基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统

专利2025-05-31  8


本技术属于医疗设备,具体的说,涉及一种基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统。


背景技术:

1、外科手术范围的选择一直是外科治疗关注的焦点,过大的切除范围会造成过大的创口、累及重要器官,而不彻底的切除又会带来高复发率。如何尽可能切除所有病变部位,又尽可能保留正常组织,是一大挑战。

2、现阶段外科手术针对恶性肿瘤切除,如恶性脑瘤、乳腺癌、头颈口腔癌、恶性黑色素瘤、佩吉特病、眼睑基底细胞癌、隆突性纤维肉瘤等,往往要兼顾切除范围合适且尽可能保留正常组织以尽可能保护器官的基本功能。合适的切缘判断尤为重要。

3、目前手术切缘的判断方法主要有三种方式:一、通过术中冰冻切片采用he染色进行病理判断,缺点是术中冰冻切片制备复杂,步骤繁琐耗时长,易被破坏,且检查范围有限。二、基于光学探测的方法,利用自体荧光成像、二次谐波成像、受激拉曼散射成像等,对组织切片的结构进行显微成像,其速度略快于方式一,测量和得出判断的时间通常也需要几到几十分钟。三、利用荧光分子(如吲哚氰绿)实现肿瘤染色和显像,这种方式缺乏肿瘤特异性,需要使用合适的染色分子,染色药物需要等待一定的时间显色,且组织穿透深度低,荧光边界浸染显像非常普遍导致荧光信号分辨肿瘤边界的分辨率降低。上述三种常用方式的检测速度、空间分辨率和准确度都有待提高。


技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足,本实用新型的目的在于提供一种检测效率高的基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统。该系统利用一根单模光纤和多根多模光纤组成的光纤束导入,将光纤探头直接对准新鲜组织进行多通道荧光寿命衰减曲线探测,通过检测组织上的多个点来得到判断描出一个边界线实现快速边缘识别,其每个测量点的检测完成时间为秒量级,能明显提高检测速度。利用自体荧光中的不同分子提供的信息,能提供新陈代谢状态或体内原卟啉的含量及状态变化,有望在组织结构变化之前发现组织代谢或某些物质含量异常,提高判断灵敏度和准确度。

2、本实用新型的技术方案具体介绍如下。

3、一种基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统,其包括激光光源,准直镜,集成光纤束,滤波器转盘,光电探测器以及计算机;集成光纤束由一根单模光纤和多根多模光纤组成,多模光纤围绕布置在单模光纤周围,单模光纤的一端安装用于对准被检生物样本的光纤探头,滤波器转盘上设有若干滤波器,计算机内安装有时间相关单光子计数数据采集卡;其中:

4、激光光源,用于产生激发光,以激发被检生物样本中自体荧光物质发出荧光;

5、准直镜,用于将激光光源发出的激发光耦合进集成光纤束中的单模光纤;

6、集成光纤束,用于对被检生物样本扫描,其中单模光纤端用于导入激光使得激光照射在被检生物样本上产生信号光,多模光纤用于收集和传输信号光至滤波器转盘;

7、滤波器转盘,用于获取多通道不同波段的光信号数据;

8、光电探测器,用于收集经过滤波器转盘的来自不同通道的光信号数据;

9、计算机,用于对光电探测器采集的光信号数据进行处理,通过荧光寿命处理软件导出荧光寿命衰减曲线,以实现基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别。

10、本实用新型中,激光光源为皮秒激光器或飞秒脉冲激光器。

11、本实用新型中,集成光纤束中的多模光纤的根数为2-8根。

12、本实用新型中,还包括探测器耦合器,探测器耦合器用于将集成光纤束收集的信号光耦合进光电探测器。

13、本实用新型中,滤波器转盘设置在探测器耦合器内。

14、本实用新型中,滤波器转盘中不同滤波器分别选择性获取胶原蛋白、nadh、fad或原卟啉中至少两种物质分子的荧光。

15、本实用新型中,光电探测器选自光电倍增管、光电二极管、光电倍增管阵列、互补金属氧化物半导体或电荷耦合元件中的任一种。

16、本实用新型中,光电探测器为一个或多个。

17、本实用新型的工作原理如下:激光通过准直镜耦合进单模光纤,单模光纤端照射至被检生物样本上使所述检测样本产生信号光(荧光),然后信号光通过单模光纤周围的多模光纤收集,信号光经由装有滤波器转盘的探测器耦合器进入到光电探测器,滤波器转盘中的不同滤波器滤掉激光的散射和反射光以及部分分子被激发出来的荧光,以使得光电探测器 分别收集来自不同通道的特定波段的对应不同新陈代谢状态分子的荧光数据,新陈代谢状态分子包括还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸nadh(417-477nm)和黄素腺嘌呤二核苷酸fad分子(515-565nm). 原卟啉ix (593-670nm) 、胶原蛋白等,计算机基于获取的激光触发信号和光电探测器的信号获得每个测量点的信号光特征曲线后,进一步根据现有方法,对所测得的多通道荧光寿命衰减曲线进行整合,将平均数值和阈值相比,设定高或低于阈值为恶性或正常/良性,最终通过测得一系列的组织数据来获得不同点的癌变情况,从而实现肿瘤边缘的识别。

18、和现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:

19、本实用新型中探测模块设置多组探测单元,用不同滤色片获得对应不同分子的不同波段的荧光信号,从而对多通道的特征数据进行探测,获取多通道荧光寿命衰减曲线,获得不同分子的比例分布信息,实现对不同分子的信息的区分;所得数据基于现有方法进行分析和建模,可以实现肿瘤边缘检测的高准确率和高检测效率。

20、本实用新型的系统光学系统简单、检测速度快、灵敏度高,能用于实现恶性肿瘤边缘的快速识别。



技术特征:

1.一种基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统,其特征在于,其包括激光光源,准直镜,集成光纤束,滤波器转盘,光电探测器以及计算机;集成光纤束由一根单模光纤和多根多模光纤组成,多模光纤围绕布置在单模光纤周围,单模光纤的一端安装用于对准被检生物样本的光纤探头,滤波器转盘上设有若干滤波器,计算机内安装有时间相关单光子计数数据采集卡;其中:

2.根据权利要求1所述的基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统,其特征在于,激光光源为皮秒激光器或飞秒脉冲激光器。

3.根据权利要求1所述的基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统,其特征在于,集成光纤束中的多模光纤的根数为2-8根。

4.根据权利要求1所述的基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统,其特征在于,还包括探测器耦合器,探测器耦合器用于将集成光纤束收集的信号光耦合进光电探测器。

5.根据权利要求4所述的基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统,其特征在于,滤波器转盘设置在探测器耦合器内。

6.根据权利要求1所述的基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统,其特征在于,滤波器转盘中不同滤波器用于分别选择性获取胶原蛋白、nadh、fad或原卟啉中至少两种物质分子的荧光。

7.根据权利要求1所述的基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统,其特征在于,光电探测器选自光电倍增管、光电二极管、光电倍增管阵列、互补金属氧化物半导体或电荷耦合元件中的任一种。

8.根据权利要求1所述的基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统,其特征在于,光电探测器为一个或多个。


技术总结
本技术公开了一种基于自体荧光寿命的恶性肿瘤边缘快速识别系统。该系统通过一根单模光纤和多根多模光纤组成的光纤束导入,将光纤探头直接对准新鲜组织进行多通道自体荧光寿命衰减曲线探测,从而用于肿瘤切除的术中切缘指导。本技术系统的优点是光学系统简单、检测速度快、灵敏度高,有利于临床诊断中快速准确地判断恶性肿瘤切缘。

技术研发人员:糜岚,苏文华,马炯
受保护的技术使用者:复旦大学
技术研发日:20230906
技术公布日:2024/7/25
转载请注明原文地址: https://bbs.8miu.com/read-431015.html

最新回复(0)