恶性肿瘤的固有荧光图像及光谱诊断仪

摘要

一种恶性肿瘤的固有荧光图像及光谱诊断仪,包括光源,光路系统,内窥镜及电路系统,其中光源包括激发光及冷光源,冷光源经其光纤束进入内窥镜后反射的信号经电路系统后显示白光图像,激发光经其光纤束进入内窥镜后反射的信号经电路系统后显示固有荧光图像及显示固有荧光光谱曲线,由此,医生能多渠道的并迅速地查找到肿瘤的部位及其性质,提高了对恶性肿瘤的查全率和查准率。本仪器有较大的社会效益,适宜在各医院推广使用。

说明书

本发明涉及一种诊断恶性肿瘤的仪器，尤其是指用固有荧光图像及光谱诊断恶性肿瘤的医用诊断仪器。

目前，医学界很重视对恶性肿瘤诊断仪的发明研究。上海医疗器械研究所的“恶性肿瘤固有荧光诊断仪”专利(中国专利号：85100424)中采用了300nm-400nm的近紫外光经低损耗石英光导纤维传输到活体组织，激发其固有荧光，反射的固有荧光经过0.5秒自动扫描系统扫描及经过电路系统处理，0.5秒内即能由数字显示报警系统进行数字显示和报警，并由显示记录系统作出被测活体组织的固有荧光光谱曲线，但该仪器采用了棱镜机械扫描，扫描速度慢，作出的荧光光谱曲线精度不高，影响鉴别诊断的正确性，此外，这种方法中被测组织的位置要依靠医生的经验而定，而每个医生的医疗经验及技术水平是不相同的，甚至有的差异很大，因此，由于医生对检测点选择不准而造成的误诊及漏诊现象时有发生。

本发明的目的是设计一种能较准确地判别恶性肿瘤的位置(在此称检测点也称被测活体组织)并对该被测活体组织进行快速扫描及作出精度较高的荧光光谱曲线的操作方便、使用安全的恶性肿瘤的固有荧光图像及光谱诊断仪。

本发明的目的是这样实现的，本诊断仪包括光源，光路系统，内窥镜及电路系统，其中所述的光源包括一个激发光及一个冷光源，激发光是波长为330nm-360nm的激光；所述的光路系统包括第一路是冷光源通过冷光源光纤束进入一个内窥镜的探头口，内窥镜的探头对准但不直接接触被测活体组织，冷光源照射到被测活体组织，被测活体组织反射的被测白光图像信号经过内窥镜内的导像光纤束传输到内窥镜的目镜，第二路是激发光产生的近紫外光通过一个聚焦镜后注入一束插入内窥镜钳孔内的激发光光纤束，进入内窥镜的探头口，内窥镜的探头对准但不直接接触被测活体组织，激发光照射到被测活体组织，被测活体组织反射的被测固有荧光图像信号经内窥镜内的导像光纤束传输到内窥镜的目镜，第三路是上述第二路的激发光通过激发光光纤束进入内窥镜后，激发光光纤束伸出内窥镜的探头口外对准并直接接触被测活体组织，激发光直接照射在被测活体组织上，被测活体组织反射的被测弱荧光信号通过一束从内窥镜的钳孔内出去的弱荧光光纤束传出；所述的电路系统包括一个与内窥镜的目镜紧密相接的一个弱光摄像头CCD，弱光摄像头CCD摄到的被测白光图像信号及被测固有荧光图像信号通过一个接口电路后送到一个图像处理器及一个图像显示器，从弱荧光光纤束传出的被测弱荧光信号通过弱光快速光谱分析组件OMA系统后输出固有荧光光谱信号，再经过一个并行接口后送到计算机处理后进入光谱显示器，激发光及冷光源的电源开关与一个连接脚踏开关的光切换机相连，此外，脚踏开关还与并行接口及图像处理器相连。

一种上述的恶性肿瘤的固有荧光图像及光谱诊断仪，包括光源，光路系统，内窥镜及电路系统，本诊断仪使用的方法是将内窥镜的探头对准但不直接接触被测者的活体组织，然后用脚踏开关控制光切换机使冷光源工作，用脚踏开关使图像处理器工作，冷光源通过冷光源光纤束进入内窥镜的探头口并照射到被测活体组织，反射的被测白光图像信号经过内窥镜内的导像光纤束输到内窥镜的目镜，与目镜紧密相连的弱光摄像头CCD摄下该信号后通过一个接口电路送到图像处理器处理，在图像显示器上显示出被测白光图像，内窥镜的探头仍然对准但不直接接触被测者的活体组织，用脚踏开关控制光切换机使冷光源与激发光交替工作或单独工作，用脚踏开关使图像处理器及并行接口工作，激发光通过一个聚焦镜后注入到一束插入内窥镜钳孔内的并通到探头口的激发光光纤束后照射到被测活体组织，反射的被测固有荧光图像信号经过内窥镜内的导像光纤束传输到内窥镜的目镜，弱光摄像头CCD摄下该信号后通过接口电路送到图像处理器处理，在图像显示器上单独显示出被测固有荧光图像或单独显示出被测白光图像或同时显示被测白光图像和被测固有荧光图像，从被测白光图像与被测固有荧光图像的比较中，用肉眼直接观测到被测固有荧光图像中有色泽有异的怀疑区域后，用激发光通过聚焦镜后注入到通到内窥镜内的激发光光纤束中，激发光光纤束伸出内窥镜的探头口外后分别对准并直接照射在被测正常组织及怀疑区域的组织上，正常组织及怀疑区域组织反射的被测弱荧光信号分别通过一束从内窥镜的钳孔内出去的弱荧光光纤束传出并进入一个弱光快速光谱分析组件OMA系统，弱光快速光谱分析组件OMA系统分别检测被测者自身的正常组织及怀疑区域组织的固有荧光光谱信号，在光谱显示器上可以单独显示被测正常组织固有荧光光谱曲线或被测怀疑区域组织固有荧光光谱曲线，也可以同时显示被测正常组织固有荧光光谱曲线和被测怀疑区域组织固有荧光光谱曲线以及这二者的比率曲线。

使用本诊断仪诊断被测组织的病灶时由于医生可以根据需要能随时选择被测部位的白光图像、固有荧光图像及固有荧光光谱曲线来观察，这些图像和光谱曲线都用计算机处理的，因此，就既能多渠道的并迅速地查找到肿瘤的部位又能及时查准肿瘤的性质，提高了对恶性肿瘤的查全率和查准率，本仪器有较大的社会效益，适宜各医院推广使用。

下面参考一个实施例的附图，对本发明的结构和使用方法详述如下：

图1是本发明诊断仪的结构框图；

图2是本诊断仪作出的正常胃组织的固有荧光光谱曲线图；

图3是本诊断仪作出的患有胃癌的组织的固有荧光光谱曲线图；

图4是弱光快速光谱分析组件OMA系统结构图。

下面参考一个实施例的附图对本发明的结构及使用方法详述如下：

本发明的结构参见图1，本发明包括光源，光路系统，内窥镜及电路系统，所述的光源有两个，一个是激发光1，激发光1是波长330nm-360nm的激光，可以选用氮分子激光器或YAG三倍频激光器或半导体激光器或汞灯等激发光，在此用波长为337nm的氮分子激光器，另一个是冷光源10，在此，冷光源10用卤素灯；所述的光路系统包括第一路是冷光源10通过一束冷光源光纤束9进入一个内窥镜21的探头口，内窥镜21的探头口对准但不直接接触被测活体组织22，冷光源照射到被测活体组织22，被测活体组织22反射的被测白光图像信号经过内窥镜21内的导像光纤束输到内窥镜21的目镜，第二路是激发光1产生的近紫外光通过一个聚焦镜2后注入一束插入内窥镜21钳孔内的激发光光纤束3，进入内窥镜21的探头口，内窥镜21的探头口对准但不直接接触被测活体组织22，激发光照射到被测活体组织22，被测活体组织22反射的被测固有荧光图像信号经内窥镜21内的导像光纤束输到内窥镜21的目镜，第三路是上述第二路的激发光通过激发光光纤束3进入内窥镜21后，激发光光纤束3伸出内窥镜21的探头口外对准并直接接触被测活体组织22，激发光直接照射在被测活体组织22上，被测活体组织22反射的被测弱荧光信号进入一束从内窥镜21的钳孔内出去的弱荧光光纤束4传出，激发光光纤束3和弱荧光光纤束4采用低损耗多股石英光导纤维组成一股同轴分叉式组合光纤5，其中，同轴部分从内窥镜21的钳孔内进入内窥镜21的探头，一般内窥镜21的钳孔内径为2.7mm，组合光纤5的同轴部分的直径为2.3mm，组合光纤5的长度视被测部位而定，如检测十二指肠部位长度2.5m，检测结肠部位长度为3m，检测鼻咽、子宫体部位长度为1.5m等；电路系统包括一个与内窥镜21的目镜紧密相接的一个弱光摄像头CCD6，弱光摄像头CCD6摄到的被测白光图像信号及被测固有荧光图像信号通过一个接口电路8后送到一个图像处理器14进行处理，处理后的信号送到一个图像显示器17显示出被测白光图像或被测固有荧光图像，从弱荧光光纤束4传出的被测弱荧光信号通过弱光快速光谱分析组件OMA系统7，弱光快速光谱分析组件OMA系统7能检测被测组织所反射的＜0.1LUX荧光信号，它的结构参见图4，一个锁住在针头固定架24上的针头23正对着一个光学成像系统25，在光学成像系统25后面置有一个置于光栅固定架27上的倾斜安装的光栅26，在光学成像系统25的前面置有一块与一个电路板29相连的光电二极管阵列芯片28，从内窥镜21的钳孔内出来的弱荧光光纤束4固定在针头23内，弱荧光信号通过针头23进入光学成像系统25后，成像信号被光栅26接收后色散的光谱信号再经过光学成像系统25成像，然后该信号送到光电二极管阵列芯片28(在此采用高灵敏的1024光电二极管阵列芯片)后到电路板29再传出固有荧光光谱信号，再经过一个并行接口13后送到计算机15处理后进入光谱显示器16，由鼠标18将光谱显示器16的固有荧光光谱曲线在存盘19中存储或在打印器20上打印出固有荧光光谱曲线，激发光1及冷光源10的电源开关与一个连接脚踏开关12的光切换机11相连，此外，脚踏开关12还与并行接口13及图像处理器14相连。

本诊断仪使用的方法是将内窥镜21的探头对准但不直接接触被测者的活体组织22，然后用脚踏开关12控制光切换机11使冷光源10工作，用脚踏开关12使图像处理器14工作，冷光源10通过冷光源光纤束9进入内窥镜21的探头口并照射到被测活体组织22，反射的被测白光图像信号经过内窥镜21内的导像光纤束输到内窥镜的目镜，与目镜紧密相连的弱光摄像头CCD6摄下该信号后通过一个接口电路8送到图像处理器14处理，在图像显示器17上显示出被测白光图像，此时，内窥镜21的探头仍然对准但不直接接触被测者的活体组织22，用脚踏开关12控制光切换机11使冷光源10与激发光1交替工作或单独工作，同时用脚踏开关12使图像处理器14和并行接口13工作，激发光1通过一个聚焦镜2后注入到一束插入内窥镜21钳孔内的并通到探头口的激发光光纤束3(此时为组合光纤5的同轴部分)后照射到被测活体组织22，反射的被测固有荧光图像信号经过内窥镜21内的导像光纤束传输到内窥镜21的目镜，弱光摄像头CCD6摄下该信号后通过接口电路8送到图像处理器14处理，然后在图像显示器17上单独显示出被测固有荧光图像或单独显示出被测白光图像或同时显示被测白光图像和被测固有荧光图像，从被测白光图像与被测固有荧光图像的比较中，用肉眼直接观测到被测固有荧光图像中有色泽有异的怀疑区域后，用激发光1通过聚焦镜2后注入到通到内窥镜21内的激发光光纤束3(组合光纤5的同轴部分)中，组合光纤5伸出内窥镜21的探头口外后分别对准并直接照射在被测正常组织及怀疑区域的组织上，正常组织及怀疑区域组织反射的被测弱荧光信号分别通过一束从内窥镜21的钳孔内出去的弱荧光光纤束4传出并进入一个弱光快速光谱分析组件OMA系统7，弱光快速光谱分析组件OMA系统7分别检测被测者自身的正常组织及怀疑区域组织的固有荧光光谱信号，然后通过并行接口13及经计算机15处理，在光谱显示器16上显示，光谱显示器16上可以单独显示被测正常组织固有荧光光谱曲线或被测怀疑区域组织固有荧光光谱曲线，也可以同时显示被测正常组织固有荧光光谱曲线和被测怀疑区域组织固有荧光光谱曲线以及这二者的比率曲线，记录的光谱曲线图(比率强度E与波长nm的图)参见图2及图3，诊断时是以判别固有荧光光谱曲线中在三个波段的波峰情况而定，如果被测组织在390-420nm中有波峰，则该组织为癌变或癌前病变；如果被测组织在460-480nm有波峰，按波峰值的大小能鉴别被测组织为癌变、良性病变或正常(假设被测者的正常部位检测的波峰值为100％，如果在怀疑区域检测的波峰值小于正常波峰值的50％为癌变，大于50％为良性病变)；如果被测组织在670-690nm波段有小波峰，则视波峰值大小来判别(假设正常组织的波峰值为100％，如果怀疑区域的波峰值小于正常波峰值100％的为良性病变，如果大于200％的为癌变)。图2是在固有荧光图像上发现的怀疑区域为胃炎的固有荧光光谱曲线，带点线及粗黑线分别为胃正常组织及胃炎的固有荧光光谱曲线，在470nm波长附近都有一个高峰，在392nm及680nm波段无异常。图3是怀疑区域为胃癌的固有荧光光谱曲线，带点线、细直线及粗黑线分别为胃正常组织、胃癌组织的固有荧光光谱曲线及它们的比率曲线，在470nm波长附近怀疑区域没有出现明显的高峰，而在392nm及680nm波长附近它们的比率曲线出现了明显的高峰，在固有荧光图像上发现的怀疑区域是恶性肿瘤。通过上述多渠道的诊断提高了对恶性肿瘤的查全率和查准率。