基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]缺血性腦卒中是威脅全球人類健康的主要疾病之一，占全部腦卒中患者的60?70%，具有較高的發(fā)病率、致殘率和死亡率。腦缺血是指因腦血流量下降而引起的腦細(xì)胞功能和形態(tài)學(xué)上的改變，只有當(dāng)腦血流量下降達(dá)一定水平和持續(xù)一定時間后，腦組織才會發(fā)生缺血改變。各種原因引起的腦血流量下降均可使細(xì)胞缺氧，腦缺氧能量代謝障礙直接抑制質(zhì)膜上鈉/鉀ATP酶的活性，鉀離子大量外流;I丐離子、氯離子和鈉離子向細(xì)胞內(nèi)流入和聚集，形成細(xì)胞內(nèi)高滲狀態(tài)，大量水份進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，引起細(xì)胞外間隙縮小，細(xì)胞腫脹(細(xì)胞毒性水腫)。此時血腦屏障未開放，數(shù)小時后組織細(xì)胞出現(xiàn)缺血壞死。5至6小時后血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，導(dǎo)致血腦屏障破壞，蛋白質(zhì)通透性增加，離子通透性也大大增加，組織間隙水份聚集，形成血管源性水腫，組織總含水量逐漸增加，此時腦缺血損傷已向不可逆方向發(fā)展。因此，早期診斷及治療是非常重要的，而辨別某區(qū)域腦組織缺血與否以及缺血嚴(yán)重程度可以為臨床治療提供診斷依據(jù)和手術(shù)決策依據(jù)。
[0003]目前，對于急性腦缺血最有效、最有前途的治療方法之一是在超急性期(<6h)進(jìn)行溶栓治療，但是溶栓時機若選擇不當(dāng)，不僅會引起出血性腦梗死，而且再灌注損傷會加重局部腦組織缺氧，加重病情，甚至加速病人死亡。因此，尋找一種能早期確定病灶部位與范圍的方法顯得極為重要。但現(xiàn)階段使用醫(yī)院傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)成像檢測方法，如:CT、MRI等成像方法，檢查缺血腦組織需要在發(fā)病6小時以后才能顯示缺血病灶，并且還無法確定缺血半暗帶的范圍、缺血的程度和準(zhǔn)確的反應(yīng)病變部位。因此需要尋找一種新的能夠盡早準(zhǔn)確的反映腦缺血組織的病變部位、病灶大小及缺血半暗帶的生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。這對于早期腦組織缺血的病理分析研究和實現(xiàn)早期診斷，最大程度的減少缺血壞死的范圍和保護(hù)正常的腦組織的研究具有重大的實際意義。
[0004]太赫茲(Terahertz，簡稱THz，ITHz = 112Hz)波段是指頻率從10GHz到1THz，相應(yīng)的波長從3毫米到30微米，介于毫米波與紅外光之間頻譜范圍相當(dāng)寬的電磁波譜區(qū)域。由于該頻段是宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)過渡的頻段，具有很多獨特的性質(zhì)，特別是由于很多生物大分子的振動和轉(zhuǎn)動頻率均落于太赫茲波段，物質(zhì)在太赫茲波波段的發(fā)射、反射和透射光譜中包含了豐富的物理和化學(xué)信息，并且太赫茲波的光子能量低(ITHz的電磁波的光子能量只有約4meV)，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于X射線的能量，不會對生物大分子、生物細(xì)胞和組織產(chǎn)生有害的電離，特別適合于對生物組織進(jìn)行活體檢查。此外，太赫茲波對水分子非常敏感，不僅能夠有效地檢測到水溶液里離子之間的協(xié)同性以及蛋白質(zhì)的水化作用，而且對生物組織的水分變化更是具有高靈敏度。這有可能使太赫茲波非常適用于生物組織的水分及相關(guān)成分變化檢測，進(jìn)而區(qū)別生物體的健康組織和病態(tài)組織或識別。同時，其對生物特征細(xì)胞密度及其排列較為敏感。因此，太赫茲波成像技術(shù)在實時生物信息提取、生物組織活體檢查、醫(yī)學(xué)成像以及醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用前景與應(yīng)用價值。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置，本實用新型裝置通過對各光學(xué)元器件的不同擺放實現(xiàn)對太赫茲波的控制和探測，裝置整體布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，測量精度高，操作簡單。通過本實用新型裝置可以實現(xiàn)在腦缺血發(fā)生2小時后，準(zhǔn)確的檢測出腦缺血組織的病變部位、病灶大小及缺血半暗帶。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置，包括太赫茲源、數(shù)據(jù)采集卡和計算機，所述太赫茲源發(fā)射的太赫茲波入射到與所述太赫茲波成45°角的金屬線柵，所述太赫茲波的一部分經(jīng)所述金屬線柵反射后入射至與所述數(shù)據(jù)采集卡輸入端相連接的第一太赫茲探測器；
[0008]所述太赫茲波的另一部分經(jīng)金屬線柵透射后依次經(jīng)過第一鍍金膜反射鏡、第二鍍金膜反射鏡和第三鍍金膜反射鏡，經(jīng)第三鍍金膜反射鏡反射后的太赫茲波依次垂直透射通過第一太赫茲透鏡、用于放置腦組織樣品的可平移的二維移動平臺和第二太赫茲透鏡，經(jīng)第二太赫茲透鏡透射后的太赫茲波通過第四鍍金膜反射鏡反射后入射至與數(shù)據(jù)采集卡輸入端相連接的第二太赫茲探測器;所述計算機接收所述數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)及所述二維移動平臺的移動信息。
[0009]所述太赫茲源發(fā)射的太赫茲波的頻率范圍為0.1THz—ΙΟΤΗζ。
[0010]所述二維移動平臺由中空的支架構(gòu)成，所述支架的正上方設(shè)置有用于放置腦組織樣品的襯底。所述襯底為石英玻璃材質(zhì)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0012]1.金屬線柵的位置使其與入射的太赫茲波成45°角，這樣設(shè)置能夠?qū)⑷肷涞奶掌澆ㄆ骄殖晒鈴娤嗟鹊耐干涮掌澆ê头瓷涮掌澆?，并分別被不同的太赫茲探測器探測，便于對照檢測。
[0013]2.太赫茲波經(jīng)過第三鍍金膜反射鏡反射后垂直入射至第一太赫茲透鏡，這樣設(shè)置就可以使太赫茲波在經(jīng)過放置腦組織樣品的二維移動平臺時直接穿過腦組織樣品，從而可通過太赫茲波透射式成像完成缺血腦組織樣品的檢測。
[0014]3.本實用新型裝置還設(shè)置有計算機及數(shù)據(jù)采集卡，為后期數(shù)據(jù)采集、分析和檢測精度提供保障，為早期腦組織缺血的病理分析研究和實現(xiàn)早期診斷，最大程度的減少缺血壞死的范圍和保護(hù)正常的腦組織的研究提供了新的技術(shù)支持。
[0015]4.本實用新型裝置整體布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，測量精度高，操作簡單。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記:1-太赫茲源2-金屬線柵3-第一太赫茲探測器4-第一鍍金膜反射鏡5-第二鍍金膜反射鏡6-第三鍍金膜反射鏡7-第一太赫茲透鏡8-二維移動平臺9-第二太赫茲透鏡10-第四鍍金膜反射鏡11-第二太赫茲探測器12-數(shù)據(jù)采集卡13-計算機
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的描述:
[0019]如圖1所示，基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置，包括太赫茲源1、數(shù)據(jù)采集卡12和計算機13，太赫茲源I發(fā)射的太赫茲波的頻率范圍為0.1THz—1THz，太赫茲源發(fā)射的太赫茲波入射到金屬線柵2，金屬線柵2起到分光的作用，擺放金屬線柵2使金屬線柵2與入射的太赫茲波成45°角，這樣設(shè)置能夠?qū)⑷肷涞奶掌澆ㄆ骄殖晒鈴娤嗟鹊耐干涮掌澆ê头瓷涮掌澆ǎ?jīng)金屬線柵2反射后的太赫茲波被第一太赫茲探測器3探測。
[0020]經(jīng)金屬線柵2透射后的太赫茲波依次經(jīng)過第一鍍金膜反射鏡4、第二鍍金膜反射鏡5和第三鍍金膜反射鏡6進(jìn)行光路轉(zhuǎn)折后，垂直入射至第一太赫茲透鏡7，第一太赫茲透鏡7和第二太赫茲透鏡9組成望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，太赫茲波經(jīng)過第一太赫茲透鏡7聚焦，在焦點處光斑最小，通過計算機程序控制調(diào)整二維移動平臺8的位置，可以使放置在二維移動平臺8上的腦組織樣品處于第一太赫茲透鏡7的焦平面上，經(jīng)過腦組織后的太赫茲波再經(jīng)過第二太赫茲透鏡9，重新成為平行光，光斑大小與入射到第一太赫茲透鏡7前的光斑大小相同，再通過第四鍍金膜反射鏡10的反射后最終被第二太赫茲探測器11探測，數(shù)據(jù)采集卡12同時采集兩個太赫茲探測器探測到的信號，并將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)后輸送至計算機13，此外計算機13記錄二維移動平臺8的位置信息，得到腦組織樣品不同位置處太赫茲波透射強度，繪制出腦組織樣品圖像。
【主權(quán)項】
1.基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置，包括太赫茲源(I)、數(shù)據(jù)采集卡(12)和計算機(13)，其特征在于，所述太赫茲源(I)發(fā)射的太赫茲波入射到與所述太赫茲波成45°角的金屬線柵(2)，所述太赫茲波的一部分經(jīng)所述金屬線柵(2)反射后入射至與所述數(shù)據(jù)采集卡(12)輸入端相連接的第一太赫茲探測器(3); 所述太赫茲波的另一部分經(jīng)金屬線柵(2)透射后依次經(jīng)過第一鍍金膜反射鏡(4)、第二鍍金膜反射鏡(5)和第三鍍金膜反射鏡(6)，經(jīng)第三鍍金膜反射鏡(6)反射后的太赫茲波依次垂直透射通過第一太赫茲透鏡(7)、用于放置腦組織樣品的二維移動平臺(8)和第二太赫茲透鏡(9)，經(jīng)第二太赫茲透鏡(9)透射后的太赫茲波通過第四鍍金膜反射鏡(10)反射后入射至與數(shù)據(jù)采集卡(12)輸入端相連接的第二太赫茲探測器(11); 所述計算機(13)接收所述數(shù)據(jù)采集卡(12)采集到的數(shù)據(jù)及所述二維移動平臺(8)的移動信息。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置，其特征在于，所述太赫茲源發(fā)射的太赫茲波的頻率范圍為0.1THz—1THz。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置，其特征在于，所述二維移動平臺(8)由中空的支架構(gòu)成，所述支架的正上方設(shè)置有用于放置腦組織樣品的襯底。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置，其特征在于，所述襯底為石英玻璃材質(zhì)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于太赫茲波透射式成像的缺血腦組織的檢測裝置，包括太赫茲源、數(shù)據(jù)采集卡和計算機，所述太赫茲源發(fā)射的太赫茲波入射到與所述太赫茲波成45°角的金屬線柵，所述太赫茲波的一部分經(jīng)所述金屬線柵反射后入射至與所述數(shù)據(jù)采集卡輸入端相連接的第一太赫茲探測器；所述太赫茲波的另一部分經(jīng)金屬線柵透射后最終被第二太赫茲探測器探測；所述計算機接收所述數(shù)據(jù)采集卡采集到的數(shù)據(jù)及所述二維移動平臺的移動信息。本實用新型裝置通過對各光學(xué)元器件的不同擺放實現(xiàn)對太赫茲波的控制和探測，裝置整體布局合理，結(jié)構(gòu)緊湊，測量精度高，操作簡單。
【IPC分類】G01N21/3581
【公開號】CN205352940
【申請?zhí)枴緾N201521144617
【發(fā)明人】王與燁, 唐隆煌, 陳圖南, 徐德剛, 馮華, 石嘉, 段攀, 鐘凱, 姚建銓
【申請人】天津大學(xué)
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2015年12月31日