探头、探头装置以及显微系统的制作方法

本实用新型涉及医疗设备技术领域，尤其涉及一种用于对切片进行显微成像的探头、探头装置以及显微系统。

背景技术：

随着临床医学的不断发展，病理技术已成为现阶段临床上鉴别、诊断的重要手段，其中，快速冰冻切片技术的临床应用范围较广，且应用价值较高。快速冰冻切片技术的原理为将活体组织放置在低温条件下，并对其进行冷冻。待冷冻达到相关标准，则进行切片处理，最终得到病理学诊断结果。

相对于常规的石蜡切片技术而言，快速冰冻切片技术在操作上更加便捷和简单，在临床上受到医学界的重视。通过使用快速冰冻切片技术，病理科可在接收手术标本的15min内对患者的疾病情况做出明确的判断，并及时通知手术医生制定明确的治疗方案。

冰冻切片需要在短时间内对活体组织进行正确的判断和辨别，因此，快速制作冰冻切片是提高工作效率和保障诊断结果准确性的关键。在实际临床应用中，对于专业的受过良好训练的冰冻切片专家，从切片到染出一张片子只需要几分钟。然而，如果对组织的处理很粗糙，上述过程可能要几分钟到十分钟。如遇到比较大的复杂的组织需要多重染色，则需要的时间会更多，并且会导致后续阅片时间的增加。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于对切片进行显微成像的探头、探头装置以及显微系统，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种探头，其应用于受检组织的成像，所述探头包括吸热块和传像棒；

所述吸热块对受检组织进行冷却降温，所述吸热块上开设有贯通设置的照明通道，所述传像棒的一端伸入所述照明通道中，并自所述吸热块与受检组织相接触的表面露出，所述传像棒包括若干依次排列的放大成像的光学元件。

其中，所述光学元件为透镜或者光锥。

其中，所述光学元件为透镜时，所述传像棒包括依次排列的：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第三透镜、第二透镜以及第一透镜。

其中，相邻的所述第二透镜和第三透镜中，所述第二透镜安装于所述第三透镜的端面上。

其中，所述传像棒的外表面设置有遮光镀膜层。

其中，所述照明通道开设于所述吸热块的中央位置处。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种探头装置，其包括：探头、传像照明管以及采集单元；

所述探头为如上所述的探头；所述吸热块位于所述传像照明管的一端，所述照明通道与所述传像照明管相连通；所述传像棒收容于所述传像照明管中，所述传像棒的另一端与所述采集单元相抵靠；所述采集单元包括图像传感器，所述图像传感器的靶面形成所述传像棒的另一端的抵靠面。

其中，所述图像传感器为相机。

其中，所述探头装置还包括电路板，所述电路板与所述相机电连接。

其中，所述探头装置还包括对称设置的两根导光棒，任一所述导光棒自所述采集单元起，经过所述传像照明管，伸入所述照明通道中，并自所述吸热块与受检组织相接触的表面露出。

其中，位于所述采集单元中的导光棒绕过所述图像传感器，并与所述图像传感器保持互不干涉。

其中，所述采集单元还包括保护所述图像传感器的外壳，所述外壳为防冻且导热性低的外壳。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种显微系统，其包括：探头装置、光源装置、显示装置以及控制装置；

所述探头装置为如上所述的探头装置，所述采集单元与所述控制装置数据传输；所述光源装置为所述探头装置提供成像所需的光照，所述控制装置对所述光源装置输出的光照模式进行控制；所述显示装置与所述控制装置数据传输，并对所述控制装置传输的图像数据进行显示。

其中，所述光源装置包括若干LED芯片，所述若干LED芯片的光源输出端为由所述控制装置控制的阵列输出端。

其中，所述探头装置还包括接头，所述光源装置的光源输入线以及控制装置的数据线与所述接头相连接。

其中，所述控制装置包括主机和控制电路，所述主机为PC或FPGA或ASIC。

其中，所述主机还包括相衬处理模块，所述相衬处理模块按照如下公式生成相衬图像：

其中，I为最终图像；I₁为所述探头装置一侧的导光棒亮起后，拍摄的图像， I₂为所述探头装置另一侧导光棒亮起后，拍摄的另一张图像

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型能够方便病理学家更直接地选择观察切片的位置，保证最终的切片是病灶位置，并能够保证切片结构的完整性。此外，本实用新型能够降低最终染色切片的数量以及病理学家工作量，提高阅片及出报告的速度，同时又保证了病理结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型显微系统的一具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中探头装置的放大示意图；

图3为本实用新型中的传像棒的一具体实施方式的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

如图1所示，本实用新型提供一种应用于提取自病体的受检组织显微成像的显微系统，具体地，本实用新型的显微系统包括：探头装置1、光源装置2、显示装置3、控制装置4以及样品台5。

所述探头装置1用于对放置于样品台5上的受检组织进行成像，该探头装置1为接触式的探头装置1。其中，所述探头装置1包括：探头11、传像照明管12以及采集单元13。

如图2所示，所述探头11用于对受检组织进行冷冻处理，并在光照的条件下传输受检组织的图像。其中，所述探头11包括吸热块111和传像棒112。

在观察受检组织时，所述吸热块111具有与受检组织相接触的表面，并在热传导的作用下实现对受检组织的冷却降温。在一个实施方式中，所述吸热块111的形状为扁平的圆柱形。所述吸热块111上还开设有沿轴向方向贯通设置的照明通道，该照明通道用于将光源装置2中提供的光照射到受检组织上。优选地，所述照明通道开设于所述吸热块111的中央位置处。

所述传像棒112用于与受检组织相接触，并传递受检组织的图像信息至控制系统。所述传像棒112的一端伸入所述照明通道中，并自所述吸热块111与受检组织相接触的表面露出。当所述吸热块111对受检组织进行冷却降温时，所述传像棒112漏出的部分同步与受检组织相接触，实现接触式放大成像。

如图3所示，为了实现所述传像棒112的放大成像，所述传像棒112包括若干依次排列的放大成像的光学元件。根据光学元件数量以及排布的不同，可以控制所述传像棒112具有需求的放大倍率。

其中，所述光学元件可以为透镜或者光锥。在所述光学元件为透镜的实施方式中，所述透镜包括：第一透镜1121、第二透镜1122、第三透镜1123。此时，所述各透镜按照第一透镜1121、第二透镜1122、第三透镜1123、第三透镜1123、第二透镜1122以及第一透镜1121的方式依次排列。

具体地，所述第一透镜1121与所述第二透镜1122之间具有光传导的间距，所述第三透镜1123之间具有光传导的间距。为了实现光自入射端的第一透镜 1121传递至出射端的第一透镜1121，所述第一透镜1121一侧端面为凹陷设置的曲面，另一侧端面为外凸设置的曲面；所述第二透镜1122一侧端面为外凸设置的曲面，另一侧端面为凹陷设置的曲面；所述第三透镜1123一侧端面为外凸设置的曲面，另一侧端面为平面。

相邻的第一透镜1121和第二透镜1122中，所述第一透镜1121的外凸设置的端面与所述第二透镜1122的外凸设置的曲面相对设置。相邻的第二透镜1122 和第三透镜1123中，所述第二透镜1122凹陷设置的曲面安装于所述第三透镜 1123的外凸设置的端面上。相邻的第三透镜1123中，所述第三透镜1123的平面端面相对设置。

从而，上述实施方式中，所述传像棒112按照中心波长为510nm进行设计，由6片透镜组成的传像棒112，可以达到1mm*1mm的视场范围，以及1.4um的分辨率，1倍放大率。

此外，为了防止杂散光或激发光进入显微系统，对结果进行干扰，所述传像棒112的外表面还设置有遮光镀膜层。

所述传像照明管12位于所述采集单元13和吸热块111之间。其中，所述吸热块111位于所述传像照明管12的一端，所述照明通道与所述传像照明管12 相连通。同时，所述传像棒112收容于所述传像照明管12中，并保持所述传像棒112与传像照明管12之间具有一定的间隙。优选地，所述传像棒112与传像照明管12保持同轴设置。

所述采集单元13用于接收所述传像棒112传递的图像信息，并将其反馈至控制装置4。所述采集单元13包括图像传感器131以及对所述图像传感器131 进行保护的外壳130，其中，所述外壳130采用防冻且导热性低的外壳。所述图像传感器131的靶面形成所述传像棒112的另一端的抵靠面。从而，所述图像传感器131的靶面直接与传像棒112相接触，如此所述采集单元13直接对传像棒112端面进行探测，省去透镜成像步骤，且最终分辨率被传感器像元决定。

在一个实施方式中，所述图像传感器131为相机，该相机具有接收所述传像棒112传递的受检组织图像信息的靶面1311。同时，所述采集单元13还包括对所述相机进行控制的电路板132，所述电路板132与所述相机电连接。其中，所述相机和电路板132具有热插拔式的数据线和供电线，如此可以保证探头与线材脱离。

上述实施方式中，所述相机具体可以为智能手机的镜头模组。通过采用手机的镜头模组，使得采集单元13具有分辨率高(像元小)，价格便宜，靶面尺寸较大，可以覆盖大尺寸的传像棒112，形成大视场，高分辨成像效果等优点。

进一步地，为了实现所述采集单元13与控制装置4之间数据的传输，所述探头装置1还包括接头14，所述控制装置4的数据线41以及所述相机的数据线连接至所述接头14上。

此外，所述探头装置1还包括对称设置的两根导光棒15，上述两根导光棒 15用于实现本实用新型的相衬式成像。具体地，任一所述导光棒15自所述采集单元13起，经过所述传像照明管12中的间隙，伸入所述照明通道中，并自所述吸热块111与切片相接触的表面露出。为了避免所述导光棒15对图像传感器 131造成干涉，位于所述采集单元13中的导光棒15绕过所述图像传感器131，并与所述图像传感器131保持互不干涉。

所述光源装置2用于为所述探头装置1提供成像所需的光照。具体地，所述光源装置2包括若干LED芯片，所述若干LED芯片的光源输出端为由所述控制系统控制的阵列输出端。从而，通过所述控制装置4可以选择不同的照明方式，进而可以按照不同的模式进行成像。所述阵列输出端通过光源输入线21与所述探头装置1的接头14相连接，所述导光棒15可以根据需要与所述光源输入线21相耦合。

所述控制装置4用于接收所述采集单元13采集的图像信息，并对其进行计算和分析。具体地，所述控制装置4包括主机和控制电路，其中，所述主机既可以为高性能的PC，也可以为FPGA或ASIC等电路板。同时，所述控制装置 4还对所述采集单元13和光源装置2进行控制。

此外，为了实现相衬式成像，所述主机还包括相衬处理模块，所述相衬处理模块按照如下公式生成相衬图像：

其中，I为最终图像；I₁为所述探头装置一侧的导光棒亮起后，拍摄的图像， I₂为所述探头装置另一侧导光棒亮起后，拍摄的另一张图像。

而式(A)中I₁-I₂和I₁+I₂表示两张图像中的每个像素点强弱进行相加减，比如图像I₁为256*256的像素矩阵，I₂也为256*256的像素矩阵，那么I₁-I₂表示两图像中坐标相同的像素点的光强度相减，I₁+I₂则表示两图像中坐标相同的像素点的光强度相加，而本实用新型中I₁和I₂两张图像的像素正好相同，因此用式(A)来运算得到相称图像I。

所述显示装置3用于对主机输出图像进行高分辨率显示。具体地，所述显示装置3包括显示器，所述显示器与所述控制装置数据传输，并对所述控制装置4传输的图像数据进行显示。

基于如上结构的显微系统，本实用新型具有自荧光显微模式以及无染色差分相衬显微模式。

当需要进行选择自荧光显微模式时，将样品在切片机上完成几次切片后，获得表面光滑平整的受检组织。将探头贴在受检组织的表面上，吸热块对受检组织进行冷却，探头对中央位置进行观察。此时，通过控制装置控制光源装置发出自发荧光所需要的激发光，例如，需要观察FAD的自发荧光，则激发光使用445nm的蓝光。从而，使用对445nm有滤光作用的传像棒，可以观察到样品中FAD的自发荧光。

上述自荧光显微模式的优点在于，自荧光提供组织中特定分子的分布图像，相比于常温情况中自荧光，冷冻切片的自荧光具有量子产率高的特点，一般为常温下的10倍左右，从而对相机的要求大大降低，加快了采集速度。并且自荧光为内源性荧光特性，可以用来评价细胞的能量代谢状态。例如，NADH和FAD 分别指示细胞的氧化状态和还原状态，其中，强度比值定义为氧化还原比率，指示细胞的能量代谢状态。

当需要进行选择无染色差分相衬显微模式时，此时，相衬成像模式不需要观察受检组织中被激发的荧光。相衬成像时，需要利用两个导光棒依次亮起，即，一侧导光棒亮起后，拍摄一张图像I₁，然后另一侧导光棒亮起，拍摄另一张图像I₂。将两张图像按照如下公式进行相衬处理：即可完成相衬图像的生成。

上述无染色差分相衬显微模式的优点在于，可以提供样品的结构分布信息，由于差分相衬模式可以提供一种浮雕效应，从而可以显示微小的形变。相衬对受检组织的折射率敏感，对组织或细胞边界可以有效凸显。

此外，更重要的是，上述两种成像模式对时间要求都非常低，可以实时成像，在冷却受检组织的同时完成探测，辅助医生判断改位置是否值得染色。因此，一旦辅助医生找到病变组织就完成了冰冻切片的工作，提高了工作效率，缩短了临床医生的等待时间，减轻了患者的痛苦。

综上所述，本实用新型能够方便病理学家更直接地选择观察切片的位置，保证最终的切片是病灶位置，并能够保证切片结构的完整性。此外，本实用新型能够降低最终染色切片的数量以及病理学家工作量，提高阅片及出报告的速度，同时又保证了病理结果的准确性。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。