乳腺血氧功能成像方法及乳腺血氧功能成像系統的製作方法

2023-12-07 05:09:31

專利名稱：乳腺血氧功能成像方法及乳腺血氧功能成像系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種紅外線造影方法以及為實現此方法而製造的設備，特別是涉及可應用於乳腺疾病診斷的乳腺血氧功能成像方法及乳腺血氧功能成像系統。
背景技術：
乳腺癌是乳腺上皮組織的一種惡性腫瘤。如同其它癌一樣，它是從細胞的異常起始的。癌細胞與正常細胞不同。它的一個特點是不加控制地生殖，而且發育不良，不具備正常成熟細胞的功能，肆意侵入鄰近組織，使正常組織的結構和功能受到破壞。癌細胞的另一特點是粘著力低，能從瘤體脫落，經血管或淋巴管轉移至遠處組織或器官。因此，在乳腺癌的晚期階段，不僅乳房和胸壁局部病灶的病變相當嚴重，而且癌還會轉移至肝、肺、骨和腦等重要器官，給人體帶來更為嚴重的危害，甚至危及生命。
乳腺癌在婦女中的發病率和死亡率極高，已經成為威脅婦女生命的主要疾病。全世界每年約有120萬人被確診為乳腺癌，有近50萬人死於乳腺癌。歐美等國家的乳腺癌發病率要遠遠高於全球水平，據美國國家癌症研究所的調查表明，成年婦女中乳腺癌的年發生率是85/10萬。我國是乳腺癌發病率低的國家，乳腺癌發病率要低於全球平均水平，但上世紀90年代以來，乳腺癌的發病率呈逐年上升的趨勢，目前我國乳腺癌年發病率的增長趨勢為3.2％。在某些大中城市中，乳腺癌已經成為成年婦女癌症死亡中的頭號殺手。
乳腺癌的早期檢測和確診可以有效地實施手術切除及相應的治療，從而降低死亡率。紅外線掃描乳腺成像技術，是一種簡便、無損傷的檢查方法。紅外光學成像檢測技術在乳腺疾病診斷中的應用已有報導，已見報導的主要是近紅外成像系統及其紅外成像檢測儀，其原理是紅外光對人體軟組織有很強的穿透能力，可根據病變組織的血液動力學改變情況，在視頻影像上顯示乳腺的正常組與病變組織，隨著計算機技術和數字圖像處理技術的發展，一些輔助診斷技術已可使乳腺疾病的診斷進入了定量分析的水平；此外，也有文獻報導了紅外熱像圖檢測方法的應用，這種方法可以科學地反映出雙乳組織的代謝能量狀態和程度。多年以來，這些設備和方法深受患者和醫務人員的歡迎。經過眾多人的努力，診斷水平也有所提高，但是由於疾病的千變萬化，仍有近40％的乳腺疾病圖像不典型，給診斷造成困難。針對這一問題，人們主要是從兩個方面來著手提高乳腺疾病的診斷符合率，一是改進紅外線乳腺掃描儀的性能，二是利用計算機對影像進行後處理。然而，利用計算機對影像進行後處理必須以紅外線乳腺掃描所獲得的數據為基礎，因此，如何提高紅外線乳房掃描儀的性能，獲取充分而又準確的掃描圖像數據無疑是最為關鍵的前提條件。為了獲取更多的乳腺掃描圖像信息，目前較先進的紅外線乳腺掃描檢查儀採用兩個濾光片獲取雙波長影像。但是，通過雙濾光片獲取的單波長光需要兩個攝像機來獲得，而兩個攝像機不可能在同一個位置，角度有偏差，這樣獲取的數據必然存在有誤差；而且，濾光片的通光效率不一定完全相同，還無法控制。所以，如果依據這樣的數據進行計算機影像後處理，所獲得的血、氧含量探測結果的可靠性很難有保證，仍然難以滿足提高乳腺疾病診斷符合率的要求。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的缺陷，提供一種可應用於乳腺疾病診斷的乳腺血氧功能成像方法以及為實現此種方法而設計的乳腺血氧功能成像系統，它能夠提供更高解析度的掃描圖像，能夠為利用計算機對掃描影像進行後處理提供更充分、更準確的圖像掃描數據。
為實現上述目的，所採取的技術方案是一種乳腺血氧功能成像方法，其特徵是該方法包括以下幾個步驟(1)、利用能夠交替發出760納米和850納米紅外線光的雙波長LED光源照射乳腺組織，然後用一個低照度CCD探測器同步接收乳腺組織透射出的光強；(2)、將接收到的乳腺組織透射出的光強轉變為模擬信號，再將模擬信號轉化為數位訊號送至計算機中對該信號進行處理，通過數學物理方法進行圖像後處理後，計算氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白變化量；(3)、將氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白變化量映射成像，使之生成血含量變化量和氧含量變化量分色圖形，從而得到乳腺組織代謝狀態圖像。
本方案還包括一種乳腺血氧功能成像系統，包括計算機中央處理系統，可編程控制模塊，控制面板，光源控制模塊，冷光源發生器，紅外接收成像模塊和圖像採集模塊；計算機中央處理系統與可編程控制模塊通過系統總線相連接，控制面板與可編程控制模塊直接連接，冷光源發生器通過光源控制模塊接可編程控制模塊；紅外接收成像模塊通過圖像採集模塊與計算機中央處理系統相連接，同時圖像採集模塊又與可編程控制模塊連接在一起；其特徵是還包括有雙波長發生器和圖像分析與處理系統；其中雙波長發生器與所述的光源控制模塊相連接，圖像分析與處理系統和所述的計算機中央處理系統相連接；所述的雙波長發生器是一種能夠交替發出760納米和850納米紅外線光的雙波長LED光源。
本發明技術方案所述的乳腺血氧功能成像方法，由於採用的是可以交替發光的雙波長光源，在光源控制模塊的控制下，可以按實際需要調節光亮度、發光時間、間隔時間，並能夠實現同步拍照。另外，再加上所使用的裝有低照度CCD傳感器的高分辯率紅外線攝像機以及高質量視頻採集卡，使得所獲取的圖像數據充分、真實、準確、有效，為利用計算機對掃描影像進行後處理提供了良好的前提條件。
本發明的乳腺血氧功能成像系統使用方便，圖像清晰，約65％的乳腺圖像較典型，對圖像不典型者使用本系統血氧分析和處理軟體後效果不錯，能提供一些原圖缺少的信息和血氧含量變化量(代謝狀態)，提高了診斷水平，本系統增加了影像數位化技術、後處理技術和血氧分析技術後，提高了診斷符合率，特別是血氧分析功能在一定程度上反應了組織代謝狀態。


圖1和氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白的在近紅外光區域吸收譜線2是本發明所述的乳腺血氧功能成像系統結構框3是本發明所述的乳腺血氧功能成像系統控制電路結構框4是本發明電源控制電路圖5是本發明調光電路圖6是本發明乳腺血氧功能成像系統過程7是血、氧含量變化量8是本發明應用於臨床的診斷圖之一圖9是本發明應用於臨床的診斷圖之二圖10是圖9經過算法處理後的診斷11是本發明應用於臨床的診斷圖之三圖12是圖11經過算法處理後的診斷13是本發明應用於臨床的診斷圖之四圖14是圖13經過算法處理後的診斷15是本發明應用於臨床的診斷圖之五圖16是圖15經過算法處理後的診斷17是本發明應用於臨床的診斷圖之六圖18是圖17經過算法處理後的診斷19是臨床病檢為原位癌的透射影像20是圖19經過算法處理後影像圖具體實施方式
以下結合

以及具體實施例應用於臨床的例子來詳細解讀本發明。
我們知道，當光通過有吸光物質的某一均勻介質時，其光強就被減弱。而被吸收的分子份額只取決於光程中所存在的分子數目，與入射光的強度無關。若強度為I的平行單色光通過一個極薄層的介質，由Lambere-Bere定律可得透射光強I＝I0exp[-KL]式中I0——入射光強度I——透射光強度L——通過介質的層厚K——消光係數或吸光係數因此，利用一定光強透照乳腺組織時，不同的組織部位吸收的光強必將不同，透射出的光強也將不一。正常的乳腺組織應幾乎或全部為脂肪。臨床表明適合於乳腺掃描的光譜波長是600nm-900nm。七十年代末，Jebsis首先發現，在貓的腦及心肌中，應用700nm-1000nm的近紅外光照射，出現兩個特殊的吸光色團，後證實其為血紅蛋白及細胞色素。血紅蛋白是在近紅外光600nm-900nm範圍內對光產生吸收的主要物質，並且它可以以氧合血紅蛋白(HbO2)和去氧血紅蛋白(Hb)兩種形式存在。如圖1所示，氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白對近紅外光的吸收峰值波長分別為850nm和760nm，其吸收曲線的變化情況反應了血紅蛋白帶氧狀況。
根據這一原理建立了NIRS(近紅外光譜)測定技術。用一定強度的特定波長近紅外光透照乳腺組織，經其吸收後透射出來，該透射光經乳腺中的血紅蛋白吸收後，到達探測器的光密度(-ln[T(λ，t)])計算如下-ln[T(λ，t)]＝εoxy(λ)coxy(t)d+εdeoxy(λ)cdeoxy(t)d+α(λ，t)+sc(λ) (1)
式中εoxy和εdeoxy分別為HbO2和Hb的吸光係數；coxy和cdeoxy分別為HbO2和Hb的濃度；d為光在乳腺組織中的光程長；α(λ，t)是其他物質引起的衰減；5c(λ)是由於各種因素(如供血減少)引起散射而對應的衰減。
-ln[T』(λ，t)]＝εoxy(λ)c』oxy(t)d+εdeoxy(λ)c』deoxy(t)d+α』(λ，t)+sc(λ) (2)「s」代表異常條件(如供血減少)。由於在近紅外600nm-900nm範圍，血紅蛋白的吸收是主要因素，我們設定其他物質引起的吸收在正常和異常條件下相等，(2)式減(1)式得-ln[T』(λ，t)/T(λ，t)]＝εoxy(λ)[c』oxy(t)-coxy(t)]d+εdeoxy(λ)[c』deoxy(t)-cdeoxy(t)]d＝εoxy(λ)Δcoxy(t)+εdeoxy(λ)Δcdeoxy(t) (3)其中Δcoxy(t)＝[c』oxy(t)-coxy(t)]d；Δcdeoxy(t)＝[c』deoxy(t)-cdeoxy(t)]d定義總血紅蛋白濃度變化為Δctotal(t)＝Δcoxy(t)+Δcdeoxy(t)所以，測量區域某一時刻總血紅蛋白密度的變化可用下面公式表示ΔO.DHb·total(t)＝-ln[T』(760，t)/T(760，t)]+-ln[T』(850，t)/T(850，t)]＝εoxy(760)Δcoxy(t)+εdeoxy(760)Δcdeoxy(t)+εoxy(850)Δcoxy(t)+εdeoxy(850)Δcdeoxy(t)＝[εoxy(760)+εoxy(850)]Δcoxy(t)+[εdeoxy(760)+εdeoxy(850)]Δcdeoxy(t) (4)根據上述要求和原理，設計兩個波長分別為760nm和850nm的LED光源，同一部位的乳腺組織進行透照。
由裝有英特爾奔騰微處理器的高性能計算機構成計算機中央處理系統，可編程控制模塊採用單片機或PLC可編程器，紅外接收成像模塊採用裝有低照度CCD傳感器的紅外線攝像機，圖像採集模塊採用高速圖像採集卡，雙波長發生器採用能夠交替發光的雙波長光源，該光源可發出760納米和850納米紅外線光，冷光源採用滷鎢燈。如圖2所示，計算機中央處理系統與可編程控制模塊通過系統總線連接，冷光源發生器和雙波長發生器都通過光源控制模塊接單片機或PLC可編程器；控制面板與單片機或PLC可編程器直接連接，控制面板上設置有光源選擇按鍵、拍照觸發按鍵、光功率調節按鍵、雲臺控制按鍵和鏡頭調節按鍵；圖像分析系統與處理系統模塊與計算機中央處理系統連接，圖像的後處理算法和血氧含量算法編寫於軟體中，圖像分析系統與處理系統接受到中央處理器傳來的圖像數據後，給出指令，快速處理。如圖3所示，光源控制模塊包括電源控制電路和調光電路，調光電路可以按單片機或PLC可編程器發出的指令來控制光亮度、發光時間、間隔時間，還可以控制同步拍照。
電源控制電路設計如圖4所示。半導體LED器具有功耗低、體積小、效率高、可用電激勵等特點而成為首選的LED光源。LED二極體自動功率控制電路APC通過改變LED二極體的驅動電流來使光輸出功率保持恆定。LD為LED二極體，PD為光敏二極體。二者裝在同一根管子內。發光輸出功率增強時，光敏二極體感光強度也增強，使其感光導通率也提高，而PD的內阻相應地減小。從而使三極體Ub1減小，Ic1增大，Uc1＝Ub2增大，Ic2減小，Ue2＝Ub3增大，Ic3減小，ILD減小。即通過LED二極體LD中的電流也就變小。反之，當光功率下降時，由於APC電路的作用，將可以提高功率輸出，從而自動使LD的光輸出功率保持恆定。調節Vr電位器可設定LED二極體的工作電流，改變光輸出功率。一般而言，所採用的工作電流為50mA。
而調光電路的設計為如圖5所示。本電路採用雙向可控矽進行交流調壓。雙向可控矽是一個三端元件，其三端分別稱作T1極和T2極，G為控制極。控制極由一個雙相觸發管(雙向激發二極體)T來觸發導通。控制極上所加電壓無論為正相觸發脈衝或負相觸發脈衝均可使可控矽導通。雙向可控矽有體積小、重量輕、效率高和使用方便的優點。當市電在正半周時，T2極承受正相電壓，給予觸發脈衝後，立即導通，電流從可控矽流經負載(變壓器2輸入端)流回市電。當正半波變化到零時，可控矽自動截止。在負半周時，T1承受正相電壓，給予觸發脈衝後，立即導通，電流從負載經可控矽流回市電。當負半周變化到零時，由於電壓過零，可控矽自動截止。這樣，在負載兩端得到的是一個交流電壓。若改變觸發脈衝出現的時刻，在一定範圍內進行移相，則可在負載兩端得到一個可變的交流電。由R2、R3、C2、C3、組成的移相RC網絡實現了這一功能。調節W可以控制C3上觸發脈衝到來的時刻，從而改變了雙相可控矽的導通角，即改變了負載上的輸出電壓。這樣，經過變壓器2，冷強光源上所加電壓最高為12V，12V以下可任意調節。光源的輸出功率最大為100W，100W以下可任意調節。
裝有低照度CCD傳感器的紅外線攝像頭安裝在雲臺上，紅外線攝像頭和攝像雲臺經驅動電路與單片機或PLC可編程器連接，可以通過單片機或PLC可編程器來控制攝像雲臺和攝像頭的動作。冷光源發生器、雙波長發生器以及紅外線攝像機都設置在方便於對人體軟組進行掃描的位置，其他部件都設置在機櫃裡面。在對病人做檢查時，控制不同的光源對病人的乳腺組織進行紅外線掃描。由於不同的組織對不同頻率的紅外線吸收率不同，通過紅外線攝像機做同步記錄後，由圖像採集模塊對圖像數據進行處理之後，傳輸給計算機中央處理系統進行圖像顯示，而圖像分析系統與處理系統接受到中央處理器傳來的圖像數據後通過專用程序對圖像數據做進一步的後處理之後，再進行圖像顯示，以方便醫生做出準確診斷。
本發明的實施例中CCD攝像機的技術參數如下像數752×582清晰度600線最低照度0.01勒克斯/F1.2信噪比≥48db另外，與計算機中央處理系統相連接的還有移動磁碟存儲和病歷報告列印模塊，電子病歷系統(EMR)通過對資料庫的管理實現病歷管理、存檔、檢索及通信，病歷文字和圖像信息通過印表機輸出，並可以進行移動磁碟存儲。
圖6是本發明乳腺血氧功能成像系統過程圖。近紅外光乳腺成像過程，首先由紅外線光源發出紅外光及部分可見光，穿透目標——乳腺皮膚及軟組織。人體不同組織對紅外光有選擇性吸收作用，穿透後的光經高靈敏紅外攝像頭採集後轉化成電信號，進入微機處理轉變成二維圖像顯示在計算機監視器屏幕上，供分析診斷。具體動作流向如箭頭所示。圖像的狀態取決於乳房組織的解剖結構、生理病理狀態以及主動式穿透紅外光的強度。通常，脂肪組織是高透光的，纖維組織、腺體組織和皮膚是低透光的。血液(主要是血紅蛋白)透光性最低，也就是說血紅蛋白對光的吸收能力最強，皮膚顏色對圖像沒有影響。
血氧含量變化量映射成像以8位灰度圖像的生成為例。單色雙波長(760納米和850納米波長)光照射，CCD接收成像，後實現模數轉換，圖像屬性24位，3位RGB顏色信息，8位(256階灰度信息)；分別生成兩個波長健側和患側的四幅圖像。運用數學物理方法對四幅圖像的灰度值進行運算，獲得新的兩組數值。兩組數值與對應的原始圖像點位分色形成同樣解析度的像素點，分別形成血含量變化量圖和氧含量變化量圖(簡稱血含量圖和氧含量圖)，得到圖形如圖7所示。
本發明所涉及的紅外光透照影像的後處理算法主要有如下三種1.改進後的Sobel算法，對圖像進行邊緣增強處理，能有效地提取近紅外乳腺透射原始影像中的組織結構信息，處理後得到等灰度曲線分布圖。除癌症組織外，其它乳腺組織的等灰度曲線分布均勻，走行光滑且能夠形成閉合曲線。
2.改進後的各向異性梯度與平滑混合算法能夠有效地顯化原始圖像中隱藏的血管，尤其是灰影區內受背景影響顯示不清的血管。而血管的變化是分辨良惡性腫瘤的重要特徵之一。
3.邊緣銳化算法原始圖像乳腺內組織結構變化的影響，背景往往存在有淺灰影，與病變區的灰影相重，看不清病變區灰影的邊緣。用邊緣銳化算法處理後，能使灰影顯示出毛糙或光滑，邊緣不整，似蟹足狀是惡性灰影特徵，與此同時也將腫塊外圍的血管惡性徵象表現出來。
以下結合臨床得到的圖形來討論紅外光透照影像的這幾種後處理算法。
近紅外光乳腺診斷成像過程，首先是光源發出近紅外光和可見光，穿透乳房，乳房內不同組織對近紅外光吸收有一定差異，脂肪吸收最少，纖維組織及腺體中等吸收，含血液多的組織吸收最多，透光性最低，可形成灰至黑色影，乳腺癌組織內由於含血量增多，故形成不同程度的灰影，引流血管也發生變異，能見異常走行的血管(見圖8)。檢查者以同時見到有異常灰影和血管時才能診斷為乳癌。臨床大約有60％左右的乳癌可表現出特異圖像，而不少乳癌在近紅外光影像中圖像不典型，給檢查者帶來很大困難，其原因是不同病例的乳癌組織中含血量有很大差異，病期的早晚同血管的變異差別很大，故圖像不典型。邊緣是影像的初級特徵，保證影像的邊緣使信息不受損是很重要的。不典型影像實際就是邊緣的梯度變化肉眼難以區分(見圖9)，其背景與標誌物的邊緣的灰度差較小，如再加上影像信號在採集傳輸終端處理等環節中，不可避免地要引入一些噪聲，因而圖像質量不佳，模糊的邊緣，難以分辯真偽。因此如何在增強模糊邊緣的同時，抑制各種噪聲的影響是設計邊緣增強算法的關鍵。
邊緣銳化算法，在影像尖銳化處理中，常用到梯度法。如在處理過程中合理選擇了門限值，就可以既不破壞平滑區域的灰度值，又能強調影像的邊緣，使灰影中心的特徵表現出來。有些癌患者的圖像，似乎是一個較均勻的灰影，由於背景也較深，故不能表現出灰影特徵。經緣銳化算法處理後能看到腫瘤形成的灰影雖淺，但邊緣特徵實為毛糙(見圖10)。邊緣銳化算法雖然顯示灰影的邊緣，但灰影區的組織結構特徵尚難表現。Sobel邊緣檢測算法是經我們改進後的Sobel算法，可以得到其它方法難以得到的模糊邊緣和微弱邊緣。正常乳房在以Sobel算法處理後，能得一幅以乳頭為中心的層層同心圓(見圖11、12)，或在血管分割的乳腺內形成各個同心圓(見圖13、14)，各層同心圓間隙比較均等，提示乳房內組織結構較均勻。在其它良性病變時，往往也能形成好的閉合曲線。但當惡性腫瘤時，這種完好的閉合的曲線，往往遭到破壞，或間隔加大，或反向走行(見圖15、16)，展示出病變乳房內組織結構的不均勻性。
癌組織外圍血管(引流血管)往往是粗大、彎曲、走行異常。而癌組織內的血管往往是細小、叢狀生長，是一種惡性特徵(見圖17、18)。但因在處癌組織因血含量較多而形成的灰影背景中，不能顯示出來。我們探索採用了改進後的各向異性梯度與平滑混合算法處理，結果能使很多癌性灰影中隱藏的血管顯現出來，為診斷提供了另一個依據。
採用以上處理方法，對2001年1月-12月就診的1466例患者的乳腺圖像進行採集和處理，有76例被診斷為乳癌。經手術後病理切片證實其中73例為乳癌。1例為乳腺增生細胞活躍，1例為不典型增生，另1例為良性腫瘤。診斷符合率達到96％。曾有1例患者，就診時觸及乳腺外側增生腺體中似有一稍硬小突起，紅外圖像未見明顯灰影(見圖19)，但有幾支斷續血管影，圖像經處理後，發現等灰度曲線異常(見圖20)，提示有乳癌之可能，經手術切除，病檢為原位癌。
臨床試驗證明三種不同算法對紅外乳腺圖像進行處理能提供更多的診斷信息。
對被測者是否患有乳腺腫瘤及腫瘤的惡性程度的診斷主要通過觸診、圖像分析、病理解剖三個步驟進行。而本發明的圖像分析為醫生做出判斷起到輔助作用。
乳腺掃描圖可歸納為五種類型1、血管異常相(增粗或增多)。2、單發或多發的灰色吸光影。3、外圍型深灰或黑色吸光團。4、實性黑色吸光團。5、血管型深灰或黑色吸光團。
近紅外光掃描診斷乳腺癌的依據是(1)灰影大於實際腫塊，灰度不均勻，邊界不規則；(2)血管影像呈特異性變化局限性血管叢增多，血管粗大、曲、中斷，並與灰影形態密切相關。符合以上二條認為是典型乳腺癌圖像，灰影改變或血管影像的特異性變化，則高度懷疑乳腺癌。不同病理類型乳腺癌的近紅外光圖像分析顯示，近紅外光圖像典型灰影伴血管改變越明顯，該腫瘤越趨於高惡性度。單純灰影圖或單純血管圖多為惡性程度低的腫瘤或腫瘤早期。
腫塊長徑在2～5cm及＞5cm的病例，近紅外光掃描多能顯示典型的灰影伴血管改變圖，其診斷乳腺癌的正確率較高，腫塊長徑＜2cm的乳腺癌因其血紅蛋白含量低，腫塊顯影較淡，甚至不顯影，但周圍血管仍可有不同程度的改變，藉助於計算機圖像分析與處理系統，對圖像進行放大、增強、灰度數值化等深入分析，也可做出正確診斷。
以下為利用本發明做的臨床試驗數據統計(依據國家藥物臨床實驗基地臨床試驗基本資料)◆中山大學附屬第一醫院檢查結果

對照表

◆中山大學附屬第二醫院檢查結果

對照表

血氧含量分類比例

通過以上數據得到以下臨床試驗結論本發明的乳腺血氧功能成像系統使用方便，圖像清晰，約65％的乳腺圖像較典型，對圖像不典型者使用該機血氧分析和處理軟體後效果不錯，能提供一些原圖缺少的信息和血氧含量變化量(代謝狀態)，提高了診斷水平，中山大學附屬第一醫院75例診斷符合69例(92％)。中山大學附屬第二醫院31例診斷符合29例(93.5％)。傳統的乳腺紅外線檢查具有無痛、無創、可反覆檢查等特點，但是有較高的誤診率。本系統增加了影像數位化技術、後處理技術和血氧分析技術後，提高了診斷符合率，特別是血氧分析功能在一定程度上反應了組織代謝狀態，對臨床診斷有很大的指導意義。
權利要求
1.一種乳腺血氧功能成像方法，其特徵是該方法包括以下幾個步驟(1)、利用能夠交替發出760納米和850納米納米紅外線光的雙波長LED光源照射乳腺組織，然後用一個低照度CCD探測器同步接收乳腺組織透射出的光強；(2)、將接收到的乳腺組織透射出的光強轉變為模擬信號，再將模擬信號轉化為數位訊號送至計算機中對該信號進行處理，通過數學物理方法進行圖像後處理後，計算氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白變化量；(3)、將氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白變化量映射成像，使之生成血含量變化量和氧含量變化量分色圖形，從而得到乳腺組織代謝狀態圖像。
2.根據權利要求1所述的乳腺血氧功能成像方法，其特徵是所述步驟(2)中的數學物理方法為改進後的Sobel算法、改進後的各向異性梯度與平滑混合算法以及邊緣銳化算法中的一種或一種以上。
3.一種乳腺血氧功能成像系統，包括計算機中央處理系統，可編程控制模塊，控制面板，光源控制模塊，冷光源發生器，紅外接收成像模塊和圖像採集模塊；計算機中央處理系統與可編程控制模塊通過系統總線相連接，控制面板與可編程控制模塊直接連接，冷光源發生器通過光源控制模塊接可編程控制模塊；紅外接收成像模塊通過圖像採集模塊與計算機中央處理系統相連接，同時圖像採集模塊又與可編程控制模塊連接在一起；其特徵是還包括有雙波長發生器和圖像分析與處理系統；其中雙波長發生器與所述的光源控制模塊相連接，圖像分析與處理系統和所述的計算機中央處理系統相連接。
4.根據權利要求3所述的乳腺血氧功能成像系統，其特徵是所述的雙波長發生器是一種能夠交替發出760納米和850納米紅外線光的雙波長LED光源。
5.根據權利要求3所述的乳腺血氧功能成像系統，其特徵是所述的光源控制模塊包括電源控制電路和調光電路，所述的調光電路是一種能夠控制光亮度、發光時間、間隔時間和同步拍照的控制電路。
6.根據權利要求3所述的乳腺血氧功能成像系統，其特徵是所述的可編程控制模塊是PLC可編程器或單片機。
7.根據權利要求3所述的乳腺血氧功能成像系統，其特徵是在所述的控制面板上設置有光源選擇按鍵、拍照觸發按鍵、光功率調節按鍵、雲臺控制按鍵和鏡頭調節按鍵。
8.根據權利要求3所述的乳腺血氧功能成像系統，其特徵是所述的紅外接收成像模塊是一種裝有低照度CCD傳感器的紅外線攝像頭。
9.根據權利要求3所述的乳腺血氧功能成像系統，其特徵是還包括有與計算機中央處理系統相連接的移動磁碟存儲和病歷報告列印模塊和病歷檔案管理與信息存儲模塊。
全文摘要
一種乳腺血氧功能成像方法及乳腺血氧功能成像系統，該方法利用雙波長光源照射乳腺組織，後用探測器接收光強；再將該光強轉為模擬信號後再轉為數位訊號處理，通過圖像後處理，計算氧合、去氧血紅蛋白變化量；最後將氧合、去氧血紅蛋白變化量映射成像生成圖形；該系統特徵是包括有雙波長發生器和圖像分析與處理系統；其中雙波長發生器與所述的光源控制模塊相連接，圖像分析與處理系統和所述的計算機中央處理系統相連接。使用本方法及系統所獲取的圖像數據充分、真實、準確、有效，為利用計算機對掃描影像進行後處理提供了良好的前提條件。本系統增加了影像數位化技術、後處理技術和血氧分析技術後，提高了診斷符合率。
文檔編號G06T1/00GK1810210SQ20051009798
公開日2006年8月2日 申請日期2005年9月2日 優先權日2005年9月2日
發明者馬益國, 張敏, 楊德智, 趙緒新 申請人:深圳市國基科技有限公司