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刘才华,蔡蕤,冯霞,徐涛.基于内源光信号的纤维光学内镜设计[J].数据采集与处理,2021,36(4):705-712
基于内源光信号的纤维光学内镜设计
Design of Fiber Optic Endoscope Based on Optical Intrinsic Signal
投稿时间:2021-04-23  修订日期:2021-05-18
DOI:10.16337/j.1004-9037.2021.04.008
中文关键词:  内窥镜  内源光信号  成像  血氧
英文关键词:endoscope  optical intrinsic signal  imaging  blood oxygen
基金项目:国家自然科学基金(61875085)资助项目;国家自然科学基金重大科研仪器研制(81727804, 81827803)资助项目。
作者单位邮编
刘才华 中国民航大学计算机科学与技术学院, 天津300300,中国
民航旅客服务智能化应用技术重点实验室北京 101318, 中国 
101318
蔡蕤 中国民航大学计算机科学与技术学院, 天津300300,中国 300300
冯霞 中国民航大学计算机科学与技术学院, 天津300300,中国
民航旅客服务智能化应用技术重点实验室北京 101318, 中国 
101318
徐涛 中国民航大学计算机科学与技术学院, 天津300300,中国
民航旅客服务智能化应用技术重点实验室北京 101318, 中国 
101318
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中文摘要:
      内镜检查是临床消化道疾病诊疗的最主要手段,其功能是获取组织的结构信息。在消化道疾病的发生和发展过程中通常伴随着功能信息如血氧及与代谢相关参数的改变。论文基于内源光信号成像技术开发了一套纤维光学内镜系统,能够测量生物组织氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、细胞色素C、细胞色素氧化酶、黄素腺嘌呤二核苷酸(Flavin adenine dinucleotide, FAD)和散射特性等6种功能信息的变化量。设计注射过量亚硝酸钠(800 mg/kg)的小鼠实验,利用所设计的纤维光学内镜成功获得了注射药物3、6、9、12、15以及18 min后同视野、在体的血氧及与代谢相关参数图像。实验模型的氧合血红蛋白含量持续减少,脱氧血红蛋白的含量持续增加。研究表明内源光信号的纤维光学内镜系统能够准确反映生物组织功能信息的变化规律。
英文摘要:
      Endoscopy is the main method in the clinical diagnosis and treatment of gastrointestinal diseases. Its function is to obtain the structural information of the tissue. The occurrence and development of digestive diseases are usually accompanied by the changes of functional information, such as blood oxygen and metabolic parameters. This paper develops a fiber optic endoscopy system based on endogenous optical signal imaging technology, which can measure changes of six types of functional information including biological tissue oxy-hemoglobin, deoxy-hemoglobin, cytochrome C, cytochrome oxidase, FAD and scattering characteristics for biological tissues. In this study, we designed an in-vivo animal experiment with injection of excessive sodium nitrite. Then, the designed fiber optic endoscopy system was utilized to obtain the blood oxygen and metabolism related parameters in the same field at 3, 6, 9, 12, 15 and 18 min time points during drug injection. The concentration of oxyhemoglobin in the experimental model continued to decrease, while that of deoxyhemoglobin continued to increase. Research shows that the fiber optic endoscopy system based on intrinsic optical signal can accurately reflect the change of biological tissue function information.
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