专利名称：制作医学影像诊断用的断层组合三维全息显示装置的制作方法
技术领域：
本装置涉及一种应用激光取得三维全息图的装置。
人体器官、骨骼、血管等部位均为三维结构，但在作病症检查时，常规CT或MRI扫描照片所显示的都是二维图像，医生必须综合多层的二维CT或MRI图像，经思维分析，在自己的头脑中形成三维“虚像”，才能进行临床诊断和制定手术方案。“然而这一结果并不十分可靠”正如著名CT专家吴恩惠教授所说，“而对于非CT专业医师，特别是手术者理解较为困难。”本发明人在CN2201684Y号专利中提供一种二维闪耀彩虹全息图制作装置，它由激光器、反射镜组、分光镜、扩束镜、扩束镜与滤波器、掩模版与全息干版等组成，激光器输出的激光束经反射镜组和分光镜分成两束，一束是物光，另一束是参考光，参考光经扩束镜扩束并经滤波器滤波后直接射到紧密接触的掩模版和全息干版上，其中所说的物光先经扩束镜扩成一光斑并投在毛玻璃上，再射到紧密接触的掩模版和全息干版上。
本装置的目的在于提供一种利用激光全息方法制作三维断层组合人体结构透视图的装置，以协助医生在影像诊断过程中更准确、迅速地判断出患病部位的情况和位置。
本装置包括二维分隔分层全息图记录装置(简称二维装置)和三维白光重现断层组合全息图记录装置(简称三维装置)，二维装置包括激光器、可调分光镜、反射镜、扩束空间滤波器、准直透镜、毛玻璃、全息干版和狭缝挡光板，各部件的光路设置是从激光器出射的激光束经可调分光镜后，其中一束经反射镜和扩束空间滤波器，再经准直透镜准直后作为参考光到达记录介质全息干版；另一束经扩束空间滤波器和反射镜后，投射于作为漫射屏的毛玻璃上，待记录的CT或MRI片紧贴于漫射屏毛玻璃。从CT或MRI片上漫射出来的光就作为物光到达全息干版，与参考光形成干涉，在全息干版上记录下干涉条纹，狭缝挡光板位于全息干版前。三维装置包括激光器、可调分光镜、反射镜、扩束空间滤波器、准直透镜、二维装置的毛玻璃、全息于版，各部件的光路设置是从激光器出射的激光束经可调分光镜分光后，其中一束经反射镜和扩束空间滤波器，并经准直透镜准直后作为二维装置的毛玻璃的重现光，其照射方向与二维装置中全息干版的参考光共轭，从二维装置毛玻璃重现的膺实像作为第2张全息图的物光到达记录介质全息干版上；另一束光经过反射镜和扩束空间滤波器，作为参考光入射至全息干版，与物光干涉并记录下第2张全息图。
利用激光彩虹全息术的二步法记录全息图。第一步采用分层分区法记录菲涅尔全息图。做法是将一组CT或MRI断层扫描片的每一张分别记录在同一块全息版的不同区域，以保证高的衍射效率。在记录过程中，将每张照片作为物单独进行一次曝光。各照片之间到全息版的距离差别与其在实际人体深度的差别相对应。这样记录出来的全息图称为H1。第二步是将H1用激光重现出来的膺实像作为物记录到另一块全息版上，称为H2，形成可用白光观察的人体结构三维透视图。
本装置利用激光全息技术的分层分区存储法，将一组(几张至上百张)从不同深度拍摄的CT或MRI扫描照片记录到同一张全息图上，在白光下显示出一个立体的结构透视图。在此立体图上的各个不同深度的层面对应于不同深度拍摄的扫描照片，所以是整个人体结构的真实重现。利用此三维图像并结合参考二维CT或MRI照片，能协助医生准确、迅速地判断患病情况和位置，并能有效帮助非影像诊断专业医生(如外科手术医生)制定手术方案，以及帮助病人对病情的了解。
本装置制作出的全息图有以下特点1)记录H1时作分层分区曝光，所以可获得高衍射效率(即高亮度)。
2)重现的各层图像在纵向以不同深度排列，呈现出一个整体的透视像，各层之间的图像互不干扰。
3)重现出的各层图像有颜色差别，有利于医生观察时对各部位确切位置的判断。
4)全息图是透明的，可以从正、反面两个方向看，等于使医生可以从同一个人体部位的两个相反方向观察内部情况，这是任何图像都做不到的效果。
图1为二维分隔分层全息图记录装置。
图2为三维白光重现断层组合全息图记录装置。
如
图1、2所示，全息图由二步记录完成。
图1中的装置是用来记录H1，包括激光器1，可调分光镜2，反射镜3、4，扩束空间滤波器5、6，准直透镜7，毛玻璃8，一组扫描人体CI或MRI照片9，全息干版10，狭缝挡光板11等。从激光器1出射的激光束经可调分光镜2后，其中一束经反射镜3和扩束空间滤波器5，再经准直透镜7准直后作为参考光到达记录本介质10；另一束经扩束空间滤波器6和反射镜4后，投射于作为漫射屏的毛玻璃8上，待记录的CT或MRI片9紧贴于漫射屏8。从9上漫射出来的光就作为物光到达10，与参考光形成干涉，在全息干版上记录下干涉条纹。每次曝光后，将漫射屏毛玻璃8沿光轴向后(或向前)移动相邻扫描照片的间隔距离，然后换上另一张照片，同时将狭缝挡光板11横向移动一个狭缝的距离，然后进行再次曝光，直至所有照片都记录完为止。狭缝挡光板的透光部分呈垂直长条状，用于控制每一张照片的记录区域。狭缝的宽度为3～10mm，记录的照片张数越多狭缝应该越窄，因为所有曝光区域的总宽度有限制，一般约为13cm。
图2所示为第二步记录的光学装置，用于记录H2，包括激光器21，可调分光镜22，反射镜23、24，扩束空间滤波器25、26，准直透镜27，H18，全息干版29等。从激光器21出射的激光束经可调分光镜22分光后，其中一束经反射镜23和扩束空间滤波器25，并经准直镜27准直后，作为H18的重现光。其照射方向与
图1中H110的参考光共轭。从H18重现的膺实像作为第二张全息图的物光到达记录介质H229上。另一束光经过反射镜24和空间滤波器26，作为参考光以约40°的入射角到达H229，与物光干涉并在H2上记录下第二张全息图。经显影、漂白处理后，H2在白光下就可观察到清晰、深度感强、各断层之间图像互不干扰的三维立体图像。
权利要求1.制作医学影像诊断用的断层组合三维全息显示装置，其特征在于设有1)二维分隔分层全息图记录装置，它包括激光器、可调分光镜、反射镜、扩束空间滤波器、准直透镜、毛玻璃、全息干版和狭缝挡光板，各部件的光路设置是从激光器出射的激光束经可调分光镜后，其中一束经反射镜和扩束空间滤波器，再经准直透镜准直后作为参考光到达记录介质全息干版；另一束经扩束空间滤波器和反射镜后，投射于作为漫射屏的毛玻璃上，待记录的CT或MRI片紧贴于毛玻璃，从CT或MRI片上漫射出来的光就作为物光到达全息干版，与参考光形成干涉，狭缝挡光板位于全息干版前；2)三维白光重现断层组合全息图记录装置，它包括激光器、可调分光镜、反射镜、扩束空间滤波器、准直透镜、二维装置的毛玻璃、全息干版，各部件的光路设置是从激光器出射的激光束经可调分光镜分光后，其中一束经反射镜和扩束空间滤波器，并经准直透镜准直后作为二维装置的毛玻璃的重现光，其照射方向与二维装置中全息干版的参考光共轭，从二维装置毛玻璃重现的膺实像作为第2张全息图的物光到达记录介质全息干版上另一束光经过反射镜和扩束空间滤波器，作为参考光入射至全息干版，与物光干涉并记录下第2张全息图。
专利摘要涉及应用激光取得三维全息图的装置,包括二维分隔分层和三维白光重现断层组合2个全息图记录装置,二维装置由激光器、可调分光镜、反射镜、扩束空间滤波器、准直透镜、毛玻璃、全息干版和狭缝挡光板组成;三维装置由激光器、可调分光镜、反射镜、扩束空间滤波器、准直透镜、二维装置的毛玻璃、全息干版组成。利用分层分区存储法,将一组从不同深度拍摄的CT或MRI扫描照片记录到同一张全息图,在白光下显示立体的结构透视图。
文档编号G03H1/26GK2363299SQ9824498
公开日2000年2月9日 申请日期1998年10月29日 优先权日1998年10月29日
发明者刘守, 张向苏 申请人:厦门大学