專利名稱：活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)活體組織進(jìn)行檢測(cè)的裝置及其工作方法。經(jīng)過(guò)檢測(cè)所得到的結(jié)果可供醫(yī)務(wù)人員對(duì)活體組織在進(jìn)行的腫瘤的光學(xué)檢測(cè)等。
背景技術(shù)：
對(duì)人體特別是人體組織內(nèi)的組織進(jìn)行無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)，在臨床醫(yī)學(xué)上有著重要的意思，特別是各種腫瘤的無(wú)損、快速診斷，對(duì)早期的確診并提高癌癥患者的存活率都具有重要意義。
醫(yī)生對(duì)癌癥的診斷多是憑借經(jīng)驗(yàn)和對(duì)活體組織切片的檢查來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具有一定的主觀性和盲目性，導(dǎo)致早期病變?nèi)菀妆宦┰\或誤診。
激光醫(yī)學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的新興學(xué)科，它將激光、光譜學(xué)、纖維光學(xué)、光信息處理、組織光學(xué)特性等領(lǐng)域的高新技術(shù)融為一體，應(yīng)用于人體各個(gè)疾病的診斷和治療。目前無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)活體檢測(cè)的方法主要是成像檢測(cè)的方法，如X光、CT、MIR、PET和CTPET等利用輻射源和強(qiáng)磁場(chǎng)成像方式。近幾年來(lái)對(duì)光學(xué)成像的研究不斷深入，尤其是對(duì)乳腺疾病診斷的光學(xué)成像方法不斷出現(xiàn)，如紅外熱成像、近紅外成像。紅外熱成像是利用腫瘤部位的體溫高于正常組織的特性進(jìn)行溫度分布成像的，因其準(zhǔn)確度不高，近年來(lái)基本不再使用了；近紅外成像的原理是利用組織中的不同成分對(duì)光的吸收特性，尤其是腫瘤癌變的血液中去氧血紅蛋白的增加和總血量的增加為依據(jù)，進(jìn)行腫瘤部位的成像，但其大多通過(guò)透射方式，圖像分辨率低，只能對(duì)體外的組織進(jìn)行成像。所述CT、MRI成像的診斷缺點(diǎn)是都存在高能輻射，對(duì)人體有一定的傷害，且檢測(cè)成本高，普通百姓很難承受該檢測(cè)費(fèi)用。
OCT是一種新的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，其也是利用了光學(xué)的相干特性對(duì)組織進(jìn)行成像來(lái)分析組織的特性，其缺點(diǎn)是設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、數(shù)據(jù)處理難度高，而且主要功能是層析成像，但成像的分辨率還有待提高。其作為一個(gè)光學(xué)領(lǐng)域新興的設(shè)備，性價(jià)比不高，主要還是要靠醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)。
對(duì)腫瘤診斷方法還包括光動(dòng)力學(xué)診斷方法，其利用組織熒光或外源熒光進(jìn)行腫瘤診斷，是已定位腫瘤部位后的一種輔助診斷手段，對(duì)于自體熒光來(lái)說(shuō)，只有能產(chǎn)生熒光后才能診斷；而外源熒光劑注射后，病人需要避光一個(gè)星期左右，給患者帶來(lái)了不便，而且熒光劑大多對(duì)人體有害。
例如中國(guó)專利文獻(xiàn)授權(quán)公告號(hào)CN1256918和中國(guó)專利文獻(xiàn)公開號(hào)CN1418601，均公開了所述光動(dòng)力學(xué)診斷方法。
國(guó)際申請(qǐng)公開號(hào)WO2005/092194公開了一種實(shí)時(shí)無(wú)創(chuàng)的基于用彈性散射光譜探測(cè)癌細(xì)胞的形態(tài)變化的在體癌變?cè)\斷方法，具體公開了一種小角度范圍內(nèi)記錄背向散射光的設(shè)備和方法，小角度范圍由單光纖探頭的數(shù)值孔徑限制。其所用的光學(xué)探頭既傳輸入射光，也傳輸從組織表面收集到的散射光。該技術(shù)方案的不足之處在于該方案僅考慮光在組織細(xì)胞上的散射特性，并未考慮組織體中生色團(tuán)對(duì)光的吸收特性，這導(dǎo)致其測(cè)量結(jié)果的可靠性不高，容易導(dǎo)致漏診或誤診。
美國(guó)專利文獻(xiàn)公開號(hào)US2006/0173352A1公開了一種用無(wú)輻射光譜探測(cè)病變組織體的方法，其中包含了照射哺乳動(dòng)物被選擇的組織體的含有一定光譜范圍的入射結(jié)構(gòu)和探測(cè)從該組織體透射的或反射的光線的結(jié)構(gòu)，以獲得透射光或反射光的光譜。該光譜代表了一個(gè)或更多的基本光譜成分，一個(gè)誤差項(xiàng)和一個(gè)每個(gè)基本光譜成分的輔助刻度系數(shù)。輔助刻度系數(shù)是用最小誤差項(xiàng)的計(jì)算得到的。每個(gè)基本光譜成分的輔助刻度系數(shù)用已選的已知易感疾病的組織的預(yù)選特性進(jìn)行修正。該方案的不足之處在于其主要是檢測(cè)透射光譜的方式獲得組織的特性，與X光乳腺檢測(cè)相類似，該方式要將乳腺組織壓縮到一定程度才能開始檢測(cè)，給病人帶來(lái)一定的痛苦，而且不能對(duì)體內(nèi)組織進(jìn)行探測(cè)和診斷。
美國(guó)專利號(hào)US6091984A1和國(guó)際專利申請(qǐng)WO9214399都公開了一種利用光學(xué)散射的方法檢測(cè)生物組織物理特性的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)使用光纖系統(tǒng)輸送和收集從有關(guān)區(qū)域來(lái)的光，檢測(cè)表面層的一種或多種物理特性。該系統(tǒng)包括寬帶光源，光纖裝置輸送和/或收集從組織來(lái)的光，監(jiān)測(cè)器系統(tǒng)監(jiān)測(cè)從組織來(lái)的散射光，計(jì)算機(jī)分析及儲(chǔ)存監(jiān)測(cè)到的光譜，并顯示測(cè)試結(jié)果。透鏡用來(lái)將從光源來(lái)的光連接到探頭的激勵(lì)光纖中。濾片和透鏡系統(tǒng)用來(lái)將收集光有效地送到光譜攝制儀。與時(shí)鐘和脈沖器連接的控制器控制光源。該系統(tǒng)的不足之處在于該系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)在工作時(shí)，利用監(jiān)測(cè)器系統(tǒng)接收的光線來(lái)分析所測(cè)表面層的物理特性，同時(shí)將光線強(qiáng)度的變化作為光源反饋信號(hào)，由控制器控制光源輸出的穩(wěn)定性，這種反饋控制比較復(fù)雜，電信號(hào)控制往往反饋滯后嚴(yán)重，導(dǎo)致光源輸出不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致該系統(tǒng)的檢測(cè)誤差較大。另外，該系統(tǒng)無(wú)法對(duì)光源輸出的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)與來(lái)自組織表面的漫反射光的光強(qiáng)進(jìn)行比較，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)得到的可用于分析生物組織物理特性的漫反射光譜偏差大，甚至無(wú)法得到可用的漫反射光譜，故而該系統(tǒng)的可靠性不高。
上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處還在于，僅能對(duì)單一深度的活體組織進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，而實(shí)際情況是，病變的活體組織具有一定的橫向面積和縱向深度的，經(jīng)對(duì)對(duì)單一深度的活體組織進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)顯然不能準(zhǔn)確檢測(cè)出活體組織腫瘤病變的狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可對(duì)不同深度的活體組織進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)即層析光學(xué)檢測(cè)且檢測(cè)精度較高的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置及其工作方法。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的中的提供一種活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的技術(shù)方案是本發(fā)明的檢測(cè)裝置具有檢測(cè)主裝置主體，檢測(cè)主裝置主體包括光源發(fā)射單元、光纖探頭、光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元、發(fā)射光纖和接收光纖；發(fā)射光纖的前端接光源發(fā)射單元的光源輸出端，接收光纖的后端接光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端；光纖探頭包括發(fā)射光纖的后端及接收光纖的前端；光源發(fā)射單元的光源輸出端是使用時(shí)所發(fā)出的光線經(jīng)發(fā)射光纖由光纖探頭射向外部的輸出端，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端是使用時(shí)所接收的光線來(lái)自外部且該光線經(jīng)過(guò)接收光纖傳遞的端口；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元是使用時(shí)可對(duì)所接收的反射光線進(jìn)行處理而得出其中的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息、進(jìn)而得到反射光光譜信號(hào)的裝置；其特征在于檢測(cè)主裝置主體還包括光開關(guān)；光纖探頭是表面接觸式無(wú)損探頭；光開關(guān)具有光線輸入端和光線輸出端兩個(gè)光學(xué)端口，且這兩個(gè)光學(xué)端口中一個(gè)端口為單路端，另一個(gè)端口為至少有2個(gè)分路的分路端；光纖探頭則相應(yīng)還是層析式光纖探頭，也即光纖探頭中的發(fā)射光纖中的每根光纖與接收光纖中的每根光纖之間的距離全部或部分不相同，且這些不相同距離的數(shù)量大于等于2；光開關(guān)由其光學(xué)端口串聯(lián)在光源發(fā)射單元的光源輸出端至發(fā)射光纖的后端之間的光路上或/和串聯(lián)在接收光纖的前端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端之間的光路上，也即光開關(guān)串聯(lián)在光源發(fā)射單元的光源輸出端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端之間的光路上；光開關(guān)是使用時(shí)因所接通的分路不同對(duì)光纖探頭內(nèi)的發(fā)射光纖中的相應(yīng)光纖與接收光纖中的相應(yīng)光纖處于導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)行控制的光開關(guān)。
上述發(fā)射光纖或/和接收光纖分為前段和后段，且發(fā)射光纖的后段或/和接收光纖的前段為具有至少2根光纖的光纖束；其中，當(dāng)光開關(guān)由其光學(xué)端口串聯(lián)在所述光源發(fā)射單元的光源輸出端至發(fā)射光纖的后端之間的光路上時(shí)，接收光纖為單根的光纖，發(fā)射光纖分為前段和后段，發(fā)射光纖的前段具有至少1根光纖，發(fā)射光纖的后段為具有至少2根光纖的光纖束；光源發(fā)射單元的光源輸出端則與作為發(fā)射光纖前端的發(fā)射光纖的前段的前端相連，發(fā)射光纖的前段的后端接光開關(guān)的單路端，此時(shí)的單路端則作為光線輸入端；光開關(guān)的分路端的各分路與發(fā)射光纖的后段中的相應(yīng)一根光纖的前端相連，此時(shí)的分路端則作為光線輸出端；作為發(fā)射光纖的后端的發(fā)射光纖的后段中的各光纖的后端與接收光纖的前端的間距各不相同；當(dāng)光開關(guān)由其光學(xué)端口串聯(lián)在所述接收光纖的前端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端之間的光路上時(shí)，發(fā)射光纖為單根的光纖，接收光纖分為前段和后段，接收光纖的前段為具有至少2根光纖的光纖束，接收光纖的后段具有至少1根光纖；作為接收光纖的前端的接收光纖的前段中的各光纖的前端與發(fā)射光纖的后端的間距各不相同；接收光纖的前段中的各光纖的后端與光開關(guān)的分路端的相應(yīng)一個(gè)分路相連，此時(shí)的分路端則作為光線輸入端；光開關(guān)的單路端與接收光纖的后段的前端相連，此時(shí)的單路端則作為光線輸出端；作為接收光纖的后端的接收光纖的后段的后端則與光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端相連；當(dāng)光開關(guān)由其光學(xué)端口串聯(lián)在光源發(fā)射單元的光源輸出端至發(fā)射光纖的后端之間的光路上以及串聯(lián)在接收光纖的前端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端之間的光路上時(shí)，光開關(guān)的數(shù)量為2個(gè)，且第一個(gè)光開關(guān)由其光學(xué)端口串聯(lián)在所述的光源發(fā)射單元的光源輸出端至發(fā)射光纖的后端之間的光路上，第二個(gè)光開關(guān)串聯(lián)在所述的接收光纖的前端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端之間的光路上；發(fā)射光纖分為前段和后段，發(fā)射光纖的前段具有至少1根光纖，發(fā)射光纖的后段為具有至少2根光纖的光纖束；光源發(fā)射單元的光源輸出端則與作為發(fā)射光纖前端的發(fā)射光纖的前段的前端相連，發(fā)射光纖的前段的后端接第一個(gè)光開關(guān)的單路端，此時(shí)的單路端則作為光線輸入端；第一個(gè)光開關(guān)的分路端的各分路與發(fā)射光纖的后段中的相應(yīng)一根光纖的前端相連，此時(shí)的分路端則作為光線輸出端；接收光纖也分為前段和后段，接收光纖的前段為具有至少2根光纖的光纖束，接收光纖的后段具有至少1根光纖；作為發(fā)射光纖的后端的發(fā)射光纖的后段中的各光纖的后端與作為接收光纖的前端的接收光纖的前段中的各光纖的前端的間距各不相同；接收光纖的前段中的各光纖的后端與第二個(gè)光開關(guān)的分路端的相應(yīng)一個(gè)分路相連，此時(shí)的分路端則作為光線輸入端；第二個(gè)光開關(guān)的單路端與接收光纖的后段的前端相連，此時(shí)的單路端則作為光線輸出端；作為接收光纖的后端的接收光纖的后段的后端則與光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端相連。
上述光源入射單元是使用時(shí)發(fā)出波長(zhǎng)范圍為400～1000納米光線的裝置，具體說(shuō)是使用時(shí)發(fā)出的光線為波長(zhǎng)在400～1000納米波長(zhǎng)范圍中的2～4個(gè)波長(zhǎng)的光線，或者是波長(zhǎng)在400～1000納米波長(zhǎng)范圍中的波段寬度為100～600納米的連續(xù)波長(zhǎng)的光線，或者是具有連續(xù)的白光光譜、其波段是可見光波段和/或近紅外波段的光線。
上述光源發(fā)射單元具有光源、聚焦耦合裝置、分光片、光電轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路和電源；電源經(jīng)控制電路與光源的電源端相連；在光源發(fā)射單元的光路上依次設(shè)有光源、聚焦耦合裝置、分光片和光電轉(zhuǎn)換電路；從光源發(fā)出的光線經(jīng)聚焦耦合裝置后，一部分光線穿過(guò)分光片并耦合入發(fā)射光纖中，另一部分光線經(jīng)分光片的表面反射后射至光電轉(zhuǎn)換電路的光信號(hào)接收端；光電轉(zhuǎn)換電路的電信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路的反饋信號(hào)輸入端相連，以穩(wěn)定光源輸出光線的強(qiáng)度。
上述光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元還包括一個(gè)存儲(chǔ)有漫反射光線各波長(zhǎng)光強(qiáng)基準(zhǔn)的存儲(chǔ)器；則在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元使用時(shí)所接收的反射光線為漫反射光線的情況下，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元還是使用時(shí)可得到漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息，對(duì)該各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)，最后向外輸出該漫反射光譜信號(hào)的裝置；上述對(duì)各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換是指以該各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息與所存儲(chǔ)的各波長(zhǎng)光強(qiáng)基準(zhǔn)中的相應(yīng)波長(zhǎng)的光強(qiáng)基準(zhǔn)相比得到一個(gè)比值的序列，將該比值序列處理后作為漫反射光譜信號(hào)或直接作為漫反射光譜信號(hào)。
上述光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元包括依次電連接的光纖光譜儀、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元和顯示單元；光纖光譜儀具有光信號(hào)輸入端和檢測(cè)信號(hào)輸出端，光纖光譜儀的光信號(hào)輸入端即為光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端；存儲(chǔ)有漫反射光線各波長(zhǎng)光強(qiáng)基準(zhǔn)的存儲(chǔ)器設(shè)置在數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元中；光纖光譜儀是使用時(shí)可接收來(lái)自接收光纖的光線的裝置，光纖光譜儀還是使用時(shí)可得出與該接收光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)、然后再由其檢測(cè)信號(hào)輸出端輸出該數(shù)字信號(hào)的裝置，且若該接收光線為本裝置發(fā)出的光線向外部射至可對(duì)光線進(jìn)行漫反射的物體、再由該物體進(jìn)行漫反射而通過(guò)接收光纖輸至光纖光譜儀的光線時(shí)，則光纖光譜儀是使用時(shí)可得出與該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)、然后再由其檢測(cè)信號(hào)輸出端輸出該數(shù)字信號(hào)的裝置；數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元是使用時(shí)可由其檢測(cè)信號(hào)輸入端接收上述數(shù)字信號(hào)的裝置；數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元還是使用時(shí)可根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)得出相應(yīng)的光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息的裝置，且數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元還是對(duì)各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)的裝置；顯示單元是使用時(shí)可接收上述漫反射光譜信號(hào)、再對(duì)該信號(hào)進(jìn)行顯示的裝置。
本發(fā)明的檢測(cè)裝置還包括一個(gè)用于存儲(chǔ)預(yù)先采集的相同類型活體組織漫反射光譜的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，且該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元中；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元還是使用中在得到漫反射光譜信號(hào)后再與所述光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的相同類型活體組織的各漫反射光譜進(jìn)行相似性對(duì)比而找出數(shù)據(jù)庫(kù)中的相似漫反射光譜，由該相似的漫反射光譜屬于何種狀態(tài)的活體組織進(jìn)而得出比對(duì)結(jié)果，最后向外輸出該比對(duì)結(jié)果的裝置。
本發(fā)明的檢測(cè)裝置還包括獨(dú)立于檢測(cè)主裝置的漫反射板；該漫反射板的反射率為12％至30％，該漫反射板是使用中將檢測(cè)主裝置的光纖探頭發(fā)出的光線漫反射回光纖探頭的部件，以便光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元對(duì)該漫反射光線進(jìn)行光譜分析，得出此時(shí)的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息而作為反射光線的光強(qiáng)基準(zhǔn)。
上述光纖探頭還具有固定塊，固定塊上設(shè)有固定孔，發(fā)射光纖的各光纖的后端以及接收光纖的各光纖的前端設(shè)置并固定在固定塊的相應(yīng)的固定孔中。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的中的提供一種活體組織腫瘤光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法的技術(shù)方案是在上述的活體組織腫瘤光學(xué)檢測(cè)裝置的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，該檢測(cè)裝置還設(shè)有獨(dú)立于檢測(cè)主裝置的反射率為12％至30％的漫反射板；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元中設(shè)有用于存儲(chǔ)光強(qiáng)基準(zhǔn)的存儲(chǔ)器；該檢測(cè)裝置的工作方法，包括如下步驟①由光纖探頭向漫反射板發(fā)射來(lái)自于光源發(fā)射單元的光線，同時(shí)接收來(lái)自漫反射板的漫反射光線并經(jīng)接收光纖送入光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元對(duì)該漫反射光線進(jìn)行光譜分析，得出該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息作為光強(qiáng)基準(zhǔn)，然后存入光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的相應(yīng)的存儲(chǔ)器中；②控制光開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，也即接通光開關(guān)的相應(yīng)分路，使光纖探頭內(nèi)的發(fā)射光纖中的相應(yīng)光纖與接收光纖中的相應(yīng)光纖處于導(dǎo)通狀態(tài)；③將光纖探頭的探頭面與待檢測(cè)的活體組織部位表面相接觸，光源發(fā)射單元的輸出光線經(jīng)發(fā)射光纖由光纖探頭射向活體組織，同時(shí)，光纖探頭接收該活體組織的漫反射光線并通過(guò)接收光纖輸至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元對(duì)該漫反射光線進(jìn)行光譜分析，得出該活體組織的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息；④光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元將步驟③得到的來(lái)自組織表面的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)，也即光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元將步驟③得到的來(lái)自組織表面的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息與步驟①得到的相應(yīng)波長(zhǎng)的光強(qiáng)基準(zhǔn)相比，得出一個(gè)比值的序列，將該比值序列進(jìn)行處理后作為活體組織的漫反射光譜信號(hào)或直接將該比值序列作為活體組織的漫反射光譜信號(hào)；⑤光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元將步驟④得到的活體組織的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或寄存以備后續(xù)處理，或者直接輸出該漫反射光譜信號(hào)；⑥改變光開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)而對(duì)發(fā)射光纖中的相應(yīng)光纖與接收光纖中的相應(yīng)光纖處于導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)行改變，從而導(dǎo)通的發(fā)射光纖中的相應(yīng)光纖與接收光纖中的相應(yīng)光纖之間的距離與步驟②中的距離不相同，然后重復(fù)上述步驟③至步驟⑤，以對(duì)活體組織的另一處不同深度的部位進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，也即得到活體組織相應(yīng)深度的漫反射光譜信號(hào)，然后對(duì)該部位的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或寄存、以備后續(xù)處理，或者直接輸出該漫反射光譜信號(hào)；⑦由此重復(fù)執(zhí)行步驟⑥，以完成對(duì)設(shè)定的各深度部位的光學(xué)檢測(cè)。
上述工作方法中，該檢測(cè)裝置的光源發(fā)射單元具有光源、聚焦耦合裝置、分光片、光電轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路和電源；步驟③中，所述光源發(fā)射單元的光源所發(fā)出的光線經(jīng)聚焦耦合裝置后，一部分穿過(guò)分光片并耦合到發(fā)射光纖中，另一部分經(jīng)分光片的表面反射后射至光電轉(zhuǎn)換電路的光信號(hào)接收端；光電轉(zhuǎn)換電路的電信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路的反饋信號(hào)輸入端相連，以穩(wěn)定光源輸出光線的強(qiáng)度。
上述工作方法中，該檢測(cè)裝置的光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元還包括光纖光譜儀、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元和顯示單元；光纖光譜儀具有光信號(hào)輸入端和檢測(cè)信號(hào)輸出端，光纖光譜儀的光信號(hào)輸入端即為光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端；步驟③中，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元在進(jìn)行光譜分析時(shí)，先由光纖光譜儀根據(jù)來(lái)自接收光纖的活體組織的漫反射光線得出與該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后由其檢測(cè)信號(hào)輸出端送至數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元，從而由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)得出該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息；步驟④中則由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元將步驟③得到的來(lái)自組織表面的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)；步驟⑤中也由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元將步驟④得到的活體組織的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或寄存以備后續(xù)處理，或者直接輸出該漫反射光譜信號(hào)，并且步驟⑤還包括由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元將光學(xué)檢測(cè)結(jié)果輸送至顯示單元進(jìn)行顯示。
上述工作方法中，該檢測(cè)裝置還包括一個(gè)用于存儲(chǔ)預(yù)先采集的相同類型活體組織漫反射光譜的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元中；步驟⑤中，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元對(duì)漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行寄存，再對(duì)寄存的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行如下后處理將漫反射光譜信號(hào)與所述光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的相同類型活體組織的各漫反射光譜進(jìn)行相似性對(duì)比而找出數(shù)據(jù)庫(kù)中的相似漫反射光譜，由該相似的漫反射光譜屬于何種狀態(tài)的活體組織進(jìn)而得出比對(duì)結(jié)果，然后輸出該對(duì)比結(jié)果。
上述工作方法中，該檢測(cè)裝置還包括一個(gè)存儲(chǔ)有預(yù)先采集的各種活體組織的腫瘤病例數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元中；步驟⑤中，在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元得到對(duì)比結(jié)果后，根據(jù)對(duì)比結(jié)果讀取腫瘤病例數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的病理圖片和醫(yī)囑，并通過(guò)光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的顯示單元顯示。
上述工作方法的步驟⑤中，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元所進(jìn)行的后續(xù)處理為由所得到的活體組織漫反射光譜信號(hào)中處于該類型的特征波段內(nèi)的至少2個(gè)波長(zhǎng)和光線強(qiáng)度的信息，通過(guò)公式計(jì)算出該點(diǎn)的血容量和血氧量的含量值，或者由所得到的活體組織漫反射光譜信號(hào)中處于該類型的特征波段內(nèi)的至少4個(gè)波長(zhǎng)和光線強(qiáng)度的信息，通過(guò)公式計(jì)算出該點(diǎn)的血容量、血氧量、水和脂肪的含量值，從而根據(jù)這些成分的不同比例而確定活體組織的狀態(tài)，并通過(guò)光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的顯示單元顯示。
上述工作方法中，還包括步驟⑧光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元存儲(chǔ)當(dāng)前檢測(cè)的活體組織的漫反射光譜信息，并可根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)該活體組織進(jìn)行的光學(xué)檢測(cè)所得的漫反射光譜信息，分析該活體組織的變化趨勢(shì)。
本發(fā)明具有積極的效果(1)本發(fā)明裝置中的檢測(cè)主裝置可對(duì)不同深度的活體組織進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)；光開關(guān)只要串聯(lián)在光源發(fā)射單元的光源輸出端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的反射光輸入端之間的光路上，安裝使用方便；光纖探頭是表面接觸式無(wú)損探頭，使用時(shí)直接與待測(cè)活體組織的體表接觸即可，對(duì)人體無(wú)任何損傷。(2)本發(fā)明裝置的光開關(guān)適于將輸入單路端的光線選擇從各分路端之一輸出，或選擇將輸入所述分路端之一的光線從單路端輸出，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝使用方便；(3)本發(fā)明的裝置使用時(shí)其發(fā)出的光線適于進(jìn)行活體組織光學(xué)檢測(cè)，光譜分析簡(jiǎn)單。(4)本發(fā)明裝置的光源發(fā)射單元結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，尤其是將分光片、光電轉(zhuǎn)換電路與驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成光電反饋系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控光源的輸出，以使光源輸出穩(wěn)定，確保了本發(fā)明的活體組織腫瘤光學(xué)檢測(cè)裝置的工作性和可靠性。其中，分光片的反射率為0.5％至1.5％，光電轉(zhuǎn)換電路的分辨精度越高，所采用的分光片的反射率可越低，光源控制精度就越高，光源輸出就越穩(wěn)定。(5)本發(fā)明裝置的光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元用于對(duì)來(lái)自接收光纖的光線進(jìn)行處理而得到反射光光譜信號(hào)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。(6)當(dāng)本發(fā)明的裝置中設(shè)有用于存儲(chǔ)預(yù)先采集的相同類型活體組織漫反射光譜的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器時(shí)，可以將活體組織漫反射光譜信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的各漫反射光譜進(jìn)行相似性對(duì)比，而得到比對(duì)結(jié)果，最后向外輸出該比對(duì)結(jié)果，使用方便。(7)本發(fā)明的工作方法中，在對(duì)活體組織進(jìn)行檢測(cè)前，采用反射率為12％至30％的漫反射板，由光源發(fā)射單元的輸出光線，經(jīng)過(guò)該漫反射板反射，再由光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元接收該漫反射光線后對(duì)其進(jìn)行處理，得到本裝置發(fā)出的光線經(jīng)漫反射后中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息，而將該光強(qiáng)信息作為發(fā)射光線的光強(qiáng)基準(zhǔn)。而不同活體組織對(duì)于不同波長(zhǎng)光線的漫反射率通常在2％～18％左右，所以采用漫反射率為12％～30％的漫反射板所得到的光強(qiáng)基準(zhǔn)，有利于提高光學(xué)檢測(cè)的可靠性及其精度。在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的光譜分析精度得到保證的前提下，所采用的漫反射板的反射率越低，測(cè)量精度則越高。(8)本發(fā)明的檢測(cè)裝置可應(yīng)用于在體表檢測(cè)乳腺漫反射光譜，減少了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)病人的輻射危害。本發(fā)明的檢測(cè)裝置中的光纖探頭也可進(jìn)入人體內(nèi)，進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、無(wú)創(chuàng)的檢測(cè)，此時(shí)的探頭外形可采用“L”形，以便對(duì)胃、腸等內(nèi)腔粘膜表面進(jìn)行檢測(cè)。(9)當(dāng)本發(fā)明的檢測(cè)裝置中的光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元包括顯示單元、且設(shè)置專門的存儲(chǔ)器以及相應(yīng)的程序時(shí)，顯示單元可直觀顯示與活體組織的漫反射光譜信息相對(duì)應(yīng)的病理圖片和醫(yī)囑；還可顯示與腫瘤相關(guān)的主要參數(shù)如血容量、血氧量、水和脂肪的含量值，并可比較一段時(shí)間內(nèi)的檢測(cè)結(jié)果，分析該活體組織的變化趨勢(shì)，給醫(yī)生的診斷和醫(yī)治提供參考。(10)人體組織中存在較多對(duì)可見光波段及近紅外光波段吸收的成份，如含氧血紅蛋白、去氧血紅蛋白、脂肪、水等，而病變組織中的所述細(xì)胞成分和結(jié)構(gòu)與正常組織中的有諸多變化，這些變化可在漫反射光譜上得到反映；本實(shí)用新型的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置正是利用非正?；铙w組織和正?；铙w組織對(duì)光的不同吸收特性進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，通過(guò)對(duì)漫反射光譜的分析得出活體組織的狀況，具有快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確可靠且無(wú)痛的效果。


圖1為本發(fā)明的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中光源發(fā)射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元的電路框圖；圖4-1為圖1中光纖探頭、光開關(guān)、發(fā)射光纖和接收光纖相互關(guān)系的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4-2為圖7中光纖探頭、光開關(guān)、發(fā)射光纖和接收光纖相互關(guān)系的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4-3為圖8中光纖探頭、光開關(guān)、發(fā)射光纖和接收光纖相互關(guān)系的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-1為圖4-1中光開關(guān)與發(fā)射光纖的前后段的光纖相連的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-2為圖4-2中光開關(guān)與接收光纖的前后段的光纖相連的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-3為圖4-3中光開關(guān)與發(fā)射光纖的前后段的光纖相連的結(jié)構(gòu)以及光開關(guān)與接收光纖的前后段的光纖相連的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-4為圖4-3中光開關(guān)與發(fā)射光纖的前后段的光纖相連的結(jié)構(gòu)以及光開關(guān)與接收光纖的前后段的光纖相連的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖6-1至圖6-6為本發(fā)明的6種光纖探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的第四種結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法的流程框圖；圖11為本發(fā)明應(yīng)用例1中判斷乳房活體組織為何種不正常狀態(tài)的歷程框圖。
圖12為本發(fā)明應(yīng)用例2中正常胃粘膜表面的漫反射光譜示意圖；圖13為本發(fā)明應(yīng)用例2中胃癌或腺癌粘膜表面的漫反射光譜示意圖；圖14為本發(fā)明應(yīng)用例3中正常食道的漫反射光譜示意圖；圖15為本發(fā)明應(yīng)用例3中癌變食道的漫反射光譜示意圖。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施例1、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置)見圖1，本實(shí)施例的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，具有檢測(cè)主裝置和獨(dú)立于檢測(cè)主裝置的漫反射板6。檢測(cè)主裝置包括檢測(cè)主裝置主體；檢測(cè)主裝置主體具有光源發(fā)射單元1、光纖探頭2、光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3、發(fā)射光纖4、接收光纖5和光開關(guān)7。
光源發(fā)射單元1是使用時(shí)發(fā)出波長(zhǎng)范圍為400～1000納米光線的裝置(本實(shí)施例使用時(shí)發(fā)出光線具有連續(xù)的白光光譜、其波段是可見光波段和近紅外波段，也可選擇發(fā)出連續(xù)可見光波段的光源發(fā)射單元1，或者是選擇發(fā)出連續(xù)近紅外波段的光源發(fā)射單元1進(jìn)行替換)；光源發(fā)射單元1的光源輸出端是使用時(shí)所發(fā)出的光線經(jīng)發(fā)射光纖4由光纖探頭2射向外部的輸出端。
見圖2，光源發(fā)射單元1具有光源11、聚焦耦合裝置12、分光片13、光電轉(zhuǎn)換電路15、驅(qū)動(dòng)電路16和電源17。電源17經(jīng)控制電路16與光源11的電源端相連；在光源發(fā)射單元1的光路上依次設(shè)有光源11、聚焦耦合裝置12、分光片13和光電轉(zhuǎn)換電路15；從光源11發(fā)出的光線經(jīng)聚焦耦合裝置12后，一部分光線穿過(guò)分光片13并耦合入發(fā)射光纖4中，另一部分光線經(jīng)分光片13的表面反射后射至光電轉(zhuǎn)換電路15的光信號(hào)接收端；光電轉(zhuǎn)換電路15的電信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路16的反饋信號(hào)輸入端相連，以穩(wěn)定光源11輸出光線的強(qiáng)度。
仍見圖1，為了提高系統(tǒng)的傳輸效率，發(fā)射光纖4和接收光纖5采用液芯光纖，也可采用石英光纖進(jìn)行替換。因?yàn)檫@些光纖的兩端是無(wú)前后之分的，因此，在使用中，這些光纖的任一端可以作為前端，而剩余的另一端則作為后端。對(duì)于發(fā)射光纖4以及接收光纖5來(lái)說(shuō)，若這些光纖用于與光源發(fā)射單元1相連，則作為發(fā)射光纖4使用，若這些光纖用于與光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3相連，則作為接收光纖5使用。光纖的直徑可選范圍為0.1～2毫米毫米，本實(shí)施例的光纖直徑為0.6毫米。
見圖4-1及圖5-1，光開關(guān)7是使用時(shí)因所接通的分路不同對(duì)光纖探頭2內(nèi)的發(fā)射光纖4中的相應(yīng)光纖與接收光纖5中的相應(yīng)光纖處于導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)行控制的光學(xué)器件。本實(shí)施例中的光開關(guān)7的數(shù)量為1。該光開關(guān)7采用上海翔光光通訊公司的1×4多模光開關(guān)。光開關(guān)7為光學(xué)上的兩端器件，且光開關(guān)7的控制由相配套的控制電路實(shí)現(xiàn)，而對(duì)該光開關(guān)控制電路可以用手動(dòng)控制，也可以通過(guò)電路控制，在本實(shí)施例中由手動(dòng)來(lái)對(duì)光開關(guān)7進(jìn)行控制；光開關(guān)7具有光線輸入端和光線輸出端兩個(gè)光學(xué)端口，且這兩個(gè)光學(xué)端口中一個(gè)端口為單路端71，該單路端71具有一個(gè)光纖接口，光開關(guān)7的另一個(gè)端口為至少有2個(gè)分路的分路端72，本實(shí)施例的光開關(guān)7的分路端72具有4個(gè)光纖接口。
見圖1、圖4-1及圖5-1，本實(shí)施例中，發(fā)射光纖4分為前后兩段，發(fā)射光纖4的前段41只有一根光纖，發(fā)射光纖4的后段42為具有3根光纖的光纖束(在其他實(shí)施例中可以是大于3根的任意可能值，如6、10、20等，也可以是2根，相應(yīng)的光開關(guān)7的分路端72的分路數(shù)量則不小于發(fā)射光纖4的后段42的光纖的根數(shù))；接收光纖5為單根的光纖。
仍見圖1、圖4-1及圖5-1，發(fā)射光纖4的前段41的前端作為發(fā)射光纖4的前端接光源發(fā)射單元1的光源輸出端，發(fā)射光纖4的前段41的光纖的后端接光開關(guān)7的單路端71的光纖接口；此時(shí)，光開關(guān)7的單路端71則作為光線輸入端使用，而其分路端則作為光線輸出端使用。光開關(guān)7的分路端72的各分路的光纖接口與發(fā)射光纖4的后段42的相應(yīng)一根光纖的前端連接，從而使光開關(guān)7由其光學(xué)端口串聯(lián)在光源發(fā)射單元1的光源輸出端至作為發(fā)射光纖4的后端的發(fā)射光纖4的后段42中的各光纖的后端之間的光路上，也即使光開關(guān)7串聯(lián)在光源發(fā)射單元1的光源輸出端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端之間的光路上。接收光纖5的后端接光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端。
圖4-1及圖6-1，光纖探頭2包括發(fā)射光纖4的后段42的各光纖的后端、接收光纖5的前端、外殼21以及醫(yī)用塑料固定塊22。固定塊22設(shè)有4個(gè)固定孔。制作光纖探頭2時(shí)，將發(fā)射光纖4的后段42的各光纖的后端以及接收光纖5的前端穿入固定塊22的相應(yīng)的固定孔中，用膠粘劑將光纖與固定塊22固定粘結(jié)在一起，并使發(fā)射光纖4的后段42的各光纖的后端的端面與接收光纖5的前端的端面位于同一個(gè)平面上；然后用醫(yī)用不銹鋼制成的封裝套作為外殼21固定套在固定塊22上；所述封裝套21的長(zhǎng)度約為25mm。光纖探頭2為層析式光纖探頭，即光纖探頭2中的發(fā)射光纖4的后段42中的每根光纖的后端面與接收光纖5的前端面之間的間距不相同(均以光纖與光纖之間的中心距離為準(zhǔn))，且這些不相同距離的數(shù)量等于3；其中，發(fā)射光纖4的后段42的相鄰光纖之間的距離為5mm，發(fā)射光纖4的后段42的位于圖中左側(cè)、中間和右側(cè)的各根光纖與接收光纖5之間的距離依次為25mm、20mm、15mm；這種設(shè)置可以使光纖探頭2在使用中可以接收所測(cè)活體組織中的不同層面上的漫反射光線，以利于本檢測(cè)裝置對(duì)皮下4至5cm處的活體組織進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。
仍見圖4-1及圖6-1，光纖探頭2是表面接觸式無(wú)損探頭，可直接與體外表面相接觸，或者與體內(nèi)表面相接觸，以檢測(cè)體表下組織的狀況。在發(fā)射光纖后段42以及接收光纖5外套有醫(yī)用橡膠軟管8。
見圖3，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3是使用時(shí)可對(duì)所接收的反射光線進(jìn)行處理而得出其中的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息、進(jìn)而得到反射光光譜信號(hào)的裝置，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端是使用時(shí)所接收的光線來(lái)自外部且該光線經(jīng)過(guò)接收光纖5傳遞的端口。光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3包括依次電連接的光纖光譜儀31、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32和顯示單元33；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3還包括一個(gè)存儲(chǔ)有漫反射光線各波長(zhǎng)光強(qiáng)基準(zhǔn)的存儲(chǔ)器；在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3使用時(shí)所接收的反射光線為活體組織漫反射光線的情況下，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3還是使用時(shí)可得到漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息，對(duì)該各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)，最后向外輸出該漫反射光譜信號(hào)的裝置；上述對(duì)各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換是指以該各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息與所存儲(chǔ)的各波長(zhǎng)光強(qiáng)基準(zhǔn)中的相應(yīng)波長(zhǎng)的光強(qiáng)基準(zhǔn)相比得到一個(gè)比值的序列，將該比值序列處理后作為漫反射光譜信號(hào)或直接作為活體組織的漫反射光譜信號(hào)。
上述光纖光譜儀31具有光信號(hào)輸入端和檢測(cè)信號(hào)輸出端，光纖光譜儀31的光信號(hào)輸入端即為光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端；存儲(chǔ)有漫反射光線各波長(zhǎng)光強(qiáng)基準(zhǔn)的存儲(chǔ)器設(shè)置在數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32中。光纖光譜儀31是使用時(shí)可接收來(lái)自接收光纖5的光線的裝置，光纖光譜儀31還是使用時(shí)可得出與該接收光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)、然后再由其檢測(cè)信號(hào)輸出端輸出該數(shù)字信號(hào)的裝置，且若該接收光線為本裝置發(fā)出的光線向外部射至可對(duì)光線進(jìn)行漫反射的物體、再由該物體進(jìn)行漫反射而通過(guò)接收光纖5輸至光纖光譜儀31的光線時(shí)，則光纖光譜儀31是使用時(shí)可得出與該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)、然后再由其檢測(cè)信號(hào)輸出端輸出該數(shù)字信號(hào)的裝置；數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32是使用時(shí)可由其檢測(cè)信號(hào)輸入端接收上述數(shù)字信號(hào)的裝置；數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32還是使用時(shí)可根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)得出相應(yīng)的光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息的裝置，且數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32還是對(duì)各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)的裝置；顯示單元33是使用時(shí)可接收上述漫反射光譜信號(hào)、再對(duì)該信號(hào)進(jìn)行顯示的裝置。
光纖光譜儀31采用荷蘭Avantes公司的AvaSpec-2048 FT或者USB2型CCD光譜儀，該光纖光譜儀包括了光柵分光系統(tǒng)及其它必須的光學(xué)元件、組件和陣列CCD探測(cè)器。
仍見圖3，數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32為PC機(jī)或嵌入式系統(tǒng)；光纖光譜儀31與數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32通過(guò)USB數(shù)據(jù)線相連。顯示單元33為液晶顯示器。
仍見圖1，獨(dú)立于檢測(cè)主裝置的用于得到光信號(hào)基準(zhǔn)的漫反射板6，其反射率為20％。使用中，由光纖探頭2向漫反射板6發(fā)射光線，漫反射板6的漫反射光線經(jīng)接收光纖5送入光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3對(duì)該漫反射光線進(jìn)行光譜分析，得出此時(shí)的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息而作為反射光線的光強(qiáng)基準(zhǔn)。
(實(shí)施例2、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置)見圖7、圖4-2和圖5-2，其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于本實(shí)施例中，發(fā)射光纖4改為單根的光纖，接收光纖5則分為前后兩段，接收光纖5的前段51為具有3根光纖的光纖束(在其他實(shí)施例中可以是大于3根的任意可能值，如6、10、20等，也可以是2根，相應(yīng)的光開關(guān)7的分路端72的分路數(shù)量則不小于光纖的根數(shù))，接收光纖5的后段52為單根的光纖。光開關(guān)7的數(shù)量仍為1。
見圖4-2及圖5-2，本實(shí)施例中則由發(fā)射光纖4的前端接光源發(fā)射單元1的光源輸出端；接收光纖5的前段51中的各光纖的后端與光開關(guān)7的分路端72的相應(yīng)一個(gè)分路的光纖接口相連，光開關(guān)7的單路端71則與接收光纖5的后段的前端相連；此時(shí)，光開關(guān)7的單路端71則作為光線輸出端，而光開關(guān)7的分路端72則作為光線輸入端；而接收光纖5的后段的后端則與光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端相連；從而使光開關(guān)7串聯(lián)設(shè)置在作為接收光纖5的前端的接收光纖5的前段51中的各光纖的前端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端之間的光路上，也即使光開關(guān)7串聯(lián)在光源發(fā)射單元1的光源輸出端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端之間的光路上。
見圖6-2，本實(shí)施例的光纖探頭2則包括發(fā)射光纖4的后端、接收光纖5的前段51的各光纖的前端、外殼21以及醫(yī)用塑料固定塊22。固定塊22仍有4個(gè)固定孔。制作光纖探頭2時(shí)，由發(fā)射光纖4的后端以及接收光纖5的前段51的各光纖的前端穿入固定塊22的相應(yīng)的固定孔中，用膠粘劑將光纖與固定塊22固定粘結(jié)在一起，并使發(fā)射光纖4的后端的端面與接收光纖5的前段51的各光纖的前端的端面位于同一個(gè)平面上；光纖探頭2中，接收光纖5的前段51的各光纖的前端與發(fā)射光纖4的后端之間的間距不相同，且這些不相同距離的數(shù)量也等于3；其中，接收光纖5的前段41的相鄰光纖之間的距離為5mm，發(fā)射光纖4與接收光纖5的前段51的位于圖中左側(cè)、中間和右側(cè)的各根光纖與接收光纖5之間的距離依次為15mm、20mm、25mm；接收光纖5的前段51的各光纖的前端的端面與發(fā)射光纖4的后端的端面之間的距離可在制造光纖探頭2時(shí)設(shè)定在10～30mm內(nèi)，適于接收所測(cè)活體組織中的不同層面上的漫反射光線，以對(duì)皮下4～6cm處的活體組織進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。
(實(shí)施例3、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置)見圖8、圖4-3及圖5-3，其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于接收光纖5則分為前后兩段，接收光纖5的前段51為具有2根光纖的光纖束，接收光纖5的后段52為單根的光纖。光開關(guān)7的數(shù)量為2，且第一個(gè)光開關(guān)7由其光學(xué)端口串聯(lián)設(shè)置在發(fā)射光纖4的前段41的光纖的后端與發(fā)射光纖4的后段42的各光纖的前端與之間，第二個(gè)光開關(guān)7由其光學(xué)端口串聯(lián)設(shè)置在接收光纖5的前段51的各光纖的后端與接收光纖5的后段52的光纖的前端之間。
見圖6-3，本實(shí)施例的光纖探頭2則包括發(fā)射光纖4的后段42的各光纖的后端、接收光纖5的前段51的各光纖的前端、外殼21以及醫(yī)用塑料固定塊22。固定塊22有5個(gè)固定孔。制作光纖探頭2時(shí)，由發(fā)射光纖4的后段42的后端以及接收光纖5的前段51的前端穿入固定塊22的相應(yīng)的固定孔中，用膠粘劑將光纖與固定塊22固定粘結(jié)在一起，并使發(fā)射光纖4的后段42的各光纖后端的端面與接收光纖5的前段51的各光纖前端的端面位于同一個(gè)平面上；接收光纖5的前段51的各光纖前端的端面與發(fā)射光纖4的后段42的各光纖后端的端面之間的間距不相同，且這些不相同距離的數(shù)量等于6；其中，發(fā)射光纖4的后段42的位于圖中左側(cè)、中間和右側(cè)的各根光纖與接收光纖5的前段51的位于圖中上方的一根光纖之間的距離依次約為25mm、20mm、15mm，而與接收光纖5的前段51的位于圖中下方的一根光纖之間的距離依次約為27.5mm、22.5mm、17.5mm，而發(fā)射光纖4的后段41的相鄰光纖之間的距離約為5毫米，接收光纖5的前段51的兩根光纖之間的距離也約為5毫米。
(實(shí)施例4、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置)見圖8、圖4-3、圖5-4及圖6-4，其余與實(shí)施例3相同，不同之處在于發(fā)射光纖4的后段42的光纖數(shù)量為2，接收光纖5的前段51的光纖數(shù)量為3。光纖探頭2中的塑料固定塊22的形狀如圖6-4所示。
見圖6-4，發(fā)射光纖4的后段42的位于圖中下方的光纖與接收光纖5的前段51的位于圖中左側(cè)、中間、右側(cè)各根光纖之間的距離依次約為15mm、20mm、25mm，而發(fā)射光纖4的后段42的位于圖中上方的光纖與接收光纖5的前段51的位于圖中左側(cè)、中間、右側(cè)各根光纖之間的距離依次約為17.5mm、22.5mm、27.5mm，而發(fā)射光纖4的后段41的兩根光纖之間的距離約為5毫米，接收光纖5的前段51的相鄰光纖之間的距離也約為5毫米。
(實(shí)施例5、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置)見圖9，其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于光源發(fā)射單元1是使用時(shí)發(fā)出雙波長(zhǎng)光線的裝置，其中的一個(gè)波長(zhǎng)為660nm，另一個(gè)波長(zhǎng)為940nm。由2個(gè)發(fā)光二極管擔(dān)任光源，另外，光源發(fā)射單元1除光源外，還具有光源驅(qū)動(dòng)電路以及雙脈沖發(fā)生器，但沒(méi)有實(shí)施例1中的聚焦耦合裝置12、分光片13和光電轉(zhuǎn)換電路15等。
本實(shí)施例中的光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3中，由光敏二極管、信號(hào)放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及單片機(jī)替代實(shí)施例1中的光纖光譜儀31，而計(jì)算機(jī)則起到數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32的作用，且與計(jì)算機(jī)配套的顯示器則起到顯示單元33的作用。
本實(shí)施例中，光開關(guān)7的控制可以采用時(shí)序序列的電脈沖進(jìn)行自動(dòng)的光路轉(zhuǎn)換。上述實(shí)施例1至實(shí)施例4中的光開關(guān)7也可以采用這種方式進(jìn)行控制。
(實(shí)施例6、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置)見圖6-5，其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于本實(shí)施例的接收光纖5為三根光纖的光纖束，三根光纖合并在一起。光纖探頭2的固定塊22雖然也是具有4個(gè)固定孔，但是用于固定接收光纖5的固定孔較大，可容納三根光纖，固定塊22的設(shè)有接收光纖5前端的固定孔中的空隙部分可以用帶有醫(yī)用粘結(jié)劑的填料進(jìn)行填充。
本實(shí)施例的光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的光纖光譜儀31是具有多個(gè)光纖接口的設(shè)備，接收光纖5的各光纖的后端同時(shí)與光纖光譜儀31的相應(yīng)的光纖接口連接。這樣本實(shí)施例的檢測(cè)裝置在使用時(shí)，因?yàn)榻邮展饫w5的三根光纖合并在一起，故在本裝置接收漫反射光線時(shí)，能夠起到增加光通量的作用，有利于提高檢測(cè)的靈敏度。
本實(shí)施例中，對(duì)于接收光纖5的三根光纖的位于光纖探頭2的固定塊中的部分，因?yàn)樗鼈兙o靠在一起，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中認(rèn)為這些緊密排列的光纖的間距為零。
(實(shí)施例7、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置)見圖6-6，其余與實(shí)施例2相同，不同之處在于本實(shí)施例的發(fā)射光纖4為三根光纖的光纖束，三根光纖合并在一起。光纖探頭2的固定塊22雖然也是具有4個(gè)固定孔，但是用于固定發(fā)射光纖4的固定孔較大，可容納三根光纖，固定塊22的設(shè)有發(fā)射光纖4前端的固定孔中的空隙部分可以用帶有醫(yī)用粘結(jié)劑的填料進(jìn)行填充。
本實(shí)施例的光源發(fā)射單元1是具有多個(gè)光纖接口的設(shè)備，發(fā)射光纖4的各光纖的前端同時(shí)與光源發(fā)射單元1的相應(yīng)的光纖接口連接。這樣本實(shí)施例的檢測(cè)裝置在使用時(shí)，因?yàn)榘l(fā)射光纖4的三根光纖合并在一起，故在本裝置發(fā)射光線時(shí)，能夠起到增加光通量的作用，從而有利于提高檢測(cè)的靈敏度。
本實(shí)施例中，對(duì)于發(fā)射光纖4的三根光纖的位于光纖探頭2的固定塊中的部分，因?yàn)樗鼈兙o靠在一起，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中認(rèn)為這些緊密排列的光纖的間距為零。
(實(shí)施例8、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置)其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于本檢測(cè)裝置還包括一個(gè)用于存儲(chǔ)預(yù)先采集的相同類型活體組織漫反射光譜的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，且該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32中。光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32還是使用中在得到漫反射光譜信號(hào)后再與所述光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的相同類型活體組織的各漫反射光譜進(jìn)行相似性對(duì)比而找出數(shù)據(jù)庫(kù)中的相似漫反射光譜，由該相似的漫反射光譜屬于何種狀態(tài)的活體組織進(jìn)而得出比對(duì)結(jié)果的裝置，最后由光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的顯示單元33向外輸出該比對(duì)結(jié)果。
上述相似性對(duì)比是指對(duì)于預(yù)先采集的相同類型活體組織漫反射光譜來(lái)說(shuō)至少有3段特征譜線變化趨勢(shì)與本實(shí)施例的檢測(cè)裝置檢測(cè)的漫反射光譜信號(hào)相同時(shí)，才確定為具有相似性。
(實(shí)施例9-15、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法)見圖10，實(shí)施例9的工作方法與實(shí)施例1的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)，實(shí)施例10的工作方法與實(shí)施例2的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)，依此類推實(shí)施例15的工作方法與實(shí)施例7的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置相對(duì)應(yīng)，這些檢測(cè)裝置的工作方法包括如下步驟①獲得光強(qiáng)基準(zhǔn)。由光纖探頭2向漫反射板6發(fā)射光線，同時(shí)接收來(lái)自漫反射板6的漫反射光線并經(jīng)接收光纖5送入光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3對(duì)該漫反射光線進(jìn)行光譜分析，得出該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息作為光強(qiáng)基準(zhǔn)，然后存入光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的相應(yīng)的存儲(chǔ)器中。
②控制光開關(guān)7的開關(guān)狀態(tài)。接通光開關(guān)7的相應(yīng)分路，使光纖探頭2內(nèi)的發(fā)射光纖4中的相應(yīng)光纖與接收光纖5中的相應(yīng)光纖處于導(dǎo)通狀態(tài)(是指其中包括光線經(jīng)發(fā)射光纖4射出后，反射回光纖探頭2中的接收光纖5的前端的情況)。
③得出活體組織的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息。將光纖探頭2的探頭面與待檢測(cè)的活體組織部位表面相接觸，光源發(fā)射單元1的輸出光線經(jīng)發(fā)射光纖4由光纖探頭2射向活體組織，同時(shí)，光纖探頭2接收該活體組織的漫反射光線并通過(guò)接收光纖5輸至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的反射光輸入端；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3對(duì)該漫反射光線進(jìn)行光譜分析，得出該活體組織的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息。
④光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3將步驟③得到的來(lái)自組織表面的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)，也即光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)將步驟③得到的來(lái)自組織表面的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息與步驟①得到的相應(yīng)波長(zhǎng)的光強(qiáng)基準(zhǔn)相比，得出一個(gè)比值的序列，將該比值序列進(jìn)行處理后作為活體組織的漫反射光譜信號(hào)或直接將該比值序列作為活體組織的漫反射光譜信號(hào)。
⑤光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3將步驟④得到的活體組織的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或寄存以備后續(xù)處理，或者直接輸出該漫反射光譜信號(hào)。
⑥改變光開關(guān)7的開關(guān)狀態(tài)而對(duì)發(fā)射光纖4中的相應(yīng)光纖與接收光纖5中的相應(yīng)光纖處于導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)行改變，從而導(dǎo)通的發(fā)射光纖4中的相應(yīng)光纖與接收光纖5中的相應(yīng)光纖之間的距離與步驟②中的距離不相同，然后重復(fù)上述步驟③至步驟⑤，以對(duì)活體組織的另一處不同深度的部位進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，也即得到活體組織相應(yīng)深度的漫反射光譜信號(hào)，然后對(duì)該部位的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或寄存、以備后續(xù)處理，或者直接輸出該漫反射光譜信號(hào)。
⑦由此重復(fù)執(zhí)行步驟⑥，以完成對(duì)設(shè)定的各深度部位的光學(xué)檢測(cè)。
上述步驟③中，所述光源發(fā)射單元1的光源11所發(fā)出的光線經(jīng)聚焦耦合裝置12后，一部分穿過(guò)分光片13并耦合到發(fā)射光纖4中，另一部分經(jīng)分光片13的表面反射后射至光電轉(zhuǎn)換電路15的光信號(hào)接收端；光電轉(zhuǎn)換電路15的電信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路16的反饋信號(hào)輸入端相連，以穩(wěn)定光源11輸出光線的強(qiáng)度。
上述步驟③中，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3在進(jìn)行光譜分析時(shí)，先由光纖光譜儀31或相應(yīng)設(shè)備根據(jù)來(lái)自接收光纖5的活體組織的漫反射光線得出與該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后由其檢測(cè)信號(hào)輸出端送至數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備，從而由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)得出該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息；步驟④中則由數(shù)據(jù)處理單元及存儲(chǔ)32或相應(yīng)設(shè)備將步驟③得到的來(lái)自組織表面的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)；步驟⑤中也由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備將步驟④得到的活體組織的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或寄存以備后續(xù)處理，或者直接輸出該漫反射光譜信號(hào)，并且步驟⑤還包括由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備將光學(xué)檢測(cè)結(jié)果輸送至顯示單元33或相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行顯示。
(實(shí)施例16、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法)其余與實(shí)施例9相同，不同之處在于本實(shí)施例的檢測(cè)裝置還包括一個(gè)用于存儲(chǔ)預(yù)先采集的相同類型活體組織漫反射光譜的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備中。
步驟⑤中，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備對(duì)漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行寄存，再對(duì)寄存的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行如下后處理將漫反射光譜信號(hào)與所述光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的相同類型活體組織的各漫反射光譜進(jìn)行相似性對(duì)比而找出數(shù)據(jù)庫(kù)中的相似漫反射光譜，由該相似的漫反射光譜屬于何種狀態(tài)的活體組織進(jìn)而得出比對(duì)結(jié)果，然后輸出是處于正常狀態(tài)還是非正常狀態(tài)的對(duì)比結(jié)果。
上述相似性對(duì)比是指對(duì)于預(yù)先采集的相同類型活體組織漫反射光譜來(lái)說(shuō)至少有3段特征譜線變化趨勢(shì)與本實(shí)施例的檢測(cè)裝置檢測(cè)的漫反射光譜信號(hào)相同時(shí)，才確定為具有相似性。
(實(shí)施例17、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法)其余與實(shí)施例16相同，不同之處在于本實(shí)施例的檢測(cè)裝置還包括一個(gè)存儲(chǔ)有預(yù)先采集的各種活體組織的腫瘤病例數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備中；步驟⑤中，在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備得到對(duì)比結(jié)果后，根據(jù)對(duì)比結(jié)果讀取腫瘤病例數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的病理圖片和醫(yī)囑，并通過(guò)光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的顯示單元33或相應(yīng)設(shè)備顯示。
(實(shí)施例18、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法)其余與實(shí)施例9相同，不同之處在于本實(shí)施例的步驟⑤中，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備所進(jìn)行的后續(xù)處理為由所得到的活體組織漫反射光譜信號(hào)中處于該類型的特征波段內(nèi)的至少2個(gè)波長(zhǎng)和光線強(qiáng)度的信息，通過(guò)公式計(jì)算出該點(diǎn)的血容量和血氧量的含量值，或者由所得到的活體組織漫反射光譜信號(hào)中處于該類型的特征波段內(nèi)的至少4個(gè)波長(zhǎng)和光線強(qiáng)度的信息，通過(guò)公式計(jì)算出該點(diǎn)的血容量、血氧量、水和脂肪的含量值，從而根據(jù)這些成分的不同比例而確定活體組織的狀態(tài)，并通過(guò)光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的顯示單元33或相應(yīng)設(shè)備顯示。
(實(shí)施例19、活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法)見圖10，其余與實(shí)施例1相同，不同之處在于還具有步驟⑧光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備存儲(chǔ)當(dāng)前檢測(cè)的活體組織的漫反射光譜信息，并可根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)該活體組織進(jìn)行的光學(xué)檢測(cè)所得的漫反射光譜信息，分析該活體組織的變化趨勢(shì)。
(應(yīng)用例1)見圖11，在實(shí)施例16的基礎(chǔ)上，對(duì)于處于非正常狀態(tài)的活體組織的漫反射光譜信息由光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步的處理。若活體組織的類型為乳房，則當(dāng)乳房的漫反射光譜信號(hào)與光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的乳房組織的各種漫反射光譜相對(duì)比，依次判斷活體組織的漫反射光譜信息的特征譜線是否與乳腺增生的特征譜線、乳房纖維性瘤的特征譜線、乳房良性腫瘤的特征譜線以及乳腺癌的特征譜線相符，對(duì)于譜線相符合的情況，則判斷出具體屬于哪一種非正常狀態(tài)，然后作出診斷，最后由顯示單元33或相應(yīng)設(shè)備顯示該診斷結(jié)果；若所述乳房的漫反射光譜信號(hào)與所述光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中乳房組織的各種漫反射光譜的特征均不相符時(shí)，則顯示單元33或相應(yīng)設(shè)備顯示提示信息建議重新檢測(cè)或采用其它手段檢測(cè)。
若檢測(cè)裝置還包括一個(gè)存儲(chǔ)有預(yù)先采集的各種活體組織的腫瘤病例數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，而該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備中時(shí)，在作出上述診斷后，根據(jù)對(duì)比結(jié)果讀取腫瘤病例數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的病理圖片和醫(yī)囑，并通過(guò)光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元3的顯示單元33或相應(yīng)設(shè)備顯示。
(應(yīng)用例2)見圖12及圖13，本應(yīng)用例在實(shí)施例16的基礎(chǔ)上進(jìn)行。圖12為存儲(chǔ)于光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器中的正常胃粘膜表面的漫反射光譜，圖13為存儲(chǔ)于光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器中的胃癌或腺癌粘膜表面的漫反射光譜，顯然胃癌或腺癌粘膜表面對(duì)波長(zhǎng)為600nm至700nm之間的光線吸收較多。故對(duì)在人體內(nèi)的胃粘膜進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，若數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備得出的漫反射光譜信息與光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖13相近，則可得出所測(cè)的胃存在胃癌。
(應(yīng)用例3)見圖14及圖15，本應(yīng)用例在實(shí)施例16的基礎(chǔ)上進(jìn)行。圖14為存儲(chǔ)于光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器中的正常食道的漫反射光譜，圖15為存儲(chǔ)于光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器中的癌變食道的漫反射光譜；顯然正常食道對(duì)波長(zhǎng)為400nm至800nm之間的光線吸收較均衡，而癌變食道為400nm至800nm之間的光線吸收差異較大。故對(duì)在人體內(nèi)的食道進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，若數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備得出的漫反射光譜信息與光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖15相近，則可得出所測(cè)的食道胃存在癌變。
上述三個(gè)應(yīng)用例中數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備可放大或縮小顯示單元33或相應(yīng)設(shè)備顯示的光譜圖片。
數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元32或相應(yīng)設(shè)備也可連接一打印機(jī)，以打印病例報(bào)告，以便患者使用。也可與互聯(lián)網(wǎng)相連，用于發(fā)送含有病例報(bào)告的電子郵件。
顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，具有檢測(cè)主裝置主體，檢測(cè)主裝置主體包括光源發(fā)射單元(1)、光纖探頭(2)、光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)、發(fā)射光纖(4)和接收光纖(5)；發(fā)射光纖(4)的前端接光源發(fā)射單元(1)的光源輸出端，接收光纖(5)的后端接光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端；光纖探頭(2)包括發(fā)射光纖(4)的后端及接收光纖(5)的前端；光源發(fā)射單元(1)的光源輸出端是使用時(shí)所發(fā)出的光線經(jīng)發(fā)射光纖(4)由光纖探頭(2)射向外部的輸出端，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端是使用時(shí)所接收的光線來(lái)自外部且該光線經(jīng)過(guò)接收光纖(5)傳遞的端口；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)是使用時(shí)可對(duì)所接收的反射光線進(jìn)行處理而得出其中的各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息、進(jìn)而得到反射光光譜信號(hào)的裝置；其特征在于檢測(cè)主裝置主體還包括光開關(guān)(7)；光纖探頭(2)是表面接觸式無(wú)損探頭；光開關(guān)(7)具有光線輸入端和光線輸出端兩個(gè)光學(xué)端口，且這兩個(gè)光學(xué)端口中一個(gè)端口為單路端(71)，另一個(gè)端口為至少有2個(gè)分路的分路端(72)；光纖探頭(2)則相應(yīng)還是層析式光纖探頭，也即光纖探頭(2)中的發(fā)射光纖(4)中的每根光纖與接收光纖(5)中的每根光纖之間的距離全部或部分不相同，且這些不相同距離的數(shù)量大于等于2；光開關(guān)(7)由其光學(xué)端口串聯(lián)在光源發(fā)射單元(1)的光源輸出端至發(fā)射光纖(4)的后端之間的光路上或/和串聯(lián)在接收光纖(5)的前端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端之間的光路上，也即光開關(guān)(7)串聯(lián)在光源發(fā)射單元(1)的光源輸出端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端之間的光路上；光開關(guān)(7)是使用時(shí)因所接通的分路不同對(duì)光纖探頭(2)內(nèi)的發(fā)射光纖(4)中的相應(yīng)光纖與接收光纖(5)中的相應(yīng)光纖處于導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)行控制的光開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于發(fā)射光纖(4)或/和接收光纖(5)分為前段和后段，且發(fā)射光纖(4)的后段或/和接收光纖(5)的前段為具有至少2根光纖的光纖束；其中，當(dāng)光開關(guān)(7)由其光學(xué)端口串聯(lián)在所述光源發(fā)射單元(1)的光源輸出端至發(fā)射光纖(4)的后端之間的光路上時(shí)，接收光纖(5)為單根的光纖，發(fā)射光纖(4)分為前段(41)和后段(42)，發(fā)射光纖(4)的前段(41)具有至少1根光纖，發(fā)射光纖(4)的后段(42)為具有至少2根光纖的光纖束；光源發(fā)射單元(1)的光源輸出端則與作為發(fā)射光纖(4)前端的發(fā)射光纖(4)的前段(41)的前端相連，發(fā)射光纖(4)的前段(41)的后端接光開關(guān)(7)的單路端(71)，此時(shí)的單路端(71)則作為光線輸入端；光開關(guān)(7)的分路端(72)的各分路與發(fā)射光纖(4)的后段(42)中的相應(yīng)一根光纖的前端相連，此時(shí)的分路端(72)則作為光線輸出端；作為發(fā)射光纖(4)的后端的發(fā)射光纖(4)的后段(42)中的各光纖的后端與接收光纖(5)的前端的間距各不相同；當(dāng)光開關(guān)(7)由其光學(xué)端口串聯(lián)在所述接收光纖(5)的前端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端之間的光路上時(shí)，發(fā)射光纖(4)為單根的光纖，接收光纖(5)分為前段(51)和后段(52)，接收光纖(5)的前段(51)為具有至少2根光纖的光纖束，接收光纖(5)的后段(52)具有至少1根光纖；作為接收光纖(5)的前端的接收光纖(5)的前段(51)中的各光纖的前端與發(fā)射光纖(4)的后端的間距各不相同；接收光纖(5)的前段(51)中的各光纖的后端與光開關(guān)(7)的分路端(72)的相應(yīng)一個(gè)分路相連，此時(shí)的分路端(72)則作為光線輸入端；光開關(guān)(7)的單路端(71)與接收光纖(5)的后段(52)的前端相連，此時(shí)的單路端(71)則作為光線輸出端；作為接收光纖(5)的后端的接收光纖(5)的后段(52)的后端則與光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端相連；當(dāng)光開關(guān)(7)由其光學(xué)端口串聯(lián)在光源發(fā)射單元(1)的光源輸出端至發(fā)射光纖(4)的后端之間的光路上以及串聯(lián)在接收光纖(5)的前端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端之間的光路上時(shí)，光開關(guān)(7)的數(shù)量為2個(gè)，且第一個(gè)光開關(guān)(7)由其光學(xué)端口串聯(lián)在所述的光源發(fā)射單元(1)的光源輸出端至發(fā)射光纖(4)的后端之間的光路上，第二個(gè)光開關(guān)(7)串聯(lián)在所述的接收光纖(5)的前端至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端之間的光路上；發(fā)射光纖(4)分為前段(41)和后段(42)，發(fā)射光纖(4)的前段(41)具有至少1根光纖，發(fā)射光纖(4)的后段(42)為具有至少2根光纖的光纖束；光源發(fā)射單元(1)的光源輸出端則與作為發(fā)射光纖(4)前端的發(fā)射光纖(4)的前段(41)的前端相連，發(fā)射光纖(4)的前段(41)的后端接第一個(gè)光開關(guān)(7)的單路端(71)，此時(shí)的單路端(71)則作為光線輸入端；第一個(gè)光開關(guān)(7)的分路端(72)的各分路與發(fā)射光纖(4)的后段(42)中的相應(yīng)一根光纖的前端相連，此時(shí)的分路端(72)則作為光線輸出端；接收光纖(5)也分為前段(51)和后段(52)，接收光纖(5)的前段(51)為具有至少2根光纖的光纖束，接收光纖(5)的后段(52)具有至少1根光纖；作為發(fā)射光纖(4)的后端的發(fā)射光纖(4)的后段(42)中的各光纖的后端與作為接收光纖(5)的前端的接收光纖(5)的前段(51)中的各光纖的前端的間距各不相同；接收光纖(5)的前段(51)中的各光纖的后端與第二個(gè)光開關(guān)(7)的分路端(72)的相應(yīng)一個(gè)分路相連，此時(shí)的分路端(72)則作為光線輸入端；第二個(gè)光開關(guān)(7)的單路端(71)與接收光纖(5)的后段(52)的前端相連，此時(shí)的單路端(71)則作為光線輸出端；作為接收光纖(5)的后端的接收光纖(5)的后段(52)的后端則與光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于所述光源入射單元(1)是使用時(shí)發(fā)出波長(zhǎng)范圍為400～1000納米光線的裝置，具體說(shuō)是使用時(shí)發(fā)出的光線為波長(zhǎng)在400～1000納米波長(zhǎng)范圍中的2～4個(gè)波長(zhǎng)的光線，或者是波長(zhǎng)在400～1000納米波長(zhǎng)范圍中的波段寬度為100～600納米的連續(xù)波長(zhǎng)的光線，或者是具有連續(xù)的白光光譜、其波段是可見光波段和/或近紅外波段的光線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于所述光源發(fā)射單元(1)具有光源(11)、聚焦耦合裝置(12)、分光片(13)、光電轉(zhuǎn)換電路(15)、驅(qū)動(dòng)電路(16)和電源(17)；電源(17)經(jīng)控制電路(16)與光源(11)的電源端相連；在光源發(fā)射單元(1)的光路上依次設(shè)有光源(11)、聚焦耦合裝置(12)、分光片(13)和光電轉(zhuǎn)換電路(15)；從光源(11)發(fā)出的光線經(jīng)聚焦耦合裝置(12)后，一部分光線穿過(guò)分光片(13)并耦合入發(fā)射光纖(4)中，另一部分光線經(jīng)分光片(13)的表面反射后射至光電轉(zhuǎn)換電路(15)的光信號(hào)接收端；光電轉(zhuǎn)換電路(15)的電信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路(16)的反饋信號(hào)輸入端相連，以穩(wěn)定光源(11)輸出光線的強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)還包括一個(gè)存儲(chǔ)有漫反射光線各波長(zhǎng)光強(qiáng)基準(zhǔn)的存儲(chǔ)器；則在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)使用時(shí)所接收的反射光線為漫反射光線的情況下，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)還是使用時(shí)可得到漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息，對(duì)該各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)，最后向外輸出該漫反射光譜信號(hào)的裝置；上述對(duì)各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換是指以該各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息與所存儲(chǔ)的各波長(zhǎng)光強(qiáng)基準(zhǔn)中的相應(yīng)波長(zhǎng)的光強(qiáng)基準(zhǔn)相比得到一個(gè)比值的序列，將該比值序列處理后作為漫反射光譜信號(hào)或直接作為漫反射光譜信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)包括依次電連接的光纖光譜儀(31)、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)和顯示單元(33)；光纖光譜儀(31)具有光信號(hào)輸入端和檢測(cè)信號(hào)輸出端，光纖光譜儀(31)的光信號(hào)輸入端即為光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端；存儲(chǔ)有漫反射光線各波長(zhǎng)光強(qiáng)基準(zhǔn)的存儲(chǔ)器設(shè)置在數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)中；光纖光譜儀(31)是使用時(shí)可接收來(lái)自接收光纖(5)的光線的裝置，光纖光譜儀(31)還是使用時(shí)可得出與該接收光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)、然后再由其檢測(cè)信號(hào)輸出端輸出該數(shù)字信號(hào)的裝置，且若該接收光線為本裝置發(fā)出的光線向外部射至可對(duì)光線進(jìn)行漫反射的物體、再由該物體進(jìn)行漫反射而通過(guò)接收光纖(5)輸至光纖光譜儀(31)的光線時(shí)，則光纖光譜儀(31)是使用時(shí)可得出與該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)、然后再由其檢測(cè)信號(hào)輸出端輸出該數(shù)字信號(hào)的裝置；數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)是使用時(shí)可由其檢測(cè)信號(hào)輸入端接收上述數(shù)字信號(hào)的裝置；數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)還是使用時(shí)可根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)得出相應(yīng)的光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息的裝置，且數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)還是對(duì)各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)的裝置；顯示單元(33)是使用時(shí)可接收上述漫反射光譜信號(hào)、再對(duì)該信號(hào)進(jìn)行顯示的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于還包括一個(gè)用于存儲(chǔ)預(yù)先采集的相同類型活體組織漫反射光譜的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，且該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)中；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)還是使用中在得到漫反射光譜信號(hào)后再與所述光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的相同類型活體組織的各漫反射光譜進(jìn)行相似性對(duì)比而找出數(shù)據(jù)庫(kù)中的相似漫反射光譜，由該相似的漫反射光譜屬于何種狀態(tài)的活體組織進(jìn)而得出比對(duì)結(jié)果，最后向外輸出該比對(duì)結(jié)果的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于還包括獨(dú)立于檢測(cè)主裝置的漫反射板(6)；該漫反射板(6)的反射率為12％至30％，該漫反射板(6)是使用中將檢測(cè)主裝置的光纖探頭(2)發(fā)出的光線漫反射回光纖探頭(2)的部件，以便光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)對(duì)該漫反射光線進(jìn)行光譜分析，得出此時(shí)的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息而作為反射光線的光強(qiáng)基準(zhǔn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置，其特征在于光纖探頭(2)還具有固定塊(22)，固定塊(22)上設(shè)有固定孔，發(fā)射光纖(4)的各光纖的后端以及接收光纖(5)的各光纖的前端設(shè)置并固定在固定塊(22)的相應(yīng)的固定孔中。
10.由權(quán)利要求1所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法，該檢測(cè)裝置還設(shè)有獨(dú)立于檢測(cè)主裝置的反射率為12％至30％的漫反射板(6)；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)中設(shè)有用于存儲(chǔ)光強(qiáng)基準(zhǔn)的存儲(chǔ)器；該檢測(cè)裝置的工作方法，包括如下步驟①由光纖探頭(2)向漫反射板(6)發(fā)射來(lái)自于光源發(fā)射單元(1)的光線，同時(shí)接收來(lái)自漫反射板(6)的漫反射光線并經(jīng)接收光纖(5)送入光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)對(duì)該漫反射光線進(jìn)行光譜分析，得出該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息作為光強(qiáng)基準(zhǔn)，然后存入光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的相應(yīng)的存儲(chǔ)器中；②控制光開關(guān)(7)的開關(guān)狀態(tài)，也即接通光開關(guān)(7)的相應(yīng)分路，使光纖探頭(2)內(nèi)的發(fā)射光纖(4)中的相應(yīng)光纖與接收光纖(5)中的相應(yīng)光纖處于導(dǎo)通狀態(tài)；③將光纖探頭(2)的探頭面與待檢測(cè)的活體組織部位表面相接觸，光源發(fā)射單元(1)的輸出光線經(jīng)發(fā)射光纖(4)由光纖探頭(2)射向活體組織，同時(shí)，光纖探頭(2)接收該活體組織的漫反射光線并通過(guò)接收光纖(5)輸至光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端；光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)對(duì)該漫反射光線進(jìn)行光譜分析，得出該活體組織的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息；④光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)將步驟③得到的來(lái)自組織表面的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)，也即光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)將步驟③得到的來(lái)自組織表面的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息與步驟①得到的相應(yīng)波長(zhǎng)的光強(qiáng)基準(zhǔn)相比，得出一個(gè)比值的序列，將該比值序列進(jìn)行處理后作為活體組織的漫反射光譜信號(hào)或直接將該比值序列作為活體組織的漫反射光譜信號(hào)；⑤光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)將步驟④得到的活體組織的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或寄存以備后續(xù)處理，或者直接輸出該漫反射光譜信號(hào)；⑥改變光開關(guān)(7)的開關(guān)狀態(tài)而對(duì)發(fā)射光纖(4)中的相應(yīng)光纖與接收光纖(5)中的相應(yīng)光纖處于導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)進(jìn)行改變，從而導(dǎo)通的發(fā)射光纖(4)中的相應(yīng)光纖與接收光纖(5)中的相應(yīng)光纖之間的距離與步驟②中的距離不相同，然后重復(fù)上述步驟③至步驟⑤，以對(duì)活體組織的另一處不同深度的部位進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，也即得到活體組織相應(yīng)深度的漫反射光譜信號(hào)，然后對(duì)該部位的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或寄存、以備后續(xù)處理，或者直接輸出該漫反射光譜信號(hào)；⑦由此重復(fù)執(zhí)行步驟⑥，以完成對(duì)設(shè)定的各深度部位的光學(xué)檢測(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法，其特征在于光源發(fā)射單元(1)具有光源(11)、聚焦耦合裝置(12)、分光片(13)、光電轉(zhuǎn)換電路(15)、驅(qū)動(dòng)電路(16)和電源(17)；步驟③中，所述光源發(fā)射單元(1)的光源(11)所發(fā)出的光線經(jīng)聚焦耦合裝置(12)后，一部分穿過(guò)分光片(13)并耦合到發(fā)射光纖(4)中，另一部分經(jīng)分光片(13)的表面反射后射至光電轉(zhuǎn)換電路(15)的光信號(hào)接收端；光電轉(zhuǎn)換電路(15)的電信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)電路(16)的反饋信號(hào)輸入端相連，以穩(wěn)定光源(11)輸出光線的強(qiáng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法，其特征在于光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)還包括光纖光譜儀(31)、數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)和顯示單元(33)；光纖光譜儀(31)具有光信號(hào)輸入端和檢測(cè)信號(hào)輸出端，光纖光譜儀(31)的光信號(hào)輸入端即為光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的反射光輸入端；步驟③中，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)在進(jìn)行光譜分析時(shí)，先由光纖光譜儀(31)根據(jù)來(lái)自接收光纖(5)的活體組織的漫反射光線得出與該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后由其檢測(cè)信號(hào)輸出端送至數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)，從而由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)得出該漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息；步驟④中則由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)將步驟③得到的來(lái)自組織表面的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到漫反射光譜信號(hào)；步驟⑤中也由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)將步驟④得到的活體組織的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)或寄存以備后續(xù)處理，或者直接輸出該漫反射光譜信號(hào)，并且步驟⑤還包括由數(shù)據(jù)處理及存儲(chǔ)單元(32)將光學(xué)檢測(cè)結(jié)果輸送至顯示單元(33)進(jìn)行顯示。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法，其特征在于本裝置還包括一個(gè)用于存儲(chǔ)預(yù)先采集的相同類型活體組織漫反射光譜的光譜數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)中；步驟⑤中，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)對(duì)漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行寄存，再對(duì)寄存的漫反射光譜信號(hào)進(jìn)行如下后處理將漫反射光譜信號(hào)與所述光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中的相同類型活體組織的各漫反射光譜進(jìn)行相似性對(duì)比而找出數(shù)據(jù)庫(kù)中的相似漫反射光譜，由該相似的漫反射光譜屬于何種狀態(tài)的活體組織進(jìn)而得出比對(duì)結(jié)果，然后輸出該對(duì)比結(jié)果。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法，其特征在于本裝置還包括一個(gè)存儲(chǔ)有預(yù)先采集的各種活體組織的腫瘤病例數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器單獨(dú)設(shè)置或設(shè)置在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)中；步驟⑤中，在光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)得到對(duì)比結(jié)果后，根據(jù)對(duì)比結(jié)果讀取腫瘤病例數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的病理圖片和醫(yī)囑，并通過(guò)光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的顯示單元(33)顯示。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法，其特征在于步驟⑤中，光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)所進(jìn)行的后續(xù)處理為由所得到的活體組織漫反射光譜信號(hào)中處于該類型的特征波段內(nèi)的至少2個(gè)波長(zhǎng)和光線強(qiáng)度的信息，通過(guò)公式計(jì)算出該點(diǎn)的血容量和血氧量的含量值，或者由所得到的活體組織漫反射光譜信號(hào)中處于該類型的特征波段內(nèi)的至少4個(gè)波長(zhǎng)和光線強(qiáng)度的信息，通過(guò)公式計(jì)算出該點(diǎn)的血容量、血氧量、水和脂肪的含量值，從而根據(jù)這些成分的不同比例而確定活體組織的狀態(tài)，并通過(guò)光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)的顯示單元(33)顯示。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的活體組織光學(xué)檢測(cè)裝置的工作方法，其特征在于還包括步驟⑧光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元(3)存儲(chǔ)當(dāng)前檢測(cè)的活體組織的漫反射光譜信息，并可根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)該活體組織進(jìn)行的光學(xué)檢測(cè)所得的漫反射光譜信息，分析該活體組織的變化趨勢(shì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活體組織檢測(cè)裝置及其工作方法。本發(fā)明的檢測(cè)裝置包括光源發(fā)射單元、光纖探頭、光譜分析及數(shù)據(jù)處理單元、發(fā)射光纖、接收光纖和光開關(guān)；光纖探頭是層析式表面接觸式無(wú)損光纖探頭，光纖探頭中的發(fā)射光纖中的每根光纖與接收光纖中的每根光纖之間的距離全部或部分不相同，且這些不相同距離的數(shù)量大于等于2。本發(fā)明的檢測(cè)裝置的工作方法是將由檢測(cè)所得的活體組織的漫反射光線中各波長(zhǎng)的光強(qiáng)信息與光強(qiáng)基準(zhǔn)進(jìn)行比較得到的比值序列用于得到漫反射光譜信號(hào)，通過(guò)控制光開關(guān)的狀態(tài)對(duì)活體組織不同深度的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)而得到檢測(cè)結(jié)果。本發(fā)明不僅可進(jìn)行層析光學(xué)檢測(cè)且檢測(cè)精度較高。
文檔編號(hào)A61B5/00GK101049237SQ20071002204
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者馬劍文, 王成, 徐安成, 馬博平 申請(qǐng)人:馬劍文, 王成, 徐安成, 馬博平