CN105030253A - 一种多波长乳腺诊断光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多波长乳腺诊断光源，包括发光单元、热交换单元、冷却单元、准直单元、复合电缆组件及控制单元，热交换单元与控制单元及发光单元相连，冷却单元通过复合电缆与热交换单元相连，准直单元与发光单元及控制单元相连，复合电缆组件与控制单元、冷却单元及热交换单元相连，发光单元提供8种发光模式，能够适用于不同配置及成像模式的乳腺诊断系统，提高了适用范围、病变检出率及检查效率。

Description

一种多波长乳腺诊断光源

技术领域

本发明涉及一种乳腺疾病诊断设备，具体涉及一种多波长乳腺诊断光源。

背景技术

乳腺癌是妇女常见恶性瘤之一，近三十年来的临床经验总结表明：乳腺癌患者的死亡率并未因治疗方法的任何改变而有所降低，其主要原因是临床患者多数为中晚期，均因血行转移而使治疗失败。乳腺癌的早期诊断和早期治疗是提高乳腺癌生存率的重要而有效的途径，因此，对乳腺癌的影像学诊断方法研究在国内外医学界受到广泛的关注。

人体乳腺的病变与其血、氧含量变化密切相关，因而乳腺血氧含量及变化数据(指标)是医生诊断和治疗乳腺疾病的重要依据。现有的乳腺组织血氧检测技术采用近红外光无创检测的方法，能够获得乳腺局部组织血氧含量(与检测位置有密切关系)，乳腺血氧功能成像方法能够进一步获得乳腺组织血氧的分布状态，对诊断乳腺病变、病变定位和治疗提供有效依据。但是，由于近红外光在乳腺组织中的传播呈现强散射效应而严重影响了成像的空间分辨率，因此需要通过技术手段进一步提高成像的空间分辨率进而改进血氧含量的检测结果。

光在两种反射率不同的介质边界会发生散射现象。由于生物组织在显微结构上的各向异性，在生物组织内各种成分(如水，蛋白质，脂肪等)分界处光线发生散射现象，在宏观上表现为光传播方向的改变。在近红外波段，生物组织表现出高散射、低吸收的特性。高散射的结果一方面使近红外光在组织中具有较大的穿透深度，另一方面由于生物组织和光子之间的相互作用使得近红外成像的空间分辨率较低。影响近红外成像空间分辨率的因素有很多，有近红外光子自身约束的原因，也有检测设备硬件条件的原因。

采用点光源或阵列光源经透镜聚焦成近似点光源更有利于照射乳房成像。生物组织对不同波长的红外光的影响不同，所以适当选取的三波长红外光更有利于乳房成像、影像处理及诊断。根据理论公式及试验证明，从光源上提高光子频率可以有效提高成像系统的空间分辨率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多波长乳腺诊断光源，能够适用于不同配置及成像模式的乳腺诊断系统，提高了适用范围、病变检出率及检查效率。

本发明具体是通过以下技术方案来实现的：

一种多波长乳腺诊断光源，包括发光单元、热交换单元、冷却单元、准直单元、复合电缆组件及控制单元：

所述发光单元由至少一个多波长发光体组成，用于按照一定规定模式发光；

所述热交换单元与控制单元及发光单元相连，热交换单元由热交换器及热传导器组成，热传导器用于将发光单元及控制单元所释放的热量吸收并传导给热交换器；

所述冷却单元由冷却液、循环泵及散热器组成，冷却单元通过复合电缆与热交换单元相连，用于冷却光源；

所述准直单元与发光单元及控制单元相连，由初级准直器、次级准直器及多叶准直器组成，用于提高发光效率、调节光源光野轮廓范围；

所述复合电缆组件与控制单元、冷却单元及热交换单元相连，由复合电缆及其连接件组成，用于输送冷却液及电信号；

所述控制单元用于接收用户或乳腺血氧功能成像系统输入的规定模式选择信息或云台、镜头控制信息、光野准直信息及输出所述乳腺诊断光源相应的规定模式、云台、镜头控制信息、光源准直信息及相应用于处理的信息，并根据接收到的信息控制所述发光单元按照相应规定模式发光、多叶准直器驱动及完成用户或乳腺血氧功能成像系统要求的相应任务。

所述规定模式为所述发光单元的多波长发光体三波长全亮连续发光的三连续模式、所述发光单元的多波长发光体三波长同时闪烁发光的三闪烁模式、所述发光单元的多波长发光体双波长全亮连续发光的双连续模式、所述发光单元的多波长发光体双波长同时闪烁发光的双闪烁模式、所述发光单元的多波长发光体单波长全亮连续发光的单连续模式、所述发光单元的多波长发光体单波长闪烁发光的单闪烁模式、所述发光单元的多波长发光体三波长交替闪烁发光的三交替模式或所述发光单元的多波长发光体双波长交替闪烁发光的双交替模式中的其中一种,所述发光单元的等效直径为4-30毫米。

所述发光单元的发光体为半导体发光二极管。

所述发光单元的发光体为三波长，波长范围分别在λ₁＝600nm-800nm、λ₂＝810nm-1000nm、λ₃＝800nm-810nm。

所述发光单元的发光体为一个点光源或多个发光体规则排列成阵列光源。

所述的三闪烁模式、双闪烁模式、单闪烁模式、三交替模式及双交替模式，其闪烁或交替频率为40-400MHz。

所述热交换单元包括：热交换器和热传导器，热交换器分别与热传导器、控制单元及发光单元相连，热传导器分别与热交换器及复合电缆组件相连；

热传导器用于将发光单元及控制单元所释放的热量吸收并传导给热交换器；热交换器则将热传导器传导过来的热量交换给复合电缆组件输送过来的冷却液，以达到冷却发光单元及控制单元的目的。

所述准直单元包括：初级准直器、次级准直器及多叶准直器，初级准直器与发光单元相连，次级准直器与初级准直器及多叶准直器相连，多叶准直器与控制单元相连；

初级准直器用于决定发光体的最大光野范围及阻挡最大光野范围外由发光体产生的光散射；次级准直器用于将初级准直器的光耦合进入下级，并过滤无效光谱；多叶准直器用于调整光源光野轮廓范围。

所述初级准直器为固定的具有圆锥形孔阵列的准直器，嵌合于发光体阵列上方。

所述次级准直器是一组或多组微透镜阵列，位于初级准直器上方。

所述次级准直器具有光学镀膜，其带通波长范围为λ₄＝600nm-1000nm。

所述多叶准直器是由多片叶片叠加在一起，并由电机驱动。

所述多叶准直器的叶片由电机驱动。

所述准直单元还包括一片具有近红外光学特性的镜片，镜片安装在多叶准直器的外侧。

所述复合电缆组件包括：复合电缆及连接器，复合电缆与连接器相连，连接器分别与控制单元、冷却单元及热交换单元相连；

复合电缆用于输送冷却液及电信号；连接器用于连接发光单元与冷却单元。

所述复合电缆具有复合的结构，可同时传输气、液体及强、弱电。

所述复合电缆由气液内芯、气液内芯护套、电气内芯、电气内芯绝缘、电气内芯屏蔽、成缆屏蔽及外层护套组成。

所述复合电缆的电气内芯为镀银铜丝。

所述复合电缆的电气内芯绝缘为聚乙烯。

所述复合电缆的电气内芯屏蔽为镀银铜丝，编织结构，覆盖率≥85％。

所述复合电缆的成缆屏蔽为镀锡铜丝，缠绕结构，覆盖率≥85％。

所述复合电缆的外层护套为硅橡胶。

所述连接器具有复合的结构，可同时传输气、液体及强、弱电。

所述连接器具有自锁机制。

所述控制单元包括：通讯模块和处理模块，通讯模块、处理模块分别与发光单元相连；

通讯模块用于接收用户或乳腺血氧功能成像系统输入的规定模式选择信息或云台、镜头控制信息、光野准直信息及输出所述多波长乳腺诊断光源相应的规定模式、云台、镜头控制信光野准直信息及相应用于处理的信息；处理模块用于根据接收到的信息控制所述发光单元按照相应规定模式发光、多叶准直器驱动及完成用户或乳腺血氧功能成像系统要求的相应任务。

所述规定模式中的各模式下的发光单元的多波长发光体发光强度为：99级可调节为用户模式调节或65536级可调节为非用户模式调节即多波长乳腺诊断光源自动模式调节。

本发明实施例的另一目的在于提供包括上述多波长乳腺诊断光源的乳腺血氧功能成像系统。

在本发明中，通过控制发光单元提供8种发光模式，实现了一种多波长乳腺诊断光源，能够适用于不同配置及成像模式的乳腺诊断系统，提高了适用范围、病变检出率及检查效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的多波长乳腺诊断光源的结构图；

图2a是本发明实施例提供的由4个发光体实现的三连续模式示意图；

图2b是本发明实施例提供的由4个发光体实现的三闪烁模式示意图；

图2c是本发明实施例提供的由4个发光体实现的双连续模式示意图；

图2d是本发明实施例提供的由4个发光体实现的双闪烁模式示意图；

图2e是本发明实施例提供的由4个发光体实现的单连续模式示意图；

图2f是本发明实施例提供的由4个发光体实现的单闪烁模式示意图；

图2g是本发明实施例提供的由4个发光体实现的三交替模式示意图；

图2h是本发明实施例提供的由4个发光体实现的双交替模式示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，通过控制发光单元提供8种发光模式，实现了一种多波长乳腺诊断光源。

图1显示出本发明实施例提供的多波长乳腺诊断光源的结构，为了便于说明仅显示出与本发明实施例相关的部分。

本多波长乳腺诊断光源可以用于诊断设备，例如乳腺血氧功能成像系统等，可以是运行于这些设备内的软件单元、硬件单元或者软硬件结合的单元，也可以作为独立的模块集成到这些系统中，其中：

发光单元101，由一个或多个发光体构成，在控制单元102的控制下，按照某一发光模式发光。在本实施例中，发光单元发出的光为近红外光，发光单元101有8种发光模式，分别为：发光单元101的多波长发光体三波长全亮连续发光的三连续模式、发光单元101的多波长发光体三波长同时闪烁发光的三闪烁模式、发光单元101的多波长发光体双波长全亮发光的双连续模式、发光单元101的多波长发光体双波长同时闪烁发光的双闪烁模式、发光单元101的多波长发光体单波长全亮连续发光的单连续模式、发光单元101的多波长发光体单波长闪烁发光的单闪烁模式、发光单元101的多波长发光体三波长交替闪烁发光的三交替模式、发光单元101的多波长发光体双波长交替闪烁发光的双交替模式。上述闪烁或交替频率在40-400MHz。

控制单元102，用于接收用户或乳腺血氧功能成像系统输入的规定模式选择信息或云台、镜头控制信息、光野准直信息及输出所述多波长乳腺诊断光源相应的规定模式、云台、镜头控制信息、光野准直信息及相应用于处理的信息，根据接收到的信息控制所述发光单元101按照相应规定模式发光、所述多叶准直器1031驱动及完成用户或乳腺血氧功能成像系统要求的其它任务。

热交换单元104由热交换单元由热交换器1042及热传导器1041组成，热传导器1041用于将发光单元101及控制单元102所释放的热量吸收并传导给热交换器1042。

冷却单元106由冷却液1062、循环泵1061及散热器1063组成，用于冷却发光单元101及控制器102。

准直单元103由初级准直器1033、次级准直器1032及多叶准直器1031组成，用于提高发光效率、调节光源光野轮廓范围。

复合电缆组件105由复合电缆1051及其连接器1052组成，用于输送冷却液1062及电信号。

在本发明实施例中，发光单元101由排成2×2方形阵列的4个多波长发光体构成，发光体发出的光为近红外光，相邻两发光体间距为1-5mm，如图2a-h所示，中间打叉的圆圈表示发光体正在发λ₁波长光，中间十字的圆圈表示发光体正在发λ₂波长光，中间打点的圆圈表示发光体正在发λ₃波长光，中间空的圆圈表示发光体熄灭，中间画叉加十字加点的圆圈表示发光体正在发三波长光。(上述λ₁＝600nm-800nm、λ₂＝810nm-1000nm、λ₃＝800nm-810nm。)

4个多波长发光体在控制单元102的控制下，按照上述8种发光模式发光，详述如下：

三连续模式，4个多波长发光体在控制单元102的控制下三波长全亮连续发光，如图2a所示。

三闪烁模式，4个多波长发光体在控制单元102的控制下三波长同时闪烁发光，如图2b所示。

双连续模式，4个多波长发光体在控制单元102的控制下双波长全亮连续发光，如图2c所示。

双闪烁模式，4个多波长发光体在控制单元102的控制下双波长同时闪烁发光，如图2d所示。

单连续模式，4个多波长发光体在控制单元102的控制下单波长全亮连续发光，如图2e所示。

单闪烁模式，4个多波长发光体在控制单元102的控制下单波长闪烁发光，如图2f所示。

三交替模式，4个多波长发光体在控制单元102的控制下三波长交替闪烁发光，如图2g所示。

双交替模式，4个多波长发光体在控制单元102的控制下双波长交替闪烁发光，如图2h所示。

在实际实施中，对于不同的乳腺血氧成像系统配置及成像模式，配置上述8种中合适的一种发光模式，且不仅限于上述的发光模式，可以根据实际情况做适当的调整。

在本发明实施例中，控制单元102由通讯模块1021和处理模块1022组成。

通讯模块1021，用于接收用户或乳腺血氧功能成像系统输入的规定模式选择信息或云台、镜头控制信息及输出所述多波长乳腺诊断光源相应的规定模式、云台、镜头控制信息及相应用于处理的信息。通讯模块1021可以用按键、触摸输入装置等实现，将用户或非用户选择输入的发光模式、发光强度、拍摄指令、云台及镜头控制信息等输出给处理模块1022。

处理模块1022，用于根据从通讯模块1021接收到的信息控制所述发光单元按照相应规定发光模式、发光强度发光及完成用户或乳腺血氧功能成像系统要求的相应任务，例如拍摄时序控制、云台及镜头控制等。处理模块1022可以用SOP、DSP及FPGA等实现。

为了提高检查的舒适性，降低发光单元101与乳房接触带来的不适及漏光、杂光，同时为了满足使发光单元尽可能的接近点光源，作为本发明的一个优选实施例，发光单元101还包括一个包含近红外光学特性镜片的圆弧形边缘的外罩，该外罩覆盖于发光体上。在乳腺检查时，此外罩与乳房接触，其圆弧形边缘大大降低了发光单元101移动时与乳房间的摩擦及其造成的漏光。

当然，对于发光单元101，其实现不局限于一定是按2×2排列的4个发光体，可以是单个发光体，也可以是7个排列成*型的发光体等。进一步的，发光单元101也不要求一定是由排列成正方形的发光体构成，也可以是由排列为矩形、圆形、*型等其他形状的发光体构成,包括但不限于上述形状。本实施例中发光单元101发光区域的等效直径为4-30毫米，发光单元101采用的发光体采用的是半导体发光二极管。对于8种发光模式，只需要发光单元101按照相应发光模式发光后，其模式与图2a-h的发光模式相似即可。

在本发明实施例中，通过控制使发光单元提供8种发光模式，实现了一种多波长乳腺诊断光源，能够适用于不同配置及成像模式的乳腺诊断系统，提高了适用范围、病变检出率及检查效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种多波长乳腺诊断光源，包括发光单元、热交换单元、冷却单元、准直单元、复合电缆组件及控制单元，其特征在于：

所述发光单元由至少一个多波长发光体组成，用于按照一定规定模式发光；

所述热交换单元与控制单元及发光单元相连，热交换单元由热交换器及热传导器组成，热传导器用于将发光单元及控制单元所释放的热量吸收并传导给热交换器；

所述冷却单元由冷却液、循环泵及散热器组成，冷却单元通过复合电缆与热交换单元相连，用于冷却光源；

所述准直单元与发光单元及控制单元相连，由初级准直器、次级准直器及多叶准直器组成，用于提高发光效率、调节光源光野轮廓范围；

所述复合电缆组件与控制单元、冷却单元及热交换单元相连，由复合电缆及其连接件组成，用于输送冷却液及电信号；

所述控制单元用于接收用户或乳腺血氧功能成像系统输入的规定模式选择信息或云台、镜头控制信息、光野准直信息及输出所述乳腺诊断光源相应的规定模式、云台、镜头控制信息、光源准直信息及相应用于处理的信息，并根据接收到的信息控制所述发光单元按照相应规定模式发光、多叶准直器驱动及完成用户或乳腺血氧功能成像系统要求的相应任务。

2.如权利要求1所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述规定模式为所述发光单元的多波长发光体三波长全亮连续发光的三连续模式、所述发光单元的多波长发光体三波长同时闪烁发光的三闪烁模式、所述发光单元的多波长发光体双波长全亮连续发光的双连续模式、所述发光单元的多波长发光体双波长同时闪烁发光的双闪烁模式、所述发光单元的多波长发光体单波长全亮连续发光的单连续模式、所述发光单元的多波长发光体单波长闪烁发光的单闪烁模式、所述发光单元的多波长发光体三波长交替闪烁发光的三交替模式或所述发光单元的多波长发光体双波长交替闪烁发光的双交替模式中的其中一种,所述发光单元的等效直径为4-30毫米。

3.如权利要求1所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述发光单元的发光体为半导体发光二极管。

4.如权利要求3所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述发光单元的发光体为三波长，波长范围分别在λ₁＝600nm-800nm、λ₂＝810nm-1000nm、λ₃＝800nm-810nm。

5.如权利要求1所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述发光单元的发光体为一个点光源或多个发光体规则排列成阵列光源。

6.如权利要求5所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述的三闪烁模式、双闪烁模式、单闪烁模式、三交替模式及双交替模式，其闪烁或交替频率为40-400MHz。

7.如权利要求1所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述热交换单元包括：热交换器和热传导器，热交换器分别与热传导器、控制单元及发光单元相连，热传导器分别与热交换器及复合电缆组件相连；

热传导器用于将发光单元及控制单元所释放的热量吸收并传导给热交换器；热交换器则将热传导器传导过来的热量交换给复合电缆组件输送过来的冷却液，以达到冷却发光单元及控制单元的目的。

8.如权利要求1所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述准直单元包括：初级准直器、次级准直器及多叶准直器，初级准直器与发光单元相连，次级准直器与初级准直器及多叶准直器相连，多叶准直器与控制单元相连；

初级准直器用于决定发光体的最大光野范围及阻挡最大光野范围外由发光体产生的光散射；次级准直器用于将初级准直器的光耦合进入下级，并过滤无效光谱；多叶准直器用于调整光源光野轮廓范围。

9.如权利要求8所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述初级准直器为固定的具有圆锥形孔阵列的准直器，嵌合于发光体阵列上方。

10.如权利要求8所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述次级准直器是一组或多组微透镜阵列，位于初级准直器上方。

11.如权利要求10所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述次级准直器具有光学镀膜，其带通波长范围为λ₄＝600nm-1000nm。

12.如权利要求8所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述多叶准直器是由多片叶片叠加在一起，并由电机驱动。

13.如权利要求8所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述多叶准直器的叶片由电机驱动。

14.如权利要求8所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述准直单元还包括一片具有近红外光学特性的镜片，镜片安装在多叶准直器的外侧。

15.如权利要求1所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述复合电缆组件包括：复合电缆及连接器，复合电缆与连接器相连，连接器分别与控制单元、冷却单元及热交换单元相连；

复合电缆用于输送冷却液及电信号；连接器用于连接发光单元与冷却单元。

16.如权利要求15所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述复合电缆具有复合的结构，可同时传输气、液体及强、弱电。

17.如权利要求16所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述复合电缆由气液内芯、气液内芯护套、电气内芯、电气内芯绝缘、电气内芯屏蔽、成缆屏蔽及外层护套组成。

18.如权利要求17所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述复合电缆的电气内芯为镀银铜丝。

19.如权利要求17所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述复合电缆的电气内芯绝缘为聚乙烯。

20.如权利要求17所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述复合电缆的电气内芯屏蔽为镀银铜丝，编织结构，覆盖率≥85％。

21.如权利要求17所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述复合电缆的成缆屏蔽为镀锡铜丝，缠绕结构，覆盖率≥85％。

22.如权利要求17所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述复合电缆的外层护套为硅橡胶。

23.如权利要求15所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述连接器具有复合的结构，可同时传输气、液体及强、弱电。

24.如权利要求15所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述连接器具有自锁机制。

25.如权利要求1所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述控制单元包括：通讯模块和处理模块，通讯模块、处理模块分别与发光单元相连；

通讯模块用于接收用户或乳腺血氧功能成像系统输入的规定模式选择信息或云台、镜头控制信息、光野准直信息及输出所述多波长乳腺诊断光源相应的规定模式、云台、镜头控制信光野准直信息及相应用于处理的信息；处理模块用于根据接收到的信息控制所述发光单元按照相应规定模式发光、多叶准直器驱动及完成用户或乳腺血氧功能成像系统要求的相应任务。

26.如权利要求1所述的多波长乳腺诊断光源，其特征在于，所述规定模式中的各模式下的发光单元的多波长发光体发光强度为：99级可调节为用户模式调节或65536级可调节为非用户模式调节即多波长乳腺诊断光源自动模式调节。