螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種無創(chuàng)醫(yī)療器械【技術領域】的螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)，外殼以及設置于其內(nèi)部的光學成像部分、無線能量信息收發(fā)部分、運動部分和微處理器，微處理器與光學成像部分相連并接收模擬圖像信息，無線能量信息收發(fā)部分接收包含控制指令的無線能量并輸出來自微處理器的數(shù)字圖像，運動部分接收微處理器的控制指令以調(diào)整偵察系統(tǒng)的位置及姿態(tài)。本發(fā)明能夠對獲取胃腸道的可視光和熒光圖像信息，其獲取的熒光圖像信息可作為胃腸道癌前病變組織的篩查依據(jù)。系統(tǒng)包含一個可擴張的螺線型腿式機械結構，可有效擴張胃腸道直徑以增加攝像頭的視野，以便獲取消化道皺褶中的圖像信息，此外該機構還可控制系統(tǒng)停泊于消化道的特定位置，實現(xiàn)駐留檢查。
【專利說明】螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種無創(chuàng)醫(yī)療器械【技術領域】的系統(tǒng)，具體是一種螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活節(jié)奏加快與飲食結構的不斷改變，胃腸道疾病的發(fā)病率日趨升高。據(jù)報道，我國胃腸道惡性腫瘤的粗死亡率為37/10萬，高于肝癌的25.17/10萬、肺癌的31.44/10萬，占據(jù)死亡率的第一位。我國男性胃腸道惡性腫瘤標準化年齡死亡率比發(fā)達國家男性高13.2%，農(nóng)村男性胃腸道惡性腫瘤的標準化年齡死亡率比城鎮(zhèn)男性高16.85%,農(nóng)村女性比城鎮(zhèn)男性高16.5%，已成為危害人民健康和生命質量的頑癥之一。
[0003]胃腸道惡性腫瘤等疾病病情隱匿，目前臨床上難以發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)現(xiàn)病情已達一定程度，80%已處于中晚期，延誤了最佳治療時機。臨床實踐表明，早期胃腸道惡性腫瘤良好及時治療后的5年及以上的生存率達90%以上，有的甚至可以痊愈。因此提高早期胃腸癌變的診斷水平對胃腸癌變的早發(fā)現(xiàn)和早治療尤為重要，但目前臨床上缺乏經(jīng)濟、簡便、有效的篩查和早期診斷手段。
[0004]現(xiàn)代分子生物學研究表明，從正常細胞轉化為惡性細胞要經(jīng)歷多個步驟，細胞的周邊生化環(huán)境將產(chǎn)生質的變化并變成特殊的宿主體，這些特殊宿主體在不同波長單色光的激發(fā)下會發(fā)出熒光，因該熒光的產(chǎn)生無需外源性物質，因此稱為固有熒光。對于癌前病變組織，由于上皮細胞增生導致組織致密，阻擋了部分激發(fā)光，亮度減弱呈暗色。因此，通過固有熒光的顏色、亮度及熒光光譜特性，即可揭示特殊宿主體的生物化學特征，從而進行癌前病變組織的檢測。
[0005]利用固有熒光進行癌前病變`檢測方法目前有圖像法和光譜法。圖像法是根據(jù)正常組織與癌前病變組織固有熒光顏色、強度的不同來診斷是否為癌前病變。光譜法是將固有熒光經(jīng)光導纖維收集，經(jīng)過光/電信號變換、模/數(shù)轉換后，送入計算機系統(tǒng)通過專門設計的軟件顯示光譜曲線，根據(jù)正常組織與異常組織光譜曲線的差異判斷待檢組織的類型。顯然，熒光圖像法直接根據(jù)顏色進行檢測，優(yōu)點是直觀、簡單，能做出實時判斷、觀測視野大，且不需要復雜的裝置設備，非常有利于臨床推廣。熒光光譜法較為嚴謹科學，光譜包含的信息量大，包括已知的各種病變與早期癌的分化、癌細胞的分化程度以及基因突變等，但光譜法是按“點”采樣，獲得光譜是單個的點，且光譜設備結構復雜、昂貴，對病變的判斷不夠直觀，因此推廣使用有一定局限。
[0006]經(jīng)對現(xiàn)有技術檢索發(fā)現(xiàn)以下相關文獻:中國專利文獻號CN102160774A，
【公開日】2011-08-24，公開了一種:無線供能的視頻圖像膠囊系統(tǒng)。該技術采用無線供能，將檢測的消化道圖像信號通過無線方式傳送至體外圖像接收器，再通過專用軟件可將體外圖像接收器保存的圖像回放或直接由圖像工作站實時顯示。這個專利采用無線供能的方式，提高圖像的采集頻率，實現(xiàn)消化道圖像的“連續(xù)”采集，提高消化道圖像采集的分辨率，滿足臨床全消化道疾病診斷的需求，但是該視頻圖像膠囊仍然是白光膠囊內(nèi)窺鏡，不能實現(xiàn)癌前病變的檢測，同時，由于該視頻圖像膠囊不具備胃腸道擴張機構，不能對胃腸道塌陷和皺折部位進行診查，造成漏檢。
[0007]中國專利文獻號CN103211564A，
【公開日】2013_07_24，公開了一種內(nèi)窺鏡類【技術領域】的用于胃腸道的微型機器人，包括:軸向伸縮機構、頭部徑向鉗位機構和尾部徑向鉗位機構，其中:頭部徑向鉗位機構由徑向動力裝置與軸向伸縮機構相連，徑向鉗位機構包括:相互哨合的機構輸出齒輪和調(diào)速輸出齒輪、至少3條均勻分布于機構輸出齒輪外圓周的螺旋線腿和鉗位調(diào)速裝置。但該技術于本發(fā)明相比的缺陷及不足在于:該機器人的視頻模塊中僅含有白光光源，因此只能獲取胃腸道的可視光圖像信息，不能對癌前病變組織進行排查；此外，復雜的機械結構也會增加機器人的體積，不利于深入人體消化道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提出一種螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)，能夠對獲取胃腸道的可視光和熒光圖像信息，其獲取的熒光圖像信息可作為胃腸道癌前病變組織的篩查依據(jù)。系統(tǒng)包含一個可擴張的螺線型腿式機械結構，可有效擴張胃腸道直徑以增加攝像頭的視野，以便獲取消化道皺褶中的圖像信息，此外該機構還可控制系統(tǒng)停泊于消化道的特定位置，實現(xiàn)駐留檢查。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括:外殼以及設置于其內(nèi)部的光學成像部分、無線能量信息收發(fā)部分、運動部分和微處理器，其中:微處理器與光學成像部分相連并接收模擬圖像信息，無線能量信息收發(fā)部分接收包含控制指令的無線能量并輸出來自微處理器的數(shù)字圖像，運動部分接收微處理器的控制指令以調(diào)整偵察系統(tǒng)的位置及姿態(tài)。
[0010]所述的外殼包括:醫(yī)用透明半球形外殼和醫(yī)用外殼，其中:醫(yī)用透明半球形外殼位于光學成像部分的外面以提供拍攝視角，醫(yī)用外殼與醫(yī)用透明半球形外科密封連接。
[0011]所述的光學成像部分包括:紫外單色光源、白光源、成像器件和短焦鏡頭，其中:紫外單色光源與白光源均勻分布于短焦鏡頭的兩側，成像器件位于短焦鏡頭的下方并與微處理器相連以輸出模擬圖像信息。
[0012]所述的無線能量信息收發(fā)部分包括:無線信息發(fā)送部分和無線能量接收部分，其中:無線信息發(fā)送部分由無線通信模塊和收發(fā)天線組成，將來自微處理器的數(shù)字圖像信息發(fā)送至所述診查系統(tǒng)外部；無線能量接收部分由接收線圈及電源管理電路組成，接收來自所述診查系統(tǒng)外部的無線能量并向光學成像部分、無線信息發(fā)送部分、運動部分和微處理器供能，同時將其中的控制指令輸出至微處理器。
[0013]所述的運動部分包括:螺線形腿徑向擴張機構和螺線形腿驅動控制模塊，其中:螺線型腿徑向擴張機構位于醫(yī)用透明半球形外殼和醫(yī)用外殼連接處，螺線型腿驅動控制模塊位于醫(yī)用外科內(nèi)部。
[0014]所述的螺線形腿徑向擴張機構包括:驅動齒輪、機架、中心齒輪和螺線腿，其中:轉動設置于機架上的驅動齒輪以及分別與之相嚙合的多個螺線腿和一個中心齒輪。
[0015]所述的螺線腿由設置于機架上的轉動齒輪和弧形結構的支撐腿組成。
[0016]所述的螺線腿平均分布于所述驅動齒輪的外周。
[0017]所述的轉動齒輪為不完整齒輪結構。技術效果
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)實現(xiàn)了檢測裝置在受試者胃腸道內(nèi)可控、有效的泊位，實現(xiàn)了對胃腸道組織白光/熒光圖像的可控和長時間檢測、檢測結果向體外無線發(fā)送；由于系統(tǒng)具備螺線形腿徑向擴張機構，解決了現(xiàn)有技術在胃腸道塌陷和皺折部位診查時所造成的漏檢，實現(xiàn)了對全消化道的無倉IJ、無痛苦全面診查。通過無線供能系統(tǒng)實現(xiàn)了對螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)的無線供能，突破了當前胃腸道檢測裝置采用電池供能時工作時間的限制、采用拖纜供能時不能實現(xiàn)對全消化道實施檢測的限制。通過無線通信技術實現(xiàn)了對螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)螺線形腿徑向擴張機構的徑向擴張動作；根據(jù)診查需求，實現(xiàn)了白光/紫外單色光照明光源的可控切換，白光/熒光圖像的可控獲??；實現(xiàn)了對檢測檢測圖像信息的無線傳輸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)示意圖；
[0020]圖2為螺線形腿徑向擴張機構示意圖；
[0021]圖3為螺線形腿徑向擴張機構工作示意圖；
[0022]圖中:醫(yī)用透明半球形外殼1、紫外單色光源2、成像器件3、螺線形腿徑向擴張機構4、微處理器5、無線通信模塊6、醫(yī)用外殼7、收發(fā)天線8、接收線圈9、電源管理電路10、螺線形腿驅動控制模塊11、可徑向伸縮的醫(yī)用彈性密封膜12、短焦鏡頭13、白光源14、驅動齒輪15、機架16、中心齒輪17和螺線腿18。
【具體實施方式】
[0023]下面對本發(fā)明的`實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例1
[0024]如圖1所示，本實施例包括:外殼a以及設置于其內(nèi)部的光學成像部分b、無線能量信息收發(fā)部分C、運動部分d和微處理器5，其中:微處理器5與光學成像部分b相連并接收模擬圖像信息，無線能量信息收發(fā)部分c接收含有控制指令的無線能量并輸出來自微處理器5的數(shù)字圖像，運動部分d接收微處理器5的控制指令以調(diào)整偵察系統(tǒng)的位置及姿態(tài)。
[0025]所述的含有控制指令的無線能量是指將控制指令經(jīng)調(diào)制后與無線能量一并通過無線方式由無線能量信息收發(fā)部分c接收。
[0026]所述的外殼包括:醫(yī)用透明半球形外殼I和醫(yī)用外殼7，其中:醫(yī)用透明半球形外殼I位于光學成像部分b的外面以提供拍攝視角，醫(yī)用外殼7與醫(yī)用透明半球形外科密封連接。
[0027]所述的光學成像部分b包括:紫外單色光源2、白光源14、成像器件3和短焦鏡頭13，其中:紫外單色光源2與白光源14均勻分布于短焦鏡頭13的兩側，成像器件3位于短焦鏡頭13的下方并與微處理器5相連以輸出模擬圖像信息。
[0028]所述的無線能量信息收發(fā)部分c包括:無線信息發(fā)送部分e和無線能量接收部分f，其中:無線信息發(fā)送部分e由無線通信模塊6和收發(fā)天線8組成，將來自微處理器5的數(shù)字圖像信息發(fā)送至所述診查系統(tǒng)外部；無線能量接收部分f由接收線圈9及電源管理電路10組成，接收來自所述診查系統(tǒng)外部的無線能量并向光學成像部分b、無線信息發(fā)送部分e、運動部分d和微處理器5供能，同時將其中的控制指令輸出至微處理器5。
[0029]所述的運動部分d包括:螺線形腿徑向擴張機構4和螺線形腿驅動控制模塊，其中:螺線型腿徑向擴張機構4位于醫(yī)用透明半球形外殼I和醫(yī)用外殼7連接處，螺線型腿驅動控制模塊位于醫(yī)用外科內(nèi)部。
[0030]如圖2所示，本實施例中的螺線形腿徑向擴張機構4包括:驅動齒輪15、機架16、中心齒輪17和螺線腿18，其中:轉動設置于機架16上的驅動齒輪15以及分別與之相嚙合的多個螺線腿18和一個中心齒輪17。
[0031]所述的螺線腿18由轉動設置于機架16上的轉動齒輪和弧形結構的支撐腿組成。
[0032]所述的螺線腿18平均分布于所述驅動齒輪15的外周。
[0033]所述的轉動齒輪為不完整齒輪結構。
[0034]所述的螺線形腿徑向擴張機構4實現(xiàn)螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)在胃腸道任意位置的泊留，對胃腸道組織進行的長時間檢測及對比分析，或從不同角度實現(xiàn)對觀察部位的成像，或對胃腸道塌陷和具有皺折部位實施診查。
[0035]工作過程中，醫(yī)務人員通過操作控制系統(tǒng)的人機界面發(fā)送控制指令，控制指令由收發(fā)天線8、無線通信模塊6接收，微處理器5通過螺線形腿驅動控制模塊11和螺線形腿徑向擴張機構4實現(xiàn)對塌陷和具有皺折胃腸道的徑向擴張，擴張的大小通過控制系統(tǒng)的人機界面上實現(xiàn)白光圖像由醫(yī)務人員控制。一方面實現(xiàn)螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)在胃腸道內(nèi)任意位置的停泊，也實現(xiàn)了對胃腸道塌陷和皺折部位的清晰成像。 [0036]所述的微型電動機帶動驅動齒輪15在螺線形腿驅動控制模塊11的控制下轉動，并驅動中心齒輪17轉動；通過轉動軸定位并與中心齒輪17嚙合，當中心齒輪17轉動時，所有螺線腿18隨之同步轉動，使螺線腿18的末端向外伸張，實現(xiàn)對塌陷和具有皺折胃腸道的徑向擴張，螺線形腿徑向擴張機構4工作過程如圖3所示。
[0037]如圖3d所示為各螺線腿18的初始位置，此時螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)的外徑最小，保證在螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)從受試者口腔或肛門送入體內(nèi)時，不對受試者帶來痛苦和損傷，同時保證螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)在胃腸道內(nèi)的可通過性；隨著圖3c到圖3b再到圖3a的運動過程，螺線腿18末端的外徑不斷增加，對胃腸道內(nèi)壁的徑向伸張效果也逐漸加強。
[0038]為了減小螺線腿18的末端對胃腸道內(nèi)壁的損傷，螺線腿18的末端采用在軸向加寬方式，通過增大螺線腿18的末端與胃腸道內(nèi)壁的接觸面積，減小螺線腿18的末端對胃腸道內(nèi)壁的作用力的方式來防止螺線腿18的末端對胃腸道組織的損傷。為了實現(xiàn)對螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)的可靠密封，在螺線形腿徑向擴張機構4的外部沿軸向設置高彈性、薄壁圓筒狀的可徑向伸縮的醫(yī)用彈性密封膜12，可徑向伸縮的醫(yī)用彈性密封膜12的兩端分別與醫(yī)用透明半球形外殼1、醫(yī)用外殼7的外緣粘接可靠密封。
[0039]由上述實施例可以看出，通過精密機械技術、無線供能技術、無線通信技術、白光/熒光圖像檢測技術實現(xiàn)檢測裝置在胃腸道內(nèi)的可控泊位、胃腸道的徑向伸張、主動檢測，消除現(xiàn)有胃腸道檢測系統(tǒng)缺點和不足，有助于胃腸道疾病的診查，造福于臨床患者。
【權利要求】
1.一種螺線形腿擴張式胃腸道癌前病變微型無創(chuàng)診查系統(tǒng)，其特征在于，包括:外殼以及設置于其內(nèi)部的光學成像部分、無線能量信息收發(fā)部分、運動部分和微處理器，其中:微處理器與光學成像部分相連并接收模擬圖像信息，無線能量信息收發(fā)部分接收包含控制指令的無線能量并輸出來自微處理器的數(shù)字圖像，運動部分接收微處理器的控制指令以調(diào)整偵察系統(tǒng)的位置及姿態(tài)。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的外殼包括:醫(yī)用透明半球形外殼和醫(yī)用外殼，其中:醫(yī)用透明半球形外殼位于光學成像部分的外面以提供拍攝視角，醫(yī)用外殼與醫(yī)用透明半球形外科密封連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的密封連接處設有可徑向伸縮的醫(yī)用彈性密封膜。
4.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的光學成像部分包括:紫外單色光源、白光源、成像器件和短焦鏡頭，其中:紫外單色光源與白光源均勻分布于短焦鏡頭的兩側，成像器件位于短焦鏡頭的下方并與微處理器相連以輸出模擬圖像信息。
5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的無線能量信息收發(fā)部分包括:無線信息發(fā)送部分和無線能量接收部分，其中:無線信息發(fā)送部分由無線通信模塊和收發(fā)天線組成，將來自微處理器的數(shù)字圖像信息發(fā)送至所述診查系統(tǒng)外部；無線能量接收部分由接收線圈及電源管理電路組成，接收來自所述診查系統(tǒng)外部的無線能量并向光學成像部分、無線信息發(fā)送部分、運動部分和微處理器供能，同時將其中的控制指令輸出至微處理器。
6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的運動部分包括:螺線形腿徑向擴張機構和螺線形腿驅動控制模塊，其中:螺線型腿徑向擴張機構位于醫(yī)用透明半球形外殼和醫(yī)用外殼連接處，螺線型腿驅動控制模塊位于醫(yī)用外科內(nèi)部。
7.根據(jù)權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的螺線形腿徑向擴張機構包括:驅動齒輪、機架、中心齒輪和螺線腿，其中:轉動設置于機架上的驅動齒輪以及分別與之相嚙合的多個螺線腿和一個中心齒輪；` 所述的螺線腿由設置于機架上的轉動齒輪和弧形結構的支撐腿組成； 所述的螺線腿平均分布于所述驅動齒輪的外周； 所述的轉動齒輪為不完整齒輪結構。
【文檔編號】A61B1/273GK103767662SQ201410058051
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權日:2014年2月20日
【發(fā)明者】顏國正, 賀術, 石煜, 姜萍萍, 王志武, 高晉陽, 劉大生 申請人:上海交通大學