一种医用远程激光拍摄显示系统的制作方法

1.本发明属于激光光学显示技术领域，具体涉及一种医用远程激光拍摄显示系统。


背景技术：

2.随着数字化成像、数字化显示及网络技术的普及，使得高清医学影像技术等到了快速发展。
3.病理切片影像的质量，是医学诊断中的金标准、金数据，直接影响医生对疾病种类，病情程度的判断。
4.手术影像的质量，尤其是微创手术影像会影响医生的手术精度。
5.目前，由于医学成像照明光源(如卤素灯、led)的色域过小，在某些显色光波段存在光强过低的现象，会造成病理切片或内窥镜成像不清晰。如使用卤素灯作为病理切片或内窥镜的成像光源时，卤素灯蓝光波段强度较低，这就造成了卤素灯成像时蓝光波段的数字影像传感器的蓝光噪声很大，导致影像的细节不够清晰。
6.使用多基色窄线宽光源进行超高清医学成像是国际医学影像技术发展的一个重要方向。
7.有技术方案利用白光led替代卤素灯。但是，当使用白光led作为成像照明光源时，由于白光led为小色域、宽谱成像照明光，导致了led成像的色域覆盖率/面积与显示器的色域覆盖率/面积不相符，会造成色偏差。此种色偏差同样影响病理切片的影像清晰度。
8.为了解决以上问题，中国专利202011479767.9使用激光与led混合的照明光增强内窥镜的对病灶的成像清晰度；中国专利202010354407.x所提出的的四色激光照明荧光显微镜，希望以多种波长的照明光对生物组织进行更好的照明，以期得到高于传统照明的影像；同理，中国专利202011440007.7提出一种使用激光及led混合光源的成像的数字病理切片全景扫描系统，希望能够拍摄出更清晰的病理切片影像。但是，使用窄线宽的led或激光合成白光对医学样本或病灶进行照明拍摄，所得到的医学影像在现有led显示器上再现时，会产色彩过于艳丽、影像失真的情况，对于医师而言成像显示效果反而不如宽线宽光源拍摄的影像清晰。
9.造成此问题的主要原因是：窄线宽拍摄光源与宽线宽显示光源的三个光谱特性：“光中心波长”、“光谱线宽度(色饱和度)”、“色域覆盖范围”存在巨大的差异。


技术实现要素：

10.有鉴于此，本发明提供了一种医用远程激光拍摄显示系统，能够解决使用窄线宽光源拍摄、宽线宽光源显示时导致的色彩过于艳丽、影像清晰度下降、细节缺失的医学影像失真、干扰医师判断的技术难题。
11.一种医用远程激光拍摄显示系统，系统包括激光影像拍摄端、激光影像显示端、计算机、网络链路和云端服务器；
12.所述激光影像拍摄端的拍摄光源采用多基色可见光激光对目标进行照明和医学
影像采集，并将采集的影像信息传送给与之相连的计算机中；
13.所述计算机通过自身的计算机软件将采集的医学影像合成为数字影像，通过激光影像显示端进行本地显示，或者将数字影像通过网络链路存储到云端服务器中，数字影像被异地计算机调用后通过激光影像显示端进行异地远程显示，所述激光影像显示端的显示光源使用多基色可见光激光。
14.所述目标包括生物体、生物器官、生物组织和细胞。
15.所述激光影像拍摄端的拍摄激光源输出亮度和色温受本地或远程的软件自动或人为控制；此时，与拍摄激光源所属医疗设备相连的本地或远程的激光显示器的色温跟随拍摄激光的变化而变化。
16.所述激光影像拍摄端的拍摄激光源发出的激光束经过激光斑抑制组件后形成均匀而稳定的面光照射于被拍摄目标表面或透射被拍摄目标，激光散斑抑制组件与被拍摄目标的距离大于拍摄激光的空间相干长度。
17.进一步地，所述激光影像拍摄端包括拍摄激光源、光学器件组、数字影像传感器和激光散斑抑制组件；所述光学器件组安装在承台上，承台带动光学器件组沿竖直和水平方向运动，拍摄激光源和激光散斑抑制组件设置在光学器件组的下方，拍摄激光源发射的激光通过激光散斑抑制组件后照射被拍摄目标，光学器件组实现光学成像聚焦，光学器件组的上方设置数字影像传感器，数字影像传感器通过电缆与计算机连接。
18.进一步地，所述激光影像拍摄端安置于医疗设备上或内部对目标进行医学影像采集。
19.进一步地，所述激光影像拍摄端所采集的医学影像采用计算机算法进行编码，并以加密方式进行本地或异地传播和再现。
20.进一步地，所述激光影像拍摄端的拍摄角度受本地或远程的人为或软件控制。
21.进一步地，所述影像拍摄端中还包含led、卤素灯等谱线宽度大于20nm的光源，作为医用远程激光拍摄显示系统的辅助成像照明光源。
22.进一步地，所述医用远程激光拍摄显示系统还包含语音收放组件。
23.有益效果：
24.1、本发明的激光影像拍摄端的拍摄光源与激光影像显示端的显示光源均使用可见光激光，使拍摄光源与显示光源中的多基色激光的谱线宽度、中心波长、拍摄色域与显示色域得到统一，解决了世界医学领域内，使用窄线宽光源拍摄而使用宽线宽光源显示时，导致的色彩过于艳丽、影像清晰度下降、细节缺失的医学影像失真、干扰医师判断的实际难题，有利于我国的超高清远程医疗体系的发展，符合5g+医疗、5g+超高清显示的发展方向，具有广阔的应用发展空间。
25.2、本发明的激光散斑抑制组件与被拍摄物体的距离大于拍摄激光的空间相干长度，能够避免激光散斑噪声在被拍摄物体表面成像，导致影像不清晰。
26.3、本发明激光影像拍摄端的拍摄激光源输出亮度和色温受本地或远程的软件自动或人为控制；与拍摄激光源所属医疗设备相连的本地或远程的激光显示器的色温跟随拍摄激光的变化而变化，上述措施可保证手术视野或病理切片等医学影像在本地及远程激光显示器上以相同影像参数呈现，解决远程医疗显示端的色彩、色温、亮度不同而导致的医学影像畸变干扰医师工作的问题。
附图说明
27.图1为本发明医用远程激光拍摄显示系统的组成示意图；
28.图2为本发明远程手术示教系统的原理示意图。
29.其中，1
‑
拍摄激光源、2
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光学器件组、3
‑
数字影像传感器、4
‑
激光散斑抑制组件、5
‑
电动承台、6
‑
载玻片、7
‑
病理切片、8
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计算机、9
‑
激光显示器。
具体实施方式
30.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
31.本发明提供了一种医用远程激光拍摄显示系统，系统包括激光影像拍摄端、激光影像显示端、计算机、网络链路和云端服务器，其中，激光影像拍摄端包括拍摄激光源1、光学器件组2、数字影像传感器3、激光散斑抑制组件4和电动承台5。激光影像显示端包括显示激光源、影像调制解调器和激光显示器9。
32.如附图1所示，光学器件组安装在电动承台5上，电动承台带动光学器件组沿竖直方向上下运动，拍摄激光源和激光散斑抑制组件设置在光学器件组2的下方，光学器件组2的上方设置数字影像传感器3，数字影像传感器3通过电缆与计算机8连接。
33.拍摄激光源1与显示激光源均使用460nm，520nm，640nm的蓝绿红三基色激光。此时，拍摄激光源与激光显示器9的显示激光源所构成的色域面积相同；中心波长相同；谱线宽度相同。
34.病理切片影像的激光显示器9采用液晶显示屏或dlp为影像调制解调器。
35.数字影像传感器3使用cmos或ccd等。
36.拍摄激光源1先聚焦后耦合入光纤中，光纤的另一端为激光散斑消除器件4。激光散斑消除器件4包括匀光棒，漫反射光学器件及反光杯。
37.三基色激光经过匀光棒匀光后照射于漫反射光学器上，形成发散激光。在此漫反射光学器件周围存在反射杯，反射杯将发散激光向反射杯出口反射并汇聚，形成病理切片7的拍摄激光。
38.经过反射杯汇聚的拍摄激光照射到放置有病理切片7的载波片6，采用透射照明方式对病理切片7进行成像照明。
39.拍摄激光透过病理切片7后入射显微镜头组2的物镜，最终在显微镜头组2的目镜端出射显微镜头组2，成像于人眼或成像于数字影像传感器3。
40.在本实施例中，采用三片式数字影像传感器分别对应拍摄激光中的红绿三基色激光。在数字影像传感器3与目镜之间存在有分光器件。
41.三个数字影像传感器分别接受红绿蓝三色激光，形成数字影像，后经过计算机8中的ai 软件将红绿蓝三幅影像合成为一幅最终数字影像。最终数字影像在三基色激光显示器9上显示。
42.本实施例中，成像照明光源还包括其他波长的半导体发光器件或受半导体激发产生荧光的光学器件：如紫外激光、红外激光、用于激发荧光物质的激光，红绿蓝led；量子点荧光光源、各种受激发光染料。
43.本实实例中的激光影像拍摄端与窥镜、腔镜、无影灯等手术器械相结合时，可安装于云台之上，医师可通过网络遥控云台及拍摄激光源1，调整拍摄角度及拍摄亮度和色温。
44.显示照明光源还包括其他波长的半导体发光器件或受半导体发光器件激发产生荧光的光学器件：如紫外激光、红外激光、用于激发荧光物质的激光，红绿蓝led；量子点荧光光源、各种受激发光染料。
45.显微镜头组通过电动承台5在病理切片区域进行移动。
46.激光显示器9采用投影式显示或液晶平板式显示。
47.拍摄激光源1采用气体冷却、液体冷却、半导体制冷、热管进行冷却。
48.最终病理切片影像在显示时，受到软件控制，病理医生可根据实际需要对显示的影像色彩进行人工调整，获取最佳效果。
49.实施例2：
50.如图2所示，本实施例公开一种三基色激光成像及显示终端组成的远程手术示教系统。
51.a医院的激光影像拍摄端安置于手术内窥镜中并与连接a医院计算机，a医院计算机连接a医院激光显示器；b医院的激光影像拍摄端连接b医院计算机，b医院计算机连接a医院激光显示器。a医院计算机与b医院计算机通过网络链路与云端服务器相连，形成三基色激光像及显示的远程手术示教系统。
52.在a医院使用带有激光影像拍摄端的内窥镜对手术过程进行数字医学影像采集。采集的医学影像在a医院计算机上进行影像合成、压缩、加密并上传云端服务器进行存储。
53.拍摄激光源1中的红、绿、蓝三色激光采用分时输出。数字影像传感器3采用单片式，数字影像传感器3的曝光时间与拍摄激光源1中的红绿蓝激光输出时间相对应。经过分次曝光的红、绿、蓝单色影像经过计算机8中的软件合成手术术野的彩色影像。
54.拍摄激光源1的色温、亮度可受a医院的本地医师调控，产生最佳术野医学影像。拍摄激光源1的色温、亮度可受ai软件的控制，进行多种色温和亮度的自动拍摄，形成不同色温亮度下的术野医学影像供其他医院的医师进行远程手术示教时的调用。
55.激光拍摄的术野影像在远程手术示教指挥时，a医院与b医院的医师，使用色域、中心波长、谱线宽度相同的激光液晶显示器进行影像信息的同步显示。
56.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。