桌子 1 列出了该设备所涉及的相关材料。
表 1 成像元件参数。
北部战区总医院批准了本次实验，并按照相关指定指南和规定进行实验。
作者遵守了 ARRIVE 指南。
三维可调焦视觉平台
可调焦视觉平台由两层可拆卸平台组成（定制版，中国江苏变腾科技有限公司），如图1所示。 2答：上部可移动平台主要用于固定成像模块，包括相机、镜头、二向色镜以及可见光源。 同时，下部活动平台专门用于稳定近红外光源。 相机剪辑（图二） 2上平台aa)设有水平面（沿X、Y轴）和垂直面（沿Z轴）移动和微调，如图1所示。 2交流）。 同样，下平台的近红外光源也可以进行水平和垂直调节。 整个视觉聚焦平台可以独立运行，也可以固定在可移动平台上。 每个部件都是可拆卸的，便于根据手术要求进行定制和组合。
荧光成像系统的整体结构概述如下： (A) 3D可调焦视觉平台前视图： 光路系统：接收可见光和荧光光，产生相应的可见光和荧光图像。 b. 9 W 可见光源。 C。 定制移动平台。 d. 两组30W功率LED近红外激发光源及配套散热装置。 e. 外科领域。 (B) 3D 可调焦视觉平台的侧视图。
光源系统
近红外激发光源由近红外LED灯珠方形阵列组成，可见光源由可见光LED灯珠圆形阵列组成。 为了满足多样化的实验需求，近红外激发光源可以灵活调整模块数量、放置位置、总输出能量、光波段、前表面透镜散射角等指标。 本研究采用两组30 W功率LED近红外激发光源（配备60°透镜，中心波长753 nm）及配套散热装置（定制版，深圳奇异果光电有限公司） ，中国）位于操作平台之上。 这种布置确保了手术平面上的高功率强度和全面的光覆盖（图 1）。 3B）。 可见光源包括位于透镜下方的9W圆形LED光源（型号A53108，内径53mm，五排灯珠，中心波长452nm，中国广东广州利民资源有限公司）（如图。 3C）。 光源的光强度可调，以保证测试样品表面的最佳照度。
荧光成像系统的组件： (A) 光路系统： NIR相机，连接770-825 nm带通滤光片。 b. 铝制黑匣子，装有长波通二向色镜（5 × 10–2 6 cm，400—750 nm HR，780—900 nm HT）。 C。 可见光相机，连接400–700 nm带通滤光片。 d. V型接口线扫描定焦镜头，接收可见光和荧光。 (B) NIR 激发源：30 W LED，配备 60° 透镜，中心波长为 753 nm。 (C)可见光源：9W圆形LED，内径53mm，五排灯珠，中心波长452nm。 (D) 十字激光定位器。
实验过程中，可见光源和近红外光源同时启动，可以用肉眼直接观察组织。 随后，两个摄像头拍摄的图像分别在可见光和近红外光下显示实时组织图像。
光路系统
成像模块位于实验台上部活动平台上，能够捕获可见光和近红外荧光并生成相应的图像。 该模块采用铝制黑盒（定制版，风云壳，中国浙江宁波）作为中心功能部件进行多方向连接（图1）。 3乙）。 暗箱内表面经过黑色阳极氧化处理，确保不透光和不反光，最大限度地减少外部干扰。 暗盒的尺寸为长60毫米、宽52毫米、高52毫米。 顶面、底面和侧面分别设有直径为32mm、40mm和40mm的圆孔。 暗箱内，长通二向色镜（5 × 6 cm，400–750 nm HR，780–900 nm HT），770–825 nm 带通滤光片（型号 102，直径 12.7 mm，联光科技）有限公司，北京，中国）和近红外CMOS相机（BIGEYE10000KPA，Toup Tek Photonics，中国浙江，中国）连接在顶面。 此外，侧面还连接了400-700 nm带通滤波器（中国北京联光科技有限公司）和可见光相机（BIGEYE10000KPA，中国浙江拓泰光电），而一个V接口线扫描聚焦镜头（ELS-100/5.6 V，中国福建昊蓝光电有限公司）连接在底面（图1）。 3广告）。
在实验过程中，可见光首先照射到物体表面，从物体表面反射，沿着可见光路传播，并被可见光相机捕获。 同时，近红外光到达物体表面，组织内ICG引起荧光照射后，发生光谱跃迁，发射出波长更长的近红外光。 该光束沿着近红外光路传播，最终被近红外相机捕获。
激光定位系统
为了确保感兴趣区域 (ROI) 内中心点的精确机器视觉定位，在与目标区域相同的水平面上安装了可拆卸十字激光定位器（红光 650 nm，中国深圳新坤阳科技有限公司）。二向色镜（图二） 3D）。 手术前，可将激光的十字中心点调整至与可见光下的成像中心点对齐，然后将激光定位器牢固地固定。 在手术过程中，随着相机的移动，激光十字在手术区域内的定位点作为成像中心点。 该系统显着提高了手术过程中ROI定位的效率和准确性。
计算机处理系统
我们开发了LabVIEW 4.11.18012程序作为控制软件（图1）。 5）。 该程序同时无缝协调近红外相机和可见光相机的操作。 利用该软件，我们通过数字组合可见光和近红外图像来实现目标组织或血管的技术融合成像。 最初，LabVIEW软件被配置为捕获荧光灰度图像，其中程序消除黑色背景，仅保留荧光成分。 随后，荧光切片被伪彩色化并与可见光彩色图像融合。 结果是融合图像将伪彩色荧光图像叠加到彩色可见光图像上。 软件可灵活调整各种成像参数，包括采样频率、白平衡、亮度、对比度、伽玛值、旋转角度、平移或旋转替换值等，确保捕获精确清晰的图像。 在整个成像过程中，该设备实现了2.8 Hz的帧速率，空间分辨率（图像大小以像素为单位）达到4096×2160 DPI。
术中荧光成像
1.
选取雄性兔10只（3.0±0.2 kg），编号1~10，分别配制浓度为0.001、0.0025、0.005、0.01、0.02、0.05、0.10、0.25、0.5和1.0 mg/ml的ICG溶液。 将1~8号雄性兔两侧输尿管结扎后，将10个浓度的ICG溶液各5ml（足以充满膀胱）逆行灌注到膀胱中，以获得初始膀胱荧光图像。 利用Image Pro Plus 6.0测量不同浓度下膀胱的平均荧光强度。 我们的研究结果表明，0.001 mg/ml ICG 的平均荧光强度逐渐增加。 与低浓度ICG相比，0.01 mg/ml ICG的平均荧光强度较高。 此外，与高浓度ICG相比，0.01 mg/ml ICG的平均荧光强度没有显着变化，可以实现完整的膀胱荧光成像。 因此，我们选择0.01 mg/ml ICG进行实验。
2.
我们选择典型的中空器官，如输尿管、膀胱和小肠进行成像。 使用8只雄性兔子（2.0±0.5 kg）并随机分为两组：第1组用于泌尿系统荧光成像（n = 4）和第2组用于小肠荧光成像（n = 4）。 0.3ml/kg盐酸甲基噻嗪肌肉注射诱导麻醉。 第2组将2mL 0.01mg/mL ICG注射至家兔双侧肾盂，拍摄输尿管和膀胱图像。 在第1组中，将2mL ICG（0.01mg/mL）注射到兔子的耳静脉中，并捕获小肠的图像。
3.
我们专注于膀胱进行进一步的成像实验。 雄性兔6只（2.0±0.5kg）随机分为两组。 每只兔子都进行了 24 小时禁水。 实验过程中，近红外激发光源距离兔子7 cm，定焦镜头距离实验平台56 cm。 第1组（n = 3）将5 ml 0.01 mg/ml ICG逆行输注至膀胱（保持膀胱刚刚充盈），随后进行荧光成像，观察膀胱从最初到肉眼可见的荧光变化。阶段，为手术提供全面的视野。 计算相应时间的平均荧光强度。 在第 2 组 (n = 3) 中，双侧输尿管结扎后，将 5 ml 0.01 mg/ml ICG 逆行输注到膀胱中。 进行荧光成像，获取各点的荧光图像，并计算相应的平均荧光强度。 最后比较两组荧光图像的平均荧光强度。
1705589625
2024-01-18 14:20:39
#生物组织成像近红外荧光系统的构建
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