專利名稱：制作醫(yī)學(xué)影像診斷用的斷層組合三維全息顯示裝置的制作方法
本裝置涉及一種應(yīng)用激光取得三維全息圖的裝置。
人體器官、骨骼、血管等部位均為三維結(jié)構(gòu)，但在作病癥檢查時，常規(guī)CT或MRI掃描照片所顯示的都是二維圖像，醫(yī)生必須綜合多層的二維CT或MRI圖像，經(jīng)思維分析，在自己的頭腦中形成三維“虛像”，才能進行臨床診斷和制定手術(shù)方案?！叭欢@一結(jié)果并不十分可靠”正如著名CT專家吳恩惠教授所說，“而對于非CT專業(yè)醫(yī)師，特別是手術(shù)者理解較為困難?！北景l(fā)明人在CN2201684Y號專利中提供一種二維閃耀彩虹全息圖制作裝置，它由激光器、反射鏡組、分光鏡、擴束鏡、擴束鏡與濾波器、掩模版與全息干版等組成，激光器輸出的激光束經(jīng)反射鏡組和分光鏡分成兩束，一束是物光，另一束是參考光，參考光經(jīng)擴束鏡擴束并經(jīng)濾波器濾波后直接射到緊密接觸的掩模版和全息干版上，其中所說的物光先經(jīng)擴束鏡擴成一光斑并投在毛玻璃上，再射到緊密接觸的掩模版和全息干版上。
本裝置的目的在于提供一種利用激光全息方法制作三維斷層組合人體結(jié)構(gòu)透視圖的裝置，以協(xié)助醫(yī)生在影像診斷過程中更準(zhǔn)確、迅速地判斷出患病部位的情況和位置。
本裝置包括二維分隔分層全息圖記錄裝置(簡稱二維裝置)和三維白光重現(xiàn)斷層組合全息圖記錄裝置(簡稱三維裝置)，二維裝置包括激光器、可調(diào)分光鏡、反射鏡、擴束空間濾波器、準(zhǔn)直透鏡、毛玻璃、全息干版和狹縫擋光板，各部件的光路設(shè)置是從激光器出射的激光束經(jīng)可調(diào)分光鏡后，其中一束經(jīng)反射鏡和擴束空間濾波器，再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后作為參考光到達記錄介質(zhì)全息干版；另一束經(jīng)擴束空間濾波器和反射鏡后，投射于作為漫射屏的毛玻璃上，待記錄的CT或MRI片緊貼于漫射屏毛玻璃。從CT或MRI片上漫射出來的光就作為物光到達全息干版，與參考光形成干涉，在全息干版上記錄下干涉條紋，狹縫擋光板位于全息干版前。三維裝置包括激光器、可調(diào)分光鏡、反射鏡、擴束空間濾波器、準(zhǔn)直透鏡、二維裝置的毛玻璃、全息干版，各部件的光路設(shè)置是從激光器出射的激光束經(jīng)可調(diào)分光鏡分光后，其中一束經(jīng)反射鏡和擴束空間濾波器，并經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后作為二維裝置的毛玻璃的重現(xiàn)光，其照射方向與二維裝置中全息干版的參考光共軛，從二維裝置毛玻璃重現(xiàn)的膺實像作為第2張全息圖的物光到達記錄介質(zhì)全息干版上；另一束光經(jīng)過反射鏡和擴束空間濾波器，作為參考光入射至全息干版，與物光干涉并記錄下第2張全息圖。
利用激光彩虹全息術(shù)的二步法記錄全息圖。第一步采用分層分區(qū)法記錄菲涅爾全息圖。做法是將一組CT或MRI斷層掃描片的每一張分別記錄在同一塊全息版的不同區(qū)域，以保證高的衍射效率。在記錄過程中，將每張照片作為物單獨進行一次曝光。各照片之間到全息版的距離差別與其在實際人體深度的差別相對應(yīng)。這樣記錄出來的全息圖稱為H1。第二步是將H1用激光重現(xiàn)出來的膺實像作為物記錄到另一塊全息版上，稱為H2，形成可用白光觀察的人體結(jié)構(gòu)三維透視圖。
本裝置利用激光全息技術(shù)的分層分區(qū)存儲法，將一組(幾張至上百張)從不同深度拍攝的CT或MRI掃描照片記錄到同一張全息圖上，在白光下顯示出一個立體的結(jié)構(gòu)透視圖。在此立體圖上的各個不同深度的層面對應(yīng)于不同深度拍攝的掃描照片，所以是整個人體結(jié)構(gòu)的真實重現(xiàn)。利用此三維圖像并結(jié)合參考二維CT或MRI照片，能協(xié)助醫(yī)生準(zhǔn)確、迅速地判斷患病情況和位置，并能有效幫助非影像診斷專業(yè)醫(yī)生(如外科手術(shù)醫(yī)生)制定手術(shù)方案，以及幫助病人對病情的了解。
本裝置制作出的全息圖有以下特點1)記錄H1時作分層分區(qū)曝光，所以可獲得高衍射效率(即高亮度)。
2)重現(xiàn)的各層圖像在縱向以不同深度排列，呈現(xiàn)出一個整體的透視像，各層之間的圖像互不干擾。
3)重現(xiàn)出的各層圖像有顏色差別，有利于醫(yī)生觀察時對各部位確切位置的判斷。
4)全息圖是透明的，可以從正、反面兩個方向看，等于使醫(yī)生可以從同一個人體部位的兩個相反方向觀察內(nèi)部情況，這是任何圖像都做不到的效果。


圖1為二維分隔分層全息圖記錄裝置。
圖2為三維白光重現(xiàn)斷層組合全息圖記錄裝置。
如圖1、2所示，全息圖由二步記錄完成。圖1中的裝置是用來記錄H1，包括激光器1，可調(diào)分光鏡2，反射鏡3、4，擴束空間濾波器5、6，準(zhǔn)直透鏡7，毛玻璃8，一組掃描人體CI或MRI照片9，全息干版10，狹縫擋光板11等。從激光器1出射的激光束經(jīng)可調(diào)分光鏡2后，其中一束經(jīng)反射鏡3和擴束空間濾波器5，再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡7準(zhǔn)直后作為參考光到達記錄本介質(zhì)10；另一束經(jīng)擴束空間濾波器6和反射鏡4后，投射于作為漫射屏的毛玻璃8上，待記錄的CT或MRI片9緊貼于漫射屏8。從9上漫射出來的光就作為物光到達10，與參考光形成干涉，在全息干版上記錄下干涉條紋。每次曝光后，將漫射屏毛玻璃8沿光軸向后(或向前)移動相鄰掃描照片的間隔距離，然后換上另一張照片，同時將狹縫擋光板11橫向移動一個狹縫的距離，然后進行再次曝光，直至所有照片都記錄完為止。狹縫擋光板的透光部分呈垂直長條狀，用于控制每一張照片的記錄區(qū)域。狹縫的寬度為3～10mm，記錄的照片張數(shù)越多狹縫應(yīng)該越窄，因為所有曝光區(qū)域的總寬度有限制，一般約為13cm。
圖2所示為第二步記錄的光學(xué)裝置，用于記錄H2，包括；激光器21，可調(diào)分光鏡22，反射鏡23、24，擴束空間濾波器25、26，準(zhǔn)直透鏡27,H18，全息干版29等。從激光器21出射的激光束經(jīng)可調(diào)分光鏡22分光后，其中一束經(jīng)反射鏡23和擴束空間濾波器25，并經(jīng)準(zhǔn)直鏡27準(zhǔn)直后，作為H18的重現(xiàn)光。其照射方向與圖1中H110的參考光共軛。從H18重現(xiàn)的膺實像作為第二張全息圖的物光到達記錄介質(zhì)H229上。另一束光經(jīng)過反射鏡24和空間濾波器26，作為參考光以約40°的入射角到達H229，與物光干涉并在H2上記錄下第二張全息圖。經(jīng)顯影、漂白處理后，H2在自光下就可觀察到清晰、深度感強、各斷層之間圖像互不干擾的三維立體圖像。
權(quán)利要求
1．制作醫(yī)學(xué)影像診斷用的斷層組合三維全息顯示裝置，其特征在于設(shè)有1)二維分隔分層全息圖記錄裝置，它包括激光器、可調(diào)分光鏡、反射鏡、擴束空間濾波器、準(zhǔn)直透鏡、毛玻璃、全息干版和狹縫擋光板，各部件的光路設(shè)置是從激光器出射的激光束經(jīng)可調(diào)分光鏡后，其中一束經(jīng)反射鏡和擴束空間濾波器，再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后作為參考光到達記錄介質(zhì)全息干版；另一束經(jīng)擴束空間濾波器和反射鏡后，投射于作為漫射屏的毛玻璃上，待記錄的CT或MRI片緊貼于毛玻璃，從CT或MRI片上漫射出來的光就作為物光到達全息干版，與參考光形成干涉，狹縫擋光板位于全息干版前；2)三維白光重現(xiàn)斷層組合全息圖記錄裝置，它包括激光器、可調(diào)分光鏡、反射鏡、擴束空間濾波器、準(zhǔn)直透鏡、二維裝置的毛玻璃、全息干版，各部件的光路設(shè)置是從激光器出射的激光束經(jīng)可調(diào)分光鏡分光后，其中一束經(jīng)反射鏡和擴束空間濾波器，并經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后作為二維裝置的毛玻璃的重現(xiàn)光，其照射方向與二維裝置中全息干版的參考光共軛，從二維裝置毛玻璃重現(xiàn)的膺實像作為第2張全息圖的物光到達記錄介質(zhì)全息干版上；另一束光經(jīng)過反射鏡和擴束空間濾波器，作為參考光入射至全息干版，與物光干涉并記錄下第2張全息圖。
全文摘要
涉及應(yīng)用激光取得三維全息圖的裝置,包括二維分隔分層和三維白光重現(xiàn)斷層組合2個全息圖記錄裝置,二維裝置由激光器、可調(diào)分光鏡、反射鏡、擴束空間濾波器、準(zhǔn)直透鏡、毛玻璃、全息干版和狹縫檔光板組成;三維裝置由激光器、可調(diào)分光鏡、反射鏡、擴束空間濾波器、準(zhǔn)直透鏡、二維裝置的毛玻璃、全息干版組成。利用分層分區(qū)存儲法,將一組從不同深度拍攝的CT或MRI掃描照片記錄到同一張全息圖,在白光下顯示立體的結(jié)構(gòu)透視圖。
文檔編號G03H1/00GK1213097SQ98117020
公開日1999年4月7日 申請日期1998年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月29日
發(fā)明者劉守, 張向蘇 申請人:廈門大學(xué)