本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，更具體地涉及一種雙軸組織分子成像裝置。

背景技術(shù)：

腫瘤是嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的重大疾病。近三十年，全球癌癥(惡性腫瘤)發(fā)病數(shù)以年均3％～5％的速度遞增，癌癥已成為人類(lèi)最重要的死因之一。目前臨床研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤早期不伴轉(zhuǎn)移，容易切除，因此，腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷是提高腫瘤治療水平、降低治療成本、提高愈后生活質(zhì)量的關(guān)鍵。大量研究表明90％以上的腫瘤來(lái)源于上皮細(xì)胞的病變，且在癌癥發(fā)生發(fā)展過(guò)程中會(huì)發(fā)生分子和細(xì)胞水平的變異。相對(duì)于其他醫(yī)學(xué)成像技術(shù)(如ct、mri、pet等)，共聚焦掃描能達(dá)到微米級(jí)分辨率，且具有無(wú)損、實(shí)時(shí)測(cè)微小腫瘤性病變等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠更好地提高腫瘤的早期診斷率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

考慮到上述問(wèn)題而提出了本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種雙軸組織分子成像裝置，包括光發(fā)射單元、第一反射單元、掃描單元、鏡頭單元、第二反射單元和探測(cè)單元，其中所述光發(fā)射單元用于發(fā)射光束；所述第一反射單元用于反射所述光束；所述掃描單元用于將反射的光束掃描到所述鏡頭；所述鏡頭單元用于將掃描后的光束聚焦到樣品上并采集樣品發(fā)出的熒光，在所述鏡頭單元內(nèi)，所述熒光沿與光束不同的光路返回；所述掃描單元還用于將所述熒光掃描到所述第二反射單元；所述第二反射單元用于將所述熒光反射到所述探測(cè)單元；以及所述探測(cè)單元用于采集所述熒光。

示例性地，所述光發(fā)射單元用于發(fā)射線(xiàn)光束，所述掃描單元進(jìn)行線(xiàn)掃描，所述探測(cè)單元為線(xiàn)陣探測(cè)單元。

示例性地，所述光發(fā)射單元包括：光源，用于發(fā)射準(zhǔn)直光束；以及擴(kuò)束線(xiàn)聚焦器，設(shè)置在所述光源的出口處，用于將所述準(zhǔn)直光束擴(kuò)束并一維聚焦為線(xiàn)光束。

示例性地，所述第一反射單元的光入射方向與所述第二反射單元的光出射方向相反。

示例性地，所述掃描單元為檢流計(jì)式振鏡或mems振鏡。

示例性地，所述裝置還包括設(shè)置于所述探測(cè)單元與所述第二反射單元之間的熒光聚焦器，其中所述熒光聚焦器用于將所述第二反射單元反射的熒光聚焦到所述探測(cè)單元上。

示例性地，所述熒光聚焦器包括依次設(shè)置的聚焦透鏡，用于聚焦所述第二反射單元反射的熒光。

示例性地，所述裝置還包括設(shè)置在所述熒光聚焦器和所述探測(cè)單元之間的狹縫，用于僅允許聚焦平面的熒光通過(guò)。

示例性地，所述裝置還包括設(shè)置在所述熒光聚焦器和所述探測(cè)單元之間的濾光器，用于濾除雜散光。

示例性地，所述裝置還包括棒狀的殼體，所述光發(fā)射單元、所述第一反射單元、所述掃描單元、所述第二反射單元、所述鏡頭單元和所述探測(cè)單元均設(shè)置在所述殼體內(nèi)。

示例性地，所述鏡頭單元包括分光透鏡和匯聚透鏡，其中：所述分光透鏡用于分離進(jìn)入所述鏡頭單元的光束和熒光；以及所述匯聚透鏡用于聚焦進(jìn)入所述鏡頭單元的光束和熒光。

該雙軸組織分子成像裝置采用光束對(duì)樣品進(jìn)行激發(fā)，并使用探測(cè)單元對(duì)樣品激發(fā)光探測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)共聚焦，對(duì)組織分子進(jìn)行空間成像。由于第一反射單元和第二反射單元的存在，可以將熒光設(shè)計(jì)成沿與光發(fā)射單元發(fā)出的光束呈較小角度的方向被探測(cè)單元采集，從而可以縮小整個(gè)裝置的體積，進(jìn)而可以進(jìn)行淺腔的組織分子成像。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯。附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常代表相同或相似部件或步驟。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙軸組織分子成像裝置的示意性框圖；以及

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的雙軸組織分子成像裝置的光路示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使得本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更為明顯，下面將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是本發(fā)明的全部實(shí)施例，應(yīng)理解，本發(fā)明不受這里描述的示例實(shí)施例的限制?；诒景l(fā)明中描述的本發(fā)明實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下所得到的所有其它實(shí)施例都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

圖1和圖2分別示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙軸組織分子成像裝置100的框圖和光路圖。該雙軸組織分子成像裝置100包括光發(fā)射單元110、第一反射單元120、掃描單元130、鏡頭單元140、第二反射單元150和探測(cè)單元160。該雙軸組織分子成像裝置100可廣泛應(yīng)用于口腔、鼻腔以及腹腔等淺腔的組織分子成像，實(shí)現(xiàn)腫瘤的早期診斷及病變監(jiān)測(cè)。

光發(fā)射單元110可以發(fā)射例如準(zhǔn)直的光束。優(yōu)選地，光發(fā)射單元110可以用于發(fā)射線(xiàn)光束。在一個(gè)具體實(shí)施例中，光發(fā)射單元110可以包括光源112和擴(kuò)束線(xiàn)聚焦器114。光源112用于發(fā)射準(zhǔn)直光束。光源112可以為發(fā)射特定波長(zhǎng)的準(zhǔn)直激光的激光器。所述特定波長(zhǎng)范圍可以為20nm-2000nm。該波長(zhǎng)范圍內(nèi)的激光可以激發(fā)大范圍的熒光體。光源112可以為量子阱激光器、固態(tài)激光器、氣體激光器(例如氬離子激光器)或者激光二極管。擴(kuò)束線(xiàn)聚焦器114設(shè)置在光源112的出口，用于將光源112發(fā)出的準(zhǔn)直光束擴(kuò)束并一維聚焦為線(xiàn)光束。擴(kuò)束線(xiàn)聚焦器114可以包括擴(kuò)束透鏡和柱透鏡。擴(kuò)束透鏡可以包括兩個(gè)l1、l2，兩個(gè)擴(kuò)束透鏡l1、l2配合將光源112發(fā)出的準(zhǔn)直光束進(jìn)行擴(kuò)束，以改變準(zhǔn)直光束的直徑。柱透鏡包括l3，其將擴(kuò)束后的光束一維聚焦為線(xiàn)光束并傳導(dǎo)至第一反射單元120。

第一反射單元120位于光發(fā)射單元110的下游，用于反射光發(fā)射單元110發(fā)射的線(xiàn)光束。在圖1-2中，實(shí)線(xiàn)用于表示光發(fā)射單元110發(fā)出的線(xiàn)光束，虛線(xiàn)用于表示樣品受激發(fā)出的熒光。第一反射單元120可以為反射鏡。

掃描單元130接收第一反射單元120反射的光束，并將該光束掃描到鏡頭單元140。當(dāng)光發(fā)射單元110發(fā)射的光束為線(xiàn)光束時(shí)，掃描單元130可以進(jìn)行線(xiàn)掃描。具體地，線(xiàn)光束可以為例如沿x方向延伸的線(xiàn)光束，掃描單元130將該線(xiàn)光束轉(zhuǎn)向到鏡頭單元140，同時(shí)進(jìn)行y方向掃描。掃描單元130對(duì)線(xiàn)光束進(jìn)行y方向的一維擺掃，進(jìn)而與x方向的線(xiàn)光束配合進(jìn)行一次y方向上的掃描就可以形成整幅圖像。y方向與x方向成一定角度，例如成90度的直角。此時(shí)，探測(cè)單元160可以為線(xiàn)陣探測(cè)單元。由此，采用線(xiàn)光束結(jié)合探測(cè)單元160可以逐行成像，因此相比于現(xiàn)有的逐點(diǎn)成像，成像速度得以大幅提高。此外，掃描單元130能夠?qū)崿F(xiàn)雙反，即對(duì)線(xiàn)光束和熒光都反射，后文還將介紹掃描單元130對(duì)熒光的反射。掃描單元130可以為檢流計(jì)式振鏡或mems(微機(jī)電系統(tǒng))振鏡或者是基于其他運(yùn)動(dòng)設(shè)備擺動(dòng)的反射鏡。掃描單元130的頻率可以在10-2000khz的頻率范圍內(nèi)。在掃描單元130僅進(jìn)行一維方向掃描的情況下，掃描單元130可以?xún)H包括一個(gè)檢流計(jì)式振鏡或mems振鏡。單個(gè)振鏡的使用可以大幅降低噪音，并且精簡(jiǎn)裝置的組成和控制的復(fù)雜度，提高了整機(jī)穩(wěn)定性，同時(shí)降低了制造成本和維護(hù)成本。此外，掃描單元130也可以為空間光調(diào)制器?？臻g光調(diào)制器相比于掃描振鏡來(lái)說(shuō)，成本相對(duì)較高。

鏡頭單元140用于將掃描后的光束聚焦到樣品上并采集樣品發(fā)出的熒光，在鏡頭單元140內(nèi)，熒光沿與光束不同的光路返回。在一個(gè)具體實(shí)施例中，鏡頭單元140可以包括依次設(shè)置的分光透鏡142和匯聚透鏡144。分光透鏡142用于分離進(jìn)入鏡頭單元140的光束和熒光，以使熒光沿與光束不同的光路返回到第二反射單元150，以被探測(cè)單元160所接收。第二反射單元150可以為反射鏡。匯聚透鏡144匯聚透鏡用于聚焦這部分的光束和熒光。首先，匯聚透鏡144將光束匯聚到樣品170的檢測(cè)面處。檢測(cè)面可以位于樣品表面以下的所需深度處。樣品170的該檢測(cè)面處的熒光團(tuán)受激發(fā)出熒光。熒光信號(hào)經(jīng)過(guò)鏡頭單元140收集，并沿與光束不同的路徑返回到掃描單元130。鏡頭單元140可以具有各種實(shí)現(xiàn)方式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)其功能即可。如上所述的，掃描單元130具有對(duì)光束和熒光的雙反功能。熒光經(jīng)掃描單元130掃描到第二反射單元150。第二反射單元150將熒光反射到探測(cè)單元160。探測(cè)單元160采集熒光，并形成組織的空間圖像。

該雙軸組織分子成像裝置100還包括熒光聚焦器170，其設(shè)置在探測(cè)單元160和第二反射單元150之間。熒光聚焦器170可以將采集的熒光聚焦到探測(cè)單元160的光敏面上。在一個(gè)具體實(shí)施例中，熒光聚焦器170可以包括聚焦透鏡。聚焦透鏡用于將樣品發(fā)出的熒光聚焦。探測(cè)單元160用于采集聚焦后的熒光信號(hào)。聚焦后的熒光在探測(cè)單元160的光敏面上感光。探測(cè)單元160的成像速度在幾十幀到幾千萬(wàn)幀的范圍內(nèi)。通過(guò)掃描單元130的掃描，樣品的所有行發(fā)出的熒光都被探測(cè)單元160接收，并按照掃描的軌跡排列成二維圖像，進(jìn)而可快速實(shí)現(xiàn)可觀測(cè)的組織分子圖像。當(dāng)光發(fā)射單元110為線(xiàn)光束的發(fā)射單元時(shí)，探測(cè)單元160可以為線(xiàn)陣探測(cè)器，包括各種類(lèi)型的線(xiàn)陣相機(jī)，例如ccd(電荷耦合元件)線(xiàn)陣相機(jī)或cmos(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)線(xiàn)陣相機(jī)等。

可選地，該雙軸組織分子成像裝置100還包括設(shè)置在熒光聚焦器170和探測(cè)單元160之間的狹縫180，狹縫180用于僅允許聚焦平面的熒光通過(guò)。狹縫180的尺寸可以在幾十納米到幾十毫米的范圍內(nèi)。狹縫180的存在使得聚焦平面外的雜散光被阻擋掉，只有聚焦平面上被光束照亮樣品發(fā)出的熒光被接收?？蛇x地，該雙軸組織分子成像裝置100還包括濾光器。濾光器(未示出)設(shè)置在熒光聚焦器170和探測(cè)單元160之間，用于濾除雜散光。在有狹縫180的實(shí)施例中，濾光器可以設(shè)置在熒光聚焦器170和狹縫180之間。

概括地說(shuō)，光發(fā)射單元110發(fā)出的光束，經(jīng)第一反射單元120反射、掃描單元130掃描、經(jīng)鏡頭單元140匯聚到樣品170內(nèi)激發(fā)熒光，熒光沿與光束不同的光路由鏡頭單元140收集、掃描單元130掃描、并經(jīng)第二反射單元150改變光路后傳遞至探測(cè)單元160形成空間圖像。由于第一反射單元120和第二反射單元150的存在，可以將熒光設(shè)計(jì)成沿與光發(fā)射單元110發(fā)出的光束呈較小角度的方向被探測(cè)單元采集，從而可以縮小整個(gè)裝置的體積，進(jìn)而可以進(jìn)行淺腔的組織分子成像。

示例性地，探測(cè)單元采集到的數(shù)據(jù)可以發(fā)送至計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)接收并處理。此外，該計(jì)算機(jī)還可以對(duì)掃描單元(例如振鏡的頻率等)、探測(cè)單元的曝光和增益、以及光發(fā)射單元的發(fā)射功率等進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，第一反射單元120的光入射方向與第二反射單元150的光出射方向相反，以此，可以縮小該雙軸組織分子成像裝置100的體積。該雙軸組織分子成像裝置100可以制作成手持的細(xì)長(zhǎng)棒狀，從而可以插入到口腔、鼻腔以及腹腔等淺腔，進(jìn)行組織分子的快速成像。

于是，該雙軸組織分子成像裝置100還包括棒狀的殼體。上述的各個(gè)部件，包括光發(fā)射單元110、第一反射單元120、掃描單元130、鏡頭單元140、第二反射單元150和探測(cè)單元160均設(shè)置在殼體內(nèi)。操作人員可以手持該棒狀的雙軸組織分子成像裝置100，使用起來(lái)非常方便。

對(duì)于該雙軸組織分子成像裝置100采用線(xiàn)光源對(duì)樣品進(jìn)行激發(fā)的情況來(lái)說(shuō)，可以采用一維掃描單元130(例如單個(gè)振鏡)對(duì)線(xiàn)光束進(jìn)行掃描，并使用探測(cè)單元160對(duì)樣品激發(fā)光探測(cè)，在一維方向?qū)崿F(xiàn)共聚焦。由于采用線(xiàn)光束與探測(cè)單元160相結(jié)合來(lái)獲得組織分子的空間圖像和光譜信息，可以大大提高組織分子的成像速度，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像。由于掃描單元130僅進(jìn)行一維掃描，因此可以有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

盡管這里已經(jīng)參考附圖描述了示例實(shí)施例，應(yīng)理解上述示例實(shí)施例僅僅是示例性的，并且不意圖將本發(fā)明的范圍限制于此。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以在其中進(jìn)行各種改變和修改，而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。所有這些改變和修改意在被包括在所附權(quán)利要求所要求的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的設(shè)備和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的設(shè)備實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)設(shè)備，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。

在此處所提供的說(shuō)明書(shū)中，說(shuō)明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說(shuō)明書(shū)的理解。

類(lèi)似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)本發(fā)明并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該本發(fā)明的方法解釋成反映如下意圖：即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說(shuō)，如相應(yīng)的權(quán)利要求書(shū)所反映的那樣，其發(fā)明點(diǎn)在于可以用少于某個(gè)公開(kāi)的單個(gè)實(shí)施例的所有特征的特征來(lái)解決相應(yīng)的技術(shù)問(wèn)題。因此，遵循具體實(shí)施方式的權(quán)利要求書(shū)由此明確地并入該具體實(shí)施方式，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，除了特征之間相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說(shuō)明書(shū)(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的所有特征以及如此公開(kāi)的任何方法或者設(shè)備的所有過(guò)程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說(shuō)明書(shū)(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來(lái)代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在權(quán)利要求書(shū)中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來(lái)使用。

應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過(guò)同一個(gè)硬件項(xiàng)來(lái)具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱(chēng)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式或?qū)唧w實(shí)施方式的說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。