一種用於診斷腫瘤的醫用雷射螢光診斷儀的製作方法
2023-06-28 15:56:11 1
專利名稱：一種用於診斷腫瘤的醫用雷射螢光診斷儀的製作方法
技術領域：
本發明屬於醫療儀器。
利用雷射照射人體腫瘤部位，接收腫瘤的自體螢光，根據人體自體螢光的光譜特性從而確診人體腫瘤的性質，已為醫學界所承認，並從實驗階段進入了臨床應用。如上海市醫療器械研究所1985年4月1日申請的專利「惡性腫瘤螢光診斷儀」所述。
該儀器由光源系統射出波長為3000～4000A的近紫外光通過光導纖維傳輸到被測活體組織的表面，激活活體組織(包括正常組織和惡性腫瘤)的特徵光譜而呈現自體螢光，激發的螢光由光導纖維傳輸給分光系統(光譜儀)，經過0.5秒自動掃描系統將光信號轉換成電信號後，由電路系統進行處理後即可顯示激發的固有螢光光譜，並可數字顯示及報警。
但是該儀器有一個主要的缺點，即由於該儀器對於光電轉換這一過程採用0.5秒自動掃描系統，這實際上是一個串行的光電轉換過程，即將由分光系統(光譜儀)輸出的多色光譜遂個通過一定數量的空間窄縫光濾波器，送給一個光電傳感器例如光電倍增管，以遂個得到各種光譜成份的電信號進行記錄。由於上述這樣一個串行處理的結果使得儀器的處理速度相當慢，嚴重的是，當對人體體內組織的腫瘤進行診斷時，雷射源通過內窺鏡深入到體內組織表面，由於體內組織在不斷地蠕動，因此如果不能很快地接收組織謀點部位激發的自體螢光的話，則接收到的螢光信號實質上成為組織多點激發的螢光信號的迭加，使得接收到的自體螢光的信號有較大的失真，甚至發生漏檢現象，從而大大降低了儀器診斷惡性腫瘤的可靠性和準確性。
本發明旨在解決已有技術中這一主要問題，研製出能快速、正確地用於人體臨床診斷各種腫瘤的螢光診斷儀。
圖1是本發明的原理框圖。
圖2是多道並行結構的光電轉換處理器示意圖。
圖3是本發明中使用的Y型光纖結構示意圖。
本發明的原理即實施方案可由圖1來說明。
由光源系統1射出的雷射束，本發明可採用氙離子雷射器輸出3650A近紫外脈衝雷射或者YAG雷射器輸出的三倍頻3650A近紫外脈衝雷射，也可用其它類似的雷射源，通過透鏡13聚焦進入雷射傳輸石英光纖12，通過內窺鏡照射到被測物體激活活體組織。如被測物體產生自體螢光，則被雷射傳輸及螢光採集系統2中的螢光接受光纖11接收，傳輸到分色系統(光譜儀)3展開成多色光譜信號，通過光電轉換處理4的處理後轉換成電信號送到電子處理系統23進行數據採集及處理，作出診斷。
本發明的主要特徵在於1)該儀器還包括一個由冷光源5，電子快門6及控制電路22組成的光源同步控制器。當雷射光纖隨內窺鏡深入到體內組織時，此時必須打開冷光源，由操作人員通過由微光攝象機7及監視器8組成的監視系統尋找組織上的可疑部位，此時電子快門6必須關閉，以防較強的冷光源損壞高靈敏度的光電轉換處理器4，一旦操作人員找到組織的可疑部位需要進行診斷時，由操作人員通過控制電路22同步切換冷光源及電子快門使得冷光源關閉，電子快門打開，從而進行螢光的採集及處理。
2)上述的光電轉換處理器4採用並行結構的光電轉換處理器，如圖2所示。該轉換器由少至256道多至1024道個光電轉換探頭組成一陣列，圖中24為其中一道，由光譜儀3輸出的多色光譜信號同時被光電轉換探頭所接收，形成一多道並行光電轉換處理器，該轉換器能在小於等於40ms的時間內將由光譜儀3輸出的光信號轉換成電信號，並被轉換成數位訊號，由電子處理系統23給予存貯並處理。
該光電轉換處理器可採用二級象增強型矽靶攝象管結構，二級象增強器和矽靶攝象管之間由介質材料膠合，並在二級象增強器外圍灌封矽膠，從而大大提高光電轉換器的靈敏度，提高信噪比。
作為一種變換，上述光電轉換處理器也可採用先進的CCD固定攝象器件。
3)上述的雷射傳輸及螢光採集系統2採用Y型結構雷射光纖，如圖3所示。其中雷射傳輸光纖採用石英光纖12，螢光接收光纖採用玻璃纖維11，二路光纖開始時各為獨立的一股，以後合併為一股成為同軸光纖。石英光纖12的芯徑為300u～400u，玻璃光纖11由直徑小於等於30u的多股玻璃纖維束組成。插入內窺鏡的Y型結構光纖2的端面25上的石英光纖12位於中央，四周是玻璃纖維11，且在端面上有一透鏡式的接觸鏡28;Y型結構光纖端面26上的玻璃纖維束排列成狹縫式結構，其寬度為0.5mm～1.0mm，其長度為5mm～8mm;Y型結構光纖端面27可固定在光纖五維調節架上微調;整個Y型光纖最外層可由具有一定剛性但柔軟的護套管進行保護。
4)上述的分光系統(光譜儀)3採用大孔徑輸入的光柵型光譜儀，目前一般常用的光譜儀有稜鏡型及光柵型二種，稜鏡型光譜儀雖然透過率大但解析度低色散非線性;而光柵型光譜儀則具有解析度高，色散線性的優點，但孔徑較小一般為1/5左右，所以透過率小，因此，均不十分理想。本發明採用大孔徑輸入的光柵型光譜儀，其孔徑達1/2～1/3之間，集上述二種類型之優點，在保留高解析度、色散線性的前提下，提高了透過率取得了很好的效果。
5)上述的電子處理系統採用計算機進行控制處理。它包括A/D轉換器15，主計算機16，D/A轉換機17、顯示器18、繪圖儀19、印表機20、外存貯器21。在預先編制的程序控制下，主計算機完成雷射光源啟動、光譜數據採集、數據存貯、數據迭加、尋找惡性腫瘤特徵峰、顯示光譜圖形、記錄光譜圖形、列印光譜數據等一系列功能。
本發明由於充分利用了現代各種先進的科學技術，使得本儀器具有快速，準確，且操作方便的優點。經臨床試驗，效果顯著，胃癌診斷的準確率達90%以上，且經過對部分胃組織非曲型增生嚴重(屬癌前期)的病人的檢查，亦發現有接近癌的特徵峰，即對胃癌前期病人的診斷展示了廣闊的前景。同時本儀器亦能診斷其它各種體內和體表的癌症，因此本發明將在癌症診斷上受到越來越廣泛的重視和應用。
權利要求
1.一種用於診斷腫瘤的醫用雷射螢光診斷儀，它包括光源系統1，雷射傳輸及螢光採集系統2，分光系統(光譜儀)3，光電轉換處理器4，電子處理系統，其特徵在於它還包括一個光源同步控制器；上述的光電轉換處理器4為一由256～1024道光電轉換探頭組成的多道並行光電轉換處理器，能在小於等於40ms的時間內將由光譜儀輸出的多色光譜信號同時轉換成電信號；上述的雷射傳輸及螢光採集系統2採用Y型結構雷射光纖，其中雷射傳輸光纖採用石英光纖12，螢光接收光纖採用玻璃纖維11，二路光纖開始時各為獨立的一股，以後合併為一股成為同軸光纖，插入內窺鏡鉗孔的Y型光纖的端面25上的石英光纖12位於中央，四周是玻璃纖維11，在端面上有一透鏡式的接觸鏡28，Y型光纖的端面26上的接收光纖排列成狹縫式結構；上述的電子處理系統採用計算機進行控制處理。
2.根據權利要求1所述的螢光診斷儀，其特徵在於上述的多道並行，光電轉換處理器4是二級象增強型矽靶攝象管結構，二級象增強器和矽靶攝象管之間由介質材料膠合，並在二級象增強器外圍灌封矽膠。
3.根據權利要求1，2所述的螢光診斷儀，其特徵在於上述的多道並行光電轉換處理器4可採用CCD固體攝象器件。
4.根據權利要求1所述的Y型結構雷射光纖，其特徵在於上述石英光纖12的芯徑為300～400u，玻璃纖維11由直徑小於等於30u的多股玻璃纖維束組成，端面26上接收光纖排列成狹縫式的寬度為0.5mm～1.0mm，長度為5mm～8mm，端面27可固定在光纖五維調節架上微調;整個Y型光纖最外層具有一定剛性但柔軟的護套管進行保護。
5.根據權利要求1所述的大孔徑輸入光柵型光譜儀，其特徵在於該光譜儀的相對孔徑為1/2～1/3之間。
6.根據權利要求1所述的螢光診斷儀，其特徵在於上述的光源同步控制器由冷光源5、電子快門6、控制電路22組成;微光攝象機7、電視監視器8組成一個監視系統，由操作人員目測後通過控制電路來完成冷光源5與電子快門6的同步切換。
7.根據權利要求1所述的螢光診斷儀，其特徵在於上述採用計算機控制的電子處理系統由A/D轉換器15，主計算機16、D/A轉換器17、顯示器18、繪圖儀19、印表機20、外存貯器21組成。在預先編制的程序控制下，主計算機完成雷射光源啟動、光譜數據採集、數據存貯、迭加、尋找惡性腫瘤特徵峰、顯示光譜圖形、記錄光譜圖形、列印光譜數據等一系列功能。
全文摘要
現有的惡性腫瘤螢光診斷儀由於利用串行的光電轉換處理技術，因此速度較慢，當用作體內組織的診斷時，由於體內組織在不斷蠕動，從而使得光譜信號大大失真，甚至發生漏檢的現象。
文檔編號G01N21/64GK1033557SQ87105948
公開日1989年7月5日 申請日期1987年12月24日 優先權日1987年12月24日
發明者葉衍銘, 李黎明, 揚遠龍, 夏敬芳, 李鬱芳, 李富銘 申請人:復旦大學