用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備及內窺鏡的制作方法
【專利摘要】本發明揭示了一種用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備，該光學觀測設備具有一容納空間與一透明前端，該光學觀測設備包括：光導纖維，由容納空間延伸至透明前端；激光發射器，以脈沖方式發射波長為340nm±20nm，能量為0.3～0.5mj/m2的激光；聚焦裝置，耦合至激光發射器的輸出端，將激光聚焦至光導纖維的輸入端；白色光發射器，發射白色光，白色光導入光導纖維的輸入端，其中激光發射器與白色光發射器交替開啟；圖像傳感器，獲取由光導纖維的輸出端發射的光線所照射的區域的圖像，將光信號轉換成電信號；高增益放大器，耦合到圖像傳感器，對圖像傳感器產生的電信號進行放大；編碼及發射器，耦合到高增益放大器，對高增益放大器的輸出進行編碼并發射經編碼的信號。
【專利說明】用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備及內窺鏡
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療器械領域，更具體地說，涉及一種利用激光照射后激發的熒光對組織進行鑒別的設備。
【背景技術】
[0002]腫瘤，尤其是惡性腫瘤已經成為人類健康的最大敵人，世界公認腫瘤難題是使“惡性腫瘤發病率、死亡率”下降。要解決此項難題，需要科學的指導思想和正確的策略。惡性腫瘤“三早”，即早期發現、早期診斷、早期治療是一項科學正確的策略。它的初衷是希望惡性腫瘤得到主動預防和控制，而不是在惡性腫瘤發生后進行被動治療。由于惡性腫瘤一旦形成之后就很難逆轉，并且進展很快，同時在惡性腫瘤形成后對腫瘤的治療過程中同時造成對于正常健康細胞的大量殺傷，極大地降低了治療成功率和患者的生存質量。因此在惡性腫瘤形成之后的被動治療效果十分有限，難以達成預期的效果。
[0003]全世界癌癥發病率居高不下的主要原因之一，是診斷醫學有重大突破，尚停留在形態學的診斷方法。形態學的診斷方法主要的依據是醫生的經驗。雖然借助于使用現代技術的各種設備，比如內窺鏡、激光共聚焦內窺鏡(CLE)、X射線、鑰靶、超聲波成像(B超)、CT、核磁共振(MRI)等，但這些設備的作用僅僅是獲得圖像，但依據圖像進行診斷的過程依舊是采用形態學的診斷方法，根據醫生自身的臨床經驗，在觀察了上述診斷儀器所提供的影像或者圖像后，根據圖像的形態，如隆起形、凹陷形、不規整顆粒、島狀粘膜等形態來進行診斷。對于已經形成的惡性腫瘤，其形態學的特征十分明顯。但是在腫瘤的早期，尤其是惡性腫瘤病灶小于5_時，其形 態特征不明顯，有些甚至與正常的健康組織看起來是一樣的。此時，即使通過上述的儀器獲得了清晰的圖像，僅依靠醫生的經驗，從形態學的角度是無法進行診斷和識別的。從治療的角度看，當惡性腫瘤病灶小于5_時，屬于微小型浸潤惡性腫瘤或者處于癌前病變階段，這些惡性腫瘤如果能得到及時的治療將顯著提高治愈率和生存率。對于其中三分之一可以靠干預使其逆轉、三分之一可以根治恢復健康、三分之一可以通過治療使其延長生命。
[0004]目前主流的惡性腫瘤診斷儀器的發展方向，是以不斷提高成像水平為目標，但是其診斷的原理和依據依舊是形態學原理，在獲得高分辨率的圖像之后，還是需要借助于醫生的經驗來做出判斷。根據上面的分析，此類儀器確實能夠提高中期以后的惡性腫瘤的診斷率，可以一定程度上延長惡性腫瘤患者的生命周期。但進入中期以后，惡性腫瘤已經難以逆轉，很難治愈，所以這些儀器并不能有效達到降低“惡性腫瘤發病率和死亡率的目標”。
[0005]以應用最為廣泛的內窺鏡為例，內窺鏡由于可以進入人體內部并且不造成很大損傷，因此被廣泛應用在診斷領域。內窺鏡的發展應用已近半個世紀，技術十分成熟，并且在不斷發展中，目前已經開發出放大內窺鏡、超聲內窺鏡、最新的技術是激光共聚焦內窺鏡(CLE)。激光共聚焦內窺鏡(CLE)應用了最先進的共聚焦顯微鏡技術，采用段層切片技術。可以成像達到準細胞水平的圖像(由于其是黑白影像，層次不夠清晰，因此不能稱之為細胞水平，僅僅是準細胞水平)。激光共聚焦內窺鏡(CLE)的出現將內窺鏡的成像水平提升到一個新的標準，理論上應該使得腫瘤診斷的效率大幅度提升，但在實際應用中并非如此。即使借助于激光共聚焦內窺鏡(CLE)，醫生依舊難以發現病灶小于5mm的惡性腫瘤。究其原因，還是激光共聚焦內窺鏡(CLE)僅僅提供圖像，而最終的判斷還是由醫生根據形態學的原理，根據自己的經驗做出。此外，由于激光共聚焦內窺鏡(CLE)的準細胞水平的成像能力，在提供高分辨率圖像的同時，其成像面積很小，這就要求醫生能夠準確的選擇檢測點，而檢測點的也是由醫生憑經驗做出，其依據是分辨率更低一些的圖像，理論上還是形態學的判斷結果。所以，由于現行的診斷方法主要停留在形態學水平，僅僅通過提升圖像分辨率的方法無法有效檢出處于癌前病變階段的腫瘤，尤其是病灶小于5mm的惡性腫瘤。
【發明內容】
[0006]本發明旨在提出一種能夠鑒別處于癌前病變階段的腫瘤，尤其是病灶小于5mm的惡性腫瘤的設備及方法。
[0007]根據本發明的一實施例，提出一種用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備，該光學觀測設備具有一容納空間與一透明前端，該光學觀測設備包括:
[0008]光導纖維，光導纖維的輸入端延伸至容納空間，光導纖維的輸出端延伸至透明前端;
[0009]激光發射器，放置在容納空間中，激光發射器以脈沖方式發射波長為340nm±20nm,能量為 0.3 ~0.5mj/m2 的激光；
[0010]聚焦裝置，放置在容納空間中，聚焦裝置耦合至激光發射器的輸出端，將激光聚焦至光導纖維的輸入端；
[0011]白色光發射器，放置在容納空間中，白色光發射器發射白色光，白色光導入光導纖維的輸入端，其中激光發射器與白色光發射器交替開啟；
[0012]圖像傳感器，放置在透明前端，圖像傳感器獲取由光導纖維的輸出端發射的光線所照射的區域的圖像，將光信號轉換成電信號；
[0013]高增益放大器，耦合到圖像傳感器，對圖像傳感器產生的電信號進行放大；
[0014]編碼及發射器，耦合到高增益放大器，對高增益放大器的輸出進行編碼并發射經編碼的信號。
[0015]在一個實施例中，編碼及發射器發射的經編碼的信號由一接收及解碼器接收，經解碼后提供給圖像處理裝置，圖像處理裝置還原出圖像傳感器獲取的圖像并顯示該圖像。
[0016]在一個實施例中，激光發射器的額定輸出能量>10mj、輸出脈寬<5ns、單脈沖功率>100KW、重復頻率I~50次/S。
[0017]在一個實施例中，白色光發射器是一個或數個LED，LED對準光導纖維的輸入端，LED的光譜為日光光譜，色溫為5000K±400K。
[0018]在一個實施例中，光導纖維是適合于傳輸紫外光波段以及可見光波段的石英光導纖維或液體光導纖維。
[0019]在一個實施例中，光導纖維在300nm~700nm波段范圍內的光具有低衰減率。
[0020]在一個實施例中，圖像傳感器使用石墨烯感光元件，能感知0.2Iux~0.6Iux強度的突光。
[0021]根據本發明的一實施例，提出一種用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的方法，使用前述的光學觀測設備，該方法包括:
[0022]將光學觀測設備的透明前端對準待檢測組織；
[0023]關閉激光發射器，開啟白色光發射器，光導纖維的輸出端發射白色光照射待檢測組織；
[0024]通過圖像傳感器、高增益放大器、編碼及發射器、接收及解碼器和圖像處理裝置，在顯示器上顯示由白色光照射的待檢測組織的圖像，確定疑似組織區域；
[0025]關閉白色光發射器,開啟激光發射器，光導纖維的輸出端以脈沖方式發射激光照射所述的疑似組織區域；
[0026]通過圖像傳感器、高增益放大器、編碼及發射器、接收及解碼器和圖像處理裝置，在顯示器上顯示由激光照射后疑似組織區域的熒光圖像；
[0027]依據熒光的色澤鑒別疑似區域是否與惡性腫瘤相關，其中:以正常組織460nm±20nm處能量峰值為基準，
[0028]460nm±20nm處的峰值為基準值的100%、無其他峰值、熒光色澤為藍白色鑒別為
正常組織；
[0029]460nm±20nm處的峰值大于基準值的60%、無其他峰值、突光色澤為桔黃或者桔紅色鑒別為良性病變組織；
[0030]460nm±20nm處的峰值小于基準值的40%、在400nm±20nm處和670nm±20nm存
在峰值、熒光色澤為紫紅色鑒別為惡性腫瘤組織；
[0031 ] 460nm± 20nm處的峰值小于基準值的40 %、另外在400nm土 20nm處存在峰值、熒光
色澤為紫色鑒別為重度非典型增生組織；
[0032]460nm± 20nm處的峰值小于基準值的40 %、另外在670nm土 20nm處存在峰值、熒光
色澤為暗紅色鑒別為重度非典型增生組織；
[0033]460nm±20nm處的峰值小于基準值的40%、無其他峰值、熒光色澤為暗色鑒別為
輕、中度非典型增生組織。
[0034]根據本發明的一實施例，提出一種用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的內窺鏡，該內窺鏡的前端具有前述的光學觀測設備。
[0035]在一個實施例中，該內窺鏡還包括一圖像處理終端，該圖像處理終端包括接收及解碼器、圖像處理裝置及顯示器；編碼及發射器發射的經編碼的信號由接收及解碼器接收，經解碼后提供給圖像處理裝置，圖像處理裝置還原出圖像傳感器獲取的圖像并由顯示器顯示該圖像。
[0036]根據本發明的一實施例，提出一種用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的方法，使用前述的內窺鏡，該方法包括:
[0037]將內窺鏡伸入人體中，內窺鏡的前端抵達待檢測組織的位置；
[0038]關閉激光發射器，開啟白色光發射器，光導纖維的輸出端發射白色光照射待檢測組織；
[0039] 通過圖像傳感器、高增益放大器、編碼及發射器、接收及解碼器和圖像處理裝置，在顯示器上顯示由白色光照射的待檢測組織的圖像，確定疑似組織區域；
[0040]關閉白色光發射器,開啟激光發射器，光導纖維的輸出端以脈沖方式發射激光照射所述的疑似組織區域；[0041]通過圖像傳感器、高增益放大器、編碼及發射器、接收及解碼器和圖像處理裝置，在顯示器上顯示由激光照射后疑似組織區域的熒光圖像；
[0042]依據熒光的色澤鑒別疑似區域是否與惡性腫瘤相關，其中:以正常組織460nm±20nm處能量峰值為基準，
[0043]460nm±20nm處的峰值為基準值的100%、無其他峰值、熒光色澤為藍白色鑒別為
正常組織；
[0044]460nm±20nm處的峰值大于基準值的60%、無其他峰值、突光色澤為桔黃或者桔紅色鑒別為良性病變組織； [0045]460nm±20nm處的峰值小于基準值的40%、在400nm±20nm處和670nm±20nm存
在峰值、熒光色澤為紫紅色鑒別為惡性腫瘤組織；
[0046]460nm±20nm處的峰值小于基準值的40%、另外在400nm±20nm處存在峰值、突光
色澤為紫色鑒別為重度非典型增生組織；
[0047]460nm± 20nm處的峰值小于基準值的40 %、另外在670nm土 20nm處存在峰值、熒光
色澤為暗紅色鑒別為重度非典型增生組織；
[0048]460nm±20nm處的峰值小于基準值的40%、無其他峰值、熒光色澤為暗色鑒別為
輕、中度非典型增生組織。
[0049]本發明的光學觀測設備、使用該光學觀測設備的內窺鏡以及相關的鑒別方法，能夠對處于癌前病變階段的腫瘤，尤其是病灶小于5_的惡性腫瘤進行及時的鑒別。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0050]本發明上述的以及其他的特征、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中:
[0051]圖1A揭示了惡性腫瘤(癌癥)的防治概念示意圖。
[0052]圖1B揭示了使用激發光源對人體組織(主要是上皮組織或粘膜)進行檢測的示意圖。
[0053]圖2A是正常組織的固有熒光光譜特征曲線。
[0054]圖2B是良性病變組織的固有熒光光譜特征曲線。
[0055]圖2C是癌組織的固有熒光光譜特征曲線。
[0056]圖2D是重度非典型增生組織的固有熒光光譜特征曲線。
[0057]圖2E是重度非典型增生組織的固有熒光光譜特征曲線。
[0058]圖2F是中度或者輕度非典型增生組織的固有熒光光譜特征曲線。
[0059]圖3揭示了根據本發明的一實施例的光學觀測設備的結構示意圖。
[0060]圖4揭示了根據本發明的一實施例的內窺鏡的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0061]人類腫瘤廣義的分成兩大類，即良性腫瘤以及惡性腫瘤。依據病理學分類，惡性腫瘤均來源于四大組織，即上皮組織、間葉組織、淋巴造血組織、神經組織。來源于上皮組織的惡性腫瘤，統稱為癌。而癌的發生，發源地是在上皮層內部。上皮組織的厚度因各器官差異很大。約在0.6mm至1.6mm不等。但它們的共同點是在癌變的前期，也稱為癌前病變，病變發生在薄薄的上皮組織內。癌前病變按照病灶病理學分類為非典型增生。非典型增生分為三級。其病灶均保留在上皮層內。故學名為“上皮內瘤樣病變”。如果能在癌前病變時期就及時發現，此類腫瘤有很大的希望能夠治愈。癌前病變時期的病灶均小于5mm，如前文所述，是屬于診斷和治療惡性腫瘤的最佳時期，本發明的目的就是能夠大幅度地提升處于癌前病變時期的惡性腫瘤的檢出率。
[0062]圖1A揭示了惡性腫瘤(癌癥)的防治概念示意圖。如圖所示，對于惡性腫瘤(癌癥)的防治可以分為三個階段，也稱為三級防治:
[0063]一級防治是指預防，主要針對外界環境，包括清理和減少病毒、大氣有毒物，改良生活習慣，對遺傳因素進行排查，減少由于地理因素造成的各類輻射等一級防治主要是針對引起基因突變的一些誘因進行防治。一級防治涉及因素太多，并且也不是所有的誘因都會引起基因突變，所以一級防治目前尚停留在概念階段。
[0064]二級防治是指對“癌前病變”階段進行檢測。如圖1A所示，在發生基因突變之后，會歷經非典型增生階段和原位癌階段，這兩個階段都是癌前病變階段。此時尚未形成“浸潤癌”，并且會有最長5~6年的潛伏期。此時是治療惡性腫瘤的最佳時機，也是本發明的鑒別方法所針對的時期。如圖1A所示，在原位癌演變成早期浸潤之前，如果能夠進行及時有效的阻斷，將是預防及治療癌癥的最佳時機。
[0065]三級防治是指對“癌”的治療。在進入三級防治時期，癌癥已經形成，為早期浸潤或者浸潤癌，此時的治療就是目前采用的各種手段。但實際上進入此階段后癌癥已經處于不可逆轉的狀態。
[0066]人類惡性腫瘤85%源于上皮組織，當然還有源于間葉組織、淋巴血液組織及神經組織。無論惡性腫瘤源于何類組織，其細胞惡變均需經歷一段漫長的漸變過程。此過程稱為癌前病變或稱為非典型增生階段，也稱其為惡性腫瘤的潛伏期，潛伏期通常為5~6年。非典型增生階段的患者并非是通常意義上的惡性腫瘤患者，非典型增生、原位癌在病理學被稱異常增生。因為異常增生的病灶部位絕大部份是異形細胞及少量癌細胞。這種異常增生，惡變的可能性就大一些。惡性細胞形成過程并不是孤立的事件，有其特殊的生存環境與生存條件，沒有宿主提供特殊環境與條件，惡性細胞也不可能生成。另外，從分子生物學角度分析，從正常細胞轉化為惡性細胞要經歷多個步驟，在此過程中其周邊的生物化學環境已經起了質的變化，如基因突變，繼而導致基因表達異常，而細胞中蛋白質和酶的變化，必然引起各種代謝比如卟啉代謝的變化，包括宿主產生的生長因子，激素和提供惡性細胞快速生長的血管分布組合。這些前期條件形成后。惡性細胞才有生存的條件。
[0067]從電子水平研究生物學的領域為量子生物學，用量子力學為工具用于生物學上的研究，也即從電子水平研究亞分子生物學。由于分子生物學與量子生物學的進展，人類對自身的認識有了很大提高。人體是由蛋白質大分子為主的許多分子構成的。這當然會認為一切生物反應必然是分子反應。但 申請人:認為這些反應不應當僅僅為大分子反應，而應該有某些更小活性更大和更敏感的單位參加。這些單位只能是非定域的，具有高度反應活性的電子。這些單個電子很容易被激發和強烈地吸收光子，可呈現很強的色彩。有這種不配對電子的分子稱為自由基，這種分子非常活潑，亦稱電子非定域性，由此可能產生快速相互作用而具有重要的生物意義。除了共軛雙鍵的丌電子具有活動性外，產生電子的非定域性還有很多可能性。熒光在可見光波段所顯示的顏色也是電子與光子相互作用的結果。當光子進入某物質后，可能有兩種情況發生:一種是進入物質后能量幾乎不被吸收，另一種是能量被全部或部份吸收。后一種情況在吸收過程中，光能量被轉移給分子。但是吸收本身是一種高度專一的現象，即一定的結構的分子只能吸收一定能量的光輻射，只要激發光能量足夠強，這個受激分子即能獲得較高的能量，并躍遷至高能級，通過內部轉換過程，把部份能量轉移給周圍分子，而自已回到最低激發態，如果它不通過內部轉換的方式來消耗能量而回到基態，而是通過發射相應的光子釋放能量，那就是發射熒光。各種物種(包括惡性腫瘤所處的生物化學環境)分子結構以及所處的周邊環境的不同，它們各自都有自已的特殊光譜頻率，當某種特殊光頻率照射該物質(包括人體組織)。圖1B揭示了使用激發光源對人體組織(主要是上皮組織或粘膜)進行檢測的示意圖。其中激發光源102發出的激發光104通過光纖106照射到人體組織108 (主要是上皮組織或粘膜)，在人體組織108內部發生電子躍遷，電子110躍遷過程中產生熒光，熒光由肉眼或者圖像采集裝置112進行采集。從上述熒光機理可知，熒光的產生是分子結構內量子態的變化引起的。不同的分子結構產生不同的熒光波長。雖然到目前為止，惡性腫瘤其周邊生物化學的基本環境尚未搞清，但只要外界有足夠能量的激發光去激發惡性腫瘤與正常組織，惡性腫瘤與正常組織各自吸收對應自已能夠吸收的光量子，再將其吸收 的光量子的能量通過釋放熒光的形式回落于基態，此釋放的熒光光譜中包含著大量惡性腫瘤與正常組織其周邊生物化學信息，借此獲得的熒光信息，能從中能建立起鑒別惡性腫瘤、非典型增生、良性病變病灶的熒光光譜與熒光圖像的診斷標準。
[0068]這個熒光光譜的分布，直接反映分子結構內部的不同受激態的能量分布的變化。分子的光學性質是根據分子內的電子結構決定的，也是代表了各個分子的基本的，獨立的結構形式。固有熒光光譜能夠顯示某個分子的特征，同理，用固有熒光光譜技術測量人體某一組織，必然也能顯示人體組織的分子特征。當被測人體組織是惡性腫瘤組織、非典型增生組織、炎癥、潰瘍、正常組織。必然會顯示各自特征的固有熒光光譜特征曲線和固有熒光光譜色澤圖像。圖2A~2F揭示了不同人體組織的固有熒光光譜特征曲線和固有熒光光譜色澤圖像。
[0069]圖2A是正常組織的固有熒光光譜特征曲線，固有熒光光譜色澤是藍白色。
[0070]圖2B是良性病變組織的固有熒光光譜特征曲線，固有熒光光譜色澤是桔黃或桔紅色。
[0071]圖2C是癌組織的固有熒光光譜特征曲線，固有熒光光譜色澤是紫紅色。
[0072]圖2D是重度非典型增生組織的固有熒光光譜特征曲線，固有熒光光譜色澤是暗紅色，該重度非典型增生組織有癌變可能。
[0073]圖2E是重度非典型增生組織的固有熒光光譜特征曲線，固有熒光光譜色澤是紫色，該重度非典型增生組織有癌變可能。
[0074]圖2F是中度或者輕度非典型增生組織的固有熒光光譜特征曲線，固有熒光光譜色澤是暗色，該中度或者輕度非典型增生組織有暫時沒有癌變可能。
[0075]這些固有熒光光譜曲線和固有熒光色澤圖像都是真實反映人體組織周邊的生物化學環境。人體組織已知可測得的生物分子熒光光譜，包括氨基酸骨膠原、結構蛋白酶和輔酶、脂肪和卟啉細胞代謝相關的輔酶、腺嘌呤二核苷酸、黃素腺嘌吟二核苷酸(NADH)和黃素單核酸、色胺酸、膠原蛋白、抗皮炎素、彈性蛋白、脂腸色素、吖啶黃素、葉啉等。這些分子經特殊光激發后都會發射具有各自的固有熒光光譜，以示表達它們各自的特性。
[0076]通過對于1000多例外科切除的離體標本的研究，包括胃癌、胃潰瘍、結腸腺癌、子宮頸內膜癌等。對最佳激發光波長、能量與發射光的函數關系(EEMexc1-tation-emissionmatnrices)進行研究，即要探索用符合人體組織激發固有熒光的最有效的激發波長與能量。理論分析，要保證人體組織有效的固有熒光有足夠的強度，應選用較長的波長及較低的能量。因為短波長與高能量容易損傷人體活組織以及使其光分解，即“漂白”。激發光到達組織的能量要求是根據實時檢測的上皮組織厚度而確定不高于0.3~0.5mj/m2。通過大量試驗和分析，得出以下結論:
[0077]I)激發光波長
[0078]通過試管內研究激發光對原卟啉(protoprphynins Ix bisodium, PP)和牛血清蛋白(Bovinsserdium albu-min,BSA)復合物的發光特性。激發光分別選用如下波長:337nm、365nm、405nm，經分析發現337nm和365nm作為人體組織的激發光所產生的固有熒光光譜相似，同樣選405nm作為激發光明顯在固有突光光譜曲線上少了 420nm左右的峰值。表1揭示了 PP、PP-BSA和癌組織在不同激發光波長下展示出的熒光光譜特性。
[0079]表1
[0080]
【權利要求】
1.一種用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備，其特征在于，所述光學觀測設備具有一容納空間與一透明前端，該光學觀測設備包括: 光導纖維，光導纖維的輸入端延伸至所述容納空間，光導纖維的輸出端延伸至所述透明前端； 激光發射器，放置在所述容納空間中，激光發射器以脈沖方式發射波長為340nm±20nm,能量為 0.3 ~0.5mj/m2 的激光； 聚焦裝置，放置在所述容納空間中，聚焦裝置耦合至激光發射器的輸出端，將所述激光聚焦至所述光導纖維的輸入端； 白色光發射器，放置在所述容納空間中，白色光發射器發射白色光，所述白色光導入所述光導纖維的輸入端，其中所述激光發射器與白色光發射器交替開啟； 圖像傳感器，放置在所述透明前端，圖像傳感器獲取由所述光導纖維的輸出端發射的光線所照射的區域的圖像，將光信號轉換成電信號； 高增益放大器，耦合到所述圖像傳感器，對所述圖像傳感器產生的電信號進行放大；編碼及發射器，耦合到所述高增益放大器，對所述高增益放大器的輸出進行編碼并發射所述經編碼的信號。
2.如權利要求1所述的用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備，其特征在于，所述編碼及發射器發射的經編碼的信號由一接收及解碼器接收，經解碼后提供給圖像處理裝置，圖像處理裝置還原出所述圖像傳感器獲取的圖像并顯示該圖像。
3.如權利要求2所述的用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備，其特征在于，所述激光發射器的額定輸出能量>10mj、輸出脈寬<5ns、單脈沖功率>100KW、重復頻率I~50 次/S。
4.如權利要求2所述的用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備，其特征在于，所述白色光發射器是一個或數個LED，所述LED對準所述光導纖維的輸入端，所述LED的光譜為日光光譜，色溫為5000K±400K。
5.如權利要求2所述的用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備，其特征在于， 所述光導纖維是適合于傳輸紫外光波段以及可見光波段的石英光導纖維或液體光導纖維；所述光導纖維在300nm~700nm波段范圍內的光具有低衰減率。
6.如權利要求2所述的用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的光學觀測設備，其特征在于，所述圖像傳感器使用石墨烯感光元件，能感知0.2Iux~0.6Iux強度的突光。
7.一種用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的方法，其特征在于，使用如權利要求1-7中任一項所述的光學觀測設備，所述方法包括: 將光學觀測設備的透明前端對準待檢測組織； 關閉激光發射器，開啟白色光發射器，光導纖維的輸出端發射白色光照射待檢測組織； 通過圖像傳感器、高增益放大器、編碼及發射器、接收及解碼器和圖像處理裝置，在顯示器上顯示由白色光照射的待檢測組織的圖像，確定疑似組織區域； 關閉白色光發射器，開啟激光發射器，光導纖維的輸出端以脈沖方式發射激光照射所述的疑似組織區域； 通過圖像傳感器、高增益放大器、編碼及發射器、接收及解碼器和圖像處理裝置，在顯示器上顯示由激光照射后疑似組織區域的熒光圖像； 依據熒光的色澤鑒別疑似區域是否與惡性腫瘤相關，其中:以正常組織460nm±20nm處能量峰值為基準， 460nm±20nm處的峰值為基準值的100%、無其他峰值、熒光色澤為藍白色鑒別為正常組織； 460nm±20nm處的峰值大于基準值的60%、無其他峰值、突光色澤為桔黃或者桔紅色鑒別為良性病變組織； 460nm±20nm處的峰值小于基準值的處和670nm±20nm存在峰值、熒光色澤為紫紅色鑒別為惡性腫瘤組織； 460nm± 20nm處的峰值小于基準值的40 %、另外在400nm土 20nm處存在峰值、熒光色澤為紫色鑒別為重度非典型增生組織； 460nm± 20nm處的峰值小于基準值的40 %、另外在670nm土 20nm處存在峰值、熒光色澤為暗紅色鑒別為重度非典型增生組織； 460nm± 20nm處的峰值小于基準值的40 %、無其他峰值、熒光色澤為暗色鑒別為輕、中度非典型增生組織。
8.一種用于鑒別惡性腫瘤的形 成過程的內窺鏡，其特征在于，所述內窺鏡的前端具有如權利要求1-7中任一項所述的光學觀測設備。
9.如權利要求8所述的用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的內窺鏡，其特征在于，還包括一圖像處理終端，所述圖像處理終端包括接收及解碼器、圖像處理裝置及顯示器； 所述編碼及發射器發射的經編碼的信號由所述接收及解碼器接收，經解碼后提供給圖像處理裝置，圖像處理裝置還原出所述圖像傳感器獲取的圖像并由顯示器顯示該圖像。
10.一種用于鑒別惡性腫瘤的形成過程的方法，其特征在于，使用如權利要求9所述的內窺鏡，所述方法包括: 將內窺鏡伸入人體中，內窺鏡的前端抵達待檢測組織的位置； 關閉激光發射器，開啟白色光發射器，光導纖維的輸出端發射白色光照射待檢測組織； 通過圖像傳感器、高增益放大器、編碼及發射器、接收及解碼器和圖像處理裝置，在顯示器上顯示由白色光照射的待檢測組織的圖像，確定疑似組織區域； 關閉白色光發射器，開啟激光發射器，光導纖維的輸出端以脈沖方式發射激光照射所述的疑似組織區域； 通過圖像傳感器、高增益放大器、編碼及發射器、接收及解碼器和圖像處理裝置，在顯示器上顯示由激光照射后疑似組織區域的熒光圖像； 依據熒光的色澤鑒別疑似區域是否與惡性腫瘤相關，其中:以正常組織460nm±20nm處能量峰值為基準， 460nm±20nm處的峰值為基準值的100%、無其他峰值、熒光色澤為藍白色鑒別為正常組織； 460nm±20nm處的峰值大于基準值的60%、無其他峰值、突光色澤為桔黃或者桔紅色鑒別為良性病變組織； 460nm±20nm處的峰值小于基準值的40%、在400nm±20nm處和670nm±20nm存在峰值、熒光色澤為紫紅色鑒別為惡性腫瘤組織； 460nm± 20nm處的峰值小于基準值的40 %、另外在400nm土 20nm處存在峰值、熒光色澤為紫色鑒別為重度非典型增生組織； 460nm± 20nm處的峰值小于基準值的40 %、另外在670nm土 20nm處存在峰值、熒光色澤為暗紅色鑒別為重度非典型增生組織； 460nm±20nm處的峰值小于基準值的40%、無其他峰值、熒光色澤為暗色鑒別為輕、中度非典型增 生組織。
【文檔編號】G01N21/64GK103989459SQ201410217638
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】曾堃, 顏國正, 虞震芬, 王志武, 劉大生, 姜萍萍 申請人:曾堃, 顏國正