專利名稱：一種光源探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軟組織疾病診斷裝置，特別是紅外線乳腺疾病透射診斷儀。具體地說(shuō)是涉及用于紅外線乳腺疾病透射診斷儀的光源探頭。
現(xiàn)代醫(yī)療診斷技術(shù)中已廣泛使用紅外光透射照相的方法對(duì)乳腺中的異常病變進(jìn)行診斷，這種方法采用寬光譜帶或窄光譜帶紅外光照射待檢乳腺，在照射光源的相反一側(cè)用攝象裝置采集從乳腺中透射出的光，再送入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，形成模擬圖象在顯示器上顯示出來(lái)。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)人體無(wú)損，觀察直觀，檢測(cè)方式簡(jiǎn)便。
由于人體對(duì)各個(gè)波段的光的吸收率，反射率和透射率不同，而且總體來(lái)說(shuō)透射率較低，為了得到對(duì)診斷有用的圖象，所使用的照射光源和攝象裝置都必須是經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)的。如在中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN-90101352和美國(guó)專利US-4898172中公開(kāi)的紅外光乳腺診斷裝置中所使用的透射光源是安裝在一個(gè)可手持的光源探頭中的。這兩種光源探頭的結(jié)構(gòu)大體上是相同的，它們主要是由可手持的隔熱外殼，安裝在所說(shuō)外殼中部的可發(fā)射寬光譜帶或窄光譜帶紅外光的光源，安裝在所說(shuō)外殼頭部的導(dǎo)光體，該導(dǎo)光體同時(shí)起隔熱作用，以及用于散熱的風(fēng)扇，它通常安裝在探頭的后部。當(dāng)診斷裝置工作時(shí)，醫(yī)生手持探頭用探頭前端的出光口緊抵在待檢測(cè)的乳房的某一部分，探頭中光源發(fā)出的光經(jīng)導(dǎo)光體從出光口投透射進(jìn)入乳腺中，入射光中的一部分被人體組織吸收，另一部分則從乳腺中透射出來(lái)，這一部分透射光被設(shè)置在探頭位置相對(duì)一側(cè)的攝象裝置接收，再經(jīng)過(guò)圖象處理裝置的處理，以圖象的形式顯示在顯示器上。
過(guò)去由于攝象器件靈敏度的限制，要求透射光的強(qiáng)度要達(dá)到一定程度，也就是說(shuō)要求透射光源的強(qiáng)度要足夠強(qiáng)，這一般是通過(guò)增加光源的亮度和使出射光更加集中這兩種手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為此，光源探頭導(dǎo)光體的出光表面是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格拋光的。從探頭中出射的光幾乎是平行光，也就是說(shuō)透射進(jìn)人體組織中的光束的直徑與探頭出光口的口徑基本相當(dāng)。而這個(gè)直徑是很小的，約為2-3厘米。這樣大小的光束在乳腺中只能照亮很小一部分，而且由于出射光的強(qiáng)度主要集中在光束中心區(qū)域，因而對(duì)乳腺組織的照射是不均勻的，這已影響了所得圖象的清晰度和分辨率，同時(shí)也降低了診斷的準(zhǔn)確率。
事實(shí)上，由于現(xiàn)代最新技術(shù)中的CCD攝象器件的靈敏度已足夠高，對(duì)于照射光源的亮度要求已不再象過(guò)去那樣高，而另一方面，為了提高診斷的準(zhǔn)確率，對(duì)透射圖象的清晰度和分辨率的要求卻提高了，雖然通過(guò)對(duì)攝象裝置的改進(jìn)和對(duì)計(jì)算機(jī)圖象處理系統(tǒng)的改進(jìn)所說(shuō)圖象的質(zhì)量能夠有所提高，但是更有效的改進(jìn)在于增大乳腺被照射的面積和照射光的均勻性。
本發(fā)明的目的正是要提供這樣一種能夠發(fā)射大面積均勻光的光源探頭。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將探頭前端的導(dǎo)光體出光表面進(jìn)行粗糙化處理，其中的一種方式是將其表面磨成類似毛玻璃的形狀，這樣就在光源探頭的出光表面上形成了無(wú)數(shù)微小的漫散射面，使得光源探頭的出射光由原來(lái)近似平行光經(jīng)過(guò)粗糙化處理表面的漫散射成為漫散射光，從而大大增加了光的出射立體角和出射光的均勻性。使得具有同樣光源亮度的光源能夠均勻地照射更大面積的乳腺組織。本發(fā)明還可以將探頭前端的導(dǎo)光體表面進(jìn)行刻磨，使所說(shuō)表面成為由至少兩組規(guī)則分布的平行凸紋相互交錯(cuò)而形成的網(wǎng)紋形狀。從而對(duì)從導(dǎo)光體出射的光產(chǎn)生強(qiáng)烈的散射作用，增大了出射光的分布立體角度和均勻性。
以下部分將結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明來(lái)解釋本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的光源探頭結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是已有技術(shù)中光源探頭內(nèi)的導(dǎo)光體出光口附近結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的光源探頭內(nèi)的導(dǎo)光體出光口附近結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中的光源探頭內(nèi)的導(dǎo)光體出光口附近結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5是對(duì)已有技術(shù)和本發(fā)明的光源探頭的照明立體角進(jìn)行比較測(cè)試的實(shí)驗(yàn)設(shè)置圖;
圖6是已有技術(shù)的光源探頭對(duì)檢測(cè)乳腺照射的效果圖;
圖7是本發(fā)明的光源探頭對(duì)檢測(cè)乳腺照射的效果圖;
圖8是對(duì)已有技術(shù)和本發(fā)明的光源探頭出射光光強(qiáng)空間分布及等高線進(jìn)行比較測(cè)試的實(shí)驗(yàn)設(shè)置圖;
圖9是已有技術(shù)的光源探頭出射光光強(qiáng)空間分布圖;
圖10是已有技術(shù)的光源探頭出射光光強(qiáng)空間分布等高線圖;
圖11是已有技術(shù)的光源探頭出射光光強(qiáng)空間分布圖;
圖12是已有技術(shù)的光源探頭出射光光強(qiáng)空間分布等高線圖;
圖13是本發(fā)明的光源探頭出射光光強(qiáng)空間分布圖;
圖14是本發(fā)明的光源探頭出射光光強(qiáng)空間分布等高線圖;
圖15是本發(fā)明的光源探頭出射光光強(qiáng)空間分布圖;
圖16是本發(fā)明的光源探頭出射光光強(qiáng)空間分布等高線圖;
如圖1所示，本發(fā)明的光源探頭1主要由外殼2、導(dǎo)光體3、光源4、反光碗5、光源控制裝置6、風(fēng)扇7和電纜8幾部分構(gòu)成。光源探頭1的形狀和大小是按照適合手持的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)的。探頭外殼2由不透光的隔熱材料制成。導(dǎo)光體3為一種具有良好的隔熱性能、特別是透光性能的有機(jī)材料，其側(cè)面11包覆有不透光材料層，可取的是，包覆一層全反射膜。光源4發(fā)出的光在反光碗的作用下以近似平行光的形式向前發(fā)射出去，可取的是，反光碗是由可大量吸收可見(jiàn)光波段的光的材料制成，這樣實(shí)際出射的光波段是集中在對(duì)透射照相有用的700-900nm范圍內(nèi)。光源發(fā)出的光經(jīng)透光的導(dǎo)光體后表面12進(jìn)入導(dǎo)光體內(nèi)，從導(dǎo)光體的前表面射出，導(dǎo)光體的前表面9及后表面12提供了一條從探頭內(nèi)光源到探頭外的通光路徑，為了使探頭的使用較為方便，導(dǎo)光體的前表面9和后表面12與光源4發(fā)出的光束的方向成一定的角度。光源控制裝置6的作用是調(diào)控光源發(fā)出的光的亮度，它通過(guò)連線16與安裝在探頭外殼2上的控制鍵盤20連接，主要的控制按鍵包括手動(dòng)/自動(dòng)調(diào)節(jié)切換按鍵17，該鍵用于手動(dòng)調(diào)節(jié)光源亮度及自動(dòng)調(diào)節(jié)光源亮度功能的轉(zhuǎn)換;亮度增加按鍵18，亮度減小按鍵19，這兩個(gè)鍵能夠無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)光源的亮度，通過(guò)調(diào)節(jié)光源亮度達(dá)到使圖象清晰的目的。由于所用的光源4會(huì)在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)出大量的熱量，為了不灼傷使用者和被檢測(cè)者，在探頭1后部安裝了排風(fēng)扇7，它的作用是將光源4產(chǎn)生的熱量抽出，從探頭1的后部散發(fā)掉。從圖中可以看到，在探頭1前部的外殼2內(nèi)還有一層內(nèi)殼14，內(nèi)殼14與外殼2之間形成一個(gè)中空層，在外殼2接近探頭中部的區(qū)域內(nèi)開(kāi)有許多通孔15，同時(shí)在內(nèi)殼14接近探頭前部的區(qū)域內(nèi)亦開(kāi)有許多通孔13，當(dāng)風(fēng)扇7啟動(dòng)后，產(chǎn)生自前向后的抽吸力，在這個(gè)吸力的作用下，探頭外的空氣從通孔15進(jìn)入外殼2與內(nèi)殼14之間的中空層，再?gòu)耐?3進(jìn)入探頭前部，在這里被光源產(chǎn)生的熱量加熱，最后，加熱的空氣被風(fēng)扇7從探頭尾部的通孔21中排出，從而達(dá)到為探頭散熱的目的。
此外，從圖中可以看出，在探頭前部的導(dǎo)光體內(nèi)的適當(dāng)部位上還設(shè)置了檢測(cè)探頭出光亮度和探頭溫度的傳感器10，它們是用于圖象記憶再現(xiàn)系統(tǒng)和圖象均衡控制系統(tǒng)的探測(cè)元件之一，其具體的特征將在本申請(qǐng)人的另一項(xiàng)發(fā)明專利申請(qǐng)中提出。
圖2表示的是已有技術(shù)中光源探頭前部導(dǎo)光體203出光口附近的構(gòu)造，前面已經(jīng)提到過(guò)，為了不損失光源亮度，導(dǎo)光體203的前后表面都是嚴(yán)格拋光的，特別是導(dǎo)光體的前表面209經(jīng)拋光后，增加了導(dǎo)光體的透光性。但是出射光的照明立體角很小，光強(qiáng)也十分集中，關(guān)于這一點(diǎn)，將在后面的內(nèi)容里結(jié)合附圖5-12，并對(duì)照本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的分析。
圖3所示為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中光源探頭內(nèi)的導(dǎo)光體303出光口附近的構(gòu)造，本發(fā)明人利用合適型號(hào)的磨砂膏來(lái)琢磨導(dǎo)光體303的出光表面309，使其變成類似毛玻璃的形狀。這樣，就相當(dāng)于在表面309上形成了無(wú)數(shù)的微小的漫散射面，從而使得從光源4中發(fā)出的近平行光在探頭的出光口處經(jīng)漫散射面309的作用，變成了漫散射光，增加了出射光的照明立體角和光強(qiáng)的分布均勻性。關(guān)于這一點(diǎn)，也將在后面的內(nèi)容里結(jié)合附圖5-12，并對(duì)照已有技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析。
圖4所示為本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中光源探頭內(nèi)的導(dǎo)光體403出光口附近的構(gòu)造，在這個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)光體403的出光口表面409被刻磨成由至少兩組規(guī)則的平行凸紋相互交錯(cuò)構(gòu)成的網(wǎng)紋形狀，圖4中所畫的是這些凸紋中的一組的側(cè)剖面示意圖，可以想象得出，從探頭出光口上方看來(lái)，這個(gè)出光面是由許許多多的小凸起規(guī)則地排列在一起而構(gòu)成的，如果假定這個(gè)出光面409是由兩組平行凸紋相互交錯(cuò)而構(gòu)成的，那么每一個(gè)小凸起所占的區(qū)域內(nèi)就至少有七個(gè)小的表面，由于各個(gè)表面的法線方向不同，出射光在經(jīng)過(guò)表面409時(shí)，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的漫散射，從而增大了出射光的照明立體角和光強(qiáng)分布的均勻性。
如果仔細(xì)調(diào)整和選擇每條凸紋的側(cè)表面和凸紋底部及頂部表面法線的方向進(jìn)行刻磨，并且將刻磨出的每一個(gè)小的表面都進(jìn)行嚴(yán)格的拋光，所得到的出光表面就不僅具有良好的漫散射性能，還具有良好的透光性能，同時(shí)精心選擇的結(jié)果，整個(gè)出光面409上的眾多微小表面中，朝向各個(gè)不同方向的表面的數(shù)量基本上是相近的，這樣得到的出光面發(fā)射的光就成為極令人滿意的大面積均勻光。在后面的內(nèi)容中結(jié)合附圖所解釋的本發(fā)明的實(shí)施例就是按照這個(gè)方法得到的第三個(gè)實(shí)施例。
為了令人信服地說(shuō)明本發(fā)明與已有技術(shù)相比所具有的突出的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)明人提供以下的對(duì)比實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果。
首先，按照?qǐng)D5所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)置，將景物置于裝有導(dǎo)光體的光源探頭與攝象機(jī)之間，調(diào)節(jié)光源強(qiáng)度并攝取圖象。對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，已有技術(shù)中的裝有前后表面均拋光的導(dǎo)光體的光源探頭的照明立體角與導(dǎo)光體的通光口徑相對(duì)應(yīng)。其照明效果如圖6所示，當(dāng)用光源探頭P照射乳房B時(shí)，其照明區(qū)域只有兩條點(diǎn)劃線之間的部分，這樣攝象機(jī)C所攝取的透射圖象中只有很小的區(qū)域是十分清楚的，如果在乳房的根部存在病變，如圖中所示的斑狀物，就會(huì)因?yàn)楣庠刺筋^的照明區(qū)域不夠大而無(wú)法顯現(xiàn)出來(lái)，從而發(fā)生漏診現(xiàn)象。影響了診斷的準(zhǔn)確率。
相反，本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的光源探頭的照明立體角則比已有技術(shù)中的光源探頭的照明立角大得多。其照明效果如圖7所示，當(dāng)用光源探頭P'照射待檢測(cè)的乳房B'時(shí)，其照明區(qū)域幾乎擴(kuò)展到整個(gè)乳房，而且由于這樣大面積的光的均勻性也非常好，所以攝象機(jī)C'所攝取的圖象能夠很好地顯示整個(gè)乳房組織的情況，即使在乳房的根部有異常病變，也會(huì)被準(zhǔn)確地識(shí)別出來(lái)，這樣就極少發(fā)生漏診、誤診的情況。這正是本發(fā)明的最大優(yōu)點(diǎn)。
圖9-16所表示的結(jié)果可以更有力地說(shuō)明這一點(diǎn)。這些結(jié)果是通過(guò)圖8所示的對(duì)比實(shí)驗(yàn)得到的。
按照?qǐng)D8所示的實(shí)驗(yàn)設(shè)置，將裝有導(dǎo)光體的光源探頭置于攝象機(jī)之前，將光源亮度調(diào)節(jié)到攝象機(jī)的非飽合狀態(tài)，并在位置A(攝象機(jī)正對(duì)光源)和位置B(攝象機(jī)正對(duì)導(dǎo)光體的出光面)攝象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后得到的光強(qiáng)的空間分布和等高線分別如圖9-16所示圖9和圖10分別是在圖8中位置A處得到的已有技術(shù)中前后表面都拋光的導(dǎo)光體的光強(qiáng)空間分布和等高線圖。圖11和圖12分別是在位置B處得到的已有技術(shù)中前后表面都拋光的導(dǎo)光體的光強(qiáng)空間分布和等高線圖。從圖9-12可以看出，已有技術(shù)中的導(dǎo)光體基本不改變光源發(fā)出的光的光能空間分布，出射光的照明立體角很小。
圖13和圖14分別是在圖8中位置A出得到的本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例中前表面經(jīng)過(guò)粗糙化處理的導(dǎo)光體的光強(qiáng)空間分布和等高線圖。圖15和圖16分別是在位置B處得到的本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例中前表面經(jīng)過(guò)粗糙化處理的導(dǎo)光體的光強(qiáng)空間分布和等高線圖從圖13-16可以看出，由于本發(fā)明的改進(jìn)，使光源探頭的出光表面成為漫散射體，從而明顯地改變了光源發(fā)出的光的光能的空間分布，使得出射光的立體角增大，均勻性增加。
對(duì)于本發(fā)明領(lǐng)域的任何普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)不難理解，本發(fā)明并不僅僅局限于上述準(zhǔn)確描述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的前提下，還可以做出許多改進(jìn)。而且，本發(fā)明的應(yīng)用范圍也并不僅僅限于紅外光乳腺疾病診斷裝置，它們還可以用于采用其它波段的光來(lái)作照射光的任何診斷軟組織疾病的檢測(cè)裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于軟組織疾病診斷裝置的光源探頭，它包括探頭外殼、安裝在所說(shuō)探頭前部的導(dǎo)光體、安裝在所說(shuō)探頭中部的光源、和安裝在探頭后部的排風(fēng)扇，其特征在于所說(shuō)導(dǎo)光體的出光面是一個(gè)漫散射面。
2.如權(quán)利要求1所說(shuō)的光源探頭，其特征在于所說(shuō)的漫散射面呈類似毛玻璃面的形狀。
3.如權(quán)利要求1所說(shuō)的光源探頭，其特征在于所說(shuō)的漫散射面呈由至少兩組規(guī)則的平行凸紋相互交錯(cuò)構(gòu)成的網(wǎng)紋形狀。
全文摘要
用于軟組織疾病診斷裝置的光源探頭，其導(dǎo)光體出光面經(jīng)粗糙化處理后變成光學(xué)漫散射面，使得從光源發(fā)出的近平行光經(jīng)過(guò)所說(shuō)的漫散射面后成為大面積的均勻的漫散射光，可更加完整、均勻地照射被檢測(cè)的軟組織，所得到的透射圖象清晰度和分辨率提高。
文檔編號(hào)A61B6/00GK1076100SQ93105108
公開(kāi)日1993年9月15日 申請(qǐng)日期1993年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月4日
發(fā)明者劉長(zhǎng)興 申請(qǐng)人:劉長(zhǎng)興