双波段红外乳腺疾病诊断仪的制作方法

专利名称：：双波段红外乳腺疾病诊断仪的制作方法
技术领域：
：本实用新型属于医疗器械
技术领域：
，具体涉及一种诊断乳腺疾病的诊断设备。
背景技术：
：乳腺疾病是女性的多发疾病之一，我国妇女乳腺癌发病率自1977年后上升为女性第一位恶性肿瘤，因此面积普査、早期诊断十分必要。目前欧美洲经济发达国家大都采用Mammography或CR技术进行普査和诊断，虽然乳癌检出率较髙，但是，效率低、耗材高、经费开支大而且对人体有伤害。一般X线、B超等影像检査需具备一定的密度分辨率，只有在癌变出现肿块以后达2ran以上才会显像。而在乳腺发生癌变时，最先发生在乳腺末端导管小叶单位(TerminalDuctalLobularUnits)--TDLU,从非典型增生一原位癌一微小浸润癌等演变过程均局限在毫米以内TDLU组织间，其体积Z1MM，所以一般X线、B超等影像检査容易漏早期病变。随着技术的进步，近年来又有利用近红外光技术，开发出近红外乳腺仪，它利用近红外光在透射乳房时，人体血液中血红蛋白要吸收近红外光，图像表现是血管部分为阴影，而乳腺脂肪和腺体被近红外光完全透射或基本投射，这种现象就构成了临床诊断的近红外信息源，形成图像信息，作为诊断的依据。这种检査方法对人体损伤，具有一定的准确率。但是在肿癯细胞癌变前或初期，其血红蛋白变化、肿块形状不具体、解剖学改变不明显，而其血红蛋白、新生血管、热温场等肿瘤细胞癌变时的生物学变化已经在发生，如癌细胞顶浆液改变时，血红蛋白增加，促血管生长因子使癌组织产生大量的新生血管，细胞糖酵解旺盛使局部产生异常温度场等，而这些生化改变是表达癌变初期重要信息，采用单一的近红外乳腺仪检查对这些功能性变化则无法同时收集，因此仍存在漏检的问题。
发明内容本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种双波段红外乳腺疾病诊断仪，采用近红外与远红外技术结合，同时、同步、同视场拍摄乳腺温度场和血红蛋白分布场，全面采集各Wt息，为综合分析提供条件，提高乳癌检测的敏感度和早诊率。本实用新型的技术方案如下一种双波段红外乳靝疾病诊断仪，包括有激光光源、红外探測系统、数据处理及计算机控制系统-所述红外探測系统由分光系统和近红外、远红外摄像头共同组装在一壳体内构成，分光系统由分光镜和反射镜组成。其中近红外、远红外摄像头的工作波段为8~12iim。远红外摄像头的前方设置分光镜，近红外摄像头的前方设置全反射镜，分光镜位于探测系统的入光光路上，分光镜分出的一路是远红外光，进入远红外摄像头，分光镜分出的另一路是近红外光，经全反射镜反射进入近红外摄像头。远红外摄像头采用焦平面探测器，近红外摄像系统具有可调视场镜头。近红外、远红外摄像头其中之一与壳体固定，另一个与壳体活动连接，两摄像头之间通过同轴矫正机构连接。所述的数据处理及计算机控制系统由数据处理板、计算机和激光控制板组成,；远红外摄像头的数据输出接口连接数据处理板，数据处理板输出的热图像数据及控制信号通过USB2.0接入计算机，近红外摄像头的图像输出接口直接连接计算机的采集卡，输出近红外视频信号，计算机通过RS232通讯接口连接撖光控制板，激光控制板的输出连接激光光源。由于乳房大小、厚薄、吸收系数等差异很大。单路光源只能照射乳房的局部，不能拍摄完整乳房的透射图。为了便于跟远红外图像对比，霈要完整乳房的透射图。因此，本仪器激光光源由单光源擻光探头和多光源撖光探头组成，不仅采用了单路光源，还设计了多光源擻光探头形成的分布式光源，单光源撖光探头内设置一个激光头，多光源激光探头内设置多个撖光头。单光源擻光探头和多光源撖光探头均包括有探头壳体、装在壳体上的控制按键、装在壳体内的按键控制电路板、一个或并列设置的多个激光头；按键通过轻触开关安装在按键控制电路板上，激光头通过导线和接插元器件与按键控制电路板连接，按键控制电路板通过电維线连接乳腺诊断仪的控制电路。所述的激光头包括撖光器或红外LED、导光管和导光管套，激光器的发光波长为808nm,激光器或红外LED紧固在导光管后端，导光管内腔为表面光亮的并有一定锥度的圆形，导光管前端伸出壳体，安装有柔性材料制成的导光管套。在激光器或红外LED的出光口处即导光管的后端位置还安装有扩束镜，导光管前端安装有防尘镜。多个激光头的布置方式是中间一个固定，周围其余几个连接在由嫘杆和调节螵榍组成的位置调节机构上，蠊杆横向穿过激光光源的连接座，与其蠊纹配合。如可为四路光,按前、后、左、右分布，间距可调，光强也独立可调。本仪器的使用及工作过程如下先让受检患者站在红外探澜系统的拍摄范围之内，用手持撖光光源贴近乳房底部或侧面，然后打开操作台上的光源开关，按动手持光源外壳上的增减键，信号通过电缆传送到激光控制板上，通过电路调节出光口的光强使乳房透射图层次清楚。双波摄像头对准被拍摄乳房，透射的近红外信息和远红外辐射信息经双波摄像头分光系统后，分别成像于远红外探测器和近红外摄像头上。远红外热图信息经处理板预处理后，通过USB2.0接口传入计算机，经计算机进一步处理后，显示出红外热图。近红外摄像头拍摄的近红外透视图视频信号通过采集卡传入计算机，经计算机进一步处理后，显示出透射图像。通过计算机对远红外热像图和近红外透视图处理，就可形成双波融合图，综合反映乳腺的功能和结构状况。本仪器的优点如下1、本诊断仪只被动接受被检査者辐射的远红外光及近红外光照射乳房的透射光，对被检査者无任何伤害或负作用，属无损伤检査，尤其对大面积人群普査，可以免受X线照射伤害，更加人性化检查。2、由于采用了近红外与远红外结合技术，用双波段摄像头采集血红蛋白、新生血管、热温场等肿癯细胞癌变时的生物学变化信息，可以在形成前或肿块形状不具体、解剖学改变不明显时，即可以通过功能影像予以表达，因此对早期乳癌敏感，检査准确率大大提高。同时由于双波段摄像头具有同轴和同视场的特点，拍摄的远、近红外图像大小相同，便于观察和比较，同时有利于将远、近红外图像融合成一幅图，实现血、热分布同幅显示，有利于观察、对比和分析，进一步提高检出率。3、采用特殊的近红外撖光光源，人体血红蛋白对选用的特殊波长吸收很强，加之激光本身的特性，所拍摄的图像能更洧楚地反映乳房内血管的分布情况。4、采用单光源激光探头和多光源激光探头组成的分布式光源，光强可调，光源之间距离可调，以适应不同大小，不同形状的乳房。多光源能均匀透射乳房，整体反映乳房内血管的分布，而单光源可使用于透射乳房局部，这样单光源与多光源结合得到更加完整并详细的乳房信息，能拍摄完整乳房的淸晰的透射图，提高检査的准确性。以下表格为本仪器(仪器代号ATIR-311)与另两种医用红外热像仪的比较<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>图l是本仪器的原理框图图2是本仪器的结构示意图；图3是红外探il系统的结构示意图；图4是单光源激光探头的结构示意图；图5是其中激光头部分的稱视图；图6是多光源的擻光探头的结构示意图；图7是其中多激光头与位置调节机构的装配示意图。图8是单光源激光探头按键控制电路的电路图；图9是多光源激光探头按键控制电路的电路图具体实施方式参见图1、图2,本诊断仪包括三大部分单光源瀲光探头和多光源激光探头组成的手持激光光源B;分光系统、近红外摄像头(包括近红外镜头和摄像头)和远红外摄像头(包括远红外镜头和焦平面探測器)组成的红外探测系统A;数据处理板、计算机和激光控制板组成的数据处理及计算机控制系统c。结合图3可见，其中红外探澜系统A由分光系统和近红外、远红外摄像头共同组装在一壳体内构成，近红外、远红外摄像头的工作波段为8~121!1。分光系统设置在近红外、远红外搌像头前方，由分光镛A7和全反射镛AS组成。远红外摄像头A2的前方设置分光镜A7，近红外摄像头A3的前方设置全反射镜A5,分光镜A7位于探测系统的入光光路A10上，分光镜分出的一路是远红外光A9，进入远红外摄像头A2，分光镜分出的另一路是近红外光A8,经全反射镜A5反射进入近红外摄像头A3。近红外摄像头A3与外壳Al固定，远红外摄像头A2则通过同轴矫正机构A4与近红外摄像头A3活动连接。远红外摄像头A2采用焦平面探测器，近红外摄像头A3具有可调视场镜头，外壳A1的入光口部安装有防尘镜A6。参见图1,数据处理及计算机控制系统由数据处理板、计算机和激光控制板组成。远红外摄像头的数据输出接口连接数据处理板，数据处理梹输出的热图像数据及控制信号通过USB2.0扩展卡接入计算机，近红外摄像头的图像输出接口直接连接计算机的采集卡，输出近红外视频信号，计算机通过RS232通讯接口连接激光控制板，激光控制板的输出连接激光光源。手持激光光源由单光源激光探头和多光源激光探头组成，单光源透射探头的结构参见图4,其由壳体B1、装在壳体上的控制按键B2、装在壳体内的按键控制电路板B3和激光头B4构成。控制按键通过轻触开关安装在按键控制电路板上，激光头通过导线和接插元器件与按键控制电路板连接，按键控制电路板通过电缆线连接外部的激光控制板，电缆线给整个探头系统提供供电电源和传递信号。撖光头安装在探头壳体前部，参见图5，它由T0-2型封装的撖光器B41(也可以采用红外LED)、导光管B43、扩束镜B42、防尘镜片B44和导光管套B45组成，激光器的发光波长为808nm,激光器B41通过螺钉紧固在导光管B43后端，激光器的出光口处装有扩束镜B42，导光管内腔为表面光亮的并有一定锥度的圆形，导光管N43前端伸出探头的壳体，并安装有防尘镜B44,还通过内嵌螺纹安装塑料制成的导光管套Bb45。激光器的发光波长为808nm。按键控制电路板的电路见图7，通过轻触开关闭合给处理芯片如单片机、FPGA以脉冲信号，处理芯片通过脉冲计数控制驱动电路达到设定的电流，从而控制出光强度。按键有增加键和减少键，控制出光口的光强度，还有一个拍照功能的按键，是为配合整个系统的摄像功能而设。多光源透射探头的结构参见图5,它实际上是在单光源探头的基础上，采用了多个(如图所示为四个)激光头并列的布置的形式，激光头的结构与单组光源相同。参见图6，在图中的四个激光头中，后一路撖光头B4A通过固定支架B5与探头的壳体固定，在其左右和前方布置三路B4B、B4C、B4D,分别与位置调节机构连接，位置调节机构由螺杆B7和调节嫘帽B6组成，螺杆B7横向穿过激光头的连接座B8，与其螺纹配合，这样通过转动调节螺帼恥，就可使安装在螺杆B7上的澉光头发生位移，达到调节光源之间距离的目的。多光,射探的按键控制电路板的电路见图8，跟单组探头的控制电路一样，前、后、左、右各路探头分别独立，各路都有控制其本身出光强度的增、减按键。通过轻触开关闭合给处理芯片如单片机、FPGA以脉冲信号，处理芯片通过脉冲计数控制驱动电路达到各路设定的电流，从而控制各路出光强度。拍照功能键是为配合整个系统的摄像功能而设。权利要求1.一种双波段红外乳腺疾病诊断仪，包括有手持激光光源、红外探测系统、数据处理及计算机控制系统，数据处理及计算机控制系统通过控制及信号线分别连接红外探测系统和手持激光光源；其特征在于所述红外探测系统由分光系统和近红外、远红外摄像头共同组装在一外壳内构成，分光系统设置在近红外、远红外摄像头前方，近红外、远红外摄像头的工作波段为8～12μm。2、根据权利要求1所述的双波段红外乳腺疾病诊断仪，其特征在于数据处理及计算机控制系统由数据处理板、计算机和激光控制板组成；远红外摄像头的数据输出接口连接数据处理板，数据处理板输出的热图像数据及控制信号通过USB2.0扩展卡接入计算机，近红外摄像头的图像输出接口直接连接计算机的采集卡，输出近红外视频信号，计算机通过RS232通讯接口连接激光控制板，激光控制板的输出连接手持激光光源。3、根据权利要求1所述的双波段红外乳腺疾病诊断仪，其特征在于所述的分光系统由分光镜和反射镜组成；远红外摄像头的前方设置分光镜，近红外摄像头的前方设置全反射镜，分光镜位于探溯系统的入光光路上，分光镜分出的一路是远红外光，进入远红外摄像头，分光镜分出的另一路是近红外光，经全反射镜反射进入近红外摄像头。4、根据权利要求l、2或3所述的双波段红外乳腺疾病诊断仪，其特征在于近红外、远红外摄像头其中之一与壳体固定，另一个与壳体活动连接，两摄像头之间通过同轴矫正机构连接。5、根据权利要求l、2或3所述的双波段红外乳腺疾病诊断仪，其特征在于远红外摄像头采用焦平面探镧器；近红外摄像系统具有可调视场镜头。6、根据权利要求l、2或3所述的双波段红外乳腺疾病诊断仪，其特征在于所述的手持潋光光源由单光源激光探头和多光源激光探头组成，单光源激光探头内设置一个激光头，多光源激光探头内设置多个激光头。7、根据权利要求6所述的双波段红外乳腺疾病诊断仪，其特征在于所述单光源激光探头和多光源激光探头均包括有壳体、装在壳体上的控制按键、装在壳体内的按键控制电路板、一个或并列设置的多个激光头；按键通过轻触开关安装在按键控制电路板上,激光头通过导线和接插元器件与按键控制电路板连接，按键控制电路板通过电绂线连接乳腺诊断仪的撖光控制板。8、根据权利要求7所述的双波段红外乳腺疾病诊断仪，其特征在于所述的激光头包括激光器或红外LED、导光管和导光管套，激光器的发光波长为808nm,激光器或红外LED紧固在导光管后端，导光管内腔为表面光亮的并有一定锥度的圆形，导光管前端伸出壳体，安装有柔性材料制成的导光管套。9、根据权利要求7所述的双波段红外乳腺疾病诊断仪，其特征在于在激光器或红外LED的出光口处即导光管的后端位置安装有扩束镜，导光管前端安装有防尘镜。10、根据权利要求7所述的双波段红外乳腺疾病诊断仪，其特征在于多个激光头的布置方式是中间一个固定，周围其余几个连接在由蠊杆和调节嫘帽组成的位置调节机构上，螺杆横向穿过激光光源的连接座，与其螺纹配合。专利摘要本实用新型提出一种双波段红外乳腺疾病诊断仪，包括手持激光光源、红外探测系统、数据处理及计算机控制系统，数据处理及计算机控制系统通过控制及信号线分别连接红外探测系统和手持激光光源。其中红外探测系统由分光系统和近红外、远红外摄像头共同组装在一外壳内构成，近红外、远红外摄像头的工作波段为8～12μm。手持激光光源由单光源激光探头和多光源激光探头组成，多光源激光探头内设置多个激光头，通过位置调节机构达到相互的距离调节。本诊断仪采用近红外与远红外技术结合，可同时、同步、同视场拍摄乳腺温度场和血红蛋白分布场，全面采集各种信息，为综合分析提供条件，提高乳癌检测的敏感度和早诊率。文档编号A61B5/06GK201079390SQ200720124230公开日2008年7月2日申请日期2007年5月11日优先权日2007年5月11日发明者卢文韬,彭荫刚,彭荫松申请人:重庆伟联科技有限公司