专利名称：二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种肿瘤成像诊断仪器。
背景技术：
目前常用的肿瘤诊断方法有影像学检查(X线、CT、磁共振)、B超、正电子发射断层成像术(PET)、生化学方法(酶、激素、受体等)、细胞学与病理学诊断、基因诊断等，但这些手段对癌症的早期诊断和微小癌乃至癌前病变就显得无能为力。光动力学疗法是80年代发展起来的用于肿瘤诊断和治疗的新型医疗技术。光动力学疗法是通过光敏剂和特定波长的激光引发生物光敏化反应来损伤肿瘤和其它病理性增生而达到治疗的目的，它具有微创或无创、无副作用、不损害人体机能等许多独特优点；光动力学诊断是一种与光动力学治疗相配套的无接触诊断，它具有诊断准确、可确定肿瘤边界、肿瘤的恶性化程度和癌症的光动力学治疗效果等特点。光动力学疗法自问世以来，已取得了举世瞩目的成绩，已可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。目前，光动力学疗法已受到了国内外学者和医学界的广泛关注，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。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。
目前，随着激光技术、光纤技术、CCD探测技术等高新技术的发展，荧光光谱诊断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非常有潜力。一些研究者已开始使用组织的自体荧光和光敏剂荧光对大肠癌、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，激光诱导荧光技术具有快速客观、灵敏准确、无痛无损且简单实用等特点，能诊断出X射线照相术、细胞学检查、白光支器管镜检查和CT技术所不能探测和定位到的早期肿瘤。目前，三种光敏药物(Photofrin、ALA、Visudyne)已获得美国食品与药品管理局(FDA)批准上市销售。目前只有英国DIOMED630型光动力激光治疗仪是唯一经过美国FDA批准的光动力医疗设备。该光动力治疗仪适用的光敏剂是Photofrin。而光敏剂氨乙酸丙酸(即ALA)以其代谢时间短的优点而备受国内外医学界欢迎。然而国内外还没有针对光敏剂ALA的光动力治疗仪和诊断仪商品销售。而对于光动力诊断，虽有一些大学的医院和研究中心，开展了一定的研究工作，所用设备价格昂贵、比较落后，且未见有产品问世。鉴于国外的发展和国内的大量需求空间，研发先进的光动力诊断设备势在必行。公开号为CN1543914A的专利可以通过荧光光谱来对肿瘤进行点诊断，判断其恶化程度，但是却无法实现恶性肿瘤的成像，更直观、形象地再现肿瘤的恶化程度。
发明内容
为了解决如何利用激光诱发光敏剂ALA产生荧光光谱使肿瘤成像的问题，本发明提供了一种二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪。本发明的仪器用二极管激光器作为光源，利用激光诱导组织荧光和光敏剂ALA特征荧光对被测组织成像，通过所得图像来诊断肿瘤的性质、发现隐藏病灶，并确定其边界；此仪器不仅可以为癌症的早期诊断提供实验依据，为PDT提供可靠的治疗范围，并且帮助确定手术中肿瘤的切除范围，检查切除是否彻底，为肿瘤治疗后的随访提供重要参考数据。
本发明所述的二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪包括二极管激光器、第一凸透镜、微型计算机和CCD探测器，用二极管激光器作为激发光源，二极管激光器输出的激光通过第一凸透镜后转变为平行光；其特征在于所述诊断仪还包括二色向镜、第二凸透镜、第三凸透镜、第一干涉滤光片、第二干涉滤光片和步进电机，所述二极管激光器输出的波长为405nm(纳米)，所述的从第一凸透镜的光输出端输出的平行光穿过二色向镜，从二色向镜输出的激光通过第二凸透镜和第三凸透镜扩束后照射到注射有光敏剂ALA的人体组织上，所述二色向镜用于反射荧光、透射激光；由激光激发的人体组织的自体荧光和注射的光敏剂ALA的荧光经第二凸透镜和第三凸透镜返回到二色向镜的表面，所述两种荧光被二色向镜反射并分别透过第一干涉滤光片和第二干涉滤光片，第一干涉滤光片和第二干涉滤光片与步进电机的输出轴固定连接，并且所述步进电机带动第一干涉滤光片和第二干涉滤光片以该输出轴为转动轴在同一水平面内转动，所述第一干涉滤光片透射组织的自体荧光，所述第二干涉滤光片透射组织中光敏剂所发荧光；所述CCD探测器接收先后透过第一干涉滤光片和第二干涉滤光片的荧光，由与CCD探测器相连接的微型计算机显示被测人体组织的图像。
工作原理用一台二极管激光器作为光敏剂的激发光源，由二极管激光器产生405nm的激光首先经过一个透镜变为平行光，此平行光经二色向镜和一组扩束镜之后照射到注射(涂抹或口服)光敏剂ALA的组织上，组织及其内部的光敏剂在405nm激光的诱导下就会发出峰值分别在470nm和635nm的荧光，所发荧光会沿原光路返回，荧光经二色向镜反射之后先后经过中心透射波长在470nm的第一干涉滤光片和中心透射波长在635nm的第二干涉滤光片进入CCD探测器中，此时与CCD探测器相连接的计算机就会储存CCD监测到的被测组织各点发出的470nm和635nm波长的荧光强度值。两个干涉滤光片由步进电机控制，当第一干涉滤光片处于光路中时，CCD探测的是被测组织各点发出的470nm的荧光强度，储存在电脑中；当第二干涉滤光片处于光路中时，CCD探测的是组织中光敏剂发出的635nm的荧光强度，储存在电脑中。经电脑处理后，组织各点发出的波长为635nm的荧光强度与470nm的荧光强度的比值对应不同的颜色，按比值大小依次对应红橙黄绿蓝靛紫，这样被测组织各点就以不同的颜色显示在电脑屏幕上。通过观察组织各点的颜色就可断定被测组织的状况，判断它是否是肿瘤以及恶性化程度，对于确诊后的肿瘤则可以给出其具体边界，如图3所示。
本发明的装置具有以下优点1、本发明采用二极管激光器，使得本发明的装置轻便、易于携带，这为上门服务、多科室共同利用同一套设备提供了方便和可能；2、它诊断快速灵敏，可重复，可记录，可利用图像进行病变定位，可为集体讨论提供客观数据；3、在诊断过程中，病人无创、无痛；4、它可与内腔镜结合，用于体内无接触诊断；5、本发明的仪器使用面广，经济实惠，易于推广；6、本发明的仪器成本低，无痛无损，简单实用等优点，为实现癌症的三早(早发现、早诊断、早治疗)提供了一种新的途径。
图1是本发明的系统结构示意图；图2是本发明仪器中第一干涉滤光片7和第二干涉滤光片8与步进电机11的连接结构示意图；图3是本发明的检测结果示意图。
具体实施例方式
结合图1和图2说明本具体实施方式
，本具体实施方式
由二极管激光器1、第一凸透镜2、二色向镜3、第二凸透镜4、第三凸透镜5、第一干涉滤光片7、第二干涉滤光片8、步进电机11、微型计算机10和CCD探测器9组成，用二极管激光器1作为激发光源，二极管激光器1输出的激光通过第一凸透镜2后转变为平行光；所述二极管激光器1输出的波长为405nm，所述的从第一凸透镜2的光输出端输出的平行光穿过二色向镜3，从二色向镜3输出的激光通过第二凸透镜4和第三凸透镜5扩束后照射到注射有光敏剂ALA的人体组织6上，所述二色向镜3用于反射荧光、透射激光；由激光激发的人体组织的自体荧光和注射的光敏剂ALA的荧光经第二凸透镜4和第三凸透镜5返回到二色向镜3的表面，所述两种荧光被二色向镜3反射并分别透过第一干涉滤光片7和第二干涉滤光片8，第一干涉滤光片7和第二干涉滤光片8与步进电机11的输出轴11-1固定连接，并且所述步进电机11带动第一干涉滤光片7和第二干涉滤光片8以该输出轴11-1为转动轴在同一水平面内转动，所述第一干涉滤光片7透射组织的自体荧光，所述第二干涉滤光片9透射组织中光敏剂所发荧光；所述CCD探测器9接收先后透过第一干涉滤光片7和第二干涉滤光片8的荧光，由与CCD探测器9相连接的微型计算机10显示被测人体组织的图像。所述二色向镜3用于反射波长大于405nm的荧光，透射波长405nm的激光；所述第一干涉滤光片7是中心透射波长在470nm的带通滤光片，半峰宽12nm；所述第二干涉滤光片8是中心透射波长在635nm的带通滤光片，半峰宽12nm；所述二极管激光器1输出的功率为10～30mW；所述CCD探测器9的分辨率为1600×1200；所述二极管激光器1的温度由温度控制器控制，其温控范围是8～60℃，控温精度为0.1℃；所述二极管激光器1的输入电流由电流控制器控制，其控制范围为0～200mA，控制精度为0.1mA；步进电机的转速可以根据需要来调节，但必须保证两个滤光片(7和8)的转换频率要小于CCD探测器9的感光频率。图3显示了本具体实施方式
检测的结果示意图，不同区域从红色到紫色代表了病变程度从重到轻。
权利要求
1.二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪，所述诊断仪包括二极管激光器(1)、第一凸透镜(2)、微型计算机(10)和CCD探测器(9)，用二极管激光器(1)作为激发光源，二极管激光器(1)输出的激光通过第一凸透镜(2)后转变为平行光；其特征在于所述诊断仪还包括二色向镜(3)、第二凸透镜(4)、第三凸透镜(5)、第一干涉滤光片(7)、第二干涉滤光片(8)和步进电机(11)，所述二极管激光器(1)输出的波长为405nm，所述的从第一凸透镜(2)的光输出端输出的平行光穿过二色向镜(3)，从二色向镜(3)输出的激光通过第二凸透镜(4)和第三凸透镜(5)扩束后照射到注射有光敏剂ALA的人体组织(6)上，所述二色向镜(3)用于反射荧光、透射激光；由激光激发的人体组织的自体荧光和注射的光敏剂ALA的荧光经第二凸透镜(4)和第三凸透镜(5)返回到二色向镜(3)的表面，所述两种荧光被二色向镜(3)反射并分别透过第一干涉滤光片(7)和第二干涉滤光片(8)，第一干涉滤光片(7)和第二干涉滤光片(8)与步进电机(11)的输出轴(11-1)固定连接，并且所述步进电机(11)带动第一干涉滤光片(7)和第二干涉滤光片(8)以该输出轴(11-1)为转动轴在同一水平面内转动，所述第一干涉滤光片(7)透射组织的自体荧光，所述第二干涉滤光片(9)透射组织中光敏剂所发荧光；所述CCD探测器(9)接收先后透过第一干涉滤光片(7)和第二干涉滤光片(8)的荧光，由与CCD探测器(9)相连接的微型计算机(10)显示被测人体组织的图像。
2.根据权利要求1所述的二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪，其特征在于所述二色向镜(3)用于反射波长大于405nm的荧光，透射波长405nm的激光。
3.根据权利要求1所述的二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪，其特征在于所述第一干涉滤光片(7)是中心透射波长在470nm的带通滤光片，半峰宽12nm。
4.根据权利要求1所述的二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪，其特征在于所述第二干涉滤光片(8)是中心透射波长在635nm的带通滤光片，半峰宽12nm。
5.根据权利要求1所述的二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪，其特征在于所述二极管激光器(1)输出的功率为10～30mW。
6.根据权利要求1所述的二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪，其特征在于所述CCD探测仪(9)的分辨率为1600×1200。
7.根据权利要求1所述的二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪，其特征在于所述二极管激光器(1)的温度由温度控制器控制，温度控制范围是8～60℃，控温精度为0.1℃。
8.根据权利要求1所述的二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪，其特征在于所述二极管激光器(1)的输入电流由电流控制器控制，电流控制范围为0～200mA，控制精度为0.1mA。
全文摘要
二极管激光光谱肿瘤成像诊断仪，它涉及一种肿瘤成像诊断仪器，它是为了解决如何利用激光诱发光敏剂ALA产生荧光光谱使肿瘤成像的问题。本发明利用二极管激光器(1)输出的波长为405nm的激光，经扩束后照射在注射有光敏剂ALA的人体组织(6)上，激光激发人体组织的自荧光和注射的光敏剂荧光并沿光路返回到二色向镜(3)的表面，所述荧光被二色向镜(3)反射并先后透过第一干涉滤光片(7)和第二干涉滤光片(8)，所述CCD探测仪(9)接收先后透过(7)和(8)的荧光，由与CCD探测仪(9)相连接的微型计算机(10)显示被测的人体组织的图像。本发明的仪器通过观察组织各点的颜色就可断定被测组织的状况，判断它是否是肿瘤以及恶性化程度，并且成本低、方便携带。
文档编号A61B6/12GK1803096SQ20051012736
公开日2006年7月19日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年12月20日
发明者秦艳利, 张治国 申请人:哈尔滨工业大学