng)的一些缺陷，比如nbi系統(tǒng)打開時圖像偏暗，而本系統(tǒng)不會出現(xiàn)圖像偏暗的情況，還有本系統(tǒng)染色功能可以一直開啟，不同的色譜組合不僅可以觀察粘膜表面的毛細(xì)血管，還可以對腺管開口形態(tài)及粘膜表面的凹凸程度進(jìn)行觀察，因為畢竟不是所有消化道疾病都表現(xiàn)為毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)的改變，當(dāng)出現(xiàn)一些糜爛性、潰瘍性病變表面有較多出血點，這些點將在nbi上顯示得過于明顯。而本系統(tǒng)可以減少或避免這些影響圖像影響診斷的因素。

本產(chǎn)品設(shè)計性能和技術(shù)水平都達(dá)到了國際先進(jìn)水平并形成了自己的特色，產(chǎn)品用途和優(yōu)點如下：

1、滿足高清電子胃腸鏡使用的高色溫、高顯色指數(shù)的白光光源和智能化設(shè)置的特殊診斷的色素光譜光源，用于消化道和其它器官的傳統(tǒng)內(nèi)鏡觀察、治療和早期癌變的觀察診斷需求。

2、白光光源利用rgb三原色激光組合白光得到，顯色指數(shù)達(dá)到90以上，色溫范圍從5000-6500之間根據(jù)需要可控，效果超過傳統(tǒng)的氙燈照明效果。

3、光譜染色照明由410(或415)nm激光+rgb激光分別控制不同的光強組合完成。

4、電子控制系統(tǒng)由觸控lcd面板、ccu控制電路組成，各色照明的強度利用調(diào)節(jié)占空比的方式調(diào)節(jié)。系統(tǒng)有預(yù)先設(shè)置好的白光、混合光模式(普通白光、粘膜下層血管增強、粘膜層表面增強、扁平病灶增強等模式)。醫(yī)生也可以利用觸控顯示面板隨意設(shè)置符合診斷需要的染色照明模式。

5、產(chǎn)品設(shè)計有配合內(nèi)鏡照明需要的自動調(diào)光系統(tǒng)，由內(nèi)鏡圖像處理系統(tǒng)輸出的圖像亮度信號(由圖像處理系統(tǒng)根據(jù)圖像照明的需要給出亮度信號)經(jīng)本系統(tǒng)的電子電路處理控制照明亮度輸出。

6、產(chǎn)品設(shè)計有改善拍攝移動時圖像模糊的頻閃同步系統(tǒng)，照明時間間隔與cmos采集觸發(fā)頻率形態(tài)同步。

7、產(chǎn)品設(shè)計有3檔調(diào)節(jié)的靜音氣泵系統(tǒng)。

8、本系統(tǒng)為改善激光光源照明中會出現(xiàn)的散斑問題而增加了去散斑特殊定制濾鏡，為改善光斑的色均勻性設(shè)計了專用調(diào)節(jié)裝置。

9、整套系統(tǒng)由電子控制系統(tǒng)，機械控制系統(tǒng)、ld激光座冷卻系統(tǒng)、激光合束/勻光/光路耦合系統(tǒng)、氣泵控制系統(tǒng)、外接圖像處理系統(tǒng)接口、帶有觸控液晶顯示屏的外殼組成。

以上所述為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，所做的任何修改和等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。