专利名称：共轴微光—荧光肺癌诊断和定位仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及肺癌诊断与定位技术，属于医疗仪器类。
在临床诊断医学中，白光支气管镜检查术是诊断和定位肺部肿瘤的一种最有效手段。临床诊断时，操作人员利用观察目镜，以白光作为照明光，通过光导纤维传象束观察肺部组织的图象颜色变化，依据镜检医生的工作经验，寻找病变组织，诊断并定位肺部肿瘤。但是白光支气镜诊断过程受到医生以及患者个体差异的影响，难以做到十分准确，且不能观察到早期肺部原位癌。
由美国Profio等人开发的纤维支气镜荧光成像系统可以诊断到早期肺癌。该系统利用光敏药物血卟啉衍生物HPD与恶性肿瘤具有特异亲和力，在给病人预先注射HPD后的一段时间内，肿瘤组织和正常组织中所潴留的HPD浓度形成显著差异。在紫激光照射下，肿瘤部位呈桔红色荧光，这种现象也可以由肿瘤组织和正常组织的荧光光谱特性得到证实，因此通过内窥镜荧光成象装置观察红色荧光的亮度即可实现对肺部肿瘤的诊断与定位。医生在给病人做荧光支气管镜检查过程中，首先要用白光来引导内窥镜的尖端部使之进入到病人肺部的各个不同部位，再用激光束激发肺部组织进行荧光检查。利用该技术可以检测到直径小于2.0mm、厚度为0.1mm的早期原位癌。
计算和实验结果表明上述诊断系统在进行传统白光检查时来自病灶的白光信号强度和荧光检查时的荧光信号强度相差4～5个量级以上，荧光信号十分微弱，远远低于正常人眼的可视亮度水平，需要用象增强器来进行放大处理，而白光信号太强不能直接施加于象增强器。为了解决这一问题，本发明将用于激发的激光传送到被检靶位，同时将用于照明的白光衰减到弱光量级后到达该靶位。激光照射后诱导的的药物荧光和被检靶组织反射弱照明光形成的后向漫反射光经共轴光路由象增强器形成亮度被放大的荧光图象和微光图象，分别实现实时诊断和定位。
本发明通过以下技术方案实现。白光光源发出的白光经调节驱动电压(o～7V)衰减后，再经过衰减系数为10-2～10-3量级的衰减片衰减，使被检肺组织靶位表面得到弱光级照明。由内窥镜物镜同时采集靶位组织的后向漫反射光和药物荧光，同时经由内窥镜传象束、共轴微光—荧光光路系统成象在象增强器的光阴极面上。共轴微光—荧光光路系统中转换透镜和内窥镜目镜之间装有红色窄带栅滤光片。该滤光片能最大限度地通过波长为690nm的荧光，同时又能将弱光衰减两个量级后形成星光级的微光。微光和荧光经象增强器放大约104量级，通过实时切换白光电源开关，在目镜或摄像打印记录中可以清楚看到象增强器荧光屏上的微光图象或荧光图象，以达到上述对被检肺组织实施诊断和定位的目的。
本发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1是本发明具体结构图。
图2是本发明共轴微光—荧光光路系统和白光光源可控与传输系统。
图1中共轴微光—荧光肺癌诊断和定位仪器通过平衡器〔9〕进行有效固定与调节。可控光强的白光光源〔6〕通过图2中的电压调节器〔20〕(调节驱动电压在o～7V之间)、白光聚光镜〔22〕和光衰减片〔23〕成弱光，由白光光导纤维〔24〕进入内窥镜〔8〕的尖端部使之照射在病人肺部的各个不同部位。白光聚光镜〔22〕的焦距为12mm，光衰减片〔23〕的衰减系数为10-2～10-3。图1中氪离子激光器〔2〕实时发出的紫激光，经紫滤光片〔3〕和耦合透镜〔4〕后，通过石英光导纤维〔5〕将激发光传输到被检靶位组织〔7〕上。图2中内窥镜物镜〔14〕同时采集靶位组织〔7〕的后向漫反射光和药物荧光，同时经由光导纤维传象束〔15〕进入到共轴微光—荧光光路系统〔10〕中并成象在象增强器〔19〕的光阴极面上。共轴微光—荧光光路系统〔10〕中内窥镜目镜〔16〕和转换透镜〔18〕之间装有红色窄带栅滤光片〔17〕。该摅光片〔17〕能最大限度地通过波长为690nm的荧光，同时将后向漫反射光衰减两个量级后形成星光级的微光，从而保证了象增强器〔19〕的阴极面能同时接收荧光图象和微光图象。象增强器〔19〕阴极面上的黑白荧光图象或微光图象最后通过摄像头〔11〕转化为视频信号进入计算机图象处理及显示打印系统〔1〕，其中荧光图象处理采用变换法伪彩色图象处理技术，显示的伪彩色图象能根据需要实时进行打印。
在临床诊断前，患者通过静脉注射一定剂量的药用光敏剂(HPD)，经一段时间间隔(通常8至72小时)后用本仪器进行诊断和定位。在工作过程中，定位解剖位置与荧光诊断是交替进行的。氪离子激光器〔2〕处于常开状态，有利于激光器正常运转。开启白光光源〔6〕的开关〔21〕，调节驱动电压调节器〔20〕，把驱动电压调节为5V，白光光束经过聚光镜〔22〕和光衰减片〔23〕，使白光光强衰减一个量级形成弱光，由白光光导纤维〔24〕传输到被检肺组织体靶位〔7〕上，实现弱光照明。同传统白光直接照射相比较，大大地减缓了检测组织中的光敏剂光漂白速率。被检肺组织体靶位〔7〕作为弱光和激发光照明体，经支气管内窥镜〔8〕，红色窄带栅滤光片〔17〕，转换透镜〔18〕成象在ITT夜视象增强器〔19〕的光阴极面上。红色窄带栅滤光片〔17〕对弱光光强衰减二个量级，此时象增强器〔19〕光阴极面上获得星光级照度，在荧光屏上看到亮度放大的微光图象。据此，可以精确定位纤维支气管镜视场所处肺组织的解剖位置。之后，关闭白光光源开关〔20〕，由氪激光器〔2〕输出的紫激光束，经紫滤光片〔3〕和耦合透镜〔4〕后，进入石英光导纤维〔5〕进行传输，由石英光导纤维〔5〕末端自聚焦微透镜输出的光束(光斑大小与支气管镜物镜线视场一致)照射在被检肺组织靶位〔7〕上，被诱导的药物荧光成象光路与上述微光成象光路共轴同光路。此时在象增强器的阴极面上可以看到清晰的荧光图象，达到诊断早期原位癌的目的。在荧光检查查找肿瘤组织的过程中，当发现肿瘤组织荧光时，为了确定病灶的解剖位置，还需开启白光光源〔6〕的开关〔21〕，实时引入弱光观察微光图象以定位病灶的解剖位置。如上所述，利用本装置，可以通过控制白光光源开关〔21〕直接实现微光图象或荧光图象的实时观察。在诊断过程中，医生也可用带摄像镜头的摄像装置，在JVC监视器〔13〕上直接观察微光象或荧光象，系统操作十分简便。
本发明采用弱光照明，同传统的白光直接照射相比，大大地减缓了靶组织中光敏剂的光漂白速率，提高了系统检测的灵敏度。同时，靶组织上的后向漫反射光经过共轴微光一荧光装置中的红色窄带栅滤光片后衰减两个量级，形成星光级的微光，从而保证象增强器的阴极面能同时接收荧光图象和微光图象，分别实现早期肺部原位癌的实时诊断和定位。黑白荧光图象经过计算机处理后，把反映荧光强度的黑白图象转化为颜色随荧光强度变化的伪彩色图象，大大提高了临床医生对图象的鉴别能力。同现有的肺癌诊断手段相比，该仪器不仅灵敏度高，图象质量好，而且诊断迅速，结果准确。
权利要求
1.一种由激光光源及传输系统、白光光源及传输系统与内窥镜象增强器成象系统组成的肺癌诊断和定位仪器，其特征在于该仪器由光强可调节的白光光源〔6〕，微光和荧光两光路共轴耦合于象增强器的成象及光放大系统〔10〕，摄像头〔11〕、计算机图象处理及显示打印系统〔1〕等组成。
2.根据权利要求1所述的仪器，其特征在于白光光源〔6〕由驱动电压调节器〔20〕、白光电源开关〔21〕、聚光镜〔22〕、光衰减片〔23〕组成。
3.根据权利要求1、2所述的仪器，其特征在于白光光源的驱动电路中的电压调节器〔20〕，可实现白光驱动电压在0～7V之间连续调节，白光聚光镜〔22〕的焦距为12mm，光衰减片〔23〕的衰减系数为10-2-10-3。
4.根据权利要求1所述的仪器，其特征在于共轴微光-荧光光路系统〔10〕上装有介于内窥镜目镜〔16〕和转换透镜〔18〕之间的红色窄带栅滤光片〔17〕，该滤光片能最大限度地通过波长为690nm的荧光，同时又将弱光衰减两个量级后形成星光级的微光，使象增强器〔19〕的阴极面能同时接收荧光图象和微光图象。
5.根据权利要求4所述的仪器，其特征在于象增强器〔19〕处于常开状态，只需通过控制白光光源开关〔21〕来实现微光图象和荧光图象之间的实时交替转换。
6.根据权利要求1所述的仪器，其特征在于计算机图象处理及显示打印系统〔1〕中采用了变换法的伪彩色图象处理技术对黑白荧光图象进行处理并实时打印。
全文摘要
本发明涉及肺癌,尤其是早期肺癌的诊断与定位技术,属医疗仪器类。本发明将用于激发的激光传送到被检靶位,同时将用于照明的白光衰减到弱光量级后到达该靶位。激光照射后诱导的药物荧光和被检靶组织反射弱照明光形成的后向漫反射光经共轴光路由象增强器形成亮度被放大的荧光图象和微光图像,分别实现实时诊断与定位。本发明采用弱光照明,大大地减缓了靶组织中光敏剂的光漂白速率,增加了病灶的可检测时间,提高了系统检测灵敏度。
文档编号A61B1/06GK1251290SQ9912105
公开日2000年4月26日 申请日期1999年11月13日 优先权日1999年11月13日
发明者谢树森, 周川钊, 李步洪, 林棋榕, 陈荣, 郑蔚, 张晓东, 李德品 申请人:福建师范大学