专利名称：双波长乳腺肿瘤检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种诊断乳腺肿瘤的仪器，尤其是指用光学方法诊断恶性肿瘤的医用诊断仪器。
乳腺癌是妇女的常见病、多发病之一，并将成为威胁妇女生命的第一位癌症。乳腺癌的治疗效果及预防的关键在于诊断，目前医学界很重视对乳腺肿瘤诊断仪的发明研究，并且对这类诊断仪的要求是既要对癌症的查准率高，又要使用安全、方便。目前用于诊断乳腺癌的仪器有两大类，一类是有创伤性的如中国专利“恶性肿瘤固有荧光诊断仪”(中国专利号85100424),X-CT机等紫外或X光设备，不便于妇女定期检查或普查之用，另一类是无创伤性的“红外乳腺扫描仪”(中国专利号89210115.6)，“肿瘤电脑定性诊断仪”为代表，但是“红外乳腺扫描仪”只能显示乳腺肿块的阴影，不能反映乳腺肿块的本质。由于多波长的相互影响，使得肿块不清晰，且该仪器靠医生的目测来做定性判断，其诊断结果与医生的经验关系很大，直接影响诊断的正确性。而肿瘤电脑定性诊断仪利用温差原理设计，对于月经期妇女的错查率较高，且总体确诊率较低。
和本仪器结构比较接近的是“恶性肿瘤固有荧光诊断仪”(中国专利号85100424)，其主要特征是利用冷光灯激光近红外光源，将光导入光纤，经生物组织散射与反射，用光电二极管转化为电信号，再放大，进入常规的数字化处理部分，由于紫外线的微创性，光纤易折断，且无法从肿瘤本身血氧分布的本质直接判断肿瘤的良恶性，使得其使用受到很大的局限性。
本发明利用近红外光，光谱区域分别在600nm-805nm及805nm-1000nm范围，各波段含氧血红蛋白(HbO2)和去氧血红蛋白(Hb)的光吸收特征(如
图1)，在近红外光双波长无损伤检测血氧含量的基础上，建立乳腺肿瘤组织与正常组织相对血氧含量的计算公式(1)，根据恶性肿瘤组织高含血低含氧的特征，以比较良性肿瘤及乳腺癌与正常组织血氧含量的方法诊断乳腺癌。
图1为含氧血红蛋白和去氧血红蛋白对500nm～1200nm近红外光的吸收曲线，且交叉点在805nm左右。血氧评价标准的计算公式(1)如下肿块高含血I患805-x+I患805+y＜I健805-x+I健805+y肿块低含血I患805-x+I患805+y＞I健805-x+I健805+y肿块低含氧 肿块高含氧 以上公式中的I值均为接收光强。X、Y均为自然数。其中I患805-X表示在患侧805-X处的接收光强，经模拟电路处理得到的电信号。
I患805+Y表示在患侧805+Y处的接收光强，经模拟电路处理得到的电信号。
I健805-X表示在健侧805-X处的接收光强，经模拟电路处理得到的电信号。
I健805+Y表示在健侧805+Y处的接收光强，经模拟电路处理得到的电信号。
依据计算公式，恶性肿瘤高含血；低含氧(高度怀疑乳腺癌)。
良性肿瘤高含血高含氧或低含血高含氧或低含血低含氧。
增生组织高含血高含氧或低含血高含氧或低含血低含氧。
本发明的目的是依据双波长无损检测乳腺癌的原理，针对乳腺肿块的检测，设计一种无创伤、造价低廉、准确率高的、可用于便携式普查的自动化乳腺肿瘤检测分析仪器。
本发明的是这样实现的该双波长乳腺肿瘤检测仪，由探头部分、模拟电路部分及单片机处理系统组成，其特征在于a．探头部分由光源电压频率控制器提供无创光源(1)，光源(1)发出的光经过生物组织散射与反射，由两组滤光片(2)、(3)分别接受两种不同波长的单波长光，这两种单波长光信号经光电转换(4)、(5)变成电信号，经放大后送至模拟电路部分；b．模拟电路部分由探头部分输出的两路电信号送差分放大电路(9)，以滤除共模干扰、外界光干扰，消除探头和导线在两路信号上不平衡对后级处理的影响，同时提供一个高的输入阻抗；然后经二级低通放大电路(10)、(11)调节信号的增益，频带选在40HZ以下，再经二极低通滤波(12)、(13)滤除50HZ干扰信号后，将信号送至单片机处理系统。
本发明的进一步特征是所述两种单波长光的波长是600～805nm和805～1000nm范围。例如可选用两种单波长光的波长是760nm和850nm。
本发明的进一步特征是所述探头部分的结构是由三个相互分隔的腔体组成，分别设置有无创光源，该无创光源可选用Φ3.5mm的800mw的白炽灯，850nm的滤光片，760nm滤光片，在两片滤光片的背面贴有光电转换器4、5，探头部分正面应与被测乳腺表面吻合。
以下结合附图对本发明的实施例做进一步描述。
图1是含氧血红蛋白和去氧血红蛋白对500nm～1200nm近红外光的吸收曲线。
图2是本发明的电路原理图。
图3是探头部分的结构示意图。
图4足光源电压频率控制电路原理图。
请参阅图2，数字处理部分采用常用的单片机处理系统，二路A/D转换4与模拟电路部分相连，并将信号送入单片机15，单片机15驱动液晶显示17和微型打印机16，同时接受键盘19的控制，计算结果从存储器18读出或写入，液晶显示17选用带背光液晶，以适应各种场合需要，微型打印机选用24点阵，全中文字库的微型针式打印机。
探头部分，主要由无创光源1,760nm滤光片2,850nm滤光片3，光电转化器4、5及高倍放大6组成。其中无创光源可选用φ35mm的800mW白炽灯，且灯的发光电压和频率由光源电压频率控制电路控制，760nm滤光片2与850nm滤光片3背面与光电转换器4、5相连接，光电转换器4、5与放大器6、7相连接，共同组成探头的电路，且电路藏于滤光片的背面。探头外部正面示意如图3，当正面贴在皮肤上实验时，在其周边的突起部能隔离外界光的干扰，而中间的突起部能隔离光源到滤光片的直接作用，对前头背面全面密封。
基于双波长检测的原理模拟电路部分主要由差分放大9，二路二级低通放大10、11，以及二路二级低通滤波12、13构成。差分放大9通过9芯扁平导线8与探头相连，并将探头进来的电信号送差分放大9，然后经过二路二级低通放大10、11，再经过二级低通滤波12、13送入单片机处理系统进行数字处理。
光源电压频率控制部分请参阅图4二极管D1、D2，电阻R33、R34、R35，电容C15构成频率可调的振荡电路，通过放大器U5A产生脉冲信号，再经移位计数器CD4017(U8)产生占空比1∶3的脉冲，送往SW-SPDT，由与之相连的电阻R40、R41、R42构成电压可调电路，并将可调脉冲信号送放大器U5B，到三极管2N2222(Q1)，并由三极管(Q1)的1脚与T1P127(Q2)相连，最终输出电压与频率可调的脉冲。
综上所述，本发明详细的工作原理如下将探头置于患侧乳腺，固定之，光源1的光经过组织散射与反射，经过760nm滤光片2和860nm滤光片3，产生两单波长光，经过光电转化器4、5，产生两路微弱的电信号，再经过高倍放大6、7，经导线8将电信号送入差分放大9，同时其光源1的电压和脉冲频率接受光源电压频率控制20电路的控制。差分放大9使得探头部分的电阻不准、导线的不平衡、长线加入噪声等问题得到较好的解决。同时经差分放大9去除共模干扰，进入二级低通放大10、11，二级低通放大的增益可调，以适应特定人的需要，并且二级低通放大的频带选在40HZ以下，可以去除50HZ的干扰并且提高仪器工作的可靠性，放大后的信号经过二级低通滤波器12、13滤波，送入单片机处理系统，单片机处理系统在单片机15的控制下，控制二路A/D转换器14进行A/D转换，并将结果送到液晶显示17，在直到用户看到液晶显示17的两路采样值的平均稳定，按键盘19，在单片机15的控制下，将结果暂存，即I患850与I患760值。在不改变仪器参数的情况下，将探头置于健侧乳腺的对称位置，固定之，信号的流程同患侧，待结果稳定，按键盘19，在单片机15的控制下，得出I健850与I健760的值，同时在单片机15的程序控制按公式(1)进行计算，并送液晶显示17诊断结果，同时在键盘19的操作下，送微型打印机(16)输出诊断结果。整个计算完全是在单片机15的程序控制下自动完成。
本发明经湖北省肿瘤医院临床实验证明，该仪器的诊断符合率为达90％。具有如下优点1、无创伤。它与人体接触的只有探头、滤光片，接触部分对人体无任何电磁、机械损伤，其光源在800MW以下工作，不会损伤皮肤。
2、准确率高。它采用全自动分析处理，一次性自动产生分析结果，排除主观诊断的主观性误差使诊断准确率提高。
3、无放射性损害。由于作用于人体的光信号采用小功率白炽灯，对人体无放射性损害。
4、造价低廉，使用方便，可以作为乳腺肿瘤普查仪器。
权利要求
1.一种双波长乳腺肿瘤检测仪，由探头部分、模拟电路部分及单片机处理系统组成，其特征在于a．探头部分由光源电压频率控制器提供无创光源(1)，光源(1)发出的光经过生物组织散射与反射，由两组滤光片(2)、(3)分别接受两种不同波长的单波长光，这两种单波长光信号经光电转换(4)、(5)变成电信号，经放大后送至模拟电路部分；b．模拟电路部分由探头部分输出的两路电信号送差分放大电路(9)，以滤除共模干扰、外界光干扰，消除探头和导线在两路信号上不平衡对后级处理的影响，同时提供一个高的输入阻抗；然后经二级低通放大电路(10)、(11)调节信号的增益，频带选在40HZ以下，再经二极低通滤波(12)、(13)滤除50HZ干扰信号后，将信号送至单片机处理系统。
2.根据权利要求1所述的双波长乳腺肿瘤检测仪，其特征是所述两种单波长光的波长是600～805nm和805～1000nm范围。
3.根据权利要求2所述的双波长乳腺肿瘤检测仪，其特征是所述两种单波长光的波长是760nm和850nm。
4.根据权利要求1或2所述的双波长乳腺肿瘤检测仪，其特征是所述探头部分的光源频率控制器的电路是由二极管D1、D2，电阻R33、R34、R35，电容C15构成频率可调的振荡电路，通过放大器U5A产生脉冲信号，再经移位计数器CD4017(U8)产生占空比1∶3的脉冲，送往SW-SPDT，由与之相连的电阻R40、R41、R42构成电压可调电路，并将可调脉冲信号送放大器U5B，到三极管2N2222(Q1)，并由三极管(Q1)的1脚与T1P127(Q2)相连，最终输出电压与频率可调的脉冲。
5.根据权利要求1或2所述的双波长乳腺肿瘤检测仪，其特征是所述探头部分的结构是由三个相互分隔的腔体组成，分别设置有无创光源，该无创光源可选用Φ3.5mm的800mw的白炽灯，850nm的滤光片，760nm滤光片，在两片滤光片的背面贴有光电转换器(4、5)，探头部分正面应与被测乳腺表面吻合。
6.根据权利要求1或2所述的双波长乳腺肿瘤检测仪，其特征是经模拟电路处理后的血氧评价标准的计算公式如下肿块高含血I患805-x+I患805+y＜I健805-x+I健805+y肿块低含血I患805-x+I患805+y＞I健805-x+I健805+y肿块低含氧 肿块高含氧 以上公式中的I值均为接收光强；X、Y均为自然数；其中I患805-X表示在患侧805-X处的接收光强，经模拟电路处理得到的电信号；I患805+Y表示在患侧805+Y处的接收光强，经模拟电路处理得到的电信号；I健805-X表示在健侧805-X处的接收光强，经模拟电路处理得到的电信号；I健805+Y表示在健侧805+Y处的接收光强，经模拟电路处理得到的电信号。
全文摘要
本发明涉及一种诊断乳腺肿瘤的仪器,尤其是指用光学方法诊断恶性肿瘤的医用诊断仪器。由探头部分、模拟电路部分及单片机处理系统组成,其特征在于:探头部分,由光源电压频率控制器提供无创光源,光源发出的光经过生物组织散射与反射,由两组滤光片分别接受两种不同波长的单波长光,这两种单波长光信号经光电转换变成电信号,经放大后送至模拟电路部分;再将信号送至单片机处理系统进行全自动分析处理。具有无创伤、准确率高、对人体无放射性损害、造价低廉、使用方便等优点,可以作为乳腺肿瘤普查仪器。
文档编号A61B6/00GK1325663SQ00109340
公开日2001年12月12日 申请日期2000年5月30日 优先权日2000年5月30日
发明者谢则平, 张先林, 江小平, 罗立华, 郭春生 申请人:深圳市三九商科贸实业有限公司, 谢则平, 罗立华