基于锁相光子计数测量的动态荧光-光学乳腺断层成像装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102579012A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102579012A(43)申请公布日2012.07.18(21)申请号201210068593.6(22)申请日2012.03.15(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人高峰易茜陈玮婷刘明李娇赵会娟(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人程毓英(51)Int.Cl.A61B5/00(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书66页页附图附图44页(54)发明名称基于锁相光子计数测量的动态荧光-光学乳腺断层成像装置(57)摘要本发明属于临床医学诊断技术领域，涉及一种基于双波长锁相技术的动态漫射光层析成像测量装置，包括光源部分、成像腔、检测部分、计算机控制及数据处理系统，其成像腔通过管道与泵和储液箱形成回路，储液箱用于存放脂肪乳，采用面向圆柱形几何结构的分层测量模式；检测部分包括：探测光纤，光纤光开关、准直器、滤光轮和PMT光子计数头，经由光开关输出的4通道的探测光，通过准直器后耦合到滤波轮；滤波轮设有全透的孔，也放置有滤光片组；4通道可变选通光子计数锁相检测模块用于将各个通道的复合出射光进行数字锁相解复用的分离提取，得到对应不同波长的激发光或荧光的光强信息。本发明能够获得功能型乳腺光学成像较高的定位和量化精度。CN102579ACN102579012A权利要求书1/1页1.一种基于双波长锁相技术的动态漫射光层析成像测量装置，包括光源部分、成像腔、检测部分、计算机控制及数据处理系统，其中，光源部分包括：双通道半导体激光驱动器、双通道直接数字合成正弦信号调制器模块、双波长波分复用器和光纤光开关，双通道直接数字合成正弦信号调制器模块，同步产生频率分别为f1和f2的数字正余弦正交信号，产生的数字正余弦正交信号传送至检测部分的4通道可变选通光子计数锁相检测模块，作为数字锁相解复用的参考正交信号，同时将f1和f2的数字正余弦正交信号转换成模拟信号，经过低通滤波后生成对双通道半导体激光驱动器进行振幅调节的调制信号；双通道半导体激光驱动器在双通道直接数字合成正弦信号调制器模块的调制下产生的两个特定波长的近红外激发光，经过双波长波分复用器耦合到一束光纤中，形成复合光，经由1×32的光纤光开关将复合光分别导入32路源光纤中，源光纤的另一端分布于成像腔表面；成像腔部分：成像腔通过管道与泵和储液箱形成回路，储液箱用于存放脂肪乳，采用面向圆柱形几何结构的分层测量模式，共4个检测平面，每个平面均匀分布8对同轴源光纤和探测光纤，实现对出射光的三维测量。检测部分包括：探测光纤，4组8×1光纤光开关、准直器、滤光轮和PMT光子计数头，4组8×1光开关实现4通道为一组8次时分复用的32路探测通道分时检测，经由4组8×1光开关输出的4通道的探测光，通过准直器后耦合到滤波轮；滤波轮设有全透的孔，也放置有可实现激发光的滤除以及光强的衰减的滤光片组；PMT光子计数头将经滤光轮出射的荧光或激发光转变为电脉冲；4通道可变选通光子计数锁相检测模块用于将各个通道的复合出射光进行数字锁相解复用的分离提取，得到对应不同波长的激发光或荧光的光强信息。计算机控制和数据处理部分：控制整个测量装置，接收数字锁相解复用后分离提取的数据。2.根据权利要求1所述的基于锁相光子计数测量的动态荧光-光学乳腺断层成像装置，其特征在于，双通道半导体激光驱动器输出的波长分别为780nm、830nm；所述的滤光片组包括波长范围是790-870nm、半高宽为10nm、中心波长间隔为10nm的8个带通滤光片及截止波长为800nm的长通滤波片。2CN102579012A说明书1/6页基于锁相光子计数测量的动态荧光-光学乳腺断层成像装置技术领域[0001]本发明属于临床医学诊断技术领域，具体涉及一种基于双波长锁相技术的动态漫射光层析成像系统。技术背景[0002]乳腺癌是当前全世界妇女的第一大“杀手”，且发病呈年轻化趋势[1]。当乳腺肿瘤直径由5mm增加到25mm时，手术的成活率将由95％下降到75％，因此降低死亡率的一个关键措施是实现早期诊断。[0003]自建立了近红外光谱技术以来，光学成像技术在生物组织在体成像应用上得到了迅速发展。在此物理基础上建立的扩散光学层析技术(DiffuseOpticalTomography，DOT)可以获得组织体深部与疾病血样指标密切相关的光学参数(吸收系数、散射系数)三维定量信息。但由于血氧DOT受限于正常和病变组织之间过于低的对比度(约2.5倍)、组织的强散射效应和复杂的背景光学结构，其诊断的灵敏度和特异性都尚未达到临床诊断的要求。[0004]荧光扩散光学层析技术(FluorescenceDOT，F