一种在体内手术环境中检测结石成分的装置及方法

本发明涉及医疗器械领域，尤其是涉及一种在体内手术环境中检测结石成分的装置及方法。

背景技术：

1、泌尿系结石是一种全球性的常见病，各国发病率均呈现逐年升高的趋势，我国泌尿系结石发病率为1％～5％。泌尿系结石引起的危害包括尿路梗阻、尿路感染、尿路损伤等，严重者可损害患侧肾脏功能，若并发尿源性脓毒症等甚至可危及生命。

2、泌尿系结石的治疗方式众多，包括药物排石、体外冲击波碎石(eswl)、物理震荡排石、经皮肾输尿管镜碎石取石术(pcnl)、经尿道输尿管软镜激光碎石术(furl)、腹腔镜/机器人取石等，其中经尿道输尿管软镜激光碎石术成为最有效、最通用的方法之一。然而，随之而来的治疗相关的并发症也越来越多。常见并发症包括术后发热、尿败血症、血尿、输尿管狭窄和持续膀胱输尿管反流等。因此，为了提高激光碎石术的安全性、减少复发，及时鉴别结石成分至关重要。

3、结石成分分析是明确结石成分及性质的有效办法，也是制定预防措施和选择溶石疗法的重要依据之一。

4、结石成分分析具体包括成分定性分析和物质定量分析，但通常成分定性分析就可以满足临床需要。结石成分分析技术有很多种，化学分析法、红外光谱分析法(irs)、x射线衍射分析(xrd)、偏振光显微镜分析法等各具特点。但是这些方法都存在一个最大的不足：所有上述检测都需要将结石取出人体，在体外通过一定步骤的加工后再进行相关检测，都不能在碎石过程中提供关键信息，不具备实时性。

5、因此，为了在手术前或术中得知结石成分，根据成分进行实时调整从而实现精准治疗，这亟需一种新的技术来快速、准确的分析结石成分。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种在体内手术环境中检测结石成分的装置，明确结石成分及性质，在碎石过程中提供关键信息。

2、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种在体内手术环境中检测结石成分的方法，明确结石成分及性质，在碎石过程中提供关键信息。

3、本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

4、一种在体内手术环境中检测结石成分的装置，包括检测光纤、滤光结构、光源、传输光纤、光谱仪以及计算机终端，所述光源与所述滤光结构连接，所述光源的光经所述滤光结构过滤后形成激发光，激发光传递至所述检测光纤，所述检测光纤将激发光传递至体内结石并通过激发产生荧光并接收荧光，所述传输光纤一端与所述滤光结构连接并且另一端与所述光谱仪连接，荧光以及激发光经所述滤光结构过滤后传递至所述光谱仪，所述光谱仪对荧光进行分析处理得到荧光光谱，所述计算机终端与所述光谱仪连接以对荧光光谱进行分析并输出结石成分信息。

5、进一步的，所述滤光结构包括主体以及安装于所述主体的滤光组件，所述滤光组件包括带通滤光片、二向色片以及长通滤光片，所述二向色片倾斜设置，所述二向色片位于所述带通滤光片以及所述长通滤光片之间。

6、进一步的，所述主体包括外壳以及第二转接口，所述第二转接口固定安装于所述外壳，所述第二转接口通过光纤与所述光源连接，所述带通滤光片位于所述第二转接口侧部。

7、进一步的，所述滤光结构还包括透镜，所述透镜位于所述带通滤光片以及所述第二转接口之间。

8、进一步的，所述主体还包括第三转接口，所述第三转接口固定安装于所述外壳，所述第三转接口与所述传输光纤连接，所述长通滤光片位于所述第三转接口一侧，所述长通滤光片与所述带通滤光片垂直。

9、进一步的，所述在体内手术环境中检测结石成分的装置还包括输尿管软镜，所述检测光纤安装于所述输尿管软镜中。

10、进一步的，所述在体内手术环境中检测结石成分的装置还包括激光系统，所述激光系统与所述检测光纤连接，所述检测光纤传输所述激光系统发出的激光以进行碎石。

11、进一步的，所述光源为白光光源。

12、本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

13、一种采用上述在体内手术环境中检测结石成分的装置实施的在体内手术环境中检测结石成分的方法，包括以下步骤：

14、将检测光纤伸入病患体内；

15、光源发出的光经过滤光结构过滤形成激发光；

16、激发光通过检测光纤传至结石并通过激发产生荧光；

17、荧光以及激发光经滤光结构过滤后传递至光谱仪；

18、光谱仪对荧光进行处理得到荧光光谱；

19、将荧光光谱输入计算机终端；

20、提取荧光光谱曲线特征；

21、对比光谱分类数据库；

22、得出结石成分分析结果；

23、激光系统根据结石成分结果通过检测光纤发射激光进行碎石。

24、进一步的，还包括激发光波长选择步骤，所述激发光波长选择步骤具体为：通过更换滤光组件，产生不同波段的激发光。

25、相比现有技术，本发明在体内手术环境中检测结石成分的装置具有以下优点：

26、(1)本申请中治疗光纤和检测光纤共用一根光纤，减少重复植入光纤的所造成的损伤，减少手术时间；

27、(2)滤光组件为一个整体模块，置入不同波段的带通滤光片、二向色片和长通滤光片组合，达到设置不同波段的激发光，提高检测的效率；

28、(3)采用白光光源，结构简单，安装方便；

29、(4)采用智能识别采集的荧光光谱系统，达到快速准确的实时检测，达到早期预测、精准治疗的可能；

30、(5)激光碎石系统通过针对不同成分的结石设置不同功率，通过光纤进行精准的碎石治疗；

31、(6)通过将检测光纤与输尿管软镜一起送入结石部位，然后可以通过传输出的荧光信号，手动调节光纤的位置，不断地调整光纤相对结石的位置，找到一个最合适碎石的位置，提高碎石的效率。

技术特征：

1.一种在体内手术环境中检测结石成分的装置，包括检测光纤，其特征在于：还包括滤光结构、光源、传输光纤、光谱仪以及计算机终端，所述光源与所述滤光结构连接，所述光源的光经所述滤光结构过滤后形成激发光，激发光传递至所述检测光纤，所述检测光纤将激发光传递至体内结石并通过激发产生荧光，所述传输光纤一端与所述滤光结构连接并且另一端与所述光谱仪连接，荧光以及激发光经所述滤光结构过滤后传递至所述光谱仪，所述光谱仪对荧光进行分析处理得到荧光光谱，所述计算机终端与所述光谱仪连接以对荧光光谱进行分析并输出结石成分信息。

2.根据权利要求1所述的在体内手术环境中检测结石成分的装置，其特征在于：所述滤光结构包括主体以及安装于所述主体的滤光组件，所述滤光组件包括带通滤光片、二向色片以及长通滤光片，所述二向色片倾斜设置，所述二向色片位于所述带通滤光片以及所述长通滤光片之间。

3.根据权利要求2所述的在体内手术环境中检测结石成分的装置，其特征在于：所述主体包括外壳以及第二转接口，所述第二转接口固定安装于所述外壳，所述第二转接口通过光纤与所述光源连接，所述带通滤光片位于所述第二转接口侧部。

4.根据权利要求3所述的在体内手术环境中检测结石成分的装置，其特征在于：所述滤光结构还包括透镜，所述透镜位于所述带通滤光片以及所述第二转接口之间。

5.根据权利要求3所述的在体内手术环境中检测结石成分的装置，其特征在于：所述主体还包括第三转接口，所述第三转接口固定安装于所述外壳，所述第三转接口与所述传输光纤连接，所述长通滤光片位于所述第三转接口一侧，所述长通滤光片与所述带通滤光片垂直。

6.根据权利要求1所述的在体内手术环境中检测结石成分的装置，其特征在于：所述在体内手术环境中检测结石成分的装置还包括输尿管软镜，所述检测光纤安装于所述输尿管软镜中。

7.根据权利要求1所述的在体内手术环境中检测结石成分的装置，其特征在于：所述在体内手术环境中检测结石成分的装置还包括激光系统，所述激光系统与所述检测光纤连接，所述检测光纤传输所述激光系统发出的激光以进行碎石。

8.根据权利要求1所述的在体内手术环境中检测结石成分的装置，其特征在于：所述光源为白光光源。

9.一种采用如权利要求1-8任意一项所述的在体内手术环境中检测结石成分的装置实施的在体内手术环境中检测结石成分的方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的在体内手术环境中检测结石成分的方法，其特征在于，还包括激发光波长选择步骤，所述激发光波长选择步骤具体为：通过更换滤光组件，产生不同波段的激发光。

技术总结
本发明公开了一种在体内手术环境中检测结石成分的装置，属于医疗器械领域，光源与滤光结构连接，光源的光经滤光结构过滤后形成激发光，激发光传递至检测光纤，检测光纤将激发光传递至体内结石并通过激发产生荧光，传输光纤一端与滤光结构连接并且另一端与光谱仪连接，荧光以及激发光经滤光结构过滤后传递至光谱仪，光谱仪对荧光进行分析处理得到荧光光谱，计算机终端与光谱仪连接以对荧光光谱进行分析并输出结石成分信息。采用智能识别采集的荧光光谱系统，达到快速准确的实时检测，达到早期预测、精准治疗的目的。本发明还涉及一种采用上述装置实施的在体内手术环境中检测结石成分的方法。

技术研发人员：杨梦柯,唐玉国,贾宏博,廖翔,周镇乔,吕晶,李敏,王艳,王斯博,陈月岩,李杏,鄢俊安
受保护的技术使用者：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13