用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的LED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led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led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，但由于顯色指數(shù)不高僅能滿足一般內(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led照明技術(shù)雖然取得了很大的進步，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)，對藍光、綠光吸收率高，對紅光基本不吸收。

有研究表明，消化道粘膜表面的淺表毛細血管對415nm的藍光吸收率高，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)是采用了窄帶干涉藍/綠濾光片，產(chǎn)生中心波長分別是415nm,540nm，帶寬為30nm的藍/綠窄帶光波的nbi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led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led光源，包括：led光源組件、led驅(qū)動、組合控制器、電源、風(fēng)扇、氣泵、導(dǎo)光棒、合色透鏡；

所述的led光源組件，與所述的led驅(qū)動連接，用于發(fā)光照明，所述的led光源組件包含led組合，所述的led組合包括白光led、紅光led、綠光led和藍光led；

所述的led驅(qū)動，與所述的組合控制器連接，用于驅(qū)動所述的led光源組件；

所述的組合控制器，與所述的氣泵進行連接，用于控制氣泵的壓力；

所述的電源，與所述led光源組件、所述led驅(qū)動、所述組合控制器、所述風(fēng)扇和所述氣泵連接，用于提供工作電壓；

所述合色透鏡，設(shè)置于所述led光源組件出光端，用于將4色光勻色、勻光及光路耦合；

所述導(dǎo)光棒，設(shè)置于所述合色透鏡的出光端，用于導(dǎo)光形成照明光路。

優(yōu)選地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led光源，所述的led組合中：所述白光led的波長為400-780nm，所述紅光led的波長為617-630nm，所述綠光led的波長為520-530nm，所述藍光led的波長為450-460nm。

進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led光源，所述的led光源組件還包括散熱器和風(fēng)扇。

進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led光源，所述氣泵為可分級調(diào)節(jié)的靜音氣泵。

進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led光源，所述的組合控制器還與液晶觸摸屏及通訊接口連接；

所述液晶觸摸屏用于：(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)明還公開了一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led照明方法，包括如下步驟：

(1)將白光led、紅光led、綠光led和藍光led進行混光；

(2)控制所述白光led、所述紅光led、所述綠光led和所述藍光led的色溫、強度進行照明。

優(yōu)選地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led照明方法，步驟(1)所述白光led的波長為400-780nm，所述紅光led的波長為617-630nm，所述綠光led的波長為520-530nm，所述藍光led的波長為450-460nm。

進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led照明方法，步驟(2)各色照明led的強度利用調(diào)節(jié)占空比的方式調(diào)節(jié)。

更進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led照明方法，步驟(2)利用觸控顯示面板進行操作，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。

更進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led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led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)明作進一步詳細說明。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)硬件原理方框圖；

圖2是rgbled和wled峰值光譜圖。

圖中的附圖標(biāo)記為：1、led光源組件；11、led組合；12、散熱器；13、風(fēng)扇；2、led驅(qū)動；3、組合控制器；4、液晶觸摸屏；5、電源；6、風(fēng)扇；7、氣泵；8、導(dǎo)光棒；9、合色透鏡。

具體實施方式

實施例一

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led光源，包括：led光源組件1、led驅(qū)動2、組合控制器3、電源5、風(fēng)扇6、氣泵7、導(dǎo)光棒8、合色透鏡9；

所述的led光源組件1，與所述的led驅(qū)動2連接，用于發(fā)光照明，所述的led光源組件1包含led組合11，所述的led組合11包括白光led、紅光led、綠光led和藍光led；

所述的led驅(qū)動2，與所述的組合控制器3連接，用于驅(qū)動所述的led光源組件1；

所述的組合控制器3，與所述的氣泵7進行連接，用于控制氣泵的壓力；

所述的電源5，與所述led光源組件1、所述led驅(qū)動2、所述組合控制器3、所述風(fēng)扇6和所述氣泵7連接，用于提供工作電壓；

所述合色透鏡9，設(shè)置于所述led光源組件1出光端，用于將4色光勻色、勻光及光路耦合；

所述導(dǎo)光棒8，設(shè)置于所述合色透鏡9的出光端，用于導(dǎo)光形成照明光路。

優(yōu)選地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led光源，所述的led組合11中：所述白光led的波長為400-780nm，所述紅光led的波長為617-630nm(例如625nm)，所述綠光led的波長為520-530nm(例如525nm)，所述藍光led的波長為450-460nm(例如450nm)。

進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led光源，所述的led光源組件1還包括散熱器12和風(fēng)扇13，所述氣泵7為可分級調(diào)節(jié)(可以分成三級)的靜音氣泵。

進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led光源，所述的組合控制器3還與液晶觸摸屏4及通訊接口連接；

所述液晶觸摸屏4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)明還公開了一種用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led照明方法，包括如下步驟：

(1)將白光led、紅光led、綠光led和藍光led進行混光；

(2)控制所述白光led、所述紅光led、所述綠光led和所述藍光led的色溫、強度進行照明。

優(yōu)選地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led照明方法，步驟(1)所述白光led的波長為400-780nm，所述紅光led的波長為617-630nm，所述綠光led的波長為520-530nm，所述藍光led的波長為450-460nm。

進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led照明方法，步驟(2)各色照明led的強度利用調(diào)節(jié)占空比的方式調(diào)節(jié)。

更進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led照明方法，步驟(2)利用觸控顯示面板進行操作，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。

更進一步地，本發(fā)明的用于醫(yī)用內(nèi)鏡光譜染色照明的led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led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。如圖2所示是rgbled和wled峰值光譜圖，本系統(tǒng)設(shè)計利用現(xiàn)代電子技術(shù)控制rgbled(紅光led/綠光led/藍光led：625nm/525nm/450nm)+白光led(400-780nm)的led發(fā)光組合，在白光組合照明應(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)進行增強，對病灶與周圍正常組織的分界進行增強的效果，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。

本系統(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血管，還可以對腺管開口形態(tài)及粘膜表面的凹凸程度進行觀察，因為畢竟不是所有消化道疾病都表現(xiàn)為毛細血管結(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。

本系統(tǒng)設(shè)計性能和技術(shù)水平都達到了國際先進水平并形成了自己的特色，設(shè)計用途和優(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、白光光源利用白光led+rgbled組合白光得到，顯色指數(shù)達到90以上，色溫范圍從4000-6500之間根據(jù)需要可控，照明效果超過傳統(tǒng)的氙燈照明效果。

3、光譜染色照明由白光led+rgbled不同強度的色譜組合完成。

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、扁平病灶輪廓增強等模式)。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、本系統(tǒng)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、本系統(tǒng)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、本系統(tǒng)設(shè)計有3檔調(diào)節(jié)的靜音氣泵系統(tǒng)。

8、本系統(tǒng)設(shè)計有用于混色的光學(xué)裝置以及內(nèi)鏡光錐耦合光學(xué)系統(tǒng)。

9、整套系統(tǒng)由電子控制系統(tǒng)，機械控制系統(tǒng)、led燈座冷卻系統(tǒng)、4色光勻色/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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。