雙波段紅外乳腺疾病診斷儀的製作方法

2023-10-05 09:50:54

專利名稱：：雙波段紅外乳腺疾病診斷儀的製作方法
技術領域：
：本實用新型屬於醫療器械
技術領域：
，具體涉及一種診斷乳腺疾病的診斷設備。
背景技術：
：乳腺疾病是女性的多發疾病之一，我國婦女乳腺癌發病率自1977年後上升為女性第一位惡性腫瘤，因此面積普査、早期診斷十分必要。目前歐美洲經濟發達國家大都採用Mammography或CR技術進行普査和診斷，雖然乳癌檢出率較髙，但是，效率低、耗材高、經費開支大而且對人體有傷害。一般X線、B超等影像檢査需具備一定的密度解析度，只有在癌變出現腫塊以後達2ran以上才會顯像。而在乳腺發生癌變時，最先發生在乳腺末端導管小葉單位(TerminalDuctalLobularUnits)--TDLU,從非典型增生一原位癌一微小浸潤癌等演變過程均局限在毫米以內TDLU組織間，其體積Z1MM，所以一般X線、B超等影像檢査容易漏早期病變。隨著技術的進步，近年來又有利用近紅外光技術，開發出近紅外乳腺儀，它利用近紅外光在透射乳房時，人體血液中血紅蛋白要吸收近紅外光，圖像表現是血管部分為陰影，而乳腺脂肪和腺體被近紅外光完全透射或基本投射，這種現象就構成了臨床診斷的近紅外信息源，形成圖像信息，作為診斷的依據。這種檢査方法對人體損傷，具有一定的準確率。但是在腫癯細胞癌變前或初期，其血紅蛋白變化、腫塊形狀不具體、解剖學改變不明顯，而其血紅蛋白、新生血管、熱溫場等腫瘤細胞癌變時的生物學變化已經在發生，如癌細胞頂漿液改變時，血紅蛋白增加，促血管生長因子使癌組織產生大量的新生血管，細胞糖酵解旺盛使局部產生異常溫度場等，而這些生化改變是表達癌變初期重要信息，採用單一的近紅外乳腺儀檢查對這些功能性變化則無法同時收集，因此仍存在漏檢的問題。
發明內容本實用新型的目的在於針對現有技術存在的不足，提供一種雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，採用近紅外與遠紅外技術結合，同時、同步、同視場拍攝乳腺溫度場和血紅蛋白分布場，全面採集各Wt息，為綜合分析提供條件，提高乳癌檢測的敏感度和早診率。本實用新型的技術方案如下一種雙波段紅外乳靝疾病診斷儀，包括有雷射光源、紅外探測系統、數據處理及計算機控制系統-所述紅外探測系統由分光系統和近紅外、遠紅外攝像頭共同組裝在一殼體內構成，分光系統由分光鏡和反射鏡組成。其中近紅外、遠紅外攝像頭的工作波段為8~12iim。遠紅外攝像頭的前方設置分光鏡，近紅外攝像頭的前方設置全反射鏡，分光鏡位於探測系統的入光光路上，分光鏡分出的一路是遠紅外光，進入遠紅外攝像頭，分光鏡分出的另一路是近紅外光，經全反射鏡反射進入近紅外攝像頭。遠紅外攝像頭採用焦平面探測器，近紅外攝像系統具有可調視場鏡頭。近紅外、遠紅外攝像頭其中之一與殼體固定，另一個與殼體活動連接，兩攝像頭之間通過同軸矯正機構連接。所述的數據處理及計算機控制系統由數據處理板、計算機和雷射控制板組成,；遠紅外攝像頭的數據輸出接口連接數據處理板，數據處理板輸出的熱圖像數據及控制信號通過USB2.0接入計算機，近紅外攝像頭的圖像輸出接口直接連接計算機的採集卡，輸出近紅外視頻信號，計算機通過RS232通訊接口連接撖光控制板，雷射控制板的輸出連接雷射光源。由於乳房大小、厚薄、吸收係數等差異很大。單路光源只能照射乳房的局部，不能拍攝完整乳房的透射圖。為了便於跟遠紅外圖像對比，霈要完整乳房的透射圖。因此，本儀器雷射光源由單光源擻光探頭和多光源撖光探頭組成，不僅採用了單路光源，還設計了多光源擻光探頭形成的分布式光源，單光源撖光探頭內設置一個雷射頭，多光源雷射探頭內設置多個撖光頭。單光源擻光探頭和多光源撖光探頭均包括有探頭殼體、裝在殼體上的控制按鍵、裝在殼體內的按鍵控制電路板、一個或並列設置的多個雷射頭；按鍵通過輕觸開關安裝在按鍵控制電路板上，雷射頭通過導線和接插元器件與按鍵控制電路板連接，按鍵控制電路板通過電維線連接乳腺診斷儀的控制電路。所述的雷射頭包括撖光器或紅外LED、導光管和導光管套，雷射器的發光波長為808nm,雷射器或紅外LED緊固在導光管後端，導光管內腔為表面光亮的並有一定錐度的圓形，導光管前端伸出殼體，安裝有柔性材料製成的導光管套。在雷射器或紅外LED的出光口處即導光管的後端位置還安裝有擴束鏡，導光管前端安裝有防塵鏡。多個雷射頭的布置方式是中間一個固定，周圍其餘幾個連接在由嫘杆和調節螵榍組成的位置調節機構上，蠊杆橫向穿過雷射光源的連接座，與其蠊紋配合。如可為四路光,按前、後、左、右分布，間距可調，光強也獨立可調。本儀器的使用及工作過程如下先讓受檢患者站在紅外探瀾系統的拍攝範圍之內，用手持撖光光源貼近乳房底部或側面，然後打開操作臺上的光源開關，按動手持光源外殼上的增減鍵，信號通過電纜傳送到雷射控制板上，通過電路調節出光口的光強使乳房透射圖層次清楚。雙波攝像頭對準被拍攝乳房，透射的近紅外信息和遠紅外輻射信息經雙波攝像頭分光系統後，分別成像於遠紅外探測器和近紅外攝像頭上。遠紅外熱圖信息經處理板預處理後，通過USB2.0接口傳入計算機，經計算機進一步處理後，顯示出紅外熱圖。近紅外攝像頭拍攝的近紅外透視圖視頻信號通過採集卡傳入計算機，經計算機進一步處理後，顯示出透射圖像。通過計算機對遠紅外熱像圖和近紅外透視圖處理，就可形成雙波融合圖，綜合反映乳腺的功能和結構狀況。本儀器的優點如下1、本診斷儀只被動接受被檢査者輻射的遠紅外光及近紅外光照射乳房的透射光，對被檢査者無任何傷害或負作用，屬無損傷檢査，尤其對大面積人群普査，可以免受X線照射傷害，更加人性化檢查。2、由於採用了近紅外與遠紅外結合技術，用雙波段攝像頭採集血紅蛋白、新生血管、熱溫場等腫癯細胞癌變時的生物學變化信息，可以在形成前或腫塊形狀不具體、解剖學改變不明顯時，即可以通過功能影像予以表達，因此對早期乳癌敏感，檢査準確率大大提高。同時由於雙波段攝像頭具有同軸和同視場的特點，拍攝的遠、近紅外圖像大小相同，便於觀察和比較，同時有利於將遠、近紅外圖像融合成一幅圖，實現血、熱分布同幅顯示，有利於觀察、對比和分析，進一步提高檢出率。3、採用特殊的近紅外撖光光源，人體血紅蛋白對選用的特殊波長吸收很強，加之雷射本身的特性，所拍攝的圖像能更洧楚地反映乳房內血管的分布情況。4、採用單光源雷射探頭和多光源雷射探頭組成的分布式光源，光強可調，光源之間距離可調，以適應不同大小，不同形狀的乳房。多光源能均勻透射乳房，整體反映乳房內血管的分布，而單光源可使用於透射乳房局部，這樣單光源與多光源結合得到更加完整並詳細的乳房信息，能拍攝完整乳房的淸晰的透射圖，提高檢査的準確性。以下表格為本儀器(儀器代號ATIR-311)與另兩種醫用紅外熱像儀的比較tableseeoriginaldocumentpage6tableseeoriginaldocumentpage7圖l是本儀器的原理框圖圖2是本儀器的結構示意圖；圖3是紅外探il系統的結構示意圖；圖4是單光源雷射探頭的結構示意圖；圖5是其中雷射頭部分的稱視圖；圖6是多光源的擻光探頭的結構示意圖；圖7是其中多雷射頭與位置調節機構的裝配示意圖。圖8是單光源雷射探頭按鍵控制電路的電路圖；圖9是多光源雷射探頭按鍵控制電路的電路圖具體實施方式參見圖1、圖2,本診斷儀包括三大部分單光源瀲光探頭和多光源雷射探頭組成的手持雷射光源B;分光系統、近紅外攝像頭(包括近紅外鏡頭和攝像頭)和遠紅外攝像頭(包括遠紅外鏡頭和焦平面探測器)組成的紅外探測系統A;數據處理板、計算機和雷射控制板組成的數據處理及計算機控制系統c。結合圖3可見，其中紅外探瀾系統A由分光系統和近紅外、遠紅外攝像頭共同組裝在一殼體內構成，近紅外、遠紅外攝像頭的工作波段為8~121!1。分光系統設置在近紅外、遠紅外搌像頭前方，由分光鏞A7和全反射鏞AS組成。遠紅外攝像頭A2的前方設置分光鏡A7，近紅外攝像頭A3的前方設置全反射鏡A5,分光鏡A7位於探測系統的入光光路A10上，分光鏡分出的一路是遠紅外光A9，進入遠紅外攝像頭A2，分光鏡分出的另一路是近紅外光A8,經全反射鏡A5反射進入近紅外攝像頭A3。近紅外攝像頭A3與外殼Al固定，遠紅外攝像頭A2則通過同軸矯正機構A4與近紅外攝像頭A3活動連接。遠紅外攝像頭A2採用焦平面探測器，近紅外攝像頭A3具有可調視場鏡頭，外殼A1的入光口部安裝有防塵鏡A6。參見圖1,數據處理及計算機控制系統由數據處理板、計算機和雷射控制板組成。遠紅外攝像頭的數據輸出接口連接數據處理板，數據處理梹輸出的熱圖像數據及控制信號通過USB2.0擴展卡接入計算機，近紅外攝像頭的圖像輸出接口直接連接計算機的採集卡，輸出近紅外視頻信號，計算機通過RS232通訊接口連接雷射控制板，雷射控制板的輸出連接雷射光源。手持雷射光源由單光源雷射探頭和多光源雷射探頭組成，單光源透射探頭的結構參見圖4,其由殼體B1、裝在殼體上的控制按鍵B2、裝在殼體內的按鍵控制電路板B3和雷射頭B4構成。控制按鍵通過輕觸開關安裝在按鍵控制電路板上，雷射頭通過導線和接插元器件與按鍵控制電路板連接，按鍵控制電路板通過電纜線連接外部的雷射控制板，電纜線給整個探頭系統提供供電電源和傳遞信號。撖光頭安裝在探頭殼體前部，參見圖5，它由T0-2型封裝的撖光器B41(也可以採用紅外LED)、導光管B43、擴束鏡B42、防塵鏡片B44和導光管套B45組成，雷射器的發光波長為808nm,雷射器B41通過螺釘緊固在導光管B43後端，雷射器的出光口處裝有擴束鏡B42，導光管內腔為表面光亮的並有一定錐度的圓形，導光管N43前端伸出探頭的殼體，並安裝有防塵鏡B44,還通過內嵌螺紋安裝塑料製成的導光管套Bb45。雷射器的發光波長為808nm。按鍵控制電路板的電路見圖7，通過輕觸開關閉合給處理晶片如單片機、FPGA以脈衝信號，處理晶片通過脈衝計數控制驅動電路達到設定的電流，從而控制出光強度。按鍵有增加鍵和減少鍵，控制出光口的光強度，還有一個拍照功能的按鍵，是為配合整個系統的攝像功能而設。多光源透射探頭的結構參見圖5,它實際上是在單光源探頭的基礎上，採用了多個(如圖所示為四個)雷射頭並列的布置的形式，雷射頭的結構與單組光源相同。參見圖6，在圖中的四個雷射頭中，後一路撖光頭B4A通過固定支架B5與探頭的殼體固定，在其左右和前方布置三路B4B、B4C、B4D,分別與位置調節機構連接，位置調節機構由螺杆B7和調節嫘帽B6組成，螺杆B7橫向穿過雷射頭的連接座B8，與其螺紋配合，這樣通過轉動調節螺幗恥，就可使安裝在螺杆B7上的澉光頭發生位移，達到調節光源之間距離的目的。多光,射探的按鍵控制電路板的電路見圖8，跟單組探頭的控制電路一樣，前、後、左、右各路探頭分別獨立，各路都有控制其本身出光強度的增、減按鍵。通過輕觸開關閉合給處理晶片如單片機、FPGA以脈衝信號，處理晶片通過脈衝計數控制驅動電路達到各路設定的電流，從而控制各路出光強度。拍照功能鍵是為配合整個系統的攝像功能而設。權利要求1.一種雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，包括有手持雷射光源、紅外探測系統、數據處理及計算機控制系統，數據處理及計算機控制系統通過控制及信號線分別連接紅外探測系統和手持雷射光源；其特徵在於所述紅外探測系統由分光系統和近紅外、遠紅外攝像頭共同組裝在一外殼內構成，分光系統設置在近紅外、遠紅外攝像頭前方，近紅外、遠紅外攝像頭的工作波段為8～12μm。2、根據權利要求1所述的雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，其特徵在於數據處理及計算機控制系統由數據處理板、計算機和雷射控制板組成；遠紅外攝像頭的數據輸出接口連接數據處理板，數據處理板輸出的熱圖像數據及控制信號通過USB2.0擴展卡接入計算機，近紅外攝像頭的圖像輸出接口直接連接計算機的採集卡，輸出近紅外視頻信號，計算機通過RS232通訊接口連接雷射控制板，雷射控制板的輸出連接手持雷射光源。3、根據權利要求1所述的雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，其特徵在於所述的分光系統由分光鏡和反射鏡組成；遠紅外攝像頭的前方設置分光鏡，近紅外攝像頭的前方設置全反射鏡，分光鏡位於探溯系統的入光光路上，分光鏡分出的一路是遠紅外光，進入遠紅外攝像頭，分光鏡分出的另一路是近紅外光，經全反射鏡反射進入近紅外攝像頭。4、根據權利要求l、2或3所述的雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，其特徵在於近紅外、遠紅外攝像頭其中之一與殼體固定，另一個與殼體活動連接，兩攝像頭之間通過同軸矯正機構連接。5、根據權利要求l、2或3所述的雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，其特徵在於遠紅外攝像頭採用焦平面探鑭器；近紅外攝像系統具有可調視場鏡頭。6、根據權利要求l、2或3所述的雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，其特徵在於所述的手持瀲光光源由單光源雷射探頭和多光源雷射探頭組成，單光源雷射探頭內設置一個雷射頭，多光源雷射探頭內設置多個雷射頭。7、根據權利要求6所述的雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，其特徵在於所述單光源雷射探頭和多光源雷射探頭均包括有殼體、裝在殼體上的控制按鍵、裝在殼體內的按鍵控制電路板、一個或並列設置的多個雷射頭；按鍵通過輕觸開關安裝在按鍵控制電路板上,雷射頭通過導線和接插元器件與按鍵控制電路板連接，按鍵控制電路板通過電紱線連接乳腺診斷儀的撖光控制板。8、根據權利要求7所述的雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，其特徵在於所述的雷射頭包括雷射器或紅外LED、導光管和導光管套，雷射器的發光波長為808nm,雷射器或紅外LED緊固在導光管後端，導光管內腔為表面光亮的並有一定錐度的圓形，導光管前端伸出殼體，安裝有柔性材料製成的導光管套。9、根據權利要求7所述的雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，其特徵在於在雷射器或紅外LED的出光口處即導光管的後端位置安裝有擴束鏡，導光管前端安裝有防塵鏡。10、根據權利要求7所述的雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，其特徵在於多個雷射頭的布置方式是中間一個固定，周圍其餘幾個連接在由蠊杆和調節嫘帽組成的位置調節機構上，螺杆橫向穿過雷射光源的連接座，與其螺紋配合。專利摘要本實用新型提出一種雙波段紅外乳腺疾病診斷儀，包括手持雷射光源、紅外探測系統、數據處理及計算機控制系統，數據處理及計算機控制系統通過控制及信號線分別連接紅外探測系統和手持雷射光源。其中紅外探測系統由分光系統和近紅外、遠紅外攝像頭共同組裝在一外殼內構成，近紅外、遠紅外攝像頭的工作波段為8～12μm。手持雷射光源由單光源雷射探頭和多光源雷射探頭組成，多光源雷射探頭內設置多個雷射頭，通過位置調節機構達到相互的距離調節。本診斷儀採用近紅外與遠紅外技術結合，可同時、同步、同視場拍攝乳腺溫度場和血紅蛋白分布場，全面採集各種信息，為綜合分析提供條件，提高乳癌檢測的敏感度和早診率。文檔編號A61B5/06GK201079390SQ200720124230公開日2008年7月2日申請日期2007年5月11日優先權日2007年5月11日發明者盧文韜,彭蔭剛,彭蔭松申請人:重慶偉聯科技有限公司