技术领域
[0001] 本实用新型涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种光学显微成像系统。
背景技术
[0002] 目前国内长期以来，肝穿刺病理诊断一直是肝
纤维化诊断的金标准，一般使用
染色的方式对肝病理切片样本进行染色，然后得到
肝细胞中的
胶原蛋白的形态，以帮助医生进行进一步诊断。
[0003] 但常规染色的使用剂量会严重影响对肝细胞纤维化程度的评估及临床诊断，因此常规染色方法仅可用于形态评估，无法进行量化分析，从而有导致误诊的
风险。例如，如果一个肝病理切片样本的纤维程度处于两个分级的中界点，其染剂的多少会直接影响医生对纤维化的判断。而且由于主观性较强，两个医生对于同一张切片样本的判断很有可能是不同的，甚至于同一个医生两次的判断也有可能不尽相同
[0004] 综上所述，如何有效地避免染剂的量对医生诊断的影响，是目前本领域技术人员急需解决的问题。实用新型内容
[0005] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种光学显微成像系统，该光学显微成像系统的结构设计可以有效地避免染剂的量对医生诊断的影响。
[0006] 为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0007] 一种光学显微成像系统，包括：
[0008] 用于放置所述待测
生物组织样本的载物台；
[0010] 功率
控制器、光束整形元件和物镜，从所述激光器发出的激光能够依次经所述功率控制器、光束整形元件和物镜后照射在所述载物台上的待测生物组织样本上；
[0011] 二次谐波检测通道，用于接收采集来自所述待测生物组织样本的激发光的二次谐波
信号；
[0012] 双
光子激发
荧光检测通道，用于接收采集来自所述待测生物组织样本的激发光的
双光子激发荧
光信号。
[0013] 优选地，上述光学显微成像系统中，所述双光子激发荧光检测通道包括第一
滤波器和第一探测器，所述第一探测器接收透过所述第一滤波器的待测生物组织样本激发光并转换成双光子激发
电信号。
[0014] 优选地，上述光学显微成像系统中，所述双光子激发荧光检测通道还包括第一反光镜和
低通滤波器，所述待测生物组织样本的激发光依次经所述低通滤波器和第一反光镜后照射至所述第一滤波器。
[0015] 优选地，上述光学显微成像系统中，所述双光子激发荧光检测通道还包括第二反光镜、第二滤波器和第二探测器，所述待测生物组织样本的激发光依次经所述低通滤波器和第二反光镜后照射至所述第一滤波器和第二滤波器，所述第二探测器接收透过所述第二滤波器的待测生物组织样本激发光并转换成双光子激发电信号。
[0016] 优选地，上述光学显微成像系统中，还包括第三反光镜、透光镜、感光元件以及设置于所述物镜和低通滤波器之间的白色
光源。
[0017] 优选地，上述光学显微成像系统中，所述二次谐波检测通道包括第一聚光器、
带通滤波器和第三探测器，所述待测生物组织样本的激发光依次经所述第一聚光器和带通滤波器后照射至第三探测器，所述第三探测器接收透过所述带通滤波器的待测生物组织样本激发光并转换成二次谐波电信号。
[0018] 优选地，上述光学显微成像系统中，所述二次谐波检测通道还包括第四反光镜和第三滤波器，所述待测生物组织样本的激发光依次经所述第一聚光器、第四反光镜和第三滤波器。
[0019] 优选地，上述光学显微成像系统中，所述二次谐波检测通道还包括翻动转镜和光学探测器，透过所述第三滤波器的待测生物组织样本激发光能够经所述翻动转镜后照射在光学探测器和/或带通滤波器上。
[0020] 优选地，上述光学显微成像系统中，所述带通滤波器和第三探测器之间还设置有第二聚光器。
[0021] 优选地，上述光学显微成像系统中，还包括设置于所述功率控制器和光束整形元件之间的XY扫描元件。
[0022] 优选地，上述光学显微成像系统中，还包括用于带动所述载物台移动的移动平台。
[0023] 应用本实用新型提供的光学显微成像系统时，可以通过二次谐波检测通道采集来自待测生物组织样本的激发光的二次谐波信号，收集到的二次谐波信号能够生成二次谐波成像。同时可以通过双光子激发荧光检测通道采集来自待测生物组织样本的激发光的双光子激发荧光信号，收集到的双光子激发荧光信号能够生成双光子激发荧光显微成像。可以将得到的二次谐波成像和双光子激发荧光显微成像进行复合
叠加，直接展现胶原纤维及其周围的组织细胞形态。由上可知，本
申请提供的光学显微成像系统利用非线性光学技术能够对肝脏病理组织及纤维胶原进行免染色成像，利用二次谐波和双光子荧光产生的显微图像获得生物组织样本中胶原蛋白的形态学特征及组织细胞的形态学特征，可直接进行
数字量化分析以达到更高的准确性和一致性，进而避免了染剂的量对医生诊断的影响。
附图说明
[0024] 为了更清楚地说明本实用新型
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025] 图1为本实用新型实施例提供的光学显微成像系统的结构示意图；
[0026] 图2为待测生物组织样本经
马松三色染色得到的成像；
[0027] 图3A为使用本申请提供的光学显微成像系统得到的二次谐波成像；
[0028] 图3B为使用本申请提供的光学显微成像系统得到的双光子激发荧光显微成像；
[0029] 图4为图3A与3B合成的结果图。
[0030] 在图1-4中：
[0031] 201-激光器、202-功率控制器、203-XY扫描元件、204-物镜、205-低通滤波器、206-第二反光镜、207-第一滤波器、208-第一探测器、209-第二滤波器、210-第二探测器、211-待测生物组织样本、212-第一聚光器、213-第四反光镜、214-第三滤波器、215-翻动转镜、216-带通滤波器、217-第三探测器、218-光学探测器、219-光束整形元件、220-第五反光镜、221-第一反光镜、222-白光光源、223-第三反光镜、224-透光镜、225-感光元件。
具体实施方式
[0032] 本实用新型的目的在于提供一种光学显微成像系统，该光学显微成像系统的结构设计可以有效地避免染剂的量对医生诊断的影响。
[0033] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0034] 请参阅图1，本实用新型提供的光学显微成像系统包括载物台、激光器201、功率控制器202、光束整形元件219、物镜204、二次谐波检测通道和双光子激发荧光检测通道。其中，载物台用于放置待测生物组织样本211。激光器201能够发射激光，从激光器201发出的激光能够依次经功率控制器202和物镜204后照射在载物台上的待测生物组织样本211上。其中，功率控制器202能够保证激光器201发出的激光以相同的
波长作用于待测生物组织样本211的所
选定位置。激光器201发出的激光依次经功率控制器202、光束整形元件219和物镜204后照射在载物台上的待测生物组织样本211上以激发出激发光。二次谐波检测通道用于接收采集来自待测生物组织样本211的激发光的二次谐波信号。双光子激发荧光检测通道用于接收采集来自待测生物组织样本211的激发光的双光子激发荧光信号。
[0035] 其中，二次谐波检测通道和双光子激发荧光检测通道可位于透射端正向收集激发光，亦可位于反射端反向收集激发光。二次谐波检测通道和双光子激发荧光检测通道的个数也可根据实际需求进行增减。
[0036] 应用本实用新型提供的光学显微成像系统时，可以通过二次谐波检测通道采集来自待测生物组织样本211的激发光的二次谐波信号，收集到的二次谐波信号能够生成二次谐波成像。同时可以通过双光子激发荧光检测通道采集来自待测生物组织样本211的激发光的双光子激发荧光信号，收集到的双光子激发荧光信号能够生成双光子激发荧光显微成像。可以将得到的二次谐波成像和双光子激发荧光显微成像进行复合叠加，直接展现胶原纤维及其周围的组织细胞形态。由上可知，本申请提供的光学显微成像系统利用非线性光学技术能够对肝脏病理组织及纤维胶原进行免染色成像，利用二次谐波和双光子荧光产生的显微图像获得生物组织样本中胶原蛋白的形态学特征及组织细胞的形态学特征，可直接进行数字量化分析以达到更高的准确性和一致性，进而避免了染剂的量对医生诊断的影响。
[0037] 光束整形元件219与物镜204之间还可以设置第五反光镜220。
[0038] 其中，可以使用
数据采集成像系统进行成像，数据采集成像系统能够接受光转换后的信号并进行二次谐波成像和双光子激发荧光显微成像。还可以使用激光扫描镜接受激光器201发出的激光进行扫描后将激光传到
显微镜物镜204并照射在待测生物组织样品上以激发出激发光。
[0039] 激光器201可以为掺
钛蓝
宝石飞秒激光器201，其能够产生特定波长范围的激发光源，以使待测生物组织样本211的激发光的波长范围为710nm—990nm。物镜204可以对样本所要观察的位置聚焦，动态观察生物组织样本所选择位置的状况。
[0040] 优选地，上述双光子激发荧光检测通道包括第一滤波器207和第一探测器208，第一探测器208接收透过第一滤波器207的待测生物组织样本211激发光并转换成双光子激发电信号。即待测生物组织样本211激发光照射至第一滤波器207，第一滤波器207根据所用激光器波长以及待测生物样本的组织进行合理选择滤波范围，仅使双光子激发荧光透过第一滤波器207，双光子激发荧光照射至第一探测器208上转换成双光子激发电信号。
[0041] 进一步地，双光子激发荧光检测通道还包括第一反光镜221和低通滤波器205，待测生物组织样本211的激发光依次经低通滤波器205和第一反光镜221后照射至第一滤波器207。即待测生物组织样本211激发光首先照射在低通滤波器205上，低通滤波器205根据所用激光器波长以及待测生物样本的组织进行合理选择滤波范围，透过低通滤波器205的激发光照射在第一反光镜221上并经第一反光镜221反射后照射在第一滤波器207上。
[0042] 上述实施例中，双光子激发荧光检测通道还包括第二反光镜206、第二滤波器209和第二探测器210，待测生物组织样本211的激发光依次经低通滤波器205和第二反光镜206后照射至第二滤波器209，即透过低通滤波器205的激发光经第二反光镜206反射后照射在第二滤波器209上。
[0043] 第二探测器210接收透过第二滤波器209的待测生物组织样本211激发光并转换成双光子激发电信号。经第二反光镜206反射的光照射在第二滤波器209上，第二滤波器209根据所用激光器波长以及待测生物样本的组织进行合理选择滤波范围，仅使双光子激发荧光透过第二滤波器209，双光子激发荧光照射至第二探测器210上转换成双光子激发电信号。
[0044] 为了实现待测生物组织样本211的传统光学成像，该光学显微成像系统还包括第三反光镜223、透光镜224、感光元件225以及设置于物镜204和低通滤波器205之间的白色光源222，待测生物组织样本211的反射光依次经第三反光镜223、透光镜224和感光元件225，最终感光元件225进行显微成像。其中，透光镜224可以为透光镜组。
[0045] 在另一实施例中，二次谐波检测通道包括第一聚光器212、带通滤波器216和第三探测器217，待测生物组织样本211的激发光依次经第一聚光器212和带通滤波器216后照射至第三探测器217，第三探测器217接收透过带通滤波器216的待测生物组织样本211激发光并转换成二次谐波电信号。其中，第一聚光器212用于收集高
散射参数的二次谐波，提高二次谐波的强度，有效识别胶原蛋白含量，以及避免背景光信号的影响。带通滤波器216根据所用激光器波长以及待测生物样本的组织进行合理选择滤波范围。即第一聚光器212收集的二次谐波照射至带通滤波器216，透过带通滤波器216的激发光照射第三探测器217上。
[0046] 进一步地，二次谐波检测通道还包括第四反光镜213和第三滤波器214，待测生物组织样本211的激发光依次经第一聚光器212、第四反光镜213和第三滤波器214。第三滤波器214将根据所用激光器波长以及待测生物样本的组织进行合理选择滤波范围。透过第一聚光器212的光经第四反光镜213反射后照射至第三滤波器214。
[0047] 上述实施例中二次谐波检测通道还可以包括翻动转镜215，透过第三滤波器214的激发光照射在翻动转镜215上，经翻动转镜215的反射后的激发光照射在带通滤波器216上。
[0048] 二次谐波检测通道还可以包括光学探测器218，经翻动转镜215的反射后的激发光照射在光学探测器218和/或带通滤波器216上。在二次谐波检测通道中，光学探测器218可以采集二次谐波。若光学探测器218位于双光子激发荧光检测通道中，光学探测器218也可以采集双光子激发荧光。
[0049] 另外，带通滤波器216和第三探测器217之间还设置有第二聚光器，第二聚光器用于收集高散射参数的二次谐波，提高二次谐波的强度，有效识别胶原蛋白含量，以及避免背景光信号的影响。
[0050] 第一滤波器207、第二滤波器209和第三滤波器214可以均为
光电倍增管检测器。
[0051] 为了便于确定设定波长光波作用位置，还可以包括设置于功率控制器202和光束整形元件219之间的XY扫描元件203，XY扫描元件203能够以XY轴为坐标，精确地确定设定波长光波作用位置。从功率控制器202发出的光经XY扫描元件203后照射至物镜204。
[0052] 为了便于调整待测生物组织样本211的位置，还可以包括用于带动载物台移动的移动平台，移动平台带动载物台移动以实现待测生物组织样本211的位置调整。
[0053] 进行实验时，将同一肝组织样本，切割成相同的两个
组织切片，每个组织切片的厚度为10μm，分别进行马松三色染色处理成像，得到如图2所示的图像。另一组织切片不进行任何染色方法处理为非染色肝组织样本，使用本申请提供的光学显微成像系统进行成像，最终得到二次谐波成像如图3A和双光子激发荧光显微成像如3B。其中，图2的方法倍率为10倍。图3A和图3B为物镜204放大倍率为10倍且激光波长为900nm时得到的成像。图4为将图3A和图3B合成后得到的图像。
[0054] 即图像3A是采集TPEF信号而生成的组织细胞图像，图像3B是采集SHG信号而生成的胶原蛋白图像，最终的结果图是由图像3A和图像3B合成出的RGB图像，其中R通道是图像3A，G通道是图像3B，B通道无内容。因此在合成出的结果中，组织细胞位置呈现为红色，胶原蛋白位置呈现为绿色。
[0055] 将图2和图4进行对比，当生物组织样本表面胶原纤维较细时，SHG成像仍然可清晰地观察到胶原蛋白的分布情况，进而判断胶原蛋白的含量。而使用马松三色染色方法无法清晰地观察到胶原蛋白的分布情况。这主要是由于马松三色染色方法对组织中的胶原蛋白染色，吸收红光后，产生清晰地绿光，进而捕获组织中胶原蛋白的信息，当组织表面胶原纤维较细时而不能吸收足够产生绿光的红光，结果不能得到胶原蛋白的任何信息。
[0056] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0057] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种
修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
