用于癌症早期筛查的内窥拉曼光谱检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于癌症早期筛查的内窥拉曼光谱检测系统，包括：内窥镜；光源模块，其用于提供照明光和拉曼激光；通道模块，其包括供所述内窥镜本体通过的活检通道和设置有光源光纤、收集光纤的光路通道；分光模块、白光相机、拉曼光谱仪以及计算机。本发明专利技术中照明光源和拉曼激光器发出的光合束在同一个光源光纤中，通过一个通道进入，可以保证拉曼检测点与观察点一致，从而提高检测的准确性；本发明专利技术通过设置遮光板来控制拉曼激光光路的通断可以避免拉曼激发光一直照射人体组织，对人体组织造成损伤；本发明专利技术可以实现快速实时的对人体组织的健康情况进行检查，并可以实时的为手术提供准确的人体组织信息，提高手术的成功率。提高手术的成功率。提高手术的成功率。

Endoscopic Raman spectroscopy detection system for early cancer screening

【技术实现步骤摘要】
用于癌症早期筛查的内窥拉曼光谱检测系统


[0001]本专利技术涉及拉曼光谱检测领域，特别涉及一种用于癌症早期筛查的内窥拉曼光谱检测系统。

技术介绍

[0002]癌症是当前威胁人类健康的第一大杀手，据全国癌症统计报告显示，癌症导致的死亡位居我国居民死亡原因第一位。而癌症的治愈率与癌症发现的阶段密切相关，癌症在早期被发现，其治愈率会得到极大的提高。
[0003]纤维内窥镜是在临床广泛应用的一种医疗器械，可以无损快速的进入人体腔道或手术切口，确定体腔内的病变位置。但是早期癌症的病变形态不明显，难以直接观察到，在临床诊断上存在困难。拉曼光谱是一种非弹性散射光谱，可以通过对分子特有的振动光谱进行检测从而区分不同的物质结构。并且由于生物组织中水的拉曼散射信号极弱，对检测的干扰小，拉曼光谱可以准确的对蛋白质、氨基酸、脂类、核酸、糖原等成分的含量和分布进行识别分析，从而快速、无损、原位、准确的实现对癌症的早期诊断。
[0004]目前常用的纤维内窥镜由了照明光源通道、图像传输通道、活检通道这三个管道和数根内窥镜控制线构成。现有的将内窥镜与拉曼光谱相结合的设备和方法，是在内窥镜中集成照明光源通道、图像传输通道和拉曼光谱检测通道，实现对腔内组织的拉曼检测。但是受限于内窥镜管道宽度限制，无法同时放入活检通道，从而无法对病变组织进行切除。
[0005]内窥镜与拉曼光谱相结合的另一种方法是拉曼检测和活检共用同一个通道，在拉曼检测到病变组织后，更换活检装置进行手术切除。但是这种方法无法实时的对检测到的病变组织进行切除，更换设备后，切除病变组织的位置相比拉曼检测的位置更易发生偏移，无法保证病变组织边缘切除的精确性。
[0006]另外，现有的方法中，照明光源通道与拉曼检测通道是各自独立的两个通道，这容易导致白光和拉曼激光无法同时聚焦到同一个平面上，使得白光成像模糊或者拉曼检测信号变弱或检测到组织更深处的信号而不是目标组织信号。
[0007]因此找寻一种方法，使得拉曼检测通道与活检通道并存，可以在观察到病变组织的同时进行手术切除；并且能够使照明光源的观察点和拉曼检测点一致且聚焦在同一个水平面上，保证手术的精确性和准确性，就成了需要解决的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于癌症早期筛查的内窥拉曼光谱检测系统。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于癌症早期筛查的内窥拉曼光谱检测系统，包括：
[0010]内窥镜，其包括内窥镜本体和用于控制所述内窥镜本体的操作端；
[0011]光源模块，其用于提供照明光和拉曼激光；
[0012]通道模块，其包括供所述内窥镜本体通过的活检通道和设置有光源光纤、收集光纤的光路通道；
[0013]分光模块，其将入射光依据波长分为第一波束和第二波束；
[0014]白光相机，其用于对第二波束进行成像；
[0015]拉曼光谱仪，其用于接收第一波束以获得拉曼光谱数据；
[0016]以及计算机；
[0017]所述光源模块发出的照明光和拉曼激光经所述光源光纤传输至目标组织，目标组织反射的照明光以及产生的拉曼光由所述收集光纤收集并入射至所述分光模块，分为大于拉曼激发光波长的第一波束和不大于拉曼激发光波长的第二波束；其中，第二波束入射到所述白光相机进行成像，并在所述计算机中显示白光图像，第一波束入射到所述拉曼光谱仪得到拉曼光谱数据并传输至所述计算机。
[0018]优选的是，所述光源模块包括三色LED光源、滤光片轮、照明光纤、拉曼激光器以及拉曼光纤，所述三色LED光源发出605nm、540nm、415nm三种波长的混合白光，所述滤光片轮具有呈环形均匀间隔设置的只能通过540nm波长的窄带绿光的第一窄带滤光片、只能通过415nm波长的窄带蓝光的第二窄带滤光片以及能通过605nm、540nm、415nm三种波长的混合白光的空圆孔。
[0019]优选的是，所述第一窄带滤光片、第二窄带滤光片和空圆孔的大小完全相同。
[0020]优选的是，所述滤光片轮通过电机控制进行转动，实现将所述三色LED光源发出的入射光周期性的分为415nm波长的窄带蓝光、540nm波长的窄带绿光和混合白光这三种出射光，所述照明光纤将该出射光导入所述光源光纤；
[0021]所述拉曼光纤将所述拉曼激光器发出的拉曼激光导入所述光源光纤。
[0022]优选的是，所述拉曼激光器为功率可调的633nm的单频激光器。
[0023]优选的是，还包括设置在所述拉曼激光器和拉曼光纤之间的遮光板。
[0024]优选的是，所述光源光纤设置在所述光路通道的中部，所述收集光纤包括均匀间隔设置在所述光源光纤外周的若干条。
[0025]优选的是，所述拉曼激光器为功率可调的633nm的单频激光器。
[0026]优选的是，还包括设置在所述拉曼激光器和拉曼光纤之间的遮光板。
[0027]优选的是，所述滤光片轮的转速为3000r/min。
[0028]优选的是，所述分光模块包括边带滤光片，入射光中波长大于633nm的光透过所述边带滤光片形成第一波束进入到所述拉曼光谱仪，入射光中波长不大于633nm的光被所述边带滤光片反射形成第二波束进入到所述白光相机。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]1、本专利技术采用三色LED光源作为照明光源，发出光的波长为605nm、540nm、415nm，而拉曼激发光波长为633nm，两者之间不会互相产生干扰，保证了NBI技术的实现和拉曼光谱的检测；并使这二者可以同时进行，在用白光图像观察组织的同时，还可以对组织进行拉曼检测；并且633nm波长较长，相对其他波长较短的拉曼激发光(例如488nm蓝光、532nm绿光)，对人体组织的伤害更小，更适合对人体组织进行拉曼检测。
[0031]2、本专利技术通过设置通过遮光板来控制拉曼激光光路的通断，当进行白光成像观察时，遮光板闭合，此时只有照明光源照射人体组织；当观察到疑似病变组织时，再打开遮光
板，拉曼激发光照射到人体组织；这样可以避免拉曼激发光一直照射人体组织，对人体组织造成损伤。
[0032]3、本专利技术中照明光源和拉曼激光器发出的光合束在同一个光源光纤中，通过一个通道进入，可以保证拉曼检测点与观察点一致，从而提高检测的准确性；能够克服现有技术中由于照明光源和拉曼光源是通过两个通道进入人体体腔内进行检测存在的白光和拉曼激光在聚焦深度上会有偏差，不易聚焦到同一个平面上，使得白光成像模糊或者拉曼检测信号变弱或检测到组织更深处的信号而不是目标组织信号的缺陷。
[0033]4、本专利技术采用收集光纤同时收集照明光信号和拉曼散射光信号，可以减少通道数量，缩小通道模块的导管的直径；并且多根收集光纤均匀分布在光源光纤四周，可以增加收集到的光信号的强度，同时也能完整、均匀的收集到激发点的光信号，提高收集信号的质量。
[0034]5、本专利技术通过计算机采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于癌症早期筛查的内窥拉曼光谱检测系统，其特征在于，包括：内窥镜，其包括内窥镜本体和用于控制所述内窥镜本体的操作端；光源模块，其用于提供照明光和拉曼激光；通道模块，其包括供所述内窥镜本体通过的活检通道和设置有光源光纤、收集光纤的光路通道；分光模块，其将入射光依据波长分为第一波束和第二波束；白光相机，其用于对第二波束进行成像；拉曼光谱仪，其用于接收第一波束以获得拉曼光谱数据；以及计算机；所述光源模块发出的照明光和拉曼激光经所述光源光纤传输至目标组织，目标组织反射的照明光以及产生的拉曼光由所述收集光纤收集并入射至所述分光模块，分为大于拉曼激发光波长的第一波束和不大于拉曼激发光波长的第二波束；其中，第二波束入射到所述白光相机进行成像，并在所述计算机中显示白光图像，第一波束入射到所述拉曼光谱仪得到拉曼光谱数据并传输至所述计算机。2.根据权利要求1所述的用于癌症早期筛查的内窥拉曼光谱检测系统，其特征在于，所述光源模块包括三色LED光源、滤光片轮、照明光纤、拉曼激光器以及拉曼光纤，所述三色LED光源发出605nm、540nm、415nm三种波长的混合白光，所述滤光片轮具有呈环形均匀间隔设置的只能通过540nm波长的窄带绿光的第一窄带滤光片、只能通过415nm波长的窄带蓝光的第二窄带滤光片以及能通过605nm、540nm、415nm三种波长的混合白光的空圆孔。3.根据权利要求2所述的用于癌症早期筛查的内窥拉曼光谱检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄霞，张礼豪，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：