一種乳腺癌診斷設(shè)備的圖像獲取系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體涉及一種用于診斷乳腺癌的專(zhuān)用設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在科技界，新血管生成的過(guò)程已經(jīng)證明是與大多數(shù)癌癥的生長(zhǎng)和發(fā)展有直接的關(guān)聯(lián)，同時(shí)它還與其他70多種人類(lèi)疾病有著密切聯(lián)系。
[0003]新血管生成是發(fā)生在健康組織和疾病組織上的關(guān)鍵生物過(guò)程。在正常情況下，新血管生成對(duì)于再生、胚胎發(fā)育和傷口修復(fù)是必須的。在上述情況下，復(fù)雜的新血管生成過(guò)程維持著微妙的平衡。這種平衡是由多種新血管生成刺激生長(zhǎng)因子、心血管抑制劑、細(xì)胞集合分子、細(xì)胞外基質(zhì)和其他調(diào)節(jié)因子共同作用完成的。但是，當(dāng)這種平衡被破壞時(shí)就會(huì)產(chǎn)生太多或太少的新生血管，從而導(dǎo)致不同的病理狀態(tài)，如癌癥、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎以及冠狀動(dòng)脈疾病等。像所有細(xì)胞一樣，初期的腫瘤細(xì)胞需要連續(xù)不斷的養(yǎng)分和氧氣的供應(yīng)，并排泄廢棄物。腫瘤在很小的狀態(tài)(大約直徑Imm左右)時(shí)，通過(guò)細(xì)胞膜就足以提供養(yǎng)分和排泄廢物。當(dāng)腫瘤直徑生長(zhǎng)超過(guò)Imm時(shí)，腫瘤細(xì)胞就必須像其周?chē)慕】到M織一樣，生成它們自己的供血系統(tǒng)。腫瘤的形成有一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，是細(xì)胞發(fā)生多次基因突變并積累的結(jié)果。隨著這些異常突變發(fā)生積累，由量變到質(zhì)變，細(xì)胞逐漸獲得了惡性腫瘤細(xì)胞的特性，即增強(qiáng)的繁殖能力，侵犯性轉(zhuǎn)移能力等。乳房腫瘤發(fā)展和新血管生成關(guān)系如圖5所示。在癌瘤沒(méi)有侵犯周?chē)M織，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移前，用局部治療手段，配合全身治療，可使大多數(shù)(90%以上)癌瘤得到根治。
[0004]由于乳腺組織相對(duì)均勻的低吸收光學(xué)特性以及癌變組織血管新生效應(yīng)所提供的顯著的光學(xué)對(duì)比度機(jī)制，如血紅蛋白濃度升高和血氧飽和度降低等，光學(xué)乳腺層析技術(shù)在靈敏度、特異性和安全性等方面較X射線、磁共振和超聲等傳統(tǒng)解剖成像模態(tài)具有潛在的綜合優(yōu)勢(shì).現(xiàn)有的各種光學(xué)診斷方法大多僅對(duì)組織體的光學(xué)或熒光特性成像:如血氧擴(kuò)散光學(xué)層析能夠原理上獲得用于判別組織良惡程度的本征生理特征，但由于其逆問(wèn)題嚴(yán)重的病態(tài)性和所依賴內(nèi)源性對(duì)比度的有限性，該方法在實(shí)際應(yīng)用中存在精度不足和偽像干擾大的缺點(diǎn)；熒光擴(kuò)散光層析依賴熒光劑在病變與正常組織間藥代動(dòng)力學(xué)性能的顯著差異所提供的外源性對(duì)比度增強(qiáng)(2?4倍)機(jī)制，能更為可靠地獲取腫瘤位置信息，但無(wú)法獲得組織體的本征生理特征。
[0005]正常的細(xì)胞組織中交織著密實(shí)的毛細(xì)血管網(wǎng)。毛細(xì)血管由內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成，負(fù)責(zé)供應(yīng)養(yǎng)分、排出廢物。當(dāng)細(xì)胞缺氧時(shí)，細(xì)胞組織就會(huì)釋放出新血管生長(zhǎng)因子，例如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)和堿性成纖維生長(zhǎng)因子(bFGF)，刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞繁殖并形成新的毛細(xì)血管。某些腫瘤細(xì)胞也像正常細(xì)胞一樣，具有分泌新血管生長(zhǎng)因子的能力，因而可以從鄰近組織中吸引內(nèi)皮細(xì)胞，并導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞繁殖。通過(guò)促使腫瘤內(nèi)毛細(xì)血管的生長(zhǎng),腫瘤細(xì)胞可以直接從血液中獲取含有豐富養(yǎng)分和氧氣供腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)展，并將其排泄廢物的通過(guò)新生血管系統(tǒng)輸送出去，腫瘤細(xì)胞也因此迅速生長(zhǎng)同時(shí)廣泛擴(kuò)散。醫(yī)生可以通過(guò)觀察腫瘤標(biāo)本是否存在致密性毛細(xì)血管網(wǎng)來(lái)判斷腫瘤的發(fā)育階段，并預(yù)測(cè)其未來(lái)的發(fā)展過(guò)程。腫瘤的新血管生成過(guò)程如下:
(i)初始階段:病變組織(腫瘤)生成并釋放新血管生長(zhǎng)因子，并且將這些生長(zhǎng)因子擴(kuò)散到周?chē)慕M織中。
[0006](?)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖和侵入階段:新血管生長(zhǎng)因子附著在附近血管內(nèi)皮細(xì)胞的感受器上。在血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)部，信號(hào)從細(xì)胞表面向細(xì)胞核發(fā)送，細(xì)胞開(kāi)始產(chǎn)生新的分子，包括酶。酶將環(huán)繞血管的外殼樣的細(xì)胞基質(zhì)溶解出一個(gè)小洞。血管內(nèi)皮細(xì)胞開(kāi)始分裂繁殖，并通過(guò)溶洞向腫瘤方向生長(zhǎng)遷移。稱(chēng)為粘附分子或細(xì)胞整合素(ανβ3和ανβ5)的特殊分子，幫助向前拉伸血管芽尖端。一種稱(chēng)為基質(zhì)金屬蛋白酶，能夠溶解萌發(fā)血管前端的組織，隨著血管的擴(kuò)張，組織就被改造為環(huán)繞血管的形狀。萌發(fā)的血管內(nèi)皮細(xì)胞環(huán)繞構(gòu)成血管管道，各個(gè)血管管道連接起來(lái)形成完整的血管環(huán)以循環(huán)血液。
[0007](iii)血管成熟階段:特殊肌細(xì)胞的生成能夠?yàn)樾律傻难芄艿捞峁┙Y(jié)構(gòu)化支撐，使新血管的生長(zhǎng)保持穩(wěn)定。血液開(kāi)始在新生成的血管內(nèi)流動(dòng)。這些新血管就是腫瘤賴以生存的含豐富養(yǎng)分和血液的結(jié)構(gòu)，使得腫瘤能夠迅速生長(zhǎng)并在體內(nèi)擴(kuò)散。沒(méi)有這個(gè)環(huán)境，新生的腫瘤組織將局限在大約的I立方毫米的范圍之內(nèi)，因?yàn)槿鄙兖B(yǎng)分輸送和廢物排出循環(huán)系統(tǒng)而被細(xì)胞自身的排泄物包圍而窒息消亡。
[0008]惡性組織的新生血管有常見(jiàn)的共有特征。這些特征包括“獨(dú)特的血管形態(tài)”和“新血管生成特征”。動(dòng)態(tài)光學(xué)成像儀可以檢測(cè)到這一特征，并可用于幫助診斷惡性組織是否存在。腫瘤新血管生成的這種特征與良性狀態(tài)下簡(jiǎn)單的炎癥很不相同，具有如下腫瘤新血管生成的特征:
(i)高密度及高血含量:為腫瘤提供養(yǎng)分的血管比正常組織的血管更多、更密。通過(guò)使用血管成像技術(shù)對(duì)幾組乳腺癌進(jìn)行成像。癌變腫瘤周?chē)奈⒀苊芏扰c其他地方相比是最大的。
[0009](ii)血流阻力:為供養(yǎng)腫瘤而生成的血管在輕微加壓下表現(xiàn)出比正常血管更大的血流阻力。
[0010](iii)血管滲漏:為供養(yǎng)腫瘤而生成的血管在外部壓力下會(huì)出現(xiàn)血管(壁)滲漏的現(xiàn)象。由于腫瘤區(qū)域的血管壁有更高的滲透性，所以腫瘤區(qū)的空隙流壓力是比較高的，它與微血管壓力接近并與其保持平衡。這一現(xiàn)象與正常組織的空隙流壓力形成鮮明的對(duì)比。在腫瘤區(qū)，這種高空隙流壓力會(huì)導(dǎo)致內(nèi)皮的壞死和血管的滲漏。
[0011](iv)高氧消耗及光傳播衰減:由于腫瘤快速生長(zhǎng)比正常組織需要更多的氧，為供養(yǎng)腫瘤而生成的血管所攜帶血氧的消耗量就會(huì)相當(dāng)大。此外，不含氧血具有光傳播衰減特性。
[0012]當(dāng)腫瘤長(zhǎng)大到超過(guò)一立方毫米(Imm3)后，就需要血管網(wǎng)來(lái)供應(yīng)養(yǎng)分和氧氣以及排泄廢物。這種腫瘤內(nèi)部血管形成的復(fù)雜過(guò)程被稱(chēng)為腫瘤“新血管生成”。在乳腺癌領(lǐng)域，腫瘤新血管生成及其臨床意義一直是研究重點(diǎn)。乳腺癌中的高微血管密度與腫瘤轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的趨勢(shì)有關(guān)。乳腺癌是一種依賴新血管生成的疾病，所有的實(shí)體瘤一旦發(fā)育了血液供應(yīng)系統(tǒng)，就有可能轉(zhuǎn)變?yōu)閻盒阅[瘤。新血管生成是腫瘤生長(zhǎng)形成新血管的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程使腫瘤可以獲取養(yǎng)分及排出廢物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有診斷設(shè)備的不足，提供一種用以診斷乳腺癌的設(shè)備的圖像獲取系統(tǒng)。
[0014]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種乳腺癌診斷設(shè)備的圖像獲取系統(tǒng)，包括有安裝架，安裝在安裝架上的一個(gè)用以產(chǎn)生紅外光的LED光源，以及安裝在安裝架上LED光源上方的一個(gè)用以接收經(jīng)LED光源發(fā)出并穿透受檢乳房的紅外光的圖像獲取模塊；所述的LED光源產(chǎn)生的紅外光波長(zhǎng)在620nm和685nm之間；所述圖像獲取模塊包括有一個(gè)用以拍攝動(dòng)態(tài)圖像的CCD攝像機(jī)，以及一個(gè)用以擠壓乳房的氣囊；所述氣囊通過(guò)管道與一個(gè)真空罐和一個(gè)儲(chǔ)氣罐相連，氣囊與真空罐、儲(chǔ)氣罐連接的管路上分別連接有電磁閥，儲(chǔ)氣罐與真空罐之間連接有將空氣從真空罐抽入儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓縮機(jī)，氣囊和儲(chǔ)氣罐內(nèi)安裝有空氣壓力傳感器，所述空氣壓力傳感器及兩個(gè)電磁閥與一個(gè)控制器電連接。
[0015]作為優(yōu)選方案:所述的LED光源包括有多個(gè)以陣列排布的LED燈構(gòu)成，LED燈所發(fā)出紅外光的波長(zhǎng)為640nm。
[0016]作為優(yōu)選方案:所述安裝架包括有一個(gè)縱向設(shè)置的攝像機(jī)安裝板，連接在攝像機(jī)安裝板下部一側(cè)的一個(gè)紅外安裝架，以及連接在攝像機(jī)安裝板下端的升降架，所述升降架縱向滑動(dòng)安裝在一個(gè)升降座上，所述LED光源固定安裝在紅外安裝架上，所述CCD攝像機(jī)固定安裝在攝像機(jī)安裝板上。
[0017]作為優(yōu)選方案:所述紅外安裝架所處平面與攝像機(jī)安裝板之間形成50-60度的夾角。
[0018]作為優(yōu)選方案:所述的圖像獲取模塊包括有一個(gè)攝像機(jī)罩，所述攝像機(jī)罩固定安裝在所述攝像機(jī)安裝板上，所述CCD攝像機(jī)安裝在攝像機(jī)罩內(nèi)靠近攝像機(jī)安裝板的一側(cè)，所述攝像機(jī)罩下方連接有一個(gè)軟質(zhì)的氣囊支架，所述氣囊固定在氣囊支架上。
[0019]作為優(yōu)選方案:所述的LED燈焊接在一個(gè)線路板上形成陣列，線路板上自外而內(nèi)第1-7行每行均勻分布15個(gè)LED燈，第8行均勻分布13個(gè)LED燈，第9行均勻分布9個(gè)LED燈，LED燈之間的行距和列距均為0.5英寸，LED陣列左右對(duì)稱(chēng)。
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