CN103070670B - 一种早期骨性关节炎检测系统 - Google Patents

Abstract

一种早期骨性关节炎检测系统，涉及生物与医学检测领域。设有近红外光光源、近红外光特征波长分离单元、面阵光电探测器和信息分析处理单元；所述近红外光光源、近红外特征波长分离单元和面阵光电探测器自左而右设在同一水平轴线上，所述面阵光电探测器与信息分析处理单元相连。近红外光光源设有近红外灯、光源近红外滤光片和透镜组，所述近红外灯、光源近红外滤光片和透镜组自左而右设在同一水平轴线上。近红外光特征波长分离单元设有二向色镜、反射镜和分离单元近红外光滤光片；反射镜设在二向色镜下方，二向色镜和反射镜设在被检测膝关节与分离单元近红外光滤光片之间。结构简单、操作方便、能快速用于早期骨性关节炎检测。

Description

一种早期骨性关节炎检测系统

技术领域

本发明涉及生物与医学检测领域，尤其是涉及一种早期骨性关节炎检测系统。

背景技术

骨性关节炎（osteoarthritis,OA）是一种以关节软骨的变性、破坏及骨质增生为特征的慢性关节病，临床上以关节肿痛、骨质增生及活动受限为常见，导致活动障碍。OA多发于中老年人，且患病率高。全球50岁以上的人群中,OA发病率为50%。我国OA患者已超过1.2亿人，患病率与西方国家的相似。临床上膝OA可分为四个阶段。1）前期：活动增加后伴有关节疼痛及肿胀；2）早期：活动较多后有明显疼痛；3）进展期（或称中期）：软骨进一步损害，造成关节畸形，功能部分丧失；4）晚期：骨质增生，软骨剥脱，以及导致功能完全丧失。在OA中晚期，已错过保守治疗的最佳时机，常需采用有创方法，这样，不仅增加治疗难度，而且加重患者及家庭的经济和精神负担。早期治疗OA，最有希望保护关节结构和功能。无创、安全、低成本检测，为关节健康状况评估和OA早期诊断提供科学依据。

目前，对人OA的诊断主要是通过临床表现观察、影像和关节镜检查。临床表现的判断带有一定的主观性。关节镜的检查虽能全面、系统地掌握关节表面及腔内非骨性结构的病变区域、范围与程度，更好地评价关节退行性变的程度，但检查的视野小，是有创的，可能引起并发症。关节液检测（如中国专利200610033628.7）采用提取关节液来检测是否有关节炎，这种检测方式的主要缺点是对患者有创伤。X线平片/CT检查，虽然X线平片能很好显示软骨下骨结构异常，但是X线平片和CT难于分辨滑液的特性和体积的微小变化。常规应用中，X线平片可分辨关节间隙变窄和骨赘形成，对软骨和滑液的改变却不敏感，不适于探测OA的早期特征。CT只能提供严重OA关节的结构信息，仅限于评估关节间隙变化达到一定程度的OA，此时通常已处于OA中晚期。MRI诊断，MRI具有组织对比性强、空间分辨率高等优点，可进行多序列、多参数和多方位采样，全面显示关节软骨的厚度、轮廓形态和信号改变以及检查无创性，是目前公认诊断OA最可靠的影像方法之一。MRI具有很好的适用性，但对于早期的软骨损伤，检测效果差。MRI检查的结果受检查人员的主观因素影响大，可重复性较差，检查耗时且费用高昂。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的是提供结构简单、操作方便、能快速用于早期骨性关节炎检测的一种早期骨性关节炎检测系统。

本发明设有近红外光光源、近红外光特征波长分离单元、面阵光电探测器和信息分析处理单元；所述近红外光光源、近红外特征波长分离单元和面阵光电探测器自左而右设在同一水平轴线上，所述面阵光电探测器与信息分析处理单元相连。

所述近红外光光源设有近红外灯、光源近红外滤光片和透镜组，所述近红外灯、光源近红外滤光片和透镜组自左而右设在同一水平轴线上。

所述近红外光特征波长分离单元设有二向色镜、反射镜和分离单元近红外光滤光片；反射镜设在二向色镜下方，二向色镜和反射镜设在被检测膝关节与分离单元近红外光滤光片之间。

所述二向色镜可采用多通带二向色镜或单通带二向色镜，通带数为≥1；所述光源近红外光滤光片为多通带光源近红外光滤光片，通带数为≥2；所述分离单元近红外光滤光片为多通带分离单元近红外光滤光片，通带数为≥2。

所述反射镜可采用棱镜，或反射镜片，或棱镜和反射镜片。

所述面阵光电探测器可采用CCD相机或CMOS相机等。

所述近红外光光源发出的光照射到被检测膝关节并进入膝关节，历经膝关节组织的吸收、散射，最终逸出膝关节的光经过所述近红外光特征波长分离单元，分离出的各种特征波长的近红外光照射到所述分离单元近红外光滤光片，经所述分离单元近红外光滤光片滤除背景光，携带有膝关节组织光学特性信息的各通带近红外光进入面阵光电探测器，所述面阵光电探测器获得的近红外光图像送往所述信息分析处理单元，所述信息分析处理单元根据膝关节组织对不同波长近红外光的选择性吸收和炎症与选择性吸收之间的关系，比较被检骨性关节和正常膝关节的各通带近红外光图像，分析被检膝关节的炎症情况。

本发明具有的优点是：近红外光检测的成本低、无电离辐射、操作简单，可以实现无损伤检测，尤其适用于组织功能的长期日常检测。近红外光谱检测有望用于检测OA初期的软骨变化。近红外光谱检测可用于评估软骨骨质退化或外损伤中软骨骨质变化状况，评判软骨修复和再生，未来可用于临床常规诊断。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成框图。

图2为本发明实施例的近红外光光源的结构组成示意图。

图3为本发明实施例的近红外光特征波长分离单元的结构组成示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

参见图1～3，本发明实施例设有近红外光光源1、近红外光特征波长分离单元3、面阵光电探测器4和信息分析处理单元5；所述近红外光光源1、近红外特征波长分离单元3和面阵光电探测器4自左而右设在同一水平轴线上，所述面阵光电探测器4与信息分析处理单元5相连。

所述近红外光光源1设有近红外灯11、光源近红外滤光片12和透镜组13，所述近红外灯11、光源近红外滤光片12和透镜组13自左而右设在同一水平轴线上。

所述近红外光特征波长分离单元3设有二向色镜14、反射镜15和分离单元近红外光滤光片16；反射镜15设在二向色镜14下方，二向色镜14和反射镜15设在被检测膝关节2与分离单元近红外光滤光片16之间。

所述二向色镜14可采用多通带二向色镜或单通带二向色镜，通带数为≥1；所述光源近红外滤光片12为多通带光源近红外光滤光片，通带数为≥2；所述分离单元近红外滤光片16为多通带分离单元近红外光滤光片，通带数为≥2。

所述反射镜15可采用棱镜，或反射镜片，或棱镜和反射镜片。

所述面阵光电探测器4可采用CCD相机或CMOS相机等。

所述近红外光光源1发出的光照射到被检测膝关节2并进入膝关节，历经膝关节组织的吸收、散射，最终逸出膝关节的光经过所述近红外光特征波长分离单元3，分离出的各种特征波长的近红外光照射到所述分离单元近红外光滤光片16，经所述分离单元近红外光滤光片16滤除背景光，携带有膝关节组织光学特性信息的各通带近红外光进入面阵光电探测器4，所述面阵光电探测器4获得的近红外光图像送往所述信息分析处理单元5，所述信息分析处理单元5根据膝关节组织对不同波长近红外光的选择性吸收和炎症与选择性吸收之间的关系，比较被检骨性关节和正常膝关节的各通带近红外光图像，分析被检膝关节的炎症情况。

所述分离单元近红外光滤光片16为多通带分离单元近红外光滤光片，所述近红外光光源1经所述被检测膝关节2到达所述近红外特征波长分离单元3，分离为4种特征波长的近红外光，所述近红外光光源1采用近红外灯，所述分离单元近红外光滤光片16为4通带近红外滤光片，所述面阵光电探测器4为CCD相机。

Claims (6)

1.一种早期骨性关节炎检测系统，其特征在于设有近红外光光源、近红外光特征波长分离单元、面阵光电探测器和信息分析处理单元；所述近红外光光源、近红外特征波长分离单元和面阵光电探测器自左而右设在同一水平轴线上，所述面阵光电探测器与信息分析处理单元相连；

所述近红外光光源设有近红外灯、光源近红外滤光片和透镜组，所述近红外灯、光源近红外滤光片和透镜组自左而右设在同一水平轴线上；

所述近红外光特征波长分离单元设有二向色镜、反射镜和分离单元近红外光滤光片；反射镜设在二向色镜下方，二向色镜和反射镜设在被检测膝关节与分离单元近红外光滤光片之间。

2.如权利要求1所述一种早期骨性关节炎检测系统，其特征在于所述二向色镜采用多通带二向色镜或单通带二向色镜，通带数为≥1。

3.如权利要求1所述一种早期骨性关节炎检测系统，其特征在于所述光源近红外光滤光片为多通带光源近红外光滤光片，通带数为≥2。

4.如权利要求1所述一种早期骨性关节炎检测系统，其特征在于所述分离单元近红外光滤光片为多通带分离单元近红外光滤光片，通带数为≥2。

5.如权利要求1所述一种早期骨性关节炎检测系统，其特征在于所述反射镜采用棱镜，或反射镜片，或棱镜和反射镜片。

6.如权利要求1所述一种早期骨性关节炎检测系统，其特征在于所述面阵光电探测器采用CCD相机或CMOS相机。