CN1060022A - 用于图像软组织疾病检测成像装置的图像采集器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于光学软组织检测成像装置的图 象采集器，该图象采集器主要由***镜头和第一 遮光附件构成，所说摄像头由针眼镜头和CCD固态 图象传感器件、超高频视频信号发射装置等构成，可 手持操作，近距离采集受检软组织图象，所说第一遮 光附件在使用时能够在受检部位与针眼镜头之间形 成局部低光照度环境，使检测过程可在普通光照度环 境下进行，该图象采集器还具有定位打标功能，小部 位集中观察功能，受检者感觉舒适，检测效率高，实用 性强。

Description

本发明涉及软组织疾病检测成像装置，特别是用于软组织疾病检测成像装置的图象采集器。

目前，对人体软组织疾病（如***疾病）进行检测的方法和装置有许多种，如应用X光辐射成像的、应用超声波反射成像的以及应用光波检测成像的。其中光波检测由于对人体无损，所获得的检测图象直观易于分析判断而得到日益广泛的应用。典型的光波软组织疾病检测成像装置一般包括光源、图象采集器和图象显示器几个部分。这种检测方法采用光源发出的可见光和近红外光（一般在4000A°-7000A°）照射软组织，并用图象采集器接收从软组织中透射出来的光，再将光信号转变为电视频信号，传输到图象显示器还原成完整的光学图象显示出来，供医生观察或分析。在已有技术中，图象采集器多为管形摄像头，焦距长，景深浅，一般要放置在距受检组织1米左右的位置上才能采集到清晰的图象，在检测过程中，受检人员必须随时调整坐姿，以配合图象采集器的成像要求，这种图象采集器固定，而受检人员被调整位置的检测方法，无疑是不方便的，而且低效率的。此外，现有技术中的图象采集器主要采用三种基本类型的图象传感器，即光导摄像管（Vidicon），纽维康管（Newvicon）和固态CCD（Change-Coupled  Device）摄像管，它们的光敏范围都很宽，而不是仅仅在近红外光区。同时由于从光源产生的近红外区范围的光在照射进人体软组织后，大多为人体内脂肪、软组织吸收，真正从软组织中透射出来的光的强度已大大降低，如果在普通光照度环境中进行检测、检测图象信号势必会被淹没在相对较强的本底信号里，因此为了得到具有足够分辨率的检测图象，就要求受检部分表面不受非检测光的直接照射，以降低图象采集器的信号本底，提高信噪比，从而达到使检测图象清晰的目的，然而如前所述，图象采集器一般固定在距受检软组织1米左右位置，为满足上述要求，现有技术中都采用将整套检测装置置于暗室中进行检测的方法。但这种方法具有许多缺点：一是由于使用暗室进行检测，环境切换时间长，造成检查效率低。二是由于暗室需要专门设置，而大多数基层单位又不具备这些条件，因此，这种检测装置不便于在基层（如学校、部队、野外工作点）使用。三是由于人类绝大多数时间在普通光照度环境中，因此在暗室中受检时，动作反应迟缓，与医生配合欠佳，易造成检测效率不高。四是暗室环境有时会引起受检者，特别是婴幼儿产生惧怕心理，直接影响检测效果。除此外，现有技术中的图象采集器一般只有采集图象的单一功能，它必须通过专用的图象传输电缆将图象信号传送到专用的图象显示器这样大体积的设备，它不可能由医生随身携带随时随地地进行检测，实际上使得这种检测装置只能局限于在较大的医疗单位使用。

综上所述，现有技术中的软组织疾病检测成像装置由于采用的图象采集器的缺陷而存在下列问题：1、检测过程不方便，医生无法直接操纵图象采集器进行图象采集;2、不能在普通光照度环境中使用，使受检者感到不舒适;3、由于种种原因造成检测效率低微;4、整套检测装置体积大，不便于携带。这些都使得所说软组织疾病检测装置在进行大人群软组织疾病（如乳腺疾病）普查时不能更有效地发挥其作用，阻碍了这种检测方法的更广泛的应用，因此十分迫切要求解决上述问题。

本发明的目的就在于提出一种新型的用于软组织疾病检测装置的图象采集器，使得光学软组织疾病检测方法更为实用和方便，使得所用检测装置更易于在广大的基层单位推广使用。

本发明的图象采集器主要由***镜头和第一遮光附件构成。其中***镜头被制成易于手持的形状，它包括：

针眼镜头。该镜头安装在摄像头前端面上适宜的部位，用于接收从受检软组织中发出的光，形成受检软组织部位的图象;

CCD图象传感器件。该器件可将针眼镜头摄取的图象信号耦合变换为电视频信号;

视频信号输出端子。这是用于将由CCD图象传感器件产生的视频信号，通过适配的传输方式，如视频电缆，传输到诸如图象显示器一类的设备中;

电源输入端子。通过该电源端子，所说图象采集器内所有工作部分提供直流电流;

第一遮光附件接口。该接口位于摄像头前端面上或前部侧面。所说接口形成一闭合曲线，恰好使所说的针眼镜头位于接口所包围的区域的中央位置。所说接口与第一遮光附件采用任何可拆卸的连接方式。

所说的第一遮光附件的主体是由一不透光（可见光和近红外光）材料制成的具有两个相对的开口端的筒形体，其第一开口端与所说的摄像头上的第一遮光附件接口连接，其第二开口端在使用时直接与受检软组织表面皮肤密合接触，从而在该第一遮光附件内，第二开口端与第一开口端之间，即从第二开口端所包围的软组织皮肤到针眼镜头之间形成一局部低光照度环境，使得本发明的图象采集器可以在低光照本底环境中获得清晰的图象。

本发明的一实施例中，第一遮光附件与摄像头外壳加工为一体，即所说的摄像头上第一遮光附件接口和第一遮光附件开口端融为一体，所说的第一遮光附件从摄像头前部向前延伸一段距离，止于第二开口端。所说第二开口端在使用时直接与人体皮肤密合接触。

在本发明的一较佳实施例中，所说摄像头上还包括：

辅助光源。该光源安装在摄像头前端面上邻近针眼镜头的位置，且处于第一遮光附件接口所包围的区域之内，该光源用于在必要的时候对受检软组织表面皮肤给予适当照度的照明，以提高某些病灶部分观察清晰度或改善信噪比。

辅助光源开关。所说的开关在摄像头外壳上合适的位置用以控制所说的辅助光源的开启和关闭。

在本发明的另一较佳实施例中，所说的图象采集器还包括：

电池供电装置。该装置采用多节普通干电池作电源，所说电池配置在摄像头内的专用电池盒中;

超高频视频信号发射装置，通过该装置，由CCD图象传感器产生的视频信号可以直接利用超高频载波信号发射出去，而传送到与图象采集器分离的可接收所说超高频视频信号的图象显示器中;

在上述的实施例中，图象采集器还可以包括：

电源开关。该开关设置在所说摄像头外壳上合适的位置，用于控制所说图象采集器的电源通断;

视频信号输出开关。该开关设置在摄像头外壳合适的位置，用于控制所说视频信号输出端子或所说超高频视频信号发射装置的通断;

在本发明的又一较佳实施例中，图象采集器还包括：

第二遮光附件。该附件主体形状与第一遮光附件的形状相互配合，可以很合适地套装在所说的第一遮光附件上，其特点在于它与人体皮肤直接接触的第二开口端的口径要小于第一遮光附件的第二开口端，可用于观察某些软组织局部。

在本发明的一最佳实施例中，图象采集器还包括定位打标附件。该附件由附件主体、平面十字标尺、打标装置电源接点构成。

其中所说附件主体形状与第一遮光附件形状互相配合，可以很合适地套装在所说的第一遮光附件上，其第二开口端与人体直接接触;

在另一最佳实施例中，所说定位打标附件的附件主体可直接与摄像头上的第一遮光附件接口连接。

在上述实施例中，

所说十字标尺由可透射近红外光平面材料，在其平面上刻划成十字交叉毫米刻度构成，所说平面十字标尺固接在所说附件主体的第二开口端顶部轮廓构成的平面平行，该标尺用于指示病灶的位置和大小;

所说打标装置设置在所说平面十字标尺的中央区域，该打标装置由一较小的螺旋线圈和插在该线圈中的一金属细杆以及套在该细杆顶部的小压缩弹簧构成，所说金属细杆垂直于十字标尺平面，在其朝向人体皮肤的端面上贴有一吸附片，所说吸附片可吸附有色颜料一类的物质;所说打标装置具有第一位置和第二位置，当其处于第一位置时，不执行打标动作;当其处于第二位置时，执行打标动作，即在受检软组织表面某些医生认定的位置打上标记，供医生进 吸和病理检查时指示正确的病灶位置;

在上述实施例中，图象采集器的摄像头上还包括：

打标装置控制按钮，该按钮设置在摄像头上合适的部分，用于控制打标装置的动作。

本发明的打标装置可由两条不同的路径供电。

其一是从定位打标附件主体上直接引出一条电源引线，***设置在摄像头外壳上合适位置的电源输出插孔，实现电连通，在这样的实施例中，打标装置的螺旋线圈的两个端线经十字标尺中的两根或一根引出到附件主体外侧，并从附件主体外侧引出一根同轴电源引线。

其二是在摄像头第一附件接口上，第一遮光附件上，和定位打标附件上分别安置了金属电极，当以上附件与摄像头连接在一起使用时，图象采集器的电源就向打标装置的螺旋线圈供电。

本发明的图象采集器作为对现有技术中光学软组织疾病检测成像装置的图象采集器的替代产品，有效地解决了上述检测装置在使用中存在的诸多问题。首先本发明的图象采集器采用了针眼镜头和CCD固态图象传感器件组成的***头，由于针眼镜头焦距短，视角广阔，景深范围大，使得本发明的图象采集器可以在距受检部位仅几厘米的位置上采集图象，又由于CCD传感器件具有体积小，寿命长，抗饱和损伤可即时操作，抗振动、冲击，不受电场、磁场的影响，画面分辨率高，不失真等优点，使得本发明的图象采集器可以做成任何便于手持操作形状的摄像镜头，由医生根据自己的判断，方便地操作，而无需受检者象在现有技术的检测方法中那样频繁调整姿态，以适合固定的图象采集器的摄像要求。尤为突出的是，由于本发明的图象采集器用了与摄像头连接在一起的遮光附件，该遮光附件仅在受检软组织部位和摄像头获得清晰图象的技术要求，又使得检测过程可以在普通光照度环境下进行，彻底摆脱了现有技术中检测必须在暗室中进行的束缚，这种改进使得检测过程更为方便，更为舒适，更宜于为受检者接受，从而极大地提高了检测效率，也使得检测可以在不具备暗室的基层单位有效地进行。本发明的另一个重要的优点是，由于图象采集器本身带有超高频视频信号发射装置，它所发射的信号可以兼容地被普通家用电视机接收到并显示出来，而无须象现有技术中那样检测装置还必须包括大体积的图象显示器一类设备，因此大大缩小了整套软组织疾病检测装置的体积、减少了设备成本，既便于携带又易于在基层单位普及使用。此外，本发明的图象采集器还配置了小部位观察附件和为医生进行针吸病理检查指示病灶位置的定位打标附件。总之，本发明的图象采集器揭示了光学软组织疾病检测方法及装置应用的巨大潜力、极大地增加了光学软组织疾病检测装置在进行大人群妇女乳腺疾病普查和软组织疾病检查时的实现“三早”（早发现、早诊断、早治疗）提供了有力工具。

本发明的更多的特点和优点将在以下的部分里根据附图对实施例的详述中得到体现。附图中相同的标号指示同一部件或部分。

在附图中，

图1a为本发明的图象采集器的外观透视图

图1b为图1a中所示的图象采集器的剖面示意图。

图2为本发明的图象采集器的另一侧面外观透视图

图3为本发明的图象采集器的另一种构造的示意图

图4a为本发明的图象采集器与第二遮光附件的配合方式示意图

图4b为图4a中所示第二遮光附件的底部正面视图

图5a为本发明的图象采集器与定位打标附件的配合方式示意图

图5b为图5a所示的定位打标附件的底部正面视图

图6为本发明的图象采集器与定位打标附件的另一种配合方式示意图

图7a为本发明的打标装置的构造原理图，其中打标装置处于第一位置

图7b为本发明的打标装置的构造原理图，其中打标装置处于第二位置

图8为本发明的图象采集器通过电源引线为打标装置供电的路径示意图

图9为本发明的图象采集器通过接触电极为打标装置供电的路径示意图。

图10为图6所示和配合方式中打标装置的供电路径示意图

图11为本发明的图象采集器的另一种形状及配合方式的示意图

如图1a所示，本发明的图象采集器100由***头210和与之连接的第一遮光附件310构成，该***头210可呈任何外形，其大小恰适合于普通成人手握操作。在其端面A上合适的位置（如中央位置）安有针眼镜头220，该针眼镜头光阑孔径相当小，一般只有约3mm左右，而且其焦距短、视角广阔，在其前方5cm处，即可具有约5×5cm的帧面，在该针眼镜头后，即摄像头210内，有CCD固态图象传感器件（未画出）这种器件可将光信号耦合变换为视频电信号，所产生的视频信号，可以从图1a中所示视频信号输出端子241输出，经过适配的视频信号传输电缆传送到图象显示器中显示出受检软组织的图象，但更可取的是由装设在摄像头210内的超高频视频信号发射装置（未画出）利用普通家电电视机可以接收的超高频信号作为载波信号将CCD固态图象传感器件产生的受检软组织的图象信号发射出去，用普通家用彩电或黑白电视机接收下来并显示出来。这种图象信号传输方式使得检测操作极为灵活，同时使得光学软组织疾病检测装置不需要再配备专用图象显示器，从而极大地缩小了该套装置的体积、重量，使医生可以随身携带整套设备深入基层。

第一遮光附件310的形状类似于一个截园锥面，具有两个开口端（320，330），其沿竖直方向的剖面形状如图1b所示，其第一开口端320的直径小于其第二开口端330的直径，在其第一开口端320处有一接口340，该接口可与摄像头210上的附件接口260配合连接，连接方式可采用本领域内熟知的任何一种可拆卸式连接方式。该第一遮光附件由不透光材料制成，在使 用时，医生手持摄像头，将第一遮光附件的第二开口端330与人体受检软组织皮肤密合接触，从而在该第一遮光附件的园锥面内，即从第二开口端330所包围的软组织皮肤到位于第一开口端320处的接口340所包围的区域内的针眼镜头220之间形成一局部低光照度环境，满足了摄像头获得清晰图象的技术要求，而与此同时受检者、医生和检测装置的其它设备却都处于普通光照度环境，这使得检测过程的效率大为提高，也使得这种检测方式更为实用。图中标号251表示辅助光源，该光源位于接口260（340）所包围的区域内，该光源用于对受检部位给予适当照度的照明，以便更清楚地实行观察。标号231表示电源输入端子，通过该端子，分离的直流电源向图象采集器的所有工作部分提供12V的直流工作电压。标号234表示电源开关，标号242表示视频信号输出控制开关。

本发明的图象采集器100还包括电池供电装置，如图2所示，是由装在电池合232中的几节干电池作电源，此外本发明的图象采集器还包括安装在摄像头上适当位置的辅助光源开关252，打标装置控制按钮270和打标装置电源输出插孔233。

在本发明的另一实施例中，摄像头外壳部分与第一遮光附件是加工成一体的，如图3所示，除了两部分的接口合二为一之外，其余部分仍可与图1a和图1b所示相同。

图4a中标号410表示在本发明的图象采集器的第二遮光附件，它也采用不透光材料制成，该附件主要用于进行小部位集中观察。它的形状与第一遮光附件310相似，也是截圆锥面形，并具有相同的锥度，但是其第一开口端420直径大于第一遮光附件310的第一开口端320，其第二开口端顶部圆通光孔440为一口径较小的圆形，如图4b所示，实际上也可以是任何其它合适的形状，使用时直接将第二遮光附件塞入第一遮光附件中，由于它们具有相同的锥度，很容易靠彼此接触表面的摩擦或静吸力套装在一起，一般情况下，套装在一起后，第二遮光附件的第二开口端暴露在第一遮光附件之外是较可取的。为了清楚地了解病灶的大小和面积，可以在通光孔440的边缘朝向针眼镜头的一边印上刻度，如图4b所示。

图5a中标号510表示本发明的图象采集器的定位打标附件，其主体也是由不透光材料制成，该附件的主体形状与第一遮光附件相似，为截圆锥形，并且具有相同的锥度，但是其第一开口端520直径大于第一遮光附件的第一开口端320，使用时，将该附件塞入第一遮光附件中即可，较可取的是该附件的第二开口端暴露在第一遮光附件的外面。在该定位打标附件第二开口端530附近装设有十字标尺540和打标装置550。十字标尺540是由印有刻度的可透射近红外光的平面透明材料构成，如图5b所示，该标尺固接于附件主体510上邻近其第二开口端530端线处，十字标尺540的平面平行于第二开口端530的端面，该十字标尺用于指示病灶部分的面积和大小。在十字标尺的中央位置设置了打标装置550，该打标装置550受打标装置控制按钮270（图2中）的控制，可在医生认定的部位皮肤表面打上标记，为医生进行针吸病理检查指示正确的病灶位置。

定位打标附件510除可套装在第一遮光附件310上使用，还可制成具有接口560的结构，直接与摄像头上的接口260连接。如图6所示。

打标装置550的构造如图7a和7b所示，是由一个很小的通电螺线圈551，金属细杆552、小压缩弹簧555构成，金属细杆552***线圈551中，其顶部为直径大于细杆直径的扁平顶帽553，压缩弹簧555就套在金属细杆上部，弹簧的底部落在线圈顶端环形面上，顶部支承着细杆552的顶帽553，使细杆不会自由下落。金属细杆的下端面上贴有一吸附片554，该吸附片由吸附材料，如海棉、纱布等制成，可以吸附一定量的有色颜料一类物质，并在受压状态下将一部分颜料排出吸附片。该打标装置550具有两个位置，在螺线圈未通电时，金属细杆处于第一位置，即如图7a所示位置，这时吸附片554与人体皮肤有一定距离，不执行打标动作，当螺线圈通电后，产生磁场，在磁场作用 下，金属细杆克服弹簧阻力向下运动，到达第二位置，即如图7b所示位置，在这个位置，吸附片554与人体皮肤在一定压力下接触，并在其上打上标记，这个动作结束后，螺线圈断电，磁场下消失，在压缩弹簧555的反弹作用下，金属细杆又向上运动，返回第一位置，即图7a所示状态。实际上打标装置可以是任何一种能完成打标记功能的结构，而不仅仅是上述结构。

打标装置的供电方式可以有很多种，图8中表示了其中的一种，即打标装置550的螺线圈551上的两根端线，经过十字标尺中的一段，引出到附件主体510外侧，并由此引出一根同轴电源线，该电源引线上的插头570可与设置在摄像头外壳上合适位置的电源输出插孔233配合，供给打标装置12V的直流工作电压。

另一种供电方式如图9所示，在摄像头的附件接口260和第一遮光附件310的接口340上分别嵌有金属电极触点，当摄像头与第一遮光附件连接起来后，贴嵌在第一遮光附件中圆锥面内壁上的电极触片353，354分别通过电极触点351，352与电极触点261、262电连通。在定位打标附件主体510的圆锥面外壁上嵌有电极簧片561、562，分别与打标装置螺线圈上的两个端头电连通，当定位打标附件与第一遮光附件套装在一起时，即通过第一遮光附件上的电极触片分别与摄像头内的电极触点261、262电连通，供给打标装置12V的直流工作电压。

图10表示了图6所示的配合方式中打标装置的两种供电方式，基本上与图8、图9中介绍的方式相同，只是其中定位打标附件接口560上嵌置的电极触点直接与螺线圈551的两个端头电连通。

以上所述仅仅是本发明的个别实施例，实际上本发明的图象采集器的构造、形状及其中各部分的配合方式并不仅仅局限于上述实施例所述内容，任何本领域的普通技术人员都可以在不违背本发明的构思的前提下，作出许多种改进，如图11所示就是其中的一种改进。因此本发明的保护范围仅受与本说明书一同提交的权利要求书的限定。

Claims (5)

1、一种用于软组织疾病检测成像装置的图象采集器，它包括电源、摄像镜头、图象传感器和视频信号传输装置，其特征在于：所说摄像镜头为针眼镜头，所说图象传感器为CCD固态图象传感器件，所说图象采集器还包括第一遮光附件，它可在受检软组织与针眼镜头之间形成局部低光照度环境。

2、如权利要求1所述的图象采集器，其特征在于：它还包括第二遮光附件，可用于进行小部位观察，所说第二遮光附件的通光孔径小于第一遮光附件通光孔径。

3、如权利要求1或2所述的图象采集器，其特征在于：它还包括定位打标附件，所说定位打标附件包括平面十字标尺和打标装置，所说平面十字标尺用于指示病灶大小和位置，所说打标装置可在指定受检部位打上标记。

4、如权利要求1或2或3所述的图象采集器，其特征在于：在所说摄像镜头附近还设置了辅助光源，用于向受检软组织部位提供适度照明。

5、如前述权利要求中任何一项所述的图象采集器，其特征在于：它还包括超高频视频信号发射装置。

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