CN202699104U

CN202699104U - 一种乳腺癌多光谱成像检测仪

Info

Publication number: CN202699104U
Application number: CN 201220230966
Authority: CN
Inventors: 任重; 刘国栋
Original assignee: Jiangxi Science and Technology Normal University
Current assignee: Jiangxi Science and Technology Normal University
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2022-05-22

Abstract

一种乳腺癌多光谱成像检测仪，包括光照部分、探测部分和信号处理部分。其中，光照部分包括光源辐射单元和光源光路单元；探测部分包括前置探测单元、分光单元、成像单元；信号处理部分包括信号调理单元、信号采集单元、信号处理控制单元和显示单元。由于采用了多光谱技术和成像技术，使得检测乳腺癌的信息量增加了成百上千倍。并且由于分光系统中采用体全息透射式光栅进行衍射分光，使得光谱测量精度和光通效率大大得到了提高。与同类型乳腺癌检测仪相比，本实用新型具有信息量更多、精度更高、信噪比更高、稳定性更好、性价比更高、便于临床操作和应用等诸多优点。

Description

一种乳腺癌多光谱成像检测仪

技术领域

本实用新型涉及生物医学测量和医疗器械技术领域，具体涉及一种乳腺癌多光谱成像检测仪。

背景技术

乳腺疾病一直以来都是危害女性生命健康的杀手之一。乳腺疾病主要包括乳腺增生、乳腺导管扩张症、乳腺纤维瘤、乳腺管乳头状瘤和乳腺癌等。据统计，在我国的有些城市，如京津沪区域，乳腺癌已经占到女性肿瘤发病的第一位，现在甚至出现了男性患乳腺癌等疾病的报道。因此，做好乳腺癌的早期检测，是保障生命健康的一项重要举措。

现在大部分医院对于乳腺癌的检测，依然停留在医生的手感、超声检测或X光影像等检测技术上。对于凭借医生的触觉，一是对患者的心理受到一定的影响，甚至会造成医患之间的误解和矛盾；二是这种方式完全是依靠医生的经验，难免会出现误诊，往往还需要借助其他的方法才能确诊。而目前其他的方法有损伤型和影像型两种，损伤型是将组织抽取、培养，再做切片检测，这种有损伤型检测势必给患者带来一定的痛苦；而影像型检测中，目前使用的最多的是B超、X透照射、X-CT技术和核磁共振， B超的图像对比度不太理想，在实际的乳腺癌早期的检测中有时难以达到很好的影像效果；X透照和X-CT技术虽然在图像对比度上有所改善，但是分辨率却不尽理想，而且X光具有放射性，对于生物组织具有很大的杀伤性，对于癌变组织甚至是正常组织在一定程度上会造成不可逆的损害；核磁共振技术，虽然在空间分辨率和图像对比度上得到了很大的提高，但是由于其价格十分昂贵，很难得到普遍的推广。虽然目前市场上已经出现基于光谱技术的乳腺诊断仪，一是价格昂贵，二是只能对乳腺的特定组织进行局部性的检测，无法得到较大区域的乳腺组织信息，三是只能对某个单一的波段进行成像，还无法做到从可见光到深红外光的多个光谱波段的成像检测。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种可以实现浅层和深层乳腺组织的光谱成像，具有高分辨率、高光通效率、多检测波段的乳腺癌多光谱成像检测仪。

本实用新型的乳腺癌多光谱成像检测仪，包括光照部分、探测部分和信号处理部分，其特征在于：所述光照部分包括光源辐射单元和光源光路单元；所述的探测部分包括前置探测单元、分光单元、成像单元和三维扫描平台；所述的信号处理部分包括信号采集单元、信号调理单元、信号控制处理单元和显示单元；光源辐射单元由光源、反射杯、透明玻璃罩、散热风扇、托架、旋转头、电源开关及提供光源的电源模块构成，光源设在反射杯内，反射杯呈喇叭形状，反射杯的大端出口处边缘开有螺纹，与透明玻璃罩螺纹连接，散热风扇安装在反射杯的小口端；光源光路单元与光源辐射单元串接，光源光路单元由第一准直透镜、第一聚焦透镜及手动调焦环构成，第一准直透镜、第一聚焦透镜、手动调焦环的光轴在同一条直线上；前置探测单元由第二准直透镜、第二聚焦透镜构成，第二准直透镜211、第二聚焦透镜212的光轴在同一条直线上；分光单元与前置探测单元串接，分光单元由狭缝、第三准直透镜、体全息透射式光栅构成，狭缝、第三准直透镜和体全息透射式光栅的中心在同一条光轴上；成像单元由带自动调焦光圈镜头、自动调焦器和摄像头构成，体全息透射式光栅、带自动调焦光圈镜头、自动调焦器和摄像头的聚焦面的中心在一条光轴上，分光单元的光轴和成像单元的光轴的夹角成90度；前置探测单元、分光单元、成像单元整合在塑料外壳内，塑料外壳用螺丝固定安装在三维扫描平台上，三维扫描平台用步进电机连接滚珠丝杠驱动；信号调理单元由信号放大电路、滤波电路依次连接构成，滤波电路用于降低或去除背景光源、光路杂散光以及成像单元和信号处理单元中存在的电子噪声带来的对乳腺成像光谱信号的干扰，从而提高测量的精度；图像采集单元由图像采集卡和数据缓存器构成；控制处理单元由计算机、数据存储器、同步时序电路和应用软件构成，同步时序电路用于将信号放大电路、滤波电路和图像采集卡的触发时序同步，做到将放大、滤波后的信号同步实时的采集和处理；显示单元由液晶显示器构成。

本实用新型的乳腺癌多光谱成像检测仪，使用时，由光源辐射单元中的光源发出一定波长范围的光，经喇叭型反射杯将光呈柱状平行反射出，反射光经第一准直透镜准直后，再由可调焦距的第一聚焦透镜聚焦，将聚焦后的光投射到乳腺组织；乳腺组织反射或散射的光再进入探测前端单元，经第二准直透镜准直，由第二聚焦透镜将光成像在分光单元的入射狭缝处，第二聚焦透镜聚焦的像经第三准直透镜准直后，投射到体全息透射式光栅上进行光谱衍射，衍射后的光再由带自动调焦光圈的镜头聚焦，由镜头将光谱成像在摄像头上；由摄像头将捕获到的光谱信息转换成表征乳腺病变组织信息的电信号，由图像采集卡采集并转换成数字信号，再经过信号放大电路放大和滤波电路滤波处理后，通过总线形式送入数据处理控制单元的数据存储器进行存储；最后交给计算机和应用软件部件进行信号分析处理，并同时显示乳腺病变组织的图像和数据。

本实用新型的乳腺癌多光谱成像检测仪，与现有的乳腺癌检测技术相比，具有的有益效果有：

1、采用光谱技术和成像技术相结合，不仅可以得到乳腺病变组织的影像，还可以得到能表征病理特征的丰富的光谱信息，使得乳腺癌诊断更加准确；

2、扩展了仪器的功能，采用可见光和红外光滤光片轮换装置，可以满足不同深度乳腺癌变组织检测的需要，可见光可以对乳腺表层和浅层的组织进行检测，近红外可以对深层的乳腺组织进行检测；

3、扩展了乳腺癌组织的探测深度，光源光路单元的手动调焦旋钮，用来调节第一聚焦透镜的焦距，可以让照射到乳腺组织的光能聚焦在不同的乳腺深度，这样就大大的扩展了乳腺组织检测的范围；

4、提高了仪器的精度和信噪比，分光单元采用体全息透射式光栅，克服了传统光栅的凹槽在制作加工时，机械刻画产生的裂纹导致的光路存在严重杂散光，因此，大大提高了仪器检测的精度和信噪比；

5、增加了仪器的稳定性和探测的分辨率，探测前置单元、分光单元和成像单元整合于仪器的探测部分内部，并分别采用可单独拆卸的一体化结构，同时，探测部分安装在具有微米级步距电机驱动的三维扫描平台上，使得整个探测部分内部没有可移动部件，大大增加了仪器的稳定性，微米级步距的部件平移装置，使得乳腺组织光谱成像更加清晰，可以提高病变组织的诊断精度。

附图说明

图1为为本实用新型结构示意图。

图2为图1中部件的结构示意图。

具体实施方式

一种乳腺癌多光谱成像检测仪，包括光照部分、探测部分和信号处理部分，所述光照部分包括光源辐射单元和光源光路单元，所述的探测部分包括前置探测单元、分光单元、成像单元和三维扫描平台，所述的信号处理部分包括信号采集单元、信号调理单元、信号控制处理单元和显示单元；光源辐射单元由光源111、反射杯112、透明玻璃罩113、散热风扇114、托架115、旋转头116、电源开关117及提供光源的电源模块118构成，光源111设在反射杯112内，反射杯112呈喇叭形状，反射杯112的大端出口处边缘开有螺纹，与透明玻璃罩113螺纹连接，散热风扇114安装在反射杯112的小口端；光源光路单元与光源辐射单元串接，光源光路单元由第一准直透镜121、第一聚焦透镜123及手动调焦环124构成，第一准直透镜121和第一聚焦透镜123之间还设有滤光片轮换组件122，第一准直透镜121、第一聚焦透镜123、手动调焦环124的光轴在同一条直线上；前置探测单元由第二准直透镜211、第二聚焦透镜212构成，第二准直透镜211、第二聚焦透镜212的光轴在同一条直线上；分光单元与前置探测单元串接，分光单元由狭缝221、第三准直透镜222、体全息透射式光栅223构成，狭缝221、第三准直透镜222和体全息透射式光栅223的中心在同一条光轴上；成像单元由带自动调焦光圈镜头231、自动调焦器232和摄像头233构成，体全息透射式光栅223、带自动调焦光圈镜头231、自动调焦器223和摄像头233的聚焦面的中心在一条光轴上，分光单元的光轴和成像单元的光轴的夹角成90度；前置探测单元、分光单元、成像单元整合在塑料外壳内，塑料外壳用螺丝固定安装在三维扫描平台240上，三维扫描平台240用步进电机连接滚珠丝杠驱动；信号调理单元由信号放大电路311、滤波电路312依次连接构成；图像采集单元由图像采集卡321和数据缓存器322构成；控制处理单元由计算机331、数据存储器332、同步时序电路333和应用软件334构成，同步时序电路333用于将信号放大电路311、滤波电路312和图像采集卡321的触发时序同步；显示单元由液晶显示器340构成。

Claims

1.一种乳腺癌多光谱成像检测仪，包括光照部分、探测部分和信号处理部分，所述光照部分包括光源辐射单元和光源光路单元，所述的探测部分包括前置探测单元、分光单元、成像单元和三维扫描平台，所述的信号处理部分包括信号采集单元、信号调理单元、信号控制处理单元和显示单元，其特征在于：光源辐射单元由光源（111）、反射杯（112）、透明玻璃罩（113）、散热风扇（114）、托架（115）、旋转头（116）、电源开关（117）及提供光源的电源模块（118）构成，光源（111）设在反射杯（112）内，反射杯（112）呈喇叭形状，反射杯（112）的大端出口处边缘开有螺纹，与透明玻璃罩（113）螺纹连接，散热风扇（114）安装在反射杯（112）的小口端；光源光路单元与光源辐射单元串接，光源光路单元由第一准直透镜（121）、第一聚焦透镜（123）及手动调焦环（124）构成，第一准直透镜（121）和第一聚焦透镜（123）之间还设有滤光片轮换组件（122），第一准直透镜（121）、第一聚焦透镜（123）、手动调焦环（124）的光轴在同一条直线上；前置探测单元由第二准直透镜（211）、第二聚焦透镜（212）构成，第二准直透镜（211）、第二聚焦透镜（212）的光轴在同一条直线上；分光单元与前置探测单元串接，分光单元由狭缝（221）、第三准直透镜（222）、体全息透射式光栅（223）构成，狭缝（221）、第三准直透镜（222）和体全息透射式光栅（223）的中心在同一条光轴上；成像单元由带自动调焦光圈镜头（231）、自动调焦器（232）和摄像头（233）构成，体全息透射式光栅（223）、带自动调焦光圈镜头（231）、自动调焦器（223）和摄像头（233）的聚焦面的中心在一条光轴上，分光单元的光轴和成像单元的光轴的夹角成90度；前置探测单元、分光单元、成像单元整合在塑料外壳内，塑料外壳用螺丝固定安装在三维扫描平台（240）上，三维扫描平台（240）用步进电机连接滚珠丝杠驱动；信号调理单元由信号放大电路（311）、滤波电路（312）依次连接构成；图像采集单元由图像采集卡（321）和数据缓存器（322）构成；控制处理单元由计算机（331）、数据存储器（332）、同步时序电路（333）构成，同步时序电路（333）用于将信号放大电路（311）、滤波电路（312）和图像采集卡（321）的触发时序同步；显示单元由液晶显示器（340）构成。

2.根据权利要求1所述的乳腺癌多光谱成像检测仪，其特征在于：第一准直透镜（121）和第一聚焦透镜（123）之间还设有滤光片轮换组件（122）。