中国科学院的研究人员开发了一种新型的生物医学内窥镜

最近，中国科学院的研究人员开发了一种新型的生物医学内窥镜，可以同时获得三维可见光和近红外荧光图像。

它的光学设计结合了人类视觉的高分辨率三维成像和螳螂虾同时检测多种波长的能力。

具有三维成像功能的内窥镜可以帮助外科医生准确定位患病组织。

荧光成像的添加可以使癌组织的清除变得更加容易，或者可以突出显示需要避免的解剖结构的关键部分。

中国科学院的史晨颖及其同事描述并演示了这种新型的多模式内窥镜。

尽管这是早期演示，但新的内窥镜旨在直接替代现有的内窥镜，而无需临床医生学习如何使用新仪器。

“现有的荧光3D内窥镜需要外科医生在手术过程中切换工作模式才能看到荧光图像”。

施说。

因为我们的三维内窥镜可以同时获取可见和荧光的3D图像，所以它不仅提供了更多的视觉信息，而且大大缩短了手术时间并降低了手术风险。

辅助机器人手术尽管它可以用于任何内窥镜手术，但研究人员设计了一种用于机器人手术系统的新型多模式内窥镜。

这些系统有助于提高微创手术的精确度和准确性，并可以帮助外科医生在身体狭窄的部位执行复杂的任务。

对于机器人手术，新型内窥镜提供的增强的视觉信息可以帮助外科医生区分手术领域中的不同类型的组织。

“尽管当今的机器人手术系统要求外科医生保持关闭状态，但基于这种多模式3D内窥镜的机器人手术有一天可能会允许外科医生在远程位置进行远程操作”。

施说。

“这将有助于解决医疗资源分配不均的问题，并使生活在医疗条件相对较差地区的人们受益”。

新的多模式内窥镜使用两个光学系统来实现高分辨率的三维成像，从而形成类似于人眼的双目设计。

但是，在这种情况下，光学设计既可以容纳人眼之类的可见光，又可以容纳荧光成像所需的近红外波长。

螳螂虾的复眼激发的传感器检测到该光，该传感器不仅可以检测多光谱信息，还可以识别偏振光。

传感器通过使用具有不同光谱和极化响应的像素来检测电磁光谱的多个部分。

为了获得高质量的三维图像，双目光学系统必须具有两个具有完全相同参数的光学系统。

他说：“这对光学元件的加工精度提出了严格的要求”。

“我们已经通过使用精密的光学处理技术达到了这一精度，并将其与基于芯片的光谱技术相结合，使这种多模式三维内窥镜成为可能”。

将可见光和荧光图像组合在一起为了测试新型内窥镜，研究人员分析了其分辨率，荧光成像功能以及同时获得具有近红外和可见颜色信息的三维图像的功能。

内窥镜性能良好，在可见光下的分辨率高达每毫米7条线对-与当今使用的最佳3D内窥镜相同-在近红外照明下的分辨率为每毫米4条线对。

然后，他们使用内窥镜获取三种浓度的吲哚菁绿的可见色和近红外荧光图像。

这种近红外荧光标记已被美国食品药品监督管理局批准用于标记肿瘤组织。

尽管人眼无法区分这三个样本，但是多模式三维内窥镜可以清楚地区分这三个样本。

研究人员还测试了内窥镜的3D成像性能，将其用于拍摄具有许多交叉部分的玩具。

即使经过长时间的观察，内窥镜也可以产生3D图像，不会引起眼睛疲劳。

研究人员计划使用三维内窥镜进行额外的生物学和临床成像。

他们还计划合并更多的波长，并具有感知偏振的能力，以提供更多的视觉信息。