一种近红外激光骨诊断仪的组装方法
【技术领域】
[0001]本发明属医疗器械领域，涉及一种近红外激光骨诊断仪的组装方法及其在骨骼疏松诊断的应用。
【背景技术】
[0002]近年来随着社会发展、生活水平和医疗水平的不断日益提高，我国人民的寿命在不断的延长，已逐步进入老龄化社会。由于老年人骨的无机盐增多，有机质的衰老，钙磷比例失调，低骨量及骨的微结构改变等原因，老年人群易患骨质疏松、质脆、关节软骨弹性减弱，骨质出现退行性病变等多种骨科疾病。其它如糖尿病、癌症等疾病也会有相关的骨坏死、骨折等并发症。骨质疏松及其引起的骨折已成为威胁老年社会的主要疾病之一。目前全世界约有2亿人患有骨质疏松，而在我国60岁以上的骨质疏松患者高达40%?50%，约25%因骨质疏松发生骨折，70岁以上骨折发生率可达50%?80%。由此引起的严重的医疗和社会负担，已引起公众广泛的重视，骨质疏松症已被列为3大重点攻关研究的老年疾病之一。对于骨疾病来说早期诊断是关键，早期治疗可使之逆转。
[0003]骨密度测定方法包括单光子吸收法(SPA)，双光子吸收法(DPA)，定量CT法(QCT)，定量超声测定法(QUS)，双能X射线骨密度测定法(DEXA)等，以测定骨质疏松的程度，确定诊断及检查药物治疗的效果。单光子吸收骨密度仪是最先设计并使用利用X射线吸收法测定骨矿物质含量的方法，主要扫描人体的前臂来测量尺骨和桡骨。但是该方法不能进行全身性的骨密度测量，现在基本上己经被淘汰。双光子吸收骨密度仪采用发射能量不同的两种光子，利用其对软组织和骨骼的不同穿透能力来修正软组织对测量带来的影响。相对比较安全，全身及局部受辐射剂量很少，而且可以检查全身的骨密度，但测量时间过长，测量的精密度、准确度不够理想且维护成本很高。双光子很快就被双能X线所取代。双能X线骨密度测定仪是目前公认的骨质疏松检查的金标准，与QCT相比，具有价格低廉、结果确切灵敏度与正确度均高的优点，两者的工作原理一样，但DXA比DPA扫描快，更准确，避免了同位素的衰减。它的原理是两种能量X线同时穿过身体，被探测器接收。因不同组织(主要是骨、脂肪和肌肉)对高低两种能量X线的反应不同，因此可以用数学公式校正。双能X线吸收法辐射量仅为胸片的1/10，骨密度测量可以查全身，也可以只查脊柱或髓关节，一般将髓部骨密度测量作为基本测量手段，腰推骨密度测量作为参考，测量结果以T值作为诊断标准。
[0004]定量的计算机断层扫描法(QCT)利用CT成像原理，即根据人体组织对射线吸收不同而得到射线衰减不同，来计算出任何部位的组织密度。它分为单能和双能两种，相对于其他方法，可以分别测量松质骨和皮质骨，并分析骨松质的结构和形态并且可以分析感兴趣区域的骨小梁的数量及面积。但是法有明显缺点，单能重复性差，容易受到骨内无机盐、水、脂肪含量影响，其测量结果比真实值往往偏低。双能虽然可以避免这些影响，但是病人所受辐照剂量很大有可能会带来损害，而且目前双能的算法依然存在缺陷。定量超声技术(QUS)是根据超声通过骨骼的超声速度和宽带超声衰减等超声参数来检测骨胳。相对于其他的测量方法，超声检查骨密度具有无放射性、成本低、检测速度快等优点，但精确性有待提高。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种方便、无损伤的测量骨密度的新方法。其特征是本发明分析仪包括一个微型激光器、光学过滤系统、检测器、IXD或LED显示系统和一个微处理器，该分析仪激光发射光束照在人体表皮，收集和聚焦从样品发射的信号，该信号通过光学过滤系统过滤掉背景荧光，由检测器转换为电信号，经一个微处理器数据处理后输出到LCD或LED显示系统显不。
[0006]骨是一种多级结构的复杂生物组织，它具有运动、储存矿物质、保护和支持身体等多种功能。力学支撑是骨的重要功能之一，对骨的力学性能进行详细而系统的研究有着重要意义。骨组织的力学性能不仅取决于骨的宏观结构与微观结构，同时也与矿物成分和有机基质的化学组成及其机械性能以及它们之间的相互作用密切相关。矿物成分与骨组织的强度和硬度相关，胶原蛋白与骨组织的韧度相关。骨组织中的羟基磷灰石的晶体大小、晶格结构和取代情况都会影响到骨的力学性能，同样，胶原蛋白的有序结构及交粘也是保持骨稳定的重要因素。2001年美国NIH会议引入了 “骨质量”的概念，“骨质量”与骨细微结构、有机基质、矿物成分等相关，并受到骨重建和遗传因素影响。“骨质量”的评估比传统骨密度和骨结构的研究能更全面的表达骨强度等多方面信息，已经被越来越多的研究者广为接受。自从1970年Walton等首次将光谱分析法应用于骨组织研究，从骨组织的谱图中同时获取了骨的主要成分无机物磷酸盐以及有机物胶原蛋白的骨架和侧链振动信息以来，光谱在骨组织的研究中发挥着越来越重要的作用，从力学性能研究，生物材料研究到骨科疾病研究，从离体研究到活体原位研究。骨力学性能的研究有助于骨折易感性的判断，常规测试专注于骨所能承受的压力、拉力以及扭曲力等，而激光光谱基于分子水平的研究可以同时获取力的作用下骨组织组成中矿物以及胶原的结构信息，如矿物晶格、取代等的改变，胶原纤维交联的断裂等常规方法所不能表征的信息。该分析仪包括一个微型激光器、光学过滤系统、检测器、IXD或LED显示系统和一个微处理器，采集和数据分析功能一体化，激光器的波长范围为75(T900nm，三种常用的波长为785nm，815nm, 830nm,激光器的功率为10~100毫瓦，该分析仪激光发射光束照在人体表皮，聚焦在表皮上的光斑为1~5平方毫米，收集和聚焦从样品发射的信号，从样品发射的光信号包括拉曼信号，红外信号，荧光信号，或发光信号。该信号通过光学过滤系统过滤掉背景荧光及通过数据处理和自动基线校正去掉肌腱及表皮信号，内部光学组件进行了优化处理，光学过滤系统包括聚焦元件、窄波滤片，由高灵敏度电荷耦合检测器或光电二极管转换为电信号，经一个微处理器数据处理后输出到LCD或LED显示系统显示，显示系统为液晶或发光二极管，最终显示与骨密度相关的数据及文字信息。相比常用的双能X-线吸收法和定量计算机X射线体层扫描等方法，该仪器检测费用低、便携且无电离辐射，对人体无伤害，适用于家庭便携式使用。
[0007]具体实施例如下:
实例一:
分析仪包括一个微型激光器、光学过滤系统、检测器、LCD或LED显示系统和一个微处理器，该分析仪785nm激光发射光束照在人体表皮，收集和聚焦从样品发射的信号，该信号通过光学过滤系统过滤掉背景荧光，由电荷耦合检测器转换为电信号，经一个微处理器数据处理后输出到IXD或LED显示系统显示。
[0008]实例二:
分析仪包括一个微型激光器、光学过滤系统、检测器、LCD或LED显示系统和一个微处理器，该分析仪830nm激光发射光束照在人体表皮，收集和聚焦从样品发射的信号，该信号通过光学过滤系统过滤掉背景荧光，由电荷耦合检测器转换为电信号，经一个微处理器数据处理后输出到IXD或LED显示系统显示。
【主权项】
1.分析仪包括一个微型激光器、光学过滤系统、检测器、IXD或LED显TK系统和一个微处理器，该分析仪激光发射光束照在人体表皮，收集和聚焦从样品发射的信号，该信号通过光学过滤系统过滤掉背景荧光，由检测器转换为电信号，经一个微处理器数据处理后输出到IXD或LED显示系统显示。2.根据权利要求1所述，激光器的波长范围为75(T900nm，三种常用的波长为785nm, 815nm, 830nmo3.根据权利要求1所述，激光器的功率为10~100毫瓦。4.根据权利要求1所述，激光发射光束包括一个光束发射器，聚焦在表皮上的光斑为I飞平方毫米。5.根据权利要求1所述，从样品发射的光信号包括拉曼信号，红外信号，荧光信号，或发光信号。6.根据权利要求1所述，光学过滤系统包括聚焦元件、窄波滤片。7.根据权利要求1所述，探测器是电荷耦合检测器或光电二极管。8.根据权利要求1所述，微处理器为可编程的单板计算机，能处理输入电信号，并与其数据库数据对比，输出数据及文字信息到显示器。9.根据权利要求1所述，显示系统为液晶或发光二极管，最终显示与骨密度相关的数据及文字信息。
【专利摘要】本发明提供一种近红外激光骨诊断仪的组装方法及其在骨骼疏松诊断的应用。本发明将近红外激光穿透表皮组织从而获得骨组织的信息，相比常用的双能X-线吸收法和定量计算机X射线体层扫描等方法，该仪器检测费用低、便携且无电离辐射，对人体无伤害，适用于家庭便携式使用。
【IPC分类】A61B5/00
【公开号】CN105078406
【申请号】CN201410208246
【发明人】朱沛志
【申请人】朱沛志
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月18日