本发明专利技术涉及一种基于自体荧光的乳腺肿瘤检测系统。本发明专利技术所述的系统包括激发光源、光传导模块光传导单元、瞬态探测单元和数据采集处理单元；其中所述激发光源用于产生激发光；所述光传导单元将所述激发光传送并照射待检组织，待检组织被激发产生的自体荧光信号通过所述光传导单元传送至瞬态探测单元；所述瞬态探测模块包括高速响应探测器，其将荧光信号转换为电信号；所述数据采集处理单元包括数据采集器和荧光寿命拟合模块，其中所述数据采集器将所述高速响应探测器输出的电信号转化为数字信号；所述荧光拟合模块对所述数字信号进行卷积拟合处理获得所述自体荧光信号的荧光寿命。本发明专利技术所述的乳腺肿瘤检测系统具有成本低体积小的优点。体积小的优点。体积小的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于自体荧光的乳腺肿瘤检测系统
[0001]本专利技术涉及医疗检测领域，特别是涉及生物组织光谱检测领域。
技术介绍
[0002]荧光检测法是近年来持续发展的肿瘤组织甄别检测方法之一，其可以分为自体荧光检测法和荧光探针检测法。其中，自体荧光法是将特定波长激发光作用于生物组织上，激发内源性荧光基团分子进入激发态，再通过辐射驰豫过程，释放出光子最终回到基态。由于组织中存在多种内源性荧光基团，其在正常组织和肿瘤组织中的占比以及荧光特性均有所差异，因此可以通过探测组织产生的自体荧光的荧光光谱或者荧光寿命来对正常组织和肿瘤组织进行甄别判断。
[0003]但是，由于组织内源性荧光基团复杂多样，同一组织在不同波长的激发光下所获得的自体荧光在光谱特征峰分布还是荧光寿命上都存在较大差异，因此针对具体的组织确定合适的激发光波长对于自体荧光法至关重要。目前，采用自体荧光法对肿瘤组织进行甄别已经有不少报道，但是针对乳腺肿瘤进行荧光检测的研究较少。
[0004]除此之外，由于组织自身的荧光寿命较短，在现有的高性能荧光光谱系统中往往需要进行高分辨的瞬态测量才能获得较准确的荧光寿命。但是该方法需要使用皮秒级或飞秒级的激光作为光源，并利用时间相关单光子计数器或泵浦
‑
探测等技术进行测量，从而整个系统需要消耗巨大的成本、体积也相对较大，难以推广应用，且难以适应移动式测量。
技术实现思路
[0005]基于此，本专利技术的目的在于，提供一种成本低、小型化且特异性适用于乳腺肿瘤组织甄别检测的基于自体荧光的乳腺肿瘤检测系统。
[0006]一种基于自体荧光的乳腺肿瘤检测系统，包括激发光源、光传导单元单元、瞬态探测单元单元和数据采集处理单元；其中所述激发光源产生脉宽为百皮秒量级、重复频率为千赫兹量级的紫外激发光；所述光传导单元将所述激发光传送并照射待检组织，待检组织被激发产生的自体荧光信号通过所述光传导单元传送至瞬态探测单元；所述瞬态探测单元包括响应时间在亚纳秒级的高速响应探测器，所述高速响应探测器将所述光传导单元回传的荧光信号转换为电信号；所述数据采集处理单元包括数据采集器和荧光寿命拟合模块，其中所述数据采集器的带宽至少为1GHz，采样速率至少为4GS/s，存储深度至少为1Mpts，其将所述高速响应探测器输出的电信号转化为数字信号；所述荧光拟合模块对所述数字信号进行卷积拟合处理获得所述自体荧光信号的荧光寿命。
[0007]本专利技术所述的乳腺肿瘤检测系统，通过激发光源、高速响应探测器和数据采集器以及卷积拟合处理的结合实现了用更低成本和小型化的设施对荧光寿命进行精确采集和计算，具有成本低、效果好、易普及的优点。
[0008]进一步地，所述检测系统中的卷积拟合处理的公式为：
[0009][0010]其中
[0011][0012]式中，t和t'均为时间，B为高斯型响应函数的归一化因子，w为系统的响应特征时间，τ
r
为荧光上升沿特征时间，A0和t0分别为荧光强度和时间的坐标平移量，k为荧光衰减过程的数量，A
i
和τ
i
分别为相应荧光衰减过程的幅值和寿命；
[0013]平均荧光寿命τ由下式计算获得：
[0014][0015]进一步地，所述检测系统中的激发光源包括激光器和准直镜，其中所述激光器用于产生激光，所述准直镜设置在所述激光的光路上。
[0016]进一步地，所述检测系统中的光传导单元包括二向色镜、第一光纤耦合镜、光纤和第二光纤耦合镜，其中所述二向色镜对激发光有高反射率并对自体荧光有高透射率，其设置于所述激发光的光路上并将激发光反射至所述第一光纤耦合镜中，所述光纤的两端分别与第一光纤耦合镜和第二光纤耦合镜相连。
[0017]进一步地，所述检测系统中的准直镜、第一光纤耦合镜和第二光纤耦合镜为石英透镜，所述光纤为紫外光纤。
[0018]进一步地，所述检测系统中还包括分光镜和稳态探测单元，其中所述分光镜设置在所述光传导单元输出的自体荧光信号的光路上，并使其所述荧光信号分成瞬态路和稳态路，并使所述瞬态路的荧光信号进入所述瞬态探测单元，使所述稳态路的荧光信号进入所述稳态探测单元；所述稳态探测单元包括依次设置在稳态路上的荧光信号多通道带通滤波装置和高灵敏探测器，其中所述多通道带通滤波装置包括至少两个滤波通道，每个滤波通道可使一特定波长范围内的荧光信号通过；所述高灵敏探测器分别将经过不同滤波通道的荧光信号的光强转换为电信号；所述数据采集器还对所述高灵敏探测器输出的电信号进行积分采集，获得不同波长范围的荧光信号强度值。
[0019]进一步地，所述检测系统中的多通道带通滤波装置包括四个滤波通道，其带宽为10nm，中心波长分别为400nm、420nm、430nm和465nm。
[0020]进一步地，所述检测系统中的多通道带通滤波装置为滚轮式带通滤波片组，其包括滚轮架和中心波长分别为400nm、420nm、430nm、465nm的10nm带通滤波片。
[0021]进一步地，所述检测系统中的激发光波长为355nm。
[0022]进一步地，所述检测系统中的数据采集处理单元还包括光强数值处理模块，其对所述数据采集器获得的不同波长范围的荧光信号强度值按式(I2+I3)/(I1+I4)进行运算，式
中I1、I2、I3、I4依次为通过所述中心波长为400nm、420nm、430nm和465nm的滤波通道的荧光信号强度值。
[0023]为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。
附图说明
[0024]图1为本专利技术所述的乳腺肿瘤检测系统的框架示意图；
[0025]图2为本专利技术所述的乳腺肿瘤检测系统的结构示意图；
[0026]图3为实施例所述的对乳腺肿瘤组织和乳腺组织的荧光寿命检测结果示意图；
[0027]图4为实施例所述的对乳腺肿瘤组织和乳腺组织的四个特征波长的荧光光强检测结果示意图；
[0028]图5为实施例所述的对乳腺肿瘤组织和乳腺组织分别进行四个特征波长的荧光光强采集并计算R值的结果示意图。
具体实施方式
[0029]本专利技术针对现有技术中需要皮秒或飞秒级激发光源以及时间相关单光子计数器或泵浦
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探测等测量手段的结合才能对荧光寿命进行准确测量，从而导致整个探测系统成本高昂、体积庞大的问题，提供了一种可以利用百皮秒级激发光源和亚纳秒级探测器进行荧光寿命探测的系统。其通过利用卷积拟合法对数据进行后期处理来去除系统响应展宽对结果的影响，从而能够保证系统能够获得准确的荧光寿命，大大降低了系统的制造成本及整体体积。以下为本专利技术所述的乳腺肿瘤检测系统的一种具体实施方式。
[0030]请同时参阅图1和图2，其为本实施例所述的乳腺肿瘤检测系统的框架示意图以及结构示意图，其包括激发光源1、光传导单元2、分光镜3、瞬态探测单元4、稳态探测单元5和数据采集处理单元7。
[0031]所述激发光源1包括激光器11、衰减器12和准直镜13本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于自体荧光的乳腺肿瘤检测系统，其特征在于：包括激发光源、光传导单元、瞬态探测单元和数据采集处理单元；其中所述激发光源产生脉宽为百皮秒量级、重复频率为千赫兹量级的紫外激发光；所述光传导单元将所述激发光传送并照射待检组织，待检组织被激发产生的自体荧光信号通过所述光传导单元传送至瞬态探测单元；所述瞬态探测单元包括响应时间在亚纳秒级的高速响应探测器，所述高速响应探测器将所述光传导单元回传的荧光信号转换为电信号；所述数据采集处理单元包括数据采集器和荧光寿命拟合模块，其中所述数据采集器的带宽至少为1GHz，采样速率至少为4GS/s，存储深度至少为1Mpts，其将所述高速响应探测器输出的电信号转化为数字信号；所述荧光拟合模块对所述数字信号进行卷积拟合处理获得所述自体荧光信号的荧光寿命。2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述卷积拟合处理的公式为：其中其中式中，t和t'均为时间，B为高斯型响应函数的归一化因子，w为系统的响应特征时间，τ
r
为荧光上升沿特征时间，A0和t0分别为荧光强度和时间的坐标平移量，k为荧光衰减过程的数量，A
i
和τ
i
分别为相应荧光衰减过程的幅值和寿命；平均荧光寿命τ由下式计算获得：3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于：所述激发光源包括激光器和准直镜，其中所述激光器用于产生激光，所述准直镜设置在所述激光的光路上。4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述光传导单元包括二向色镜、第一光纤耦合镜、光纤和第二光纤耦合镜，其中所述二向色镜对激发光有高反射率并对自体荧光有高透射率，其设置于所述激发光的光路上并将激发光反射至所述第一光纤耦合镜中，所述光纤的两端分别与第一光纤耦合镜和第二光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志峰，严剑锋，李嘉源，谢志坤，周洁林，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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