CN107684441A - 一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，包括：固定架、滑动架、注射器、光源、准直透镜、带通滤波器、二向色反射镜、第一聚焦透镜、拉曼探针、长波滤波片、第二聚焦透镜和光谱仪，所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜设置在二向色反射镜的两侧，所述带通滤波器设置在二向色反射镜的前方，所述拉曼探针穿过注射器针头和注射器活塞轴而延伸至第二聚焦透镜，所述长波滤波片设置在第一聚焦透镜内侧，所述准直透镜设置在带通滤波器外侧。通过上述方式，本发明所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，当把探针置于组织的不同深度，此组织的类型（即肌肉、脂肪、脊髓等）即可在探针尖端被识别。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置。
背景技术
细针穿刺活检（FNAB）是一种首先放置细针，然后抽取必要细胞，最后给出生物病理学/细胞学诊断的技术。FNAB是一种安全经济、具有最少并发症且被广大患者接受的治疗过程。FNAB本身用于诊断易于察觉的肿瘤，比如那些长在头部和颈部、胸部、腹部、胸腔/肺及***的肿瘤。然而，当抽出物不可诊断时，通常是因为材料的不充足，FNAB需要重复进行又或者根据临床指示考虑切除。特别的，阴性诊断并不能完全排除恶性肿瘤的可能，如果有任何恶性肿瘤的疑虑，以一种开放的方式进行肿块组织活检是必要的，但如果可以获得更好的诊断信息此过程就可避免。考虑到以上关于FNAB的局限性，人们希望相关科研人员可以开发出新的先进方式来引导FNAB。内视镜超声波（EUS）引导的细针抽吸曾一度在临床上使用。然而，EUS灵敏度不高，其可能来源于FNAB的采样误差或者EUS的穿刺深度限制使得一些组织内较深区域（气管正前方区域）不能被很好地观测。
光谱学技术（如荧光、漫反射和拉曼）已在癌症前期及内脏（如食道、胃、结肠、膀胱及肺等）的癌症诊断中开展了全面的研究，且结果表明其具有大于90%的灵敏性和大于90%的特异性。特别的，拉曼光谱学是一种唯一的基于分子振动的非弹性光散射技术，此技术可用于探测生物化学及生物分子学结构并为疾病转化构型。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，解决活体组织抽吸、检测和不同深度组织实时检测的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，包括：固定架、滑动架、注射器、光源、准直透镜、带通滤波器、二向色反射镜、第一聚焦透镜、拉曼探针、长波滤波片、第二聚焦透镜和光谱仪，所述滑动架和注射器同轴设置在固定架上，所述固定架上设置有与滑动架对应的导轨，所述二向色反射镜设置在滑动架上，所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜设置在二向色反射镜的两侧，所述带通滤波器设置在二向色反射镜的前方，所述注射器内设置有指向第二聚焦透镜的注射器活塞轴，所述注射器端部设置有注射器针头，所述拉曼探针穿过注射器针头和注射器活塞轴而延伸至第二聚焦透镜，所述长波滤波片设置在第一聚焦透镜内侧，所述光谱仪与第一聚焦透镜之间设置有第一光纤相连接，所述准直透镜设置在带通滤波器外侧，所述准直透镜与光源之间设置有第二光纤相连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述拉曼探针为任意类型光纤，所述拉曼探针的直径为几微米~几百微米。
在本发明一个较佳实施例中，所述光源的波长为785nm。
在本发明一个较佳实施例中，所述光源为近红外激光。
在本发明一个较佳实施例中，所述拉曼探针后端固定在滑动架上而与第二聚焦透镜保持同步。
在本发明一个较佳实施例中，所述长波滤波片的特征截止波长是800nm。
在本发明一个较佳实施例中，所述拉曼探针外部设置有护套。
在本发明一个较佳实施例中，所述光谱仪为近红外敏感拉曼光谱仪。
在本发明一个较佳实施例中，所述二向色反射镜的反射波长范围为450nm-800nm，透射波长范围为800nm-1400nm。
在本发明一个较佳实施例中，所述拉曼探针随滑动架在导轨上的滑动而在注射器针头端部伸缩。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，创造了一种既具有FNAB机能，又可实现单一结构活组织检查的“双功能”探针，可***组织（如皮肤、脑、脊髓、血管、关节、牙齿、骨骼、头、颈、胸、***、腹部、肝脏、胸腔/肺、膀胱、肾、***等）中进行异常病变鉴定并在拉曼测量的积极指示下为生物病理学/细胞学评估收集组织和细胞，同时提供拉曼光谱分析检测和疑似病变组织的单针穿刺活体检查，当把探针置于组织的不同深度，此组织的类型（即肌肉、脂肪、脊髓等）即可在探针尖端被识别，真正实现了不受深度影响的拉曼光谱测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置一较佳实施例的结构示意图；
图2示例性的展示了通过拉曼探针进行1.5mm穿刺时得到的鸡胸、鸡心和鸡肺的拉曼光谱图；
图3示例性的展示了不同深度下组织的拉曼光谱检测图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1~图3，本发明实施例包括：
一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，包括：固定架20、滑动架13、注射器5、光源12、准直透镜10、带通滤波器19、二向色反射镜3、第一聚焦透镜2、拉曼探针15、长波滤波片18、第二聚焦透镜4和光谱仪9，所述滑动架13和注射器5同轴设置在固定架20上，所述固定架20上设置有与滑动架13对应的导轨17，所述二向色反射镜3设置在滑动架13上，所述第一聚焦透镜2和第二聚焦透镜4设置在二向色反射镜3的两侧，所述注射器5内设置有指向第二聚焦透镜4的注射器活塞轴6，可以利用滑动架13沿导轨17的移动进行拉曼探针15的拖动，同步性好。
所述带通滤波器19设置在二向色反射镜3的前方，所述注射器5端部设置有注射器针头7，所述拉曼探针15穿过注射器针头7和注射器活塞轴6而延伸至第二聚焦透镜4，所述拉曼探针15后端固定在滑动架13上而与第二聚焦透镜4保持同步。
所述长波滤波片18设置在第一聚焦透镜2内侧，所述光谱仪9与第一聚焦透镜2之间设置有第一光纤1相连接，所述准直透镜10设置在带通滤波器19外侧，所述准直透镜10与光源12之间设置有第二光纤11相连接。所述光源12的输出通过准直透镜10导向带通滤波器19，并通过二向色反射镜3导向第二聚焦透镜4，所述第二聚焦透镜4通过拉曼探针15将光打向样品8，样品8的反射光依次反向通过拉曼探针15、第二聚焦透镜4和二向色反射镜3，紧接着通过所述长波滤波片18进入第一聚焦透镜2，最终将反射光送入光谱仪9。
所述拉曼探针15为任意类型光纤，所述拉曼探针15的直径为几微米~几百微米，适应性好。所述光源12的波长为785nm，采用近红外激光，所述长波滤波片18的特征截止波长是800nm，所述光谱仪9为近红外敏感拉曼光谱仪。
所述拉曼探针15外部设置有护套16，加强拉曼探针15的保护，注射器活塞轴6底部的活塞14上钻孔而为护套16进行导向，安装便利，支撑性好。注射器活塞轴6采用手动进行调节，或者在固定架20上增加对应的滑轨和推动装置，辅助注射器活塞轴6的调节。
所述二向色反射镜3的反射波长范围为450nm-800nm，透射波长范围为800nm-1400nm。
所述拉曼探针15随滑动架13在导轨17上的滑动而在注射器针头7端部伸缩，方便***待测组织或样品8中进行抽吸或者检测，深度调整灵活。
在活体内实时检测中，此***可以在大量器官（包括肺、食道、胃、结肠、宫颈、口腔和皮肤）中极好地分辨出良性和恶性组织，展现了较高的检测准确度、可提供连续实时诊断、展示了拉曼光谱学实现光学活组织检查的能力。
可以实现实时的活体组织抽取和检测，对细胞和组织进行病理学评估。具体来讲就是，当入射光照射组织细胞时，组织细胞的分子振动会导致入射光发生非弹性光学散射，导致反射光的波长发生斯托克斯偏移和反斯托克斯偏移。
假设入射光频率为v，拉曼频率偏移为p，则反射的斯托克斯光为vstokes=v-p,反斯托克斯光为vanti-stokes=v+p。斯托克斯光光比较强，而反斯托克斯光比较弱。因为拉曼光谱的频率偏移只取决于散射分子的结构，与输入光频率无关，因此拉曼光谱可以作为分子振动能级的指纹光谱，在组织细胞检测中可以发挥巨大的作用。
本申请的技术方案可以同时实现活体组织抽取和光学组织细胞检测功能。拉曼针型探针可在活体实时检测中用于初级临床研究，成熟的拉曼针型探针在组织应用中应与现有的FNAB临床处理过程尽量保持一致。
拉曼探针的操作过程如下：
（1）初始位置：当注射器针头7在超声波的引导下穿刺进入疑似区域时，拉曼探针15端部在注射器针头7内并距离注射器针头7端部几毫米处，保持不动。
（2）拉曼光谱测量：拉曼探针15伸长至超出注射器针头7端部数毫米处，进而进行拉曼光谱测量。
（3）拉曼探针收回：拉曼探针15从注射器针头7中后退至注射器5底部。
（4）吸入：注射器活塞轴6带动活塞14后退，使得注射器5中保持真空用于细胞吸入。
（5）出针：将注射器针头7从注射器5端部移除。
（6）取出：挤压注射器5以将样本取出并放置于一个显微镜载玻片上，用于进一步组织病理学/细胞学分析。
图2示例性的展示了通过拉曼探针进行1.5mm穿刺时得到的鸡胸、鸡心和鸡肺的拉曼光谱图。
拉曼光谱图中的拉曼峰可由生物分子学进行鉴定，例如，在2855/cm和2885/cm处（对称和非对称亚甲基脂肪伸缩振动（symmetric and asymmetric CH2 stretching oflipids））以及2935/cm处（甲基蛋白伸缩振动（CH3 stretching of proteins））。图2所示的结果证实了拉曼探针具有实现光学活组织检查和为进一步实现组织病理学／细胞学分析进行的细针穿刺的双重功能。
图3示例性的展示了不同深度下组织的拉曼光谱检测图。
测试模型由上下两层组织构成，上层为2mm的鸡肌肉组织，下层为2mm的鸡脂肪组织。图3a 是当拉曼针型探针穿刺深度分别为1mm和3mm的拉曼光谱。图3b是典型的顶层鸡肌肉组织和底层鸡脂肪组织的典型拉曼光谱。显然，当穿刺深度为1mm时，探测到的拉曼信号绝大多数表现为顶层肌肉组织；反之，当穿刺深度为3mm时，探测到的拉曼信号绝大多数表现为底层脂肪组织。对于从两层组织模型中得到的拉曼光谱，我们用最小二乘回归方法对其进一步量化分析，结果显示对于所有穿刺深度为1mm时得到的拉曼信号有86%显示为顶层（即鸡肌肉组织），而对穿刺深度为3mm时得到的所有拉曼信号，其中有91%显示为底层（即鸡脂肪组织）。以上的实验结果证实了，拉曼针型探针在双层组织模型中实现了不受穿刺深度影响的拉曼测量。
综上所述，本发明指出的一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，操作方便，可以对不同深度的活体细胞进行抽吸并检测，真正实现了不受深度影响的拉曼光谱测量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，包括：固定架、滑动架、注射器、光源、准直透镜、带通滤波器、二向色反射镜、第一聚焦透镜、拉曼探针、长波滤波片、第二聚焦透镜和光谱仪，所述滑动架和注射器同轴设置在固定架上，所述固定架上设置有与滑动架对应的导轨，所述二向色反射镜设置在滑动架上，所述第一聚焦透镜和第二聚焦透镜设置在二向色反射镜的两侧，所述带通滤波器设置在二向色反射镜的前方，所述注射器内设置有指向第二聚焦透镜的注射器活塞轴，所述注射器端部设置有注射器针头，所述拉曼探针穿过注射器针头和注射器活塞轴而延伸至第二聚焦透镜，所述长波滤波片设置在第一聚焦透镜内侧，所述光谱仪与第一聚焦透镜之间设置有第一光纤相连接，所述准直透镜设置在带通滤波器外侧，所述准直透镜与光源之间设置有第二光纤相连接。
2.根据权利要求1所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，所述拉曼探针为任意类型光纤，所述拉曼探针的直径为几微米~几百微米。
3.根据权利要求1所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，所述光源的波长为785nm。
4.根据权利要求1所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，所述光源为近红外激光。
5.根据权利要求1所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，所述拉曼探针后端固定在滑动架上而与第二聚焦透镜保持同步。
6.根据权利要求1所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，所述长波滤波片的特征截止波长是800nm。
7.根据权利要求1所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，所述拉曼探针外部设置有护套。
8.根据权利要求1所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，所述光谱仪为近红外敏感拉曼光谱仪。
9.根据权利要求1所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，所述二向色反射镜的反射波长范围为450nm-800nm，透射波长范围为800nm-1400nm。
10.根据权利要求1所述的具有细针抽吸活组织检查功能的拉曼探针装置，其特征在于，所述拉曼探针随滑动架在导轨上的滑动而在注射器针头端部伸缩。
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