基于近红外自体荧光的甲状旁腺快速识别系统设计

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术中甲状旁腺的识别一直是临床的难点之一。传统的临床识别方法使用染色剂和试纸进行识别,但存在损伤腺体的风险和可能产生的毒副作用。近年来,甲状旁腺的自体荧光性质被发现和描述,引起了医工结合的研究热潮。近红外荧光成像设备可以实时可视化检测甲状旁腺,但目前大部分设备体积庞大,不适宜用在开口创面较小的甲状腺手术中,现有的近红外成像设别对甲状旁腺荧光识别果不理想。本文基于近红外荧光成像原理,针对方便快捷的识别甲状旁腺,对甲状旁腺的自体荧光成像与术中实时定位展开研究,实现了一套便携式的基于近红外荧光成像的甲状旁腺快速识别系统,经模拟临床实验验证,本文所设计的系统可以将甲状旁腺与肌肉和脂肪组织区分,并利用投影对其进行定位。本文主要研究内容如下:(1)针对甲状旁腺自体荧光特性设计荧光激发与捕获系统。根据荧光参数对相机、激发光源、滤光片等硬件设备进行了选型;依据临床手术实际需求对激发光源进环形行排布设计,并对系统的环形激发光源进行仿真;(2)针对操作者无法在目标区域快速便捷的获取目标位置,设计基于为微振镜投影的原位投影指示系统。包括对投影仪、二向色镜等硬件参数进行了选型,对成像和投影进行共轴化设计和统一视场角设计,使投影视场与拍摄视场匹配且实现不受工作环境变化影响,经测试匹配精度可达0.5mm;(3)基于Python和PYQT设计并开发系统上位机软件,对常用直方图均衡化算法进行分析比对,针对低照度近红外荧光图像难以肉眼观察的问题展开图像增强的研究,改进了一种基于直方图最大峰值和平均灰度获取直方图均衡化裁剪阈值参数方法,对比增强后图像的主观感受和客观评价指标,本文的荧光图像增强效果优于常用算法;
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