中科院長(zhǎng)春光機(jī)所研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種內(nèi)窺鏡，它能夠同時(shí)獲取3D可見光和近紅外熒光圖像。其光學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)合了高分辨率 3D 成像功能，并且可以像皮皮蝦一樣同時(shí)檢測(cè)多波長(zhǎng)光的能力。

這種內(nèi)窺鏡采用立體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)3D成像功能，而傳感器的靈感來自皮皮蝦的復(fù)眼，不僅能夠檢測(cè)多光譜信息，還可以識(shí)別偏振光。這個(gè)傳感器具有不同光譜和極化響應(yīng)的像素，可同時(shí)檢測(cè)電磁頻譜的多個(gè)光譜。

不同濃度的熒光試劑：吲哚菁綠。

圖像：（a） 近紅外熒光圖像;（b） 近紅外熒光圖像的強(qiáng)度分布;

（c） 可見光下樣品的彩色圖像;（d） 結(jié)合彩色圖像和近紅外熒光圖像的結(jié)合圖像。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，雙目光學(xué)設(shè)計(jì)的兩個(gè)單獨(dú)系統(tǒng)必須具有完全相同的參數(shù)。中國(guó)科學(xué)院研究員Chenyoung Shi說：“這對(duì)光學(xué)組件的處理精度提出了嚴(yán)格的要求。” 研究人員測(cè)試了內(nèi)窺鏡，分析了分辨率，熒光成像能力，以及同時(shí)使用近紅外光和可見光的顏色信息進(jìn)行成像的能力。內(nèi)窺鏡在可見光下實(shí)現(xiàn)了高達(dá)每毫米七條光譜線對(duì)的分辨率，與目前使用的內(nèi)窺鏡的分辨率相匹配，在近紅外照明下達(dá)到每毫米四條光譜線的分辨率。

研究人員利用這個(gè)器件獲得了三種濃度熒光試劑吲哚菁綠下的可見光和近紅外熒光的圖像，這是一種用于標(biāo)記腫瘤組織的近紅外熒光標(biāo)簽。這三個(gè)樣本對(duì)人眼無(wú)法區(qū)分。不過使用多模式內(nèi)窺鏡，樣品很容易區(qū)分。通過成像一個(gè)有著許多縱橫交錯(cuò)部分的復(fù)雜玩具，研究人員測(cè)試了內(nèi)窺鏡的3D成像性能。

研究人員設(shè)想他們的器件將取代現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡，臨床醫(yī)生從而不需要接受如何使用新儀器的訓(xùn)練。"現(xiàn)有的熒光3D內(nèi)窺鏡要求外科醫(yī)生在手術(shù)過程中切換工作模式來看熒光圖像，"Shi說。"由于我們的 3D 內(nèi)窺鏡可以同時(shí)獲取可見和熒光的 3D 圖像，因此它不僅提供了更多的視覺信息，還可以大大縮短手術(shù)時(shí)間并降低手術(shù)過程中的風(fēng)險(xiǎn)。在機(jī)器人手術(shù)中，內(nèi)窺鏡在測(cè)試中傳遞的增強(qiáng)視覺信息可以幫助外科醫(yī)生區(qū)分各種類型的組織。"雖然今天的機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)需要外科醫(yī)生在近的地理位置進(jìn)行手術(shù)，但基于這種多式模 3D 內(nèi)窺鏡的機(jī)器人手術(shù)可能有一天允許外科醫(yī)生在遙遠(yuǎn)的地方遠(yuǎn)程執(zhí)行手術(shù)，"Shi 說。 “這可以幫助解決醫(yī)療資源分配不均的問題，使生活在醫(yī)療條件相對(duì)較差地區(qū)的人民受益?！毖芯咳藛T打算整合更多的波長(zhǎng)以及識(shí)別光極化的能力來進(jìn)一步開發(fā)該系統(tǒng)，以提供更完備的信息。

這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《Optics Express》上。(www.doi.org/10.1364/OE.410424)

新聞鏈接：http://www.opticsjournal.cn/Post/Details/PT201227000077w4z7C

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