技术领域
[0001] 本
发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种早期乳腺癌的检测装置。
背景技术
[0002] 目前，乳腺癌患者的比例日趋增加，而早期乳腺癌往往不具备乳腺癌典型的症状和体征，平时不易察觉，需结合乳腺影像学检查或
组织病理学、细胞病理学检查才能进行乳腺癌的诊断与
鉴别诊断。因此，这对早期乳腺癌的检测技术提出了更高的要求。
[0003] 但是，在现有的乳腺癌检测技术中，
X射线成像技术和
超声波B超技术的空间
分辨率已无法满足检测需求，难以高效准确地对早期乳腺癌进行检测。然而，早期乳腺癌的检测对病人的
治疗至关重要，所以如何检测早期乳腺癌受到人们高度重视。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明
实施例的目的在于提出一种早期乳腺癌的检测装置，能够高效准确地对早期乳腺癌进行检测，还可降低被捡者所受到的X射线
辐射量。
[0005] 进一步来讲，该早期乳腺癌的检测装置包括：X射线
光源；毛细管X射线会聚透镜，用于收集和会聚所述X射线光源射出的X射线，并在出口端形成用于照射待测乳腺组织的微焦斑；毛细管X射线
准直透镜，其入口焦斑与所述毛细管X射线会聚透镜的出口焦斑重合形成共聚焦X射线小
角散射，并得到用于照射样品的共聚焦微元；所述毛细管X射线
准直透镜用于收集来自所述共聚焦微元内的乳腺组织的X射线小角散射
信号；X射线探测器，设置于所述毛细管X射线准直透镜的出口端，用于探测收集所述待测乳腺组织对应的X射线小角散射信号。
[0006] 可选地，在一些实施例中，所述毛细管X射线会聚透镜的几何参量包括：入口焦距F1，取值范围为3-300mm；出口焦距F2，取值范围为15-30cm；透镜长度L1，取值范围为20-40厘米；入口端直径Din1，取值范围为15-30厘米；出口端直径Dout1，取值范围为8-16厘米；以及，最大直径Dmax1，取值范围为20-40cm；所述毛细管X射线会聚透镜的物理参量包括：出口焦斑直径，取值范围为10-200微米；以及功率
密度增益，取值范围为10-5000。和/或，所述毛细管X射线准直透镜的几何参量包括：入口焦距F3，取值范围为15-30cm；透镜长度L2，取值范围为10-30厘米；入口端直径Din2，取值范围为7-20厘米；出口端直径Dout2，取值范围为10-30厘米；以及，最大直径Dmax2，取值范围为15-50厘米；所述毛细管X射线准直透镜的物理参量包括：入口焦斑，取值范围为10-200微米；以及传输效率，取值范围为5％-70％。
[0007] 可选地，在一些实施例中，所述毛细管X射线会聚准直透镜为由100-200万根铅玻璃单毛细管构成的多孔光学器件，沿所述毛细管X射线会聚准直透镜长度方向上的剖面外形为空间椭球曲面段；和/或，所述毛细管X射线准直会聚透镜为由1-10万根铅玻璃单毛细管构成的多孔光学器件，沿所述毛细管X射线准直会聚透镜长度方向上的剖面外形为空间椭球曲面段。
[0008] 可选地，在一些实施例中，所述毛细管X射线会聚透镜、所述毛细管X射线准直透镜沿垂直于各自中心线方向的横截面的外形为正六边形，其内单毛细管紧密排列，各单毛细管的横截面的轮廓为圆形；将中间一根单毛细管所在的层数定义为1，则从内向外各层上的单毛细管的数目为6(n-1)，其中n>1，为层数。
[0009] 可选地，在一些实施例中，所述毛细管X射线会聚透镜由110万根单毛细管组成，透镜长度L1为30厘米，入口端直径Din1为20厘米，出口端直径Dout1为5厘米，透镜最大直径Dmax1为27厘米，入口焦距F1和出口焦距F2分别为7厘米和25厘米；在17keV
能量点，所述毛细管X射线会聚透镜的出口焦斑直径为150微米，功率密度增益为20；或者，所述毛细管X射线会聚透镜由150万根单毛细管组成，透镜长度L1为20厘米，入口端直径Din1为10厘米，出口端直径Dout1为10厘米，透镜最大直径Dmax1为17厘米，入口焦距F1和出口焦距F2分别为10厘米和15厘米；在30keV能量点，毛细管X射线会聚透镜的出口焦斑直径为100微米，功率密度增益为200。
[0010] 可选地，在一些实施例中，所述毛细管X射线准直透镜由10万根单玻璃毛细管构成，透镜长度L2为25厘米，入口端直径Din2为9厘米，出口端直径Dout2为11厘米，透镜最大直径Dmax2为13厘米，入口焦距F3为15厘米；在30keV能量点，入口焦斑直径为100微米，透镜的传输效率为8％；或者，所述毛细管X射线准直透镜由5万根单玻璃毛细管构成，透镜长度L2为15厘米，入口端直径Din2为18厘米，出口端直径Dout2为17厘米，透镜最大直径Dmax2为22厘米，入口焦距F3为25厘米；在17keV能量点，入口焦斑直径为150微米，透镜的传输效率为15％。
[0011] 可选地，在一些实施例中，所述X射线光源为靶材是钼、
银或钨的实验室普通的X射线光管，光源的功率范围为1-20千瓦；和/或，所述X射线探测器为能量分辨探测器，其能量探测范围为10-100keV，能量分辨的范围为120-200eV。
[0012] 可选地，在一些实施例中，所述毛细管X射线会聚透镜的中
心轴线a和所述毛细管X射线准直透镜的轴心轴线b之间的夹角A的取值范围为0.01-10度。
[0013] 可选地，在一些实施例中，上述早期乳腺癌的检测装置还包括
位置调整装置，该位置调整装置用于移动所述共聚焦微元以调整所述待测乳腺组织与所述共聚焦微元的相对位置，实现对所述待测乳腺组织进行三维无损共聚焦X射线小角散射检测。
[0014] 可选地，在一些实施例中，上述早期乳腺癌的检测装置还包括信息处理装置，该信息处理装置与所述X射线探测器连接，用于提取并分析处理所述X射线探测器检测到的所述待测乳腺组织对应的X射线小角散射信号。
[0015] 相对于
现有技术，本发明具有以下优点：
[0016] 采用本发明的技术方案后，相对于X射线成像装置而言，本发明的早期乳腺癌的检测装置建立在毛细管X射线会聚透镜和毛细管X射线准直透镜的
基础上，通过采用专
门设计的共聚焦光学结构实现X射线小角散射，从而获得更高的空间分辨率，不仅便于高效准确对早期乳腺癌进行检测，而且这种共聚焦结构可降低被捡者所受到的X射线辐射量，减少X射线对乳腺组织的辐射损伤。
[0017] 此外，本发明的早期乳腺癌的检测装置所采用的这种双透镜共聚焦的结构紧凑，设计工艺较为简单，造价相对低廉，便于普及和推广使用。
[0018] 本发明实施例的更多特点和优势将在之后的具体实施方式予以说明。
附图说明
[0019] 构成本发明实施例一部分的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0020] 图1为本发明实施例提供的早期乳腺癌的检测装置的结构示意图；
[0021] 图2为本发明实施例中共聚焦X射线小角散射的角度示意图；
[0022] 图3为本发明实施例中毛细管X射线会聚透镜的主体结构示意图；
[0023] 图4为本发明实施例中毛细管X射线准直透镜的主体结构示意图；
[0024] 图5为本发明实施例中毛细管X射线会聚透镜或毛细管X射线准直透镜沿垂直于各自中心线的剖面示意图。
[0025] 附图标记说明
[0026] 1 X射线光源
[0027] 2 毛细管X射线会聚透镜
[0028] 3 共聚焦微元
[0029] 4 毛细管X射线准直透镜
[0030] 5 X射线探测器
具体实施方式
[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0033] 下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：
[0034] 针对现有技术中，早期乳腺癌检测不准确等技术难题，本发明的
发明人在长期设计和应用毛细管X射线透镜技术的基础上，设计出用于共聚焦小角散射技术的毛细管X射线会聚、准直透镜，并基于这种毛细管X射线会聚、准直透镜提出一种基于毛细管X射线透镜的共聚焦X射线小角散射的乳腺癌检测装置，将X射线小角散射技术应用到早期乳腺癌的检测中，实现对早期乳腺癌进行准确高效的检测和鉴别。
[0035] 参照图1，其为基于毛细管X射线会聚、准直透镜的共聚焦X射线小角散射的早期乳腺癌的检测装置的结构示意图。本实施例中，该早期乳腺癌的检测装置包括：X射线光源1、毛细管X射线会聚透镜2、毛细管X射线准直透镜4、以及X射线探测器5。
[0036] 其中，X射线光源1位于毛细管X射线会聚透镜2的入口焦斑处，毛细管X射线会聚透镜2用于收集和会聚X射线光源1射出的X射线，并在出口端形成用于照射待测乳腺组织的微焦斑。毛细管X射线准直透镜4的入口焦斑与毛细管X射线会聚透镜2的出口焦斑重合形成共聚焦X射线小角散射，并得到用于照射样品的共聚焦微元3。毛细管X射线准直透镜4用于收集来自共聚焦微元3内的乳腺组织的X射线小角散射信号。X射线探测器5设置于毛细管X射线准直透镜4的出口端，用于探测收集待测乳腺组织对应的X射线小角散射信号。
[0037] 上述实施例中，X射线光源1发出的X射
线束被毛细管X射线会聚透镜2收集和会聚，从毛细管X射线会聚透镜2出射的X射线形成微焦斑。微焦斑打到待测的乳腺组织上，来自乳腺组织的X射线小角散射信号由毛细管X射线准直透镜4收集会聚后进入X射线探测器5。其中，由于毛细管X射线会聚透镜2的出口焦斑和毛细管X射线准直透镜4的入口焦斑重合形成共聚焦微元3，所以毛细管X射线准直透镜4所接收到的X射线只能是来自该共聚焦微元3内的乳腺组织的X射线小角散射信号，提高了早乳腺癌检测的空间分辨率。并且，通过待测乳腺组织和共聚焦微元3的相对运动，实现对乳腺组织的三维无损共聚焦X射线小角散射检测。
[0038] 可见，相对于X射线成像技术，上述实施例的早期乳腺癌的检测装置采用基于毛细管X射线会聚、准直透镜的共聚焦小角散射技术，可极大地提高早乳腺癌检测的空间分辨率，从而高效准确地对早期乳腺癌进行鉴别分析，以提早检测出早期乳腺癌变组织，早发现便可早治疗，进而可提升治愈早期乳腺癌的几率。值得一提的是，上述实施例的早期乳腺癌的检测装置可降低被捡者所受到的X射线辐射量，从而降低其受辐射损伤的几率。此外，这种采用毛细管X射线透镜共聚焦小角散射技术的早期乳腺癌的检测装置造价相对低廉，便于普及和推广使用。
[0039] 另外，上述实施例的早期乳腺癌的检测装置可以检测
纳米级别的质体，因此在材料检测等领域也具有广泛的应用。
[0040] 参照图2，其示出了共聚焦X射线小角散射中的角度范围，即两个共聚焦透镜的中心线夹角。作为一种可选的实施方式，毛细管X射线会聚透镜2的中心轴线a和毛细管X射线准直透镜4的轴心轴线b之间的夹角A的取值范围为0.01-10度。
[0041] 在一可选实施例中，上述早期乳腺癌的检测装置还可包括位置调整装置，用于移动共聚焦微元3，从而调整待测乳腺组织与共聚焦微元3的相对位置，实现对待测乳腺组织进行三维无损共聚焦X射线小角散射检测。
[0042] 作为一种可选的实施方式，上述早期乳腺癌的检测装置还可包括信息处理装置，该信息处理装置与X射线探测器5连接，用于提取并分析处理X射线探测器5检测到的待测乳腺组织对应的X射线小角散射信号。
[0043] 需要说明的是，上述各实施例中，X射线光源1可选用实验室普通的X射线光管，其靶材可以为钼、银或钨靶，光源的功率范围为1-20千瓦。
[0044] 此外，上述各实施例中，X射线探测器5可以为能量分辨探测器，能量探测范围可为10-100keV，能量分辨的范围可为120-200eV。
[0045] 以上实施例对早期乳腺癌的检测装置的主体结构进行了说明，下面对其采用的以下两种X射线透镜作进一步说明：
[0046] 一、毛细管X射线会聚透镜
[0047] 参照图3，其示出了上述实施例中毛细管X射线会聚透镜的主体结构。毛细管X射线会聚透镜2为一个没有
支撑的多孔固体，是由100-200万根铅玻璃单毛细管构成的多孔光学器件，沿毛细管X射线会聚透镜2长度方向上的剖面外形为空间椭球曲面段，X射线
光子在所射入的单管内壁发生全反射后，改变原来的传输方向，从而实现对X射线的会聚。
[0048] 1、几何参量
[0049] 如图3所示，毛细管X射线会聚透镜2靠近X射线光源1的那一端称其入口端，毛细管X射线会聚透镜2靠近被检体的那一端称其出口端。毛细管X射线会聚透镜2的几何参量可包括：
[0050] 1)入口焦距F1，毛细管X射线会聚透镜2的入口端到X射线光源1的距离，取值范围为3-300mm。
[0051] 2)出口焦距F2，毛细管X射线会聚透镜2的出口端到其出口焦斑处的距离，取值范围为15-30cm。
[0052] 3)透镜长度L1，取值范围为20-40厘米。
[0053] 4)入口端直径Din1，取值范围为15-30厘米。
[0054] 5)出口端直径Dout1，取值范围为8-16厘米。
[0055] 6)最大直径Dmax1，取值范围为20-40cm。
[0056] 需要说明的是，上述“直径”是相对外形轮廓为圆形的毛细管X射线会聚透镜而言的；对于外形轮廓为多边形的毛细管X射线会聚透镜来讲，上述“直径”则是指其对边距离。
[0057] 2、物理参量
[0058] 毛细管X射线会聚透镜2的物理参量可包括：
[0059] 1)出口焦斑直径，取值范围为10-200微米。
[0060] 2)功率密度增益，即：光路中放置毛细管X射线会聚透镜2时和没有放置该透镜时，该透镜的出口焦斑处等单位面积上的X射线强度比值，该功率密度增益取值范围为10-5000。
[0061] 例如：毛细管X射线会聚透镜2由110万根单毛细管组成，透镜长度L1为30厘米，入口端直径Din1为20厘米，出口端直径Dout1为5厘米，透镜最大直径Dmax1为27厘米。毛细管X射线会聚透镜2的入口焦距F1和出口焦距F2分别为7厘米和25厘米。在17keV能量点，毛细管X射线会聚透镜2的出口焦斑直径为150微米，功率密度增益为20。
[0062] 又如：毛细管X射线会聚透镜2由150万根单毛细管组成，透镜长度L1为20厘米，入口端直径Din1为10厘米，出口端直径Dout1为10厘米，透镜最大直径Dmax1为17厘米。毛细管X射线会聚透镜2的入口焦距F1和出口焦距F2分别为10厘米和15厘米。在30keV能量点，毛细管X射线会聚透镜2的出口焦斑直径为100微米，功率密度增益为200。
[0063] 二、毛细管X射线准直透镜
[0064] 参照图4，其示出了上述实施例中毛细管X射线准直透镜4的主体结构。毛细管X射线准直透镜4为一个没有支撑的多孔固体，是由1-10万根铅玻璃单毛细管构成的多孔光学器件，沿毛细管X射线准直透镜4长度方向上的剖面外形为空间椭球曲面段。
[0065] 其中，毛细管X射线准直透镜4为利用X射线全反射原理设计成的X射线光学器件，X射线光子在所射入的单管内壁发生全反射后，改变原来的传输方向，从而实现对X射线的会聚。
[0066] 1、几何参量
[0067] 如图4所示，毛细管X射线准直透镜4靠近X射线探测器5的那端称其出口端，越靠近该出口端，毛细管X射线准直透镜4沿垂直于透镜中心线方向的截面直径越大。毛细管X射线准直透镜4靠近被检体的那端称其入口端，越靠近该入口端，毛细管X射线准直透镜4沿垂直于透镜中心线方向的截面直径越小。
[0068] 其中，毛细管X射线准直透镜4的几何参量可包括：
[0069] 1)入口焦距F3，取值范围为15-30cm。
[0070] 2)透镜长度L2，取值范围为10-30厘米。
[0071] 3)入口端直径Din2，取值范围为7-20厘米。
[0072] 4)出口端直径Dout2，取值范围为10-30厘米。
[0073] 5)最大直径Dmax2，取值范围为15-50厘米。
[0074] 需要说明的是，上述“直径”是相对外形轮廓为圆形的毛细管X射线准直透镜而言的；对于外形轮廓为多边形的毛细管X射线准直透镜来讲，上述“直径”则是指其对边距离。
[0075] 2、物理参量
[0076] 毛细管X射线准直透镜4的物理参量包括：
[0077] 1)入口焦斑，取值范围为10-200微米。
[0078] 2)传输效率，取值范围为5％-70％。
[0079] 例如：毛细管X射线准直透镜4由5万根单玻璃毛细管构成，透镜长度L2为15厘米，入口端直径Din2为18厘米，出口端直径Dout2为17厘米，透镜最大直径Dmax2为22厘米。毛细管X射线准直透镜4的入口焦距F3为25厘米，在17keV能量点，入口焦斑直径为150微米，透镜的传输效率为15％。
[0080] 又如：毛细管X射线准直透镜4由10万根单玻璃毛细管构成，透镜长度L2为25厘米，入口端直径Din2为9厘米，出口端直径Dout2为11厘米，透镜最大直径Dmax2为13厘米。毛细管X射线准直透镜4的入口焦距F3为15厘米，在30keV能量点，入口焦斑直径为100微米，透镜的传输效率为8％。
[0081] 作为一种可选的实施方式，上述各实施例中，毛细管X射线会聚透镜2或者毛细管X射线准直透镜4沿垂直于其中心线方向的横截面的外形可以为正六边形。参照图5，其为毛细管X射线会聚透镜或毛细管X射线准直透镜沿垂直于各自中心线的剖面示意图。
[0082] 如图5所示，上述毛细管X射线会聚透镜2、毛细管X射线准直透镜4由多根单毛细管构成，图5中单毛细管标记为B。其中，毛细管X射线会聚透镜2、毛细管X射线准直透镜4内的单毛细管紧密排列，各单毛细管的横截面的轮廓为圆形。如果将中间一根单毛细管所在的层数定义为1，则从内向外各层上的单毛细管的数目为6(n-1)，其中n>1为层数。需要指出的是，各单毛细管的内径大小可相同也可不同，可根据实际需要进行选择。
[0083] 综上，采用上述各实施例的早期乳腺癌的检测装置对乳腺组织进行检测时，X射线从X射线光源出来后，进入毛细管X射线会聚透镜，在毛细管光学会聚器件中，X射线光子毛细管内壁上发生全反射，经过若干次全反射之后，X射线束射出毛细管X射线会聚透镜，并被会聚成该透镜的出口焦斑。通过在X射线探测器前安放毛细管X射线准直透镜，用来收集来自被检体的X射线小角散射信号。这样，当上述毛细管X射线会聚透镜的出口焦斑和毛细管X射线准直透镜的入口焦斑重合时，形成共聚焦微元，从而达到共聚焦状态。此时，X射线探测器通过共聚焦微元提高被检体对应的X射线小角散射信号的空间分辨率，并通过被检体和共聚焦微元的相对运动，实现对样品的三维无损微束X射线小角散射分析。
[0084] 与现有技术比较，本发明具有如下优点：
[0085] 相对于X射线成像装置而言，本发明的早期乳腺癌的检测装置建立在毛细管X射线会聚透镜和毛细管X射线准直透镜的基础上，通过采用专门设计的共聚焦光学结构实现X射线小角散射，从而获得更高的空间分辨率，不仅便于高效准确对早期乳腺癌进行检测，而且这种共聚焦结构可降低被捡者所受到的X射线辐射量，减少X射线对乳腺组织的辐射损伤。此外，这种双透镜共聚焦的结构紧凑，设计工艺较为简单，造价相对低廉，便于普及和推广使用。
[0086] 显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的信息处理装置可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成
电路模
块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的
硬件和
软件结合。所述存储装置为非易失性
存储器，如：ROM/RAM、闪存、磁碟、光盘等。
[0087] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
