CN103808670A - 一种新型上皮组织癌变早期诊断系统 - Google Patents
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Abstract
一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，包括像偏振探测系统和电子诊断分析系统，像偏振探测系统包括宽带光源，宽带光源经过传导光纤与检偏器的中央偏左侧相连接，检偏器的中央偏右侧与光谱分析仪进过传导光纤相连接，偏振片定位在光纤远端，上皮组织样品位于检偏器的正下方，光谱分析仪经连接线与计算机相连，电子诊断分析系统包括光电转换器件以及计算机成像分析系统，采用线偏振光斜入射到高散射介质样品表面，检偏器和光谱仪配合记录后向散射光中平行、垂直分量，随后计算出差分光谱或偏振度光谱用于分析上皮组织是薄的粘膜组织，其后向散射光的偏振态是易测量的，具有成像清晰、分辨率高、成像精确的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种癌变诊断系统，尤其涉及一种新型上皮组织癌变早期诊断系统。
背景技术
生命健康是人类永恒的话题，然而癌症作为人类的主要杀手之一，仍然在世界范围内威胁着许多人的生命健康。世界卫生组织（WHO）的《世界癌症报告》预示，今后数年将是全球癌症患者高发年份，全球每年新增癌症患者人数将达到1500 万人，死于癌症人数600 多万，到2020 年全球范围恶性肿瘤的发生率将再增长50%。因此，癌症的诊断和治疗成了全人类关心的话题。资料表明，癌症患者的存活期直接依赖于诊断时的病情，早期诊断和治疗可以痊愈约三分之一的患者，而临床癌症成像检测发现的患者往往已经处于癌症中晚期而无法痊愈。因此，研究癌症早期检测技术具有非常重要的意义。
细胞形态学的变化概括了整个肿瘤形成的过程，是肿瘤确诊的关键特征之一，肿瘤的形成也往往最先反映于细胞形态的变化。病理学研究表明超过85%的癌症源于上皮组织，癌症早期最重要的特征即表现为上皮层内肿瘤细胞的细胞核尺寸、核浆比，核染色质的增加。目前，要临床检测到这些癌症的早期信号，不得不依靠病理切片、细胞涂片等组织活检手段，即从待检测部位取下一小片组织，再用显微镜进行分析。这种侵入式的随机活检给患者带来很大的痛苦，且需要花费一定的诊断时间，而且成像不清晰、分辨率低，得出的结论与分析人员的经验等主观因素有很大关系，准确测定癌变区的边界就更加困难。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，能够在上皮组织癌变的早期进行诊断，本发明具有成像清晰、分辨率高、成像精确、减少痛苦、节约时间的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，包括像偏振探测系统和电子诊断分析系统组成，像偏振探测系统主要包括宽带光源，宽带光源经过传导光纤与检偏器的中央偏左侧相连接，检偏器的中央偏右侧与光谱分析仪进过传导光纤相连接，偏振片定位在光纤远端，上皮组织样品位于检偏器的正下方，偏振片定位在光纤远端，光谱分析仪经连接线与计算机相连。电子诊断分析系统包括光电转换器件以及计算机成像分析系统。
所述的像偏振探测系统的自准直系统安装在光源后面，对宽带光源卤素灯发出的光进行自准直调制。
所述的传导光纤与光源耦合并且把偏振光传导在癌变组织上。
所述的像偏振探测器系统包括偏振片，该偏振片定位在光纤远端，是来自光源的光线发生偏振。
所述的光谱分析仪具有偏振光分离器，它能把通过光缆从组织上返回的偏振分量分离出来。
所述的像偏振探测系统还包括一个内窥镜，该内窥镜具有插入探头的管道。
所述的宽带光源包括光源和滤光装置。
所述的偏振探测系统还包括一个光谱仪，该光谱仪与光缆在光学上耦合。
所述的电子诊断分析系统包括储存光谱的电子存储器，该光谱包350纳米到1000纳米范围内的波长。
所述的电子诊断分析系统还包括计算机分析系统，该计算机分析系统分析检测到的光谱，以确定上皮组织细胞是否发育正常，是否有癌变发生。
本发明的工作原理是：
一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，采用线偏振光斜入射到高散射介质样品表面，检偏器和光谱仪配合记录后向散射光中平行、垂直分量，随后计算出差分光谱或偏振度光谱用于分析。入射光调节部分的作用是产生准直的线性可见偏振光，其光源采用功率为100W的卤素灯，发射波长范围为400～900nm的可见光，经光纤导出，再经聚光镜C聚光。透镜L1、L2和光阑A1共同组成4F准直系统，其中A1位于L1、L2的焦平面上，调节光阑A1的孔径，可以改变光线的准直程度，将光阑孔径调节到最小时，可得到准直的可见光。偏振片P1用来对可见光起偏，产生线性偏振光。调制好的线性偏振光以入射角α入射到样品上。在散射光的检测部分，偏振片P2充当检偏器的作用，通过P2可以选择后向散射光中与P1分别平行和垂直的分量。经样品所散射的光由透镜L3聚焦后通过一根孔径为400um光纤导入光谱仪进行探测，光谱仪中的CCD线性阵列进行光电转换，变成光电信号，信号采集处理后经A/D变换，输入计算机。计算机采用稀疏编码的偏振光谱图像超分辨技术，具体采用的方法是多分辨分析理论的融合技术，主要是在多尺度及多方向上对图像特征进行融合处理，多分辨分析理论的融合技术主要采用的算法是基于小波分析的图像融合算法。
由于采用的方法是多分辨分析理论的融合技术，主要是在多尺度及多方向上对图像特征进行融合处理，融合结果不会出现人为的拼接痕迹，具有良好的可视效果和融合一致性。多分辨分析理论的融合技术主要采用的算法是基于小波分析的图像融合算法，小波分析不但继承了塔型分解的多尺度特征提取这一优势，同时又具有良好的时频域局部化能力、解系数相关特性和方向选择特性，故而在图像融合中具有了优良的性能。
附图说明
图1为本发明上皮组织癌变早期诊断系统原理图。
图2为后向偏振散射差分光谱测量系统原理图。
图3为多分辨分析的图像融合框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
参照图1，一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，主要像偏振探测系统和电子诊断分析系统组成，像偏振探测系统主要包括宽带光源1，宽带光源1经过传导光纤2与检偏器3的中央偏左侧相连接，检偏器3的中央偏右侧与光谱分析仪5进过传导光纤2相连接，偏振片定位在光纤2远端，上皮组织样品4位于检偏器3的正下方，偏振片定位在光纤远端，光谱分析仪5经连接线与计算机6相连。电子诊断分析系统包括光电转换器件光谱分析仪5以及计算机6上的成像分析系统。
参照图2，后向偏振散射光谱测量系统的理论基础—米氏散射理论及偏振门技术，实现了测量高散射介质后向偏振散射光谱的光学系统。在系统中，采用线偏振光斜入射到高散射介质样品表面，检偏器和光谱仪配合记录后向散射光中平行、垂直分量，随后计算出差分光谱或偏振度光谱用于分析。入射光调节部分的作用是产生准直的线性可见偏振光。其光源采用功率为100W的卤素灯，发射波长范围为400～900nm的可见光，经光纤导出，再经聚光镜C聚光。透镜L1、L2和光阑A1共同组成4F准直系统，其中A1位于L1、L2的焦平面上，调节光阑A1的孔径，可以改变光线的准直程度，将光阑孔径调节到最小时，可得到准直的可见光。偏振片P1用来对可见光起偏，产生线性偏振光。调制好的线性偏振光以入射角α入射到样品上。在散射光的检测部分，偏振片P2充当检偏器的作用，通过P2可以选择后向散射光中与P1分别平行和垂直的分量。经样品所散射的光由透镜L3聚焦后通过一根孔径为400um光纤导入光谱仪进行探测，光谱仪中的CCD线性阵列进行光电转换，变成光电信号，信号采集处理后经A/D变换，输入计算机。
参照图3，采用稀疏编码的偏振光谱图像超分辨技术,，具体采用的方法是多分辨分析理论的融合技术，主要是在多尺度及多方向上对图像特征进行融合处理，融合结果不会出现人为的拼接痕迹，具有良好的可视效果和融合一致性。多分辨分析理论的融合技术主要采用的算法是基于小波分析的图像融合算法，小波分析不但继承了塔型分解的多尺度特征提取这一优势，同时又具有良好的时频域局部化能力、解系数相关特性和方向选择特性，故而在图像融合中具有了优良的性能。
Claims (10)
1.一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于：包括像偏振探测系统和电子诊断分析系统，像偏振探测系统主要包括宽带光源，宽带光源通过传导光纤与检偏器的中央偏左侧相连接，检偏器的中央偏右侧与光谱分析仪通过传导光纤相连接，偏振片定位在光纤远端，上皮组织样品位于检偏器的正下方，偏振片定位在光纤远端，光谱分析仪经连接线与计算机相连，电子诊断分析系统包括光电转换器件以及计算机成像分析系统。
2.根据权利要求1所述的一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于，所述像偏振探测系统的自准直系统安装在宽带光源后面，对宽带光源卤素灯发出的光进行自准直调制。
3.根据权利要求1所述的上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于，所述传导光纤与宽带光源耦合并且把偏振光传导在癌变组织上。
4.根据权利要求1所述的一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于，所述像偏振探测系统包括偏振片，该偏振片定位在光纤远端，是来自光源的光线发生偏振。
5.根据权利要求1所述的一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于，所述光谱分析仪具有偏振光分离器，它能把通过光缆从组织上返回的偏振分量分离出来。
6.根据权利要求1所述的一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于，所述像偏振探测系统还包括一个内窥镜，该内窥镜具有插入探头的管道。
7.根据权利要求1所述的一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于，所述宽带光源包括光源和滤光装置。
8.根据权利要求1所述的一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于，所述像偏振探测系统还包括一个光谱仪，该光谱仪与光缆在光学上耦合。
9.根据权利要求1所述的一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于，所述电子诊断分析系统包括储存光谱的电子存储器，该光谱包350纳米到1000纳米范围内的波长。
10.根据权利要求1所述的一种新型上皮组织癌变早期诊断系统，其特征在于，所述电子诊断分析系统还包括计算机分析系统，该计算机分析系统分析检测到的光谱，以确定上皮组织细胞是否发育正常，是否有癌变发生。
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|---|---|
| CN (1) | CN103808670A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104062264A (zh) * | 2014-07-11 | 2014-09-24 | 刘颖东 | 一种可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪 |
| CN110579444A (zh) * | 2019-09-28 | 2019-12-17 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种可见-近红外光偏振光谱检测探头及其检测方法 |
| CN114200686A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-18 | 西安交通大学 | 一种偏振光散射光谱成像内窥装置与探测方法 |
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2012
- 2012-11-08 CN CN201210444810.7A patent/CN103808670A/zh active Pending
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| CN104062264A (zh) * | 2014-07-11 | 2014-09-24 | 刘颖东 | 一种可用于气体及液体检测的光谱分析型高精度在线检测仪 |
| CN110579444A (zh) * | 2019-09-28 | 2019-12-17 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种可见-近红外光偏振光谱检测探头及其检测方法 |
| CN114200686A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-03-18 | 西安交通大学 | 一种偏振光散射光谱成像内窥装置与探测方法 |
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