一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，其特征在于：包括LED燈冷光源、光纖、關(guān)節(jié)鏡探頭、圖像傳感器CCD、飛秒光纖激光器、可以把光信號導(dǎo)向不同光纖的光纖開關(guān)、拉曼光譜儀、可見光譜儀、計(jì)算機(jī)控制處理單元。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，構(gòu)思巧妙，具有廣闊的發(fā)展前景和較大的推廣意義。
【專利說明】一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其是一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)節(jié)鏡，是目前診治關(guān)節(jié)疾病的重要光學(xué)器械。醫(yī)生通過關(guān)節(jié)鏡可以對關(guān)節(jié)腔內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面觀察，許多關(guān)節(jié)腔內(nèi)的病變可以得到直接診斷和治療。然而，對關(guān)節(jié)鏡不能確診的可疑病灶，則還需要通過活檢、病理分析等一系列過程，如此便浪費(fèi)了寶貴的治療時間。因此發(fā)展既擁有現(xiàn)有關(guān)節(jié)鏡的功能又能實(shí)現(xiàn)對可疑病灶進(jìn)行定量分析與確診的新技術(shù)是未來關(guān)節(jié)鏡的重點(diǎn)發(fā)展方向，又是醫(yī)學(xué)進(jìn)步中迫切需要解決的關(guān)鍵科技問題。
[0003]眾所周知，關(guān)節(jié)腔內(nèi)主要由骨細(xì)胞、細(xì)胞外間質(zhì)以及骨成分組成。因此，能實(shí)現(xiàn)對這些成分變化等信息的分析與量化對關(guān)節(jié)疾病的診斷具有重大的臨床價值。然而，目前臨床的檢測技術(shù)都無法實(shí)現(xiàn)對這些信息的分析與量化。
[0004]近年來，顯微光譜技術(shù)由于具有無創(chuàng)、簡單、快速、高效等優(yōu)點(diǎn)已在生物醫(yī)學(xué)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。特別是顯微非線性光譜技術(shù)，它是利用飛秒激光與細(xì)胞及細(xì)胞外間質(zhì)的內(nèi)在成分相 互作用發(fā)生的線性光學(xué)效應(yīng)，能有效分析與量化細(xì)胞功能和細(xì)胞外間質(zhì)成分的變化情況。另外，顯微拉曼光譜技術(shù)，通過對與入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析，能提供無機(jī)和有機(jī)成分信息，包括礦物晶格和膠原蛋白二級結(jié)構(gòu)信息等特點(diǎn)，在骨組織研究中有著重要應(yīng)用。簡言之，顯微拉曼光譜技術(shù)能為骨成分提供了一種精確的量化手段。
[0005]但目前，在關(guān)節(jié)鏡中仍然沒有很好應(yīng)用顯微非線性光譜技術(shù)和顯微拉曼光譜技術(shù)。如果，關(guān)節(jié)鏡能夠集合顯微非線性光譜技術(shù)和顯微拉曼光譜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，將獲得骨細(xì)胞、細(xì)胞外間質(zhì)以及骨成分變化等的定量信息，進(jìn)一步提高醫(yī)生診斷關(guān)節(jié)病變和評估關(guān)節(jié)功能的準(zhǔn)確性以及手術(shù)的準(zhǔn)確率和成功率。
[0006]因此，設(shè)計(jì)一種將顯微非線性光譜技術(shù)、顯微拉曼光譜技術(shù)與關(guān)節(jié)鏡相結(jié)合的多模關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高醫(yī)生診斷關(guān)節(jié)病變和評估關(guān)節(jié)功能的準(zhǔn)確性以及手術(shù)的準(zhǔn)確率和成功率。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案在于:
一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，其特征在于:包括LED燈冷光源、光纖、關(guān)節(jié)鏡探頭、圖像傳感器CCD、飛秒光纖激光器、可以把光信號導(dǎo)向不同光纖的光纖開關(guān)、拉曼光譜儀、可見光譜儀、計(jì)算機(jī)控制處理單元；所述光纖包括第一、第二、第三、第四、第五、第六光纖；所述LED燈冷光源經(jīng)第一光纖與所述關(guān)節(jié)鏡探頭形成第一入射光路，所述關(guān)節(jié)鏡探頭經(jīng)第二光纖與所述圖像傳感器形成第一反射光路；所述飛秒光纖激光器通過第三光纖與所述關(guān)節(jié)鏡探頭形成第二入射光路，所述內(nèi)窺鏡探頭依次通過第四光纖、光纖開關(guān)、第五光纖與所述拉曼光譜儀形成其中一路的第二反射光路；所述內(nèi)窺鏡探頭依次通過第四光纖、光纖開關(guān)、第六光纖與所述可見光譜儀形成另一路的第二反射光路；所述計(jì)算機(jī)控制處理單元分別與所述LED燈冷光源、所述飛秒光纖激光器、所述圖像傳感器、所述拉曼光譜儀、所述可見光譜儀電路連接。
[0009]其中，所述關(guān)節(jié)鏡探頭由一微型掃描器件、一顯微物鏡和分別與第一、第二、第三、第四光纖連接的四光纖組成。
[0010]所述LED燈冷光源照度在工作范圍內(nèi)達(dá)到300LUX以上。
[0011]所述飛秒光纖激光器是一高重復(fù)頻率的超短脈沖激光器，頻率達(dá)76 MHz，超短脈沖為60 fs，波長為780 nm，輸出功率為60 mW。
[0012]所述拉曼光譜儀由一個陷波濾波片、一個高質(zhì)量的反射光柵和高靈敏度TE致冷控溫C⑶陣列組成，光譜分辨率可達(dá)5 cm-1，光譜覆蓋范圍175-3500 cm-1 ;所述與拉曼光譜儀連接的光纖，直徑為100
[0013]所述可見光譜儀由一個ΚΡ650型短通濾波片、兩個色散棱鏡和一個增強(qiáng)型CXD組成，光譜分辨率可達(dá)I nm，探測的波長范圍350-650 nm ;所述與可見光譜儀連接的第六光纖，直徑為200 μ mo
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明采用LED燈冷光源，照度在工作范圍內(nèi)達(dá)到300LUX以上，顏色接近于日光，獲得的圖像更加逼真、清晰，具有成本低、壽命長、輕便、緊湊等優(yōu)點(diǎn)；光纖開關(guān)可以把光信號導(dǎo)向不同的光纖，從而可實(shí)現(xiàn)光路的切換；飛秒光纖激光器既作為測量顯微拉曼光譜的光源又作為測量顯微非線性光譜的光源，并具有成本低、小型化、集約化等優(yōu)勢；基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，既能實(shí)現(xiàn)對關(guān)節(jié)腔內(nèi)病灶的顯示與定位又能實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)腔表面及骨的生化成分變化等信息的分析與量化；該系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)病變診斷提供了新方法和新技術(shù)，對提高醫(yī)生診斷關(guān)節(jié)病變和評估關(guān)節(jié)功能的準(zhǔn)確性以及手術(shù)的準(zhǔn)確率和成功率具有重要意義。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，構(gòu)思巧妙，具有廣闊的發(fā)展前景和較大的推廣意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)造示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
[0017]參考圖1，本發(fā)明涉及本發(fā)明提供一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，包括冷光源:LED燈1、第一光纖2、關(guān)節(jié)鏡探頭3、第二光纖4、圖像傳感器CCD 5、飛秒光纖激光器6、第三光纖7、第四光纖8、光纖開關(guān)9、第五光纖10、拉曼光譜儀11、第六光纖12、可見光譜儀13、計(jì)算機(jī)控制處理單元14。
[0018] 所述冷光源:LED燈I發(fā)出的光通過所述第一光纖2入射到所述關(guān)節(jié)鏡探頭3內(nèi)，從而到關(guān)節(jié)腔表面，所產(chǎn)生的反射光信號從所述關(guān)節(jié)鏡探頭3輸出，接著通過所述第二光纖4把反射光信號導(dǎo)向所述圖像傳感器5進(jìn)行探測，所述圖像傳感器將探測到的信號輸入所述計(jì)算機(jī)控制處理單元14，獲得白光圖像，從而確定關(guān)節(jié)腔表面病灶的具體位置；在確定關(guān)節(jié)腔表面病灶的具體位置后，所述飛秒光纖激光器6發(fā)出的近紅外超短脈沖光通過所述第三光纖7到所述關(guān)節(jié)鏡探頭3內(nèi)，從而到達(dá)關(guān)節(jié)腔表面的病灶，所產(chǎn)生的光學(xué)信號從所述內(nèi)窺鏡探頭3輸出，接著通過所述第四光纖8入射到所述光纖開關(guān)9，然后通過調(diào)控所述光纖開關(guān)9把光信號導(dǎo)向第五光纖10并通過所述第五光纖10入射到所述拉曼光譜儀11進(jìn)行探測，所述拉曼光譜儀11將探測到的光信號輸入所述計(jì)算機(jī)控制處理單元14，獲得顯微拉曼光譜，從而實(shí)現(xiàn)顯微拉曼光譜的測量。
[0019]在實(shí)現(xiàn)顯微拉曼光譜測量后，通過調(diào)控所述光纖開關(guān)9把光信號導(dǎo)向第六光纖12并通過所述第六光纖12入射到所述可見光譜儀13進(jìn)行探測，所述可見光譜儀13將探測到的光信號輸入所述計(jì)算機(jī)控制處理單元14，獲得顯微非線性光譜，從而實(shí)現(xiàn)顯微非線性光譜的測量。
[0020]優(yōu)選的，所述內(nèi)窺鏡探頭由四光纖、一微型掃描器件和一顯微物鏡組成；所述冷光源:LED燈，照度在工作范圍內(nèi)達(dá)到300LUX以上，顏色接近于日光，獲得的圖像更加逼真、清晰，具有成本低、壽命長、輕便、緊湊等優(yōu)點(diǎn)；所述飛秒光纖激光器是一高重復(fù)頻率的超短脈沖激光器，頻率達(dá)76 MHz，超短脈沖為60 fs,波長為780 nm，輸出功率為60 mW左右，具有成本低、小型化、集約化等優(yōu)勢；所述拉曼光譜儀由一個陷波濾波片、一個高質(zhì)量的反射光柵和高靈敏度TE致冷控溫C⑶陣列組成，光譜分辨率可達(dá)5 CnT1，光譜覆蓋范圍175-3500cm-1 ;所述與拉曼光譜儀連接的光纖，直徑為100 μ m，具有作為探測針孔的功能；所述可見光譜儀由一個短通濾波片(KP650)、兩個色散棱鏡和一個增強(qiáng)型CXD組成，光譜分辨率可達(dá)I nm，探測的波長范圍350-650 nm ;所述與可見光譜儀連接的光纖，直徑為200 μ m。
[0021]本發(fā)明為關(guān)節(jié)病變診斷提供了新方法和新技術(shù)，對提高醫(yī)生診斷關(guān)節(jié)病變和評估關(guān)節(jié)功能的準(zhǔn)確性以及手術(shù)的準(zhǔn)確率和成功率具有重要意義。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，其特征在于:包括LED燈冷光源、光纖、關(guān)節(jié)鏡探頭、圖像傳感器CCD、飛秒光纖激光器、可以把光信號導(dǎo)向不同光纖的光纖開關(guān)、拉曼光譜儀、可見光譜儀、計(jì)算機(jī)控制處理單元；所述光纖包括第一、第二、第三、第四、第五、第六光纖；所述LED燈冷光源經(jīng)第一光纖與所述關(guān)節(jié)鏡探頭形成第一入射光路，所述關(guān)節(jié)鏡探頭經(jīng)第二光纖與所述圖像傳感器形成第一反射光路；所述飛秒光纖激光器通過第三光纖與所述關(guān)節(jié)鏡探頭形成第二入射光路，所述內(nèi)窺鏡探頭依次通過第四光纖、光纖開關(guān)、第五光纖與所述拉曼光譜儀形成其中一路的第二反射光路；所述內(nèi)窺鏡探頭依次通過第四光纖、光纖開關(guān)、第六光纖與所述可見光譜儀形成另一路的第二反射光路；所述計(jì)算機(jī)控制處理單元分別與所述LED燈冷光源、所述飛秒光纖激光器、所述圖像傳感器、所述拉曼光譜儀、所述可見光譜儀電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，其特征在于:所述關(guān)節(jié)鏡探頭由一微型掃描器件、一顯微物鏡和分別與第一、第二、第三、第四光纖連接的四光纖組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，其特征在于:所述LED燈冷光源照度在工作范圍內(nèi)達(dá)到300LUX以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，其特征在于:所述飛秒光纖激光器是一高重復(fù)頻率的超短脈沖激光器，頻率達(dá)76 MHz，超短脈沖為60 fs，波長為780 nm，輸出功率為60 mW。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，其特征在于:所述拉曼光譜儀由一個陷波濾波片、一個高質(zhì)量的反射光柵和高靈敏度TE致冷控溫CCD陣列組成，光譜分辨率可達(dá)5 cm-1，光譜覆蓋范圍175-3500 cm-1 ;所述與拉曼光譜儀連接的光纖，直徑為100 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多模光譜技術(shù)的關(guān)節(jié)鏡系統(tǒng)，其特征在于:所述可見光譜儀由一個KP650型短通濾波片、兩個色散棱鏡和一個增強(qiáng)型CCD組成，光譜分辨率可達(dá)I nm，探測的波長范圍350-650 nm ;所述與可見光譜儀連接的第六光纖，直徑為200 μ m。
【文檔編號】A61B5/00GK103932673SQ201410166357
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】卓雙木, 陳建新, 謝樹森, 朱小欽, 鄭莉琴 申請人:福建師范大學(xué)