CN1915162A - 针对光敏剂ala的癌症光动力诊断仪 - Google Patents

Abstract

针对光敏剂ALA的癌症光动力诊断仪，它涉及使用蓝光诱导组织和光敏剂荧光技术与光谱成像技术的领域，它解决了现有的癌症光动力诊断仪成本高、不方便携带的问题。蓝光二极管阵列光源(1)发出的光通过透镜阵列(2)后变成平行光，该平行光入射到石英棱镜(3)的一面上，通过石英棱镜(3)、光阑(4)后选择出中心波长为405纳米的光，该光先通过二向色镜(5)反射后由第一透镜(6)耦合进入光纤(7)内照射到含有光敏剂ALA的人体组织上；组织激发的荧光沿原路依次通过光纤(7)、第一透镜(6)、经二向色镜(5)透射后由第二透镜(8)汇聚入射到摄谱仪(9)的入射狭缝上。本发明的诊断仪成本低、设备小型化、诊断准确快捷，提高了早期癌症的检出率，同时为癌症的光动力治疗提供了可靠的参数。

Description

针对光敏剂ALA的癌症光动力诊断仪

技术领域

本发明属于光电技术领域，它涉及使用蓝光诱导组织和光敏剂荧光技术与光谱成像技术的领域。

背景技术

癌症是严重威胁人类生命的疾病。因此探索能够进行早期癌症诊断及有效治疗的方法和技术一直是医学上最迫切的研究课题之一。组织光学是现代医学的新兴学科，它将光学、光谱学、纤维光学、光信息处理、光动力学等领域的高新技术融为一体，应用于人体各个系统疾病的诊断与治疗，取得了一个又一个突破性进展，有力地推动了医学进步。然而，目前仍缺乏利用光谱技术进行肿瘤探测的实用的高新技术仪器，此仪器可为激光光动力学医疗(PDT)提供一种快速、准确的诊断手段。因为PDT是近年来发展成熟的简便、微创和更为有效的治疗手段，是肿瘤治疗体系中的重要一环。PDT已成为医学界所关注的热点问题，也受到了广大癌症患者的喜爱。光动力疗法已用于治疗几乎所有种类的恶性肿瘤、部分良性肿瘤、癌前病变及病毒性疾病。在美国、加拿大、荷兰、德国、日本等许多发达国家均已得到政府批准，并广泛用于治疗肺癌、食管癌、膀胱癌、皮肤癌、大肠癌、喉癌、口腔癌等。在光动力治疗和诊断中光敏剂是不可缺少的媒介，目前国内外已经研究出了多种光敏剂，尤其5-氨基酮戊酸(5-aminolaevulanic Acid，ALA)在一定程度上克服了其他光敏剂如血卟啉衍生物等的体表毒副作用，在体内排除速度快，不需要长时间避光。而要使PDT更好地发挥其医疗作用，就必须为其提供准确的诊断数据。虽然目前已有很多诊断恶性肿瘤的手段，但仍需一些价格低、测量快速准确的诊断技术。荧光光谱技术在很多领域得到了强有力的发展，特别是最近几年，此技术被证实在探测和区分恶性肿瘤与非恶性肿瘤方面是非常有潜力的。很多研究者已开始使用组织的自荧光光谱对大肠癌、早期肺癌、胃癌、乳腺癌、膀胱癌以及皮肤癌等进行了诊断，结果表明，激光诱导荧光方法解决了目前医学界传统诊疗方法的难点，而且诊断符合率也很高。目前，利用荧光光谱技术的癌症诊断装置多采用高价位的激光器作为光源，致使整个诊断装置成本高，且携带不方便。

发明内容

为了解决现有的癌症光动力诊断仪成本高、不方便携带的问题，本发明提供了一种针对光敏剂ALA的癌症光动力诊断仪，它利用蓝光二极管阵列作为光源，其价格比二极管激光器的价格低得多，从而大大地降低了整个仪器的成本；而且它结构简单、方便携带。

本发明所述的诊断仪由蓝光二极管阵列光源、透镜阵列、棱镜、光阑、二向色镜、第一透镜、光纤、第二透镜、摄谱仪、CCD探测器和微机组成；蓝光二极管阵列光源发出的光通过透镜阵列后变成平行光，该平行光入射到石英棱镜的一面上，由石英棱镜的另一面出射的光将沿不同角度散射成不同波长的光，所述不同波长的光通过光阑选择出中心波长为405纳米的光，并使该光线入射到二向色镜的光输入端上，经二向色镜反射后中心波长为405纳米的光通过第一透镜耦合进入光纤内，从光纤出射的蓝光照射到含有光敏剂ALA的人体组织上；蓝光激发含有光敏剂ALA的人体组织产生人体组织的自荧光和光敏剂荧光，这两种荧光沿原路依次通过光纤、第一透镜后变成平行光并入射到二向色镜的光输入端，在二向色镜的透射端获得自荧光和光敏剂荧光并输入到第二透镜的光输入端，在第二透镜的光输出端得到汇聚后的自荧光和光敏剂荧光并入射到摄谱仪的入射狭缝上，摄谱仪的输出端通过CCD探测器与微机相连。二向色镜反射蓝光、透射人体组织的自荧光和光敏剂荧光。自荧光和光敏剂荧光通过经摄谱仪分光后，由CCD探测器接收处理，并将荧光光谱传送到微机中；利用微机可以分析人体组织的荧光和光敏剂荧光的光强比，如图2是诊断原理图，图中所示A′表示测到的峰值635nm处的总荧光峰值，A代表光敏剂在635nm处产生的荧光强度，B代表自体荧光强度，以微机给出的A/B值为依据来判断该组织处是否发生癌变，以及确定肿瘤恶性化的程度的目的。

本发明的针对光敏剂ALA的癌症光动力诊断仪，利用光敏剂ALA的荧光特性来对癌症进行诊断，并且利用蓝光二极管阵列作为激发ALA光敏剂的光源。本发明的诊断仪成本低、设备小型化、诊断准确快捷，提高了早期癌症的检出率，同时为癌症的光动力治疗提供了可靠的参数。本发明的诊断仪可以与内腔镜结合使用，用于体内无接触诊断。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。图2是诊断原理图，横坐标表示波长(单位：nm)，纵坐标表示光强(任意单位)。

具体实施方式

参见图1，本具体实施方式的诊断仪由蓝光二极管阵列光源1、透镜阵列2、棱镜3、光阑4、二向色镜5、第一透镜6、光纤7、第二透镜8、摄谱仪9、CCD探测器10和微机11组成；蓝光二极管阵列光源1发出的光通过透镜阵列2后变成平行光，该平行光入射到石英棱镜3的一面上，由石英棱镜3的另一面出射的光将沿不同角度散射成不同波长的光，所述不同波长的光通过光阑4选择出中心波长为405纳米的光，并使该光线入射到二向色镜5的光输入端上，经二向色镜5反射后中心波长为405纳米的光通过第一透镜6耦合进入光纤7内，从光纤7出射的蓝光照射到含有光敏剂ALA的人体组织上；蓝光激发含有光敏剂ALA的人体组织产生人体组织的自荧光和光敏剂荧光，这两种荧光沿原路依次通过光纤7、第一透镜6后变成平行光并入射到二向色镜5的光输入端，在二向色镜5的透射端获得自荧光和光敏剂荧光并输入到第二透镜8的光输入端，在第二透镜8的光输出端得到汇聚后的自荧光和光敏剂荧光并入射到摄谱仪9的入射狭缝上，摄谱仪9的输出端通过CCD探测器10与微机11相连。所述蓝光二极管阵列光源1包括多个发光二极管，此发光二极管的个数与透镜阵列2的透镜个数相同，透镜阵列的各个小透镜的直径和焦距要与发光二极管的发散角匹配，透镜阵列的一个小透镜对应蓝光二极管阵列光源1的一个发光二极管，蓝光二极管阵列光源1发出的多束蓝光通过由多个发光二极管变成平行光。

所述蓝光二极管阵列光源1的中心波长为405纳米，光强为1瓦，其发光强度可以通过对改变输入电流来调谐。所述透镜阵列2的焦距为3毫米。所述石英棱镜3的顶角为36°。所述光阑4的透光孔直径为3毫米，选择出中心波长为405纳米的光。所述二向色镜5在405纳米波长处反射率大于99.9％，对450-800纳米透过率大于50％。所述第一透镜6的焦距为80毫米。所述光纤7采用医用光纤，可以是石英光纤，光纤直径为500微米，光纤的输出光强可以通过功率计探测。所述第二透镜8的焦距为11毫米。所述摄谱仪9的分光范围为450～800纳米，分辨极限为0.3纳米。所述CCD探测器10为2048道，光谱响应范围为300～900纳米，且其为面阵CCD。

Claims (3)

1、针对光敏剂ALA的癌症光动力诊断仪，其特征在于所述诊断仪由蓝光二极管阵列光源(1)、透镜阵列(2)、棱镜(3)、光阑(4)、二向色镜(5)、第一透镜(6)、光纤(7)、第二透镜(8)、摄谱仪(9)、CCD探测器(10)和微机(11)组成；蓝光二极管阵列光源(1)发出的光通过透镜阵列(2)后变成平行光，该平行光入射到石英棱镜(3)的一面上，由石英棱镜(3)的另一面出射的光将沿不同角度散射成不同波长的光，所述不同波长的光通过光阑(4)选择出中心波长为405纳米的光，并使该光线入射到二向色镜(5)的光输入端上，经二向色镜(5)反射后中心波长为405纳米的光通过第一透镜(6)耦合进入光纤(7)内，从光纤(7)出射的蓝光照射到含有光敏剂ALA的人体组织上；蓝光激发含有光敏剂ALA的人体组织产生人体组织的自荧光和光敏剂荧光，这两种荧光沿原路依次通过光纤(7)、第一透镜(6)后变成平行光并入射到二向色镜(5)的光输入端，在二向色镜(5)的透射端获得自荧光和光敏剂荧光并输入到第二透镜(8)的光输入端，在第二透镜8的光输出端得到汇聚后的自荧光和光敏剂荧光并入射到摄谱仪(9)的入射狭缝上，摄谱仪(9)的输出端通过CCD探测器(10)与微机(11)相连。

2、根据权利要求1所述的针对光敏剂ALA的癌症光动力诊断仪，其特征在于所述蓝光二极管阵列光源(1)的发光二极管的个数与透镜阵列(2)的透镜个数相同。

3、根据权利要求1或2所述的针对光敏剂ALA的癌症光动力诊断仪，其特征在于所述光纤(7)是石英光纤。

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