專利名稱：惡性腫瘤熒光圖像定位診斷儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬醫(yī)療儀器技術(shù)領(lǐng)域，是使涉及一種惡性腫瘤熒光圖像定位診斷儀。
惡性腫瘤熒光光譜診斷是利用人體組織在激發(fā)光激發(fā)產(chǎn)生出的熒光在不同波段的特征不同而進(jìn)行的，在現(xiàn)有研究中發(fā)現(xiàn)人體正常組織在光譜短波長(zhǎng)(在500nm附近)處強(qiáng)度比較大，而惡性腫瘤即在波長(zhǎng)630nm附近強(qiáng)度比大。在光譜處理技術(shù)風(fēng)格上不同的二個(gè)專利，它們共同特征是激發(fā)光由同一根光纖傳輸?shù)侥[瘤組織表面，進(jìn)行照射。腫瘤組織經(jīng)照射發(fā)出的熒光由另一根光纖采集到光譜儀，色散后展成光譜，由光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，顯示光譜。一次測(cè)檢到光譜是病灶組織表面的某一點(diǎn)位置上的光譜。若要記錄病灶上所有位置的光譜即需對(duì)病灶各點(diǎn)位置進(jìn)行測(cè)量，記錄一定大小病灶各點(diǎn)的光譜需要比較長(zhǎng)時(shí)間，極其不方便。特別是癌癥早期，一般癌組織在病灶中是極其微小的，況且沒有明顯的特征，若是取點(diǎn)不正確，則檢測(cè)不到癌部位光譜，造成誤診。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的惡性腫瘤熒光圖像定位診斷儀由腫瘤組織照明與圖像采集系統(tǒng)、病灶觀察與腫瘤熒光圖像攝取系統(tǒng)、圖像合成和顯示系統(tǒng)、同步控制系統(tǒng)組合而成。其結(jié)構(gòu)如

圖1所示。其中，腫瘤組織照明與圖像采集系統(tǒng)由光源1、光濾波器2、導(dǎo)光束3、成像束5和短焦鏡頭4組成，光濾波器2與同步控制器16連接，受同步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，短焦鏡頭4位于成像束5的前端，成像束5的上端對(duì)著病灶觀察與腫瘤熒光圖像攝取系統(tǒng)的像面轉(zhuǎn)換鏡6；病灶觀察與腫瘤熒光圖像攝取系統(tǒng)由像面轉(zhuǎn)換鏡頭6、圖像通道選擇器7、帶A、B孔的擋光板8、同步同位圖像分離器10、CCD彩色攝像頭9、CCD黑白攝像頭12和14經(jīng)連接組成。其中，像面轉(zhuǎn)換鏡頭6設(shè)置于成像束5的輸出口與圖像通選擇器7之間，圖像通道選擇器由2個(gè)全反射鏡膠合組成；擋光板8設(shè)置于圖像通道選擇器7與攝像頭之間，其轉(zhuǎn)軸位于光路中心，上面的一個(gè)通光孔A對(duì)準(zhǔn)彩色攝像頭9，通光孔B對(duì)準(zhǔn)同步同位圖像分離器10；圖像分離器10由雙色分光元件C和D構(gòu)成，分別對(duì)準(zhǔn)黑白攝像頭14和12，其中間分別設(shè)有短波濾色片13和長(zhǎng)波濾色片11。圖像合成和顯示系統(tǒng)15分別與攝像頭9、14、12連通，對(duì)由攝像頭獲取的圖像進(jìn)行合成，并顯示。同步控制系統(tǒng)16由同步馬達(dá)和控制電路構(gòu)成，并與濾光器2和圖像轉(zhuǎn)換選擇7連接，控制圖像從不同光孔輸出時(shí)與照明方式轉(zhuǎn)換同步進(jìn)行。
本發(fā)明的工作方式如下由光源1發(fā)出的光，經(jīng)同步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的光濾波器2，輸出光進(jìn)入導(dǎo)光束3，照射在腫瘤組織表面。腫瘤在照明光激發(fā)下的圖像由成象束5前的短焦鏡頭4成像于成像束的輸入端面上，由成像束另一端輸出。像面轉(zhuǎn)換鏡頭6將成像光纖輸出的圖轉(zhuǎn)換到放置在遠(yuǎn)端的CCD攝像頭接收靶面上，像面轉(zhuǎn)換鏡頭6與CCD攝像之間還有一系列光學(xué)元件對(duì)圖像進(jìn)行控制。像通道選擇器7是由兩組全反射鏡組合而成，通過它的旋轉(zhuǎn)，可使圖像從后面帶有A、B二個(gè)光孔的擋板8中任意一個(gè)光孔輸出。若圖像從A孔中輸出，圖像進(jìn)入彩色攝像頭9，由圖像顯示器15捕捉到圖像并進(jìn)行顯示，這時(shí)顯示的是在光源沒有加濾色片時(shí)全光照明下的腫瘤真實(shí)的彩色圖像。當(dāng)像通道選擇器7旋至B孔輸出時(shí)，經(jīng)過同步同位圖像分配器10把圖像分成二種不同顏色的圖像，長(zhǎng)波段圖像經(jīng)過長(zhǎng)波濾波片11進(jìn)入黑白攝像頭12，短波段圖像經(jīng)過帶有短波的濾波片13進(jìn)入黑白攝像頭14。然而這二組圖像是在光源1加上光濾波器2后對(duì)腫瘤組織激發(fā)的熒光圖像。這二組圖像分別由圖像顯示器15捕捉和處理成熒光診斷圖像。根據(jù)這一圖像就可明確腫瘤的性質(zhì)。圖像從A或B孔輸出時(shí)是采用不同光源照明的，要實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變是由同步控制器16和像通道選擇器7在A、B孔上各有一個(gè)定位開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)像通道選擇器轉(zhuǎn)至A孔時(shí)，A孔定位開關(guān)輸出一信號(hào)至同步控制器16，同步控制器16通過電路控制將光濾器2同步馬達(dá)轉(zhuǎn)向使濾色片移開光路，而完成全光照明，并控制進(jìn)行對(duì)彩色圖像捕捉和顯示。當(dāng)像通道選擇器7轉(zhuǎn)至B孔時(shí)，B孔定位開關(guān)輸出信號(hào)，至同步控制器16，并使光濾器2同步馬達(dá)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)將濾色片移至在光路上，這時(shí)照明是偏光照明，偏色光照到腫瘤上，完成腫瘤組織的熒光激發(fā)，激發(fā)后腫瘤圖像在光孔B輸出后進(jìn)入同步同位圖像分離器10分成長(zhǎng)波光譜和短波光譜圖像經(jīng)計(jì)算機(jī)捕捉處理最后進(jìn)行顯示，從而完成熒光圖像診斷過程。
圖2光孔與濾色片轉(zhuǎn)板結(jié)構(gòu)圖示，其中，圖2(a)為正面圖示，圖2(b)為側(cè)面圖示。
圖3病灶照明與圖像采集結(jié)構(gòu)圖示。
圖4病灶觀察與腫瘤熒光圖像攝取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示。
圖5像面轉(zhuǎn)換鏡頭結(jié)構(gòu)與安裝圖示。其中，圖5(a)為成像光纖成像面圖示，圖5(b)為1/2英寸CCD靶面圖示，圖5(c)為圖像轉(zhuǎn)換鏡頭組，圖5(d)為像面轉(zhuǎn)換安裝示意圖。
圖6像通道選擇器定位選圖像圖示。其中，圖6(a)為圖像由A孔輸出，圖6(b)為圖像由B孔輸出。
圖7光孔擋板圖示。
圖8同步同位圖像分離器圖示。
圖9圖像顯示器圖示。
圖10同步控制器電路圖。
圖11同步控制器工作原理圖示。其中，圖11(a)為正轉(zhuǎn)圖示，圖11(b)為反轉(zhuǎn)圖示。
圖中標(biāo)號(hào)1為光源，2為光濾波器，3為導(dǎo)光束，4為成像鏡，5為成像束，6為像面轉(zhuǎn)換鏡頭，7為像通道選擇器，8為帶有通光孔的擋板，9為彩色攝像頭，10為同步同位圖像分離器，11為長(zhǎng)波濾色片，12為CCD黑白攝像頭，13為短波濾色片，14為CCD黑白攝像頭，15為圖像顯示器，16為同步控制器，17為腫瘤病灶，18為轉(zhuǎn)盤，19為通光孔，20為濾色片，21為擱板片，22為像通道選擇器撥盤，23為轉(zhuǎn)向鏡，24為像通道支架，25為圖像多路捕捉記錄器，26為光譜圖像處理合成器，27為四分格圖像顯示器，28為定位開關(guān)。
本發(fā)明中，腫瘤組織照明與圖像采集系統(tǒng)的激發(fā)光源1可采用在400nm-430nm范圍有較強(qiáng)輸出的光源，如汞燈、汞氙燈或其它光源等，也可采用普通光源與工作在400nm的半導(dǎo)體激光器組成的混合光源，光濾波器2可采用435nm以下短波通濾色片，可濾掉435nm以上波長(zhǎng)的光。該濾色片可安裝在同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)盤上，位于導(dǎo)光束3的進(jìn)口與光源1之間；導(dǎo)光束3、成像束5可采用玻璃光纖，成像束5截面可為3-6mm2，例如為2×2mm排列、直徑為3mm的排列等。導(dǎo)光束截面直徑可為6-10mm。成像鏡4可采用短焦鏡頭，直徑與成像束5的直徑匹配。成像束用的玻璃光纖一對(duì)一排列，其上端對(duì)準(zhǔn)于腫瘤診斷儀的觀察與攝像裝置的像面轉(zhuǎn)換鏡頭；導(dǎo)光束3與成像束5做成同軸結(jié)構(gòu)形式，即導(dǎo)光束可排列在成像束的周圍，如圖3所示。
作為一種變換，成像束5也可以采用一根梯形自聚焦成像光纖。
本發(fā)明中，病灶觀察與腫瘤熒光圖像攝取系統(tǒng)的像面轉(zhuǎn)換鏡頭6是將前面圖像放大或縮小，并與裝在后面的圖像接收元件相匹配，在具體結(jié)構(gòu)中前面圖像是由成像束輸出面所決定的，例如，2×2像面的對(duì)角線為2.8mm，后面接收為1/2inch靶面其對(duì)角線為8mm，前后圖像要相匹配的話需將圖像放大2.9倍，而圖像放大方式很多，為了獲得質(zhì)量好的圖像放大如通常采用圖5(c)所示結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，由2組不同焦距透鏡組成。前節(jié)的圖像在一組透鏡的焦平面上的話，后節(jié)的圖像是在另一組透鏡的焦平面上，其放大比例就是后節(jié)透鏡與前節(jié)透鏡焦距之比。而考慮透鏡色散和像散等因素，一般所用透鏡均為色散補(bǔ)償型的膠合透鏡。本發(fā)明實(shí)施例中所用透鏡為φ15nn，焦距分別f1＝15mm和f2＝45mm。放大倍數(shù)為3。為了保證光的穩(wěn)定性和CCD攝像頭前有足夠位置插入其它光學(xué)元件，采用圖5(d)的安裝方法，把像面轉(zhuǎn)換透鏡前節(jié)安裝在像通道選擇器7的前面，而像面轉(zhuǎn)換透鏡后節(jié)放置在像通道選擇器后面的光孔擋板8上。后節(jié)透鏡到CCD靶面距離在40mm到50mm可調(diào)。
像通道選擇器7可由二個(gè)全反射鏡膠合而成。插在像面轉(zhuǎn)換鏡片6與帶有二個(gè)固定光孔擋板8之間?？啥ㄎ恍D(zhuǎn)，通過定位旋轉(zhuǎn)可以使導(dǎo)像束的像面從光孔A，或者光孔B輸出(如圖6所示)。帶有二個(gè)光孔的檔板8上二個(gè)光孔之間的夾角α可從0-180°任意選定。(如圖7所示)，本發(fā)明實(shí)施例中二個(gè)光孔之間的夾角選為120°。
病灶觀察圖像由光孔擋板8從光孔A輸出中獲得，由圖像攝像頭9接收，經(jīng)計(jì)算機(jī)捕捉顯示。本發(fā)明實(shí)施例中采用1/2inch靈敏度為0.2Lux的型號(hào)為WATEC217HS彩色攝像頭。
上述同步同位圖像分離器10由二組光學(xué)元件組成，其中C為由兩塊成45°的棱鏡在斜面上鍍膜膠合而制成的，短波圖像可透過，而長(zhǎng)波圖像被反射的雙色分光元件，D為圖像位補(bǔ)償全反射棱鏡，如圖8所示。光譜圖像從光孔擋板B輸出進(jìn)入同步同位圖像分離器后，先由雙色分光元件C進(jìn)行圖像同步分離，根據(jù)分光元件C透過和反射特性，分離的圖像分別為長(zhǎng)波段(反射)和短波段(透射)的熒光圖像，然而這二組圖像中長(zhǎng)波段圖像是經(jīng)歷了一次45°的反射，其圖像上下與短波段的圖像不一致，正好形成一正一負(fù)的圖像。為了使這二組圖像在位像上保持一致，在本發(fā)明中采用了光學(xué)補(bǔ)償?shù)霓k法。在這方法中是把上下顛倒后的長(zhǎng)波段的圖像再經(jīng)過圖像位像補(bǔ)償棱鏡的45°反射，再來一次上下顛倒，而經(jīng)過二次顛倒后的長(zhǎng)波段圖像就與短波段的圖像在位像上取得了一致。最后這二組圖像分別進(jìn)入各自圖像通道，那長(zhǎng)波段圖像進(jìn)入長(zhǎng)波濾色片11到達(dá)攝像頭12，短波段圖像進(jìn)入短波濾色片13到達(dá)攝像頭14。這樣能達(dá)到腫瘤組織各點(diǎn)熒光光譜的準(zhǔn)確分析處理。
本發(fā)明同步同位圖像分離器中雙色分光元件鍍膜波長(zhǎng)為580nm。大于580°nm波長(zhǎng)反射率不小于85％，而小于580nm波長(zhǎng)透過率也不小于85％。本發(fā)明實(shí)施例所使用長(zhǎng)波濾色片截止波長(zhǎng)為600nm長(zhǎng)波通濾色片，短波濾色片截止波長(zhǎng)為540nm的短波通濾色片。長(zhǎng)波與短波圖像是由二個(gè)高靈敏的黑白攝像頭取得的，其黑白攝像是采用1/2inch靶面，靈敏度為0.0003Lux攝像頭。
一種變換，將同步同位圖像分離器中的雙色分光元件C分光波長(zhǎng)、長(zhǎng)波濾色片11與短波濾色片13通光的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行改變，本發(fā)明可用于血卟淋衍生物HPD和其他于惡性腫瘤結(jié)合比較好的熒光物質(zhì)，經(jīng)過注射、口服、或者涂于腫瘤表面的惡性腫瘤光譜圖像的診斷。
本發(fā)明的圖像合成和顯示器15可由圖像多路捕捉記錄器25、熒光圖像處理合成器26和四分格圖像顯示器27所組成，如圖9所示。來自彩色攝像頭9和長(zhǎng)波圖像攝像頭12，短波圖像攝像頭14視頻信號(hào)輸入圖像多路捕捉記錄器后經(jīng)過一定格式處理保存在硬盤錄像系統(tǒng)中，其中長(zhǎng)波段光譜圖像，與短波段光譜又輸出到光譜圖像處理合成器經(jīng)過甄別一一取得圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的視頻信號(hào)強(qiáng)度相除。 J＞Q(Q的數(shù)值用測(cè)試卡得到)的圖像點(diǎn)為紅色。J≤Q的圖像點(diǎn)表示為藍(lán)色。在同一種表示顏色中也隨著J與Q差值不同的大小，圖像點(diǎn)的亮度也有所不同。
本發(fā)明的取值是由標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡在一定實(shí)驗(yàn)條件下得到的，這是用來消除上述所選用長(zhǎng)波光譜與短波光譜的攝像頭之間靈敏度離散性所引起的影響而設(shè)置的。
本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試卡制作是采用血卟淋衍生物(HPD)原試劑用蒸餾水稀釋至 濃度。用標(biāo)準(zhǔn)滴管出滴一點(diǎn)涂在標(biāo)準(zhǔn)濾紙上。面積不小于φ20。陰干，2小時(shí)后進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試條件A)用405nm半導(dǎo)體激光照射，照射強(qiáng)度為0.002W/cm2；B)，腫瘤照明和圖像采集系統(tǒng)II的成像端而與測(cè)試卡距離為最短(5mm)，通過測(cè)試得到長(zhǎng)波和短波濾紙熒光圖像。 最后取其各點(diǎn)q1…n的平均值定為Q，即Q=q‾1···n.]]>四路分格圖像顯示器是將來自圖像多路捕捉記錄器記錄下來圖像顯示出來，I區(qū)為腫瘤彩色圖像用于病灶觀察，II區(qū)腫瘤熒光長(zhǎng)波圖像，III區(qū)為腫瘤熒光短波圖像，IV區(qū)為腫瘤熒光圖像合成是診斷結(jié)果的圖像表達(dá)。在圖像中凡是紅色區(qū)域?yàn)槟[瘤細(xì)胞存在的部位。
本發(fā)明中，同步控制器系統(tǒng)16是控制圖像從不同光孔輸出時(shí)與照明方式不同的同步問題。它由2個(gè)攝取不同圖像的定位開關(guān)、2個(gè)控制照明方式轉(zhuǎn)變的限位開關(guān)以及控制工作狀態(tài)的電路經(jīng)電路連接組成。其結(jié)構(gòu)如圖2、圖7和圖10所示。其中，2個(gè)定位開關(guān)L、K設(shè)置在一個(gè)轉(zhuǎn)盤18上，轉(zhuǎn)盤18上帶有通光孔19和濾色片20和擱板片21，定位開關(guān)L、K位于擱板片21的兩側(cè)，對(duì)轉(zhuǎn)盤中心具有一定夾角(例如夾角為60°)，通光孔19和濾色片20分別位于L和K的中心對(duì)稱位置，轉(zhuǎn)盤18安裝于同步馬達(dá)上，如圖2所示；2個(gè)限位開關(guān)M、N設(shè)置于儀器的圖像通道選擇器7的邊緣，圖像通道選擇器7是設(shè)有兩個(gè)像通道孔A和B的撥盤，M、N對(duì)應(yīng)于像通道孔A、B的位置，其對(duì)于撥盤中心有相應(yīng)的夾角(例如夾角為120°)，(即像通道孔A、B的中心對(duì)于撥盤中心的夾角)，如圖7所示；控制電路由4個(gè)繼電器JM、JN、JL、JK的各組開關(guān)與對(duì)應(yīng)的小型微動(dòng)開關(guān)M、N、L、K經(jīng)電路連接構(gòu)成，如圖10所示。
控制電路中，220伏電壓經(jīng)變壓器P和整流元件U后變成12V直流電源，12V直流電有四個(gè)輸出回路①經(jīng)過微動(dòng)開關(guān)M向繼電器JM線圈供電，②經(jīng)過微動(dòng)開關(guān)N向繼電器JN線圈供電，③經(jīng)過微動(dòng)開關(guān)L向繼電器JL的線圈供電，④經(jīng)過開關(guān)K向繼電器JK線圈供電；開關(guān)M上設(shè)有二個(gè)旁路，一是由開關(guān)JM1和JN4串聯(lián)組成，二是由JM6與JN6串聯(lián)組成；開關(guān)N上設(shè)有一個(gè)旁路，由JN1和JM4串聯(lián)組成；開關(guān)L上設(shè)有一個(gè)旁路，由JL1和JK4串聯(lián)組成；K開關(guān)上設(shè)有一個(gè)旁路，由JK1和JL4串聯(lián)組成；同步馬達(dá)供電電路是，220V進(jìn)線一端通過電容C1連接到馬達(dá)繞組II的3腳上，220V進(jìn)線另一端直接接在馬達(dá)繞組II的4腳上；而馬達(dá)繞組II的3腳一個(gè)回路是通過開關(guān)JM2和JL2與馬達(dá)繞組I的2腳連接，另一回路是經(jīng)過JM5和JL5和馬達(dá)繞組I的1腳相連；馬達(dá)繞組II的4腳也有二個(gè)回路與馬達(dá)繞組I相連一個(gè)是經(jīng)過電容C2、JN5和JK5與馬達(dá)繞組I的1腳相連，另一個(gè)是通過JN2和JK2與馬達(dá)繞組I的2腳相連。
本控制電路的工作原理如下首先假定圖像通道選擇器5定位在M開關(guān)上，帶有通光孔19和濾色片20的轉(zhuǎn)盤18限位在L開關(guān)上，這時(shí)電路中繼電器JM工作，JN不工作，繼電器JL工作，JK不工作。即繼電器JM、JN、JL、JK中JM2、JN5、JL2、JK5通，而JM5、JN2、JL5、JK2不通。同步馬達(dá)繞組I的3腳與繞組II的2腳連通，繞組I的4腳通過電容C2與繞組II的1腳連通。按馬達(dá)正轉(zhuǎn)接法，馬達(dá)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤1順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤上擱板片21移開L，向K方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)擱板片21靠在限位開關(guān)K上時(shí)，電路中JL不工作，JK工作，即JM2、JN5、JL5、JK2通，JM5、JN2、JL2、JK5不通(見圖11(a))。同步馬達(dá)繞組I與繞組II不接通，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，轉(zhuǎn)盤上的通光孔正在照明光路上，圖像通道選擇器7上A通道上是全光照明。然而，圖像通道選擇器7的撥盤轉(zhuǎn)到B時(shí)，JN工作，JM不工作，轉(zhuǎn)盤在JK工作，JL不工作的狀態(tài)，。即JM5、JN2、JL5、JK2通，JM2、JN5、JL2、JK5不通(見圖11(b))。同步馬達(dá)的繞組I的3腳與繞組II的1腳連通，繞組I的4腳通過電容C2與繞組II的1腳連通。如馬達(dá)為反轉(zhuǎn)接法，馬達(dá)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)盤上擱板片21移開K，向L運(yùn)動(dòng)，一旦擱板片4到達(dá)L時(shí)，JL和JM反跳為JL工作，JK不工作。而繼電器JM、JN、JL、JK各觸點(diǎn)中有JM5、JN2、JL2、JK5通，而JM2、JN5、JL5、JK2不通。同步馬達(dá)繞組I與繞組II連接斷開而停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)轉(zhuǎn)盤上的濾色片20正好切入在照明光路上，光源變成偏光照明方式。這就是說圖像通道在B時(shí)光源是通過濾色片3濾光后的照明方式。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同圖像通道以不同照明方式控制同步照明問題。圖10中G連接是解決轉(zhuǎn)盤中擱板片不靠在L、K開關(guān)任何一個(gè)開關(guān)時(shí)的自動(dòng)啟動(dòng)問題，使它能根據(jù)圖像通道選擇器定位開關(guān)狀態(tài)啟動(dòng)到轉(zhuǎn)盤應(yīng)有位置上而設(shè)置的，以提高控制系統(tǒng)可靠性。
本發(fā)明可采用正反轉(zhuǎn)同步馬達(dá)轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分鐘的慢速馬達(dá)。轉(zhuǎn)動(dòng)60°為濾光片和光孔轉(zhuǎn)換角度，這樣濾光片與光孔在光路中切換時(shí)向?yàn)?秒。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的照明同步控制器性能可靠，控制簡(jiǎn)便，為腫瘤圖像觀察和熒光圖像診斷提供不同的照明方式，確保分析正確到位，同時(shí)可避免儀器零件的損壞。
權(quán)利要求
1.一種惡性腫瘤熒光圖像定位診斷儀，其特征在于由腫瘤組織照明與圖像采集系統(tǒng)、病灶觀察與腫瘤熒光圖像攝取系統(tǒng)、圖像合成和顯示系統(tǒng)、同步控制系統(tǒng)組合而成；其中，腫瘤組織照明與圖像采集系統(tǒng)由光源(1)、光濾波器(2)、導(dǎo)光束(3)、成像束(5)和短焦鏡頭(4)組成，光濾波器(2)與同步控制器(16)連接，受同步馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，短焦鏡頭(4)位于成像束(5)的前端，成像束(5)的上端對(duì)著病灶觀察與腫瘤熒光圖像攝取系統(tǒng)的像面轉(zhuǎn)換鏡(6)；病灶觀察與腫瘤熒光圖像攝取系統(tǒng)由像面轉(zhuǎn)換鏡頭(6)、圖像通道選擇器(7)、帶A、B孔的擋光板(8)、同步同位圖像分離器(10)、CCD彩色攝像頭(9)、CCD黑白攝像頭(12)和(14)經(jīng)連接組成；其中，像面轉(zhuǎn)換鏡頭(6)設(shè)置于成像束(5)的輸出口與圖像通選擇器(7)之間，圖像通道選擇器由(2)個(gè)全反射鏡膠合組成；擋光板(8)設(shè)置于圖像通道選擇器(7)與攝像頭之間，其轉(zhuǎn)軸位于光路中心，上面的一個(gè)通光孔A對(duì)準(zhǔn)彩色攝像頭(9)，另一個(gè)通光孔B對(duì)準(zhǔn)同步同位圖像分離器(10)；圖像分離器(10)由雙色分光元件C和D構(gòu)成，分別對(duì)準(zhǔn)黑白攝像頭(14)和(12)，其中間分別設(shè)有短波濾色片(13)和長(zhǎng)波濾色片(11)；圖像合成和顯示系統(tǒng)(15)分別與攝像頭(9)、(14)、(12)連通，對(duì)由攝像頭獲取的圖像進(jìn)行合成，并顯示；同步控制系統(tǒng)(16)由同步馬達(dá)和控制電路構(gòu)成，并與濾光器(2)和圖像轉(zhuǎn)換選擇(7)連接，控制圖像從不同光孔輸出時(shí)與照明方式轉(zhuǎn)換同步進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷儀，其特征在于腫瘤組織照明與圖像采集系統(tǒng)的激發(fā)光源(1)采用在400nm-430nm范圍有較強(qiáng)輸出的光源，光濾波器(2)采用435nm以下短波通濾色片，該濾色片安裝在同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)盤上，位于導(dǎo)光束(3)的進(jìn)口與光源(1)之間；導(dǎo)光束(3)、成像束(5)采用玻璃光纖，成像束(5)截面為3-6mm2，導(dǎo)光束截面直徑為6-10mm；成像鏡(4)采用短焦鏡頭，直徑與成像束(5)的直徑匹配；成像束用的玻璃光纖一對(duì)一排列，其上端對(duì)準(zhǔn)于腫瘤診斷儀的觀察與攝像裝置的像面轉(zhuǎn)換鏡頭；導(dǎo)光束(3)與成像束(5)做成同軸結(jié)構(gòu)形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷儀，其特征在于攝取系統(tǒng)的像面轉(zhuǎn)換鏡頭(6)由兩組不同焦距的透鏡組成，轉(zhuǎn)換透鏡前節(jié)安裝于像通道選擇器(7)的前面，后節(jié)放置在像通道選擇器(7)后面的光孔擋板(8)上，后節(jié)透鏡到CCD靶面距離在40-50mm可調(diào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷儀，其特征在于像通道選擇器(7)由2個(gè)全反射鏡膠合而成，插在像面轉(zhuǎn)換鏡(6)和光孔檔板(8)之間；擋板(8)上2個(gè)光孔之間的夾角α在0-180℃任意選定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷儀，其特征在于同步同位圖像分離器(10)由二組光學(xué)元件組成，其中C為由兩塊成45°的棱鏡在斜面上鍍膜膠合而制成的，短波圖像可透過，而長(zhǎng)波圖像被反射的雙色分光元件，D為圖像位補(bǔ)償全反射棱鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷儀，其特征在于圖像合成與顯示器(15)由圖像多路捕捉記錄器(25)、光譜圖像處理合成器(26)、四分格圖像顯示器(27)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷儀，其特征在于同步控制系統(tǒng)(16)由它由2個(gè)攝取不同圖像的定位開關(guān)、2個(gè)控制照明方式轉(zhuǎn)變的限位開關(guān)以及控制工作狀態(tài)的電路經(jīng)電路連接組成；其中，2個(gè)定位開關(guān)L、K設(shè)置在一個(gè)轉(zhuǎn)盤(18)上，轉(zhuǎn)盤(18)上帶有通光孔(19)和濾色片(20)和擱板片(21)，定位開關(guān)L、K位于擱板片(21)的兩側(cè)，對(duì)轉(zhuǎn)盤中心具有一定夾角，通光孔(19)和濾色片(20)分別位于L和K的中心對(duì)稱位置，轉(zhuǎn)盤(18)安裝于同步馬達(dá)上；2個(gè)限位開關(guān)M、N設(shè)置于儀器的圖像通道選擇器(7)的邊緣，圖像通道選擇器(7)是設(shè)有兩個(gè)像通道孔A和B的撥盤，M、N對(duì)應(yīng)于像通道孔A、B的位置，其對(duì)于撥盤中心有相應(yīng)的夾角；控制電路由4個(gè)繼電器JM、JN、JL、JK的各組開關(guān)與對(duì)應(yīng)的小型微動(dòng)開關(guān)M、N、L、K經(jīng)電路連接構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的診斷儀，其特征在于控制電路中，220伏電壓經(jīng)變壓器P和整流元件U后變成12V直流電源，12V直流電有四個(gè)輸出回路①經(jīng)過微動(dòng)開關(guān)M向繼電器JM線圈供電，②經(jīng)過微動(dòng)開關(guān)N向繼電器JN線圈供電，③經(jīng)過微動(dòng)開關(guān)L向繼電器JL的線圈供電，④經(jīng)過開關(guān)K向繼電器JK線圈供電；開關(guān)M上設(shè)有二個(gè)旁路，一是由開關(guān)JM1和JN4串聯(lián)組成，二是由JM6與JN6串聯(lián)組成；開關(guān)N上設(shè)有一個(gè)旁路，由JN1和JM4串聯(lián)組成；開關(guān)L上設(shè)有一個(gè)旁路，由JL1和JK4串聯(lián)組成；K開關(guān)上設(shè)有一個(gè)旁路，由JK1和JL4串聯(lián)組成；同步馬達(dá)供電電路是，220V進(jìn)線一端通過電容C1連接到馬達(dá)繞組II的3腳上，220V進(jìn)線另一端直接接在馬達(dá)繞組II的4腳上；而馬達(dá)繞組II的3腳一個(gè)回路是通過開關(guān)JM2和JL2與馬達(dá)繞組I的2腳連接，另一回路是經(jīng)過JM5和JL5和馬達(dá)繞組I的1腳相連；馬達(dá)繞組II的4腳也有二個(gè)回路與馬達(dá)繞組I相連一個(gè)是經(jīng)過電容C2、JN5和JK5與馬達(dá)繞組I的1腳相連，另一個(gè)是通過JN2和JK2與馬達(dá)繞組I的2腳相連。
全文摘要
本發(fā)明是惡性腫瘤熒光圖像定位診斷儀。本發(fā)明采用熒光圖像定位方法，提高了空間分辨率，一次能同時(shí)檢測(cè)在圖像范圍內(nèi)無數(shù)的點(diǎn)。它不僅診斷速度快，而且能明確確定腫瘤浸潤(rùn)范圍，即使癌癥早期腫瘤范圍很小的情況也能明確辨定，顯示腫瘤的存在。本發(fā)明具有準(zhǔn)確、直觀、操作方法簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，可用于體內(nèi)外各種惡性腫瘤的診斷，也可用于在使用熒光素(如血卟啉衍生物HPD)與腫瘤結(jié)合的診斷。
文檔編號(hào)A61B6/00GK1439337SQ0215102
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2002年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月5日
發(fā)明者葉衍銘, 蕭樹東, 羅鴻予, 鄭家驃, 戈之諍 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué), 上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬仁濟(jì)醫(yī)院