[发明专利]生物组织病变的新型光学方法检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用奇点光学的方法来检测生物组织病变的光学系统。本发明利用相干激光通过生物组织得到极化图像关联结构的结果，以及利用相互极化程度（DMP）的坐标分布的测量技术，来对生物组织极化不均匀图像作拓扑描述，结果显示S轮廓与DMP值的坐标分布的自相关函数的半宽有关系。这些信息能够成为临床诊断生物组织癌变的基础。

背景技术

当今，医学正处在一个重大的变革时期。医学的重点正由传统的基于症状治疗模式向以信息为依据的治疗模式转变。人们已经认识到，症状仅仅是疾病被滞后的很粗糙的人体异常反应。当今一些重大医学课题的研究，一开始就把着眼点放在探索导致疾病的生物信息规律上，以控制生物逻辑信息处于健康状态，进而达到治疗疾病的目的。为此，人们从各个学科（磁学、声学、化学、光学等）探索医学诊断和治疗的新方法。目前，人们认为光学有希望在当今医学的大变革中扮演重要角色。认识光在生物组织中的传播规律，以及激光为代表的高性能光源和高灵敏度光学探测器的研制成功分别是这种认知的理论依据和物质基础。虽然传统光学检测和诊断与传统医学的方法相比较有许多优点，尤其是600nm至1300nm“光学窗”波长范围内的无损检测和诊断技术蓬勃发展，如组织血氧和脑血氧的检测、血氧和葡萄糖含量的监测。在成像技术方面近年发展起来的OCT技术也受到人们的高度重视，但由于生物组织的多样性和复杂性，传统光学检测和诊断技术在理论上尤其是如何为医学临床提供可靠的生理参数指标尚有许多问题需要加强研究，检测和治疗的有效性和可靠性还有完善的空间。本发明在继承传统光学检测病变性生物组织的非接触、非电离、无创伤或者微创伤以及高灵活性优点的基础上，利用奇点光学方法来检测病理性病变双折射生物组织，从而能够为临床医学提供更准确的生物组织体场参量。

发明内容

为了能够提高组织光学参量的可靠性，我们提出了一种新型光学方法检测系统。该系统与传统光学检测的思路不同，结合了奇点光学独特的场结构特点，基于分析从生物组织散射出来的场的非均匀极化结构，通过测量生物组织图像的奇点极化和相互极化程度（DMP值）等场参量的空间分布，来检测双折射生物组织的病理性病变。

本发明的技术方案是：测量系统如图1所示，光源是准直了的氦氖激光，（λ=0.6328 μm，W=5.0 mw，直径为10 mm）。极化是由3和5的四分之一波片控制的，起偏器4调整极化光的角度和椭圆率，其中0≤α₀≤180⁰，0≤β₀≤90⁰。生物组织的极化图像是用显微样品7发射到CCD阵列9得到的，CCD的像素为800*600，CCD阵列可以为生物组织提供从2到200微米的侧面范围测量。用起偏器8可以分析生物组织图像。

本发明同其他的光学检测方法相比能够利用奇点光学独特的场结构特点，获得生物组织散射出来的场的极化参量空间分布，从而检测双折射生物组织的病理性病变。本发明结构简单，易于制作。

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是生物组织病变的新型光学方法检测系统示意图。

图2是实施例一中的研究物体。

图3是实施例一中的实验结果。

图4是实施例二中的研究物体。

图5是实施例二中的实验结果一。

图6是实施例二中的实验结果二。

图7是实施例二中的实验结果三。

图8是实施例二中的实验结果四。

图1中1氦氖激光器，2准直仪，3、5四分之一波片，4、8起偏器，6研究的物体，7显微样品，9CCD摄影机，10处理单元。

图2中1用同轴和2交叉起偏器得到的心肌组织极化图像。“P”标记的是被研究极化拓扑结构区域。

图3中心肌组织图像极化奇点（S轮廓）的拓扑分布。S状态用黑点标记；右旋的C点用红点标记，左旋的C点用蓝点标记。

图4中1生理正常和2癌变的真皮组织在交叉起偏器下的极化图像。

图5中1生理正常和2癌变的真皮组织图像的极化椭圆率β(r)的坐标分布。

图6中1生理正常和2癌变的真皮组织的单简并和双简并极化奇点的坐标分布。

图7中1生理正常和2癌变的真皮组织的DMP值分布。

图8中1正常和2癌变的真皮组织的DMP坐标分布的二维自相关函数。3正常和4癌变的真皮组织的DMP对应的自相关函数的三维图。

具体实施例：