專利名稱：一種乳腺癌多光譜成像檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及生物醫(yī)學(xué)測量和醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種乳腺癌多光譜成像檢測儀。
背景技術(shù)：
乳腺疾病一直以來都是危害女性生命健康的殺手之一。乳腺疾病主要包括乳腺增生、乳腺導(dǎo)管擴張癥、乳腺纖維瘤、乳腺管乳頭狀瘤和乳腺癌等。據(jù)統(tǒng)計，在我國的有些城市，如京津滬區(qū)域，乳腺癌已經(jīng)占到女性腫瘤發(fā)病的第一位，現(xiàn)在甚至出現(xiàn)了男性患乳腺癌等疾病的報道。因此，做好乳腺癌的早期檢測，是保障生命健康的一項重要舉措?，F(xiàn)在大部分醫(yī)院對于乳腺癌的檢測，依然停留在醫(yī)生的手感、超聲檢測或X光影像等檢測技術(shù)上。對于憑借醫(yī)生的觸覺，一是對患者的心理受到一定的影響，甚至?xí)斐舍t(yī)·患之間的誤解和矛盾；二是這種方式完全是依靠醫(yī)生的經(jīng)驗，難免會出現(xiàn)誤診，往往還需要借助其他的方法才能確診。而目前其他的方法有損傷型和影像型兩種，損傷型是將組織抽取、培養(yǎng)，再做切片檢測，這種有損傷型檢測勢必給患者帶來一定的痛苦；而影像型檢測中，目前使用的最多的是B超、X透照射、X-CT技術(shù)和核磁共振，B超的圖像對比度不太理想，在實際的乳腺癌早期的檢測中有時難以達到很好的影像效果；X透照和X-CT技術(shù)雖然在圖像對比度上有所改善，但是分辨率卻不盡理想，而且X光具有放射性，對于生物組織具有很大的殺傷性，對于癌變組織甚至是正常組織在一定程度上會造成不可逆的損害；核磁共振技術(shù)，雖然在空間分辨率和圖像對比度上得到了很大的提高，但是由于其價格十分昂貴，很難得到普遍的推廣。雖然目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)基于光譜技術(shù)的乳腺診斷儀，一是價格昂貴，二是只能對乳腺的特定組織進行局部性的檢測，無法得到較大區(qū)域的乳腺組織信息，三是只能對某個單一的波段進行成像，還無法做到從可見光到深紅外光的多個光譜波段的成像檢測。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是提供一種可以實現(xiàn)淺層和深層乳腺組織的光譜成像，具有高分辨率、高光通效率、多檢測波段的乳腺癌多光譜成像檢測儀。本實用新型的乳腺癌多光譜成像檢測儀，包括光照部分、探測部分和信號處理部分，其特征在于所述光照部分包括光源輻射單元和光源光路單元；所述的探測部分包括前置探測單元、分光單元、成像單元和三維掃描平臺；所述的信號處理部分包括信號采集單元、信號調(diào)理單元、信號控制處理單元和顯示單元；光源輻射單元由光源、反射杯、透明玻璃罩、散熱風(fēng)扇、托架、旋轉(zhuǎn)頭、電源開關(guān)及提供光源的電源模塊構(gòu)成，光源設(shè)在反射杯內(nèi)，反射杯呈喇叭形狀，反射杯的大端出口處邊緣開有螺紋，與透明玻璃罩螺紋連接，散熱風(fēng)扇安裝在反射杯的小口端；光源光路單元與光源輻射單元串接，光源光路單元由第一準(zhǔn)直透鏡、第一聚焦透鏡及手動調(diào)焦環(huán)構(gòu)成，第一準(zhǔn)直透鏡、第一聚焦透鏡、手動調(diào)焦環(huán)的光軸在同一條直線上；前置探測單元由第二準(zhǔn)直透鏡、第二聚焦透鏡構(gòu)成，第二準(zhǔn)直透鏡211、第二聚焦透鏡212的光軸在同一條直線上；分光單元與前置探測單元串接，分光單元由狹縫、第三準(zhǔn)直透鏡、體全息透射式光柵構(gòu)成，狹縫、第三準(zhǔn)直透鏡和體全息透射式光柵的中心在同一條光軸上；成像單元由帶自動調(diào)焦光圈鏡頭、自動調(diào)焦器和攝像頭構(gòu)成，體全息透射式光柵、帶自動調(diào)焦光圈鏡頭、自動調(diào)焦器和攝像頭的聚焦面的中心在一條光軸上，分光單元的光軸和成像單元的光軸的夾角成90度；前置探測單元、分光單元、成像單元整合在塑料外殼內(nèi)，塑料外殼用螺絲固定安裝在三維掃描平臺上，三維掃描平臺用步進電機連接滾珠絲杠驅(qū)動；信號調(diào)理單元由信號放大電路、濾波電路依次連接構(gòu)成，濾波電路用于降低或去除背景光源、光路雜散光以及成像單元和信號處理單元中存在的電子噪聲帶來的對乳腺成像光譜信號的干擾，從而提高測量的精度；圖像采集單元由圖像采集卡和數(shù)據(jù)緩存器構(gòu)成；控制處理單元由計算機、數(shù)據(jù)存儲器、同步時序電路和應(yīng)用軟件構(gòu)成，同步時序電路用于將信號放大電路、濾波電路和圖像采集卡的觸發(fā)時序同步，做到將放大、濾波后的信號同步實時的采集和處理；顯示單元由液晶顯示器構(gòu)成。本實用新型的乳腺癌多光譜成像檢測儀，使用時，由光源輻射單元中的光源發(fā)出一定波長范圍的光，經(jīng)喇叭型反射杯將光呈柱狀平行反射出，反射光經(jīng)第一準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后，再由可調(diào)焦距的第一聚焦透鏡聚焦，將聚焦后的光投射到乳腺組織；乳腺組織反射或散 射的光再進入探測前端單元，經(jīng)第二準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直，由第二聚焦透鏡將光成像在分光單元的入射狹縫處，第二聚焦透鏡聚焦的像經(jīng)第三準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后，投射到體全息透射式光柵上進行光譜衍射，衍射后的光再由帶自動調(diào)焦光圈的鏡頭聚焦，由鏡頭將光譜成像在攝像頭上；由攝像頭將捕獲到的光譜信息轉(zhuǎn)換成表征乳腺病變組織信息的電信號，由圖像采集卡采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再經(jīng)過信號放大電路放大和濾波電路濾波處理后，通過總線形式送入數(shù)據(jù)處理控制單元的數(shù)據(jù)存儲器進行存儲；最后交給計算機和應(yīng)用軟件部件進行信號分析處理，并同時顯示乳腺病變組織的圖像和數(shù)據(jù)。本實用新型的乳腺癌多光譜成像檢測儀，與現(xiàn)有的乳腺癌檢測技術(shù)相比，具有的有益效果有I、采用光譜技術(shù)和成像技術(shù)相結(jié)合，不僅可以得到乳腺病變組織的影像，還可以得到能表征病理特征的豐富的光譜信息，使得乳腺癌診斷更加準(zhǔn)確；2、擴展了儀器的功能，采用可見光和紅外光濾光片輪換裝置，可以滿足不同深度乳腺癌變組織檢測的需要，可見光可以對乳腺表層和淺層的組織進行檢測，近紅外可以對深層的乳腺組織進行檢測；3、擴展了乳腺癌組織的探測深度，光源光路單元的手動調(diào)焦旋鈕，用來調(diào)節(jié)第一聚焦透鏡的焦距，可以讓照射到乳腺組織的光能聚焦在不同的乳腺深度，這樣就大大的擴展了乳腺組織檢測的范圍；4、提高了儀器的精度和信噪比，分光單元采用體全息透射式光柵，克服了傳統(tǒng)光柵的凹槽在制作加工時，機械刻畫產(chǎn)生的裂紋導(dǎo)致的光路存在嚴(yán)重雜散光，因此，大大提高了儀器檢測的精度和信噪比；5、增加了儀器的穩(wěn)定性和探測的分辨率，探測前置單元、分光單元和成像單元整合于儀器的探測部分內(nèi)部，并分別采用可單獨拆卸的一體化結(jié)構(gòu)，同時，探測部分安裝在具有微米級步距電機驅(qū)動的三維掃描平臺上，使得整個探測部分內(nèi)部沒有可移動部件，大大增加了儀器的穩(wěn)定性，微米級步距的部件平移裝置，使得乳腺組織光譜成像更加清晰，可以提高病變組織的診斷精度。

圖I為為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
一種乳腺癌多光譜成像檢測儀，包括光照部分、探測部分和信號處理部分，所述光照部分包括光源輻射單元和光源光路單元，所述的探測部分包括前置探測單元、分光單元、成像單元和三維掃描平臺，所述的信號處理部分包括信號采集單元、信號調(diào)理單元、信號控制處理單元和顯示單元；光源輻射單元由光源111、反射杯112、透明玻璃罩113、散熱風(fēng)扇114、托架115、旋轉(zhuǎn)頭116、電源開關(guān)117及提供光源的電源模塊118構(gòu)成，光源111設(shè)在反射杯112內(nèi)，反射杯112呈喇叭形狀，反射杯112的大端出口處邊緣開有螺紋，與透明玻璃·罩113螺紋連接，散熱風(fēng)扇114安裝在反射杯112的小口端；光源光路單元與光源輻射單元串接，光源光路單元由第一準(zhǔn)直透鏡121、第一聚焦透鏡123及手動調(diào)焦環(huán)124構(gòu)成，第一準(zhǔn)直透鏡121和第一聚焦透鏡123之間還設(shè)有濾光片輪換組件122,第一準(zhǔn)直透鏡121、第一聚焦透鏡123、手動調(diào)焦環(huán)124的光軸在同一條直線上；前置探測單元由第二準(zhǔn)直透鏡211、第二聚焦透鏡212構(gòu)成，第二準(zhǔn)直透鏡211、第二聚焦透鏡212的光軸在同一條直線上；分光單元與前置探測單元串接，分光單元由狹縫221、第三準(zhǔn)直透鏡222、體全息透射式光柵223構(gòu)成，狹縫221、第三準(zhǔn)直透鏡222和體全息透射式光柵223的中心在同一條光軸上；成像單元由帶自動調(diào)焦光圈鏡頭231、自動調(diào)焦器232和攝像頭233構(gòu)成，體全息透射式光柵223、帶自動調(diào)焦光圈鏡頭231、自動調(diào)焦器223和攝像頭233的聚焦面的中心在一條光軸上，分光單元的光軸和成像單元的光軸的夾角成90度；前置探測單元、分光單元、成像單元整合在塑料外殼內(nèi)，塑料外殼用螺絲固定安裝在三維掃描平臺240上，三維掃描平臺240用步進電機連接滾珠絲杠驅(qū)動；信號調(diào)理單元由信號放大電路311、濾波電路312依次連接構(gòu)成；圖像采集單元由圖像采集卡321和數(shù)據(jù)緩存器322構(gòu)成；控制處理單元由計算機331、數(shù)據(jù)存儲器332、同步時序電路333和應(yīng)用軟件334構(gòu)成，同步時序電路333用于將信號放大電路311、濾波電路312和圖像采集卡321的觸發(fā)時序同步；顯示單元由液晶顯示器340構(gòu)成。
權(quán)利要求1.一種乳腺癌多光譜成像檢測儀，包括光照部分、探測部分和信號處理部分，所述光照部分包括光源輻射單元和光源光路單元，所述的探測部分包括前置探測單元、分光單元、成像單元和三維掃描平臺，所述的信號處理部分包括信號采集單元、信號調(diào)理單元、信號控制處理單元和顯示單元，其特征在于光源輻射單元由光源(111)、反射杯(112)、透明玻璃罩(113)、散熱風(fēng)扇(114)、托架(115)、旋轉(zhuǎn)頭(116)、電源開關(guān)(117)及提供光源的電源模塊(118)構(gòu)成，光源(111)設(shè)在反射杯(112)內(nèi)，反射杯(112)呈喇叭形狀，反射杯(112)的大端出口處邊緣開有螺紋，與透明玻璃罩(113)螺紋連接，散熱風(fēng)扇(114)安裝在反射杯(112)的小口端；光源光路單元與光源輻射單元串接，光源光路單元由第一準(zhǔn)直透鏡(121)、第一聚焦透鏡(123)及手動調(diào)焦環(huán)(124)構(gòu)成，第一準(zhǔn)直透鏡(121)和第一聚焦透鏡(123)之間還設(shè)有濾光片輪換組件(122)，第一準(zhǔn)直透鏡(121)、第一聚焦透鏡(123)、手動調(diào)焦環(huán)(124)的光軸在同一條直線上；前置探測單元由第二準(zhǔn)直透鏡(211)、第二聚焦透鏡(212)構(gòu)成，第二準(zhǔn)直透鏡(211)、第二聚焦透鏡(212)的光軸在同一條直線上；分光單元與前置探測單元串接，分光單元由狹縫(221)、第三準(zhǔn)直透鏡(222)、體全息透射式光柵(223)構(gòu)成，狹縫(221)、第三準(zhǔn)直透鏡(222)和體全息透射式光柵(223)的中心在同一條光軸上；成像單元由帶自動調(diào)焦光圈鏡頭(231)、自動調(diào)焦器(232)和攝像頭(233)構(gòu)成，體全息透射式光柵(223)、帶自動調(diào)焦光圈鏡頭(231)、自動調(diào)焦器(223)和攝像頭(233)的聚焦面的中心在一條光軸上，分光單元的光軸和成像單元的光軸的夾角成90度；前置探測單元、分光單元、成像單元整合在塑料外殼內(nèi)，塑料外殼用螺絲固定安裝在三維掃描平臺(240)上，三維掃描平臺(240)用步進電機連接滾珠絲杠驅(qū)動；信號調(diào)理單元由信號放大電路(311)、濾波電路(312)依次連接構(gòu)成；圖像采集單元由圖像采集卡(321)和數(shù)據(jù)緩存器(322)構(gòu)成；控制處理單元由計算機(331)、數(shù)據(jù)存儲器(332)、同步時序電路(333)構(gòu)成，同步時序電路(333)用于將信號放大電路(311)、濾波電路(312)和圖像采集卡(321)的觸發(fā)時序同步；顯示單元由液晶顯示器(340)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的乳腺癌多光譜成像檢測儀，其特征在于第一準(zhǔn)直透鏡(121)和第一聚焦透鏡(123)之間還設(shè)有濾光片輪換組件(122)。
專利摘要一種乳腺癌多光譜成像檢測儀，包括光照部分、探測部分和信號處理部分。其中，光照部分包括光源輻射單元和光源光路單元；探測部分包括前置探測單元、分光單元、成像單元；信號處理部分包括信號調(diào)理單元、信號采集單元、信號處理控制單元和顯示單元。由于采用了多光譜技術(shù)和成像技術(shù)，使得檢測乳腺癌的信息量增加了成百上千倍。并且由于分光系統(tǒng)中采用體全息透射式光柵進行衍射分光，使得光譜測量精度和光通效率大大得到了提高。與同類型乳腺癌檢測儀相比，本實用新型具有信息量更多、精度更高、信噪比更高、穩(wěn)定性更好、性價比更高、便于臨床操作和應(yīng)用等諸多優(yōu)點。
文檔編號A61B5/00GK202699104SQ20122023096
公開日2013年1月30日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者任重, 劉國棟 申請人:江西科技師范大學(xué)