基于LabVIEW的鼻咽癌虚拟光谱仪

　　1　引　　言

　　鼻咽癌是头颈部危害人类健康和生命的顽症之一,占我国肿瘤发病率的18%,其发病率为耳鼻咽喉科恶性肿瘤之首[1]。

　　鼻咽癌原发部位在鼻咽部,发病部位隐蔽。鼻咽部是一个粘膜覆盖的部分,患者早期无明显症状,检查困难,病灶不易被发现。鼻咽肿瘤在引起症状之前会在空隙中生长,当医生用白光检查能发现时,瘤体已相当大。鼻咽部又与眼、耳、鼻、喉、颅底骨及脑神经等重要器官相邻,鼻咽癌对周围器官组织侵及方式、方向和范围不同,引起的症状多变或不典型,常被医师误诊。此外,鼻咽癌的绝大多数癌细胞分化不良,恶性度和转移率高,大多数原发病灶较小、局部症状不明显,或根本无局部症状时就已转移。这是长期以来造成鼻咽癌漏诊率高,特别是I期诊断率未能提高的主要原因。而处于I期的鼻咽癌患者在5年内的生存率高达81%,晚期的鼻咽癌患者生存率一般低于50%,而V期的鼻咽癌患者的生存时间只有5个月[2]。大多数鼻咽癌患者就诊时已经处于IV期。可见,对鼻咽癌的早期诊断具有十分重大意义。迄今为止,国内外很少开展荧光光动力学诊断与定位鼻咽癌的研究工作,而我们的工作小组已进入正式的研究阶段,初步设计完成了诊断和定位早期鼻咽癌的实验装置[3]。本文将介绍该装置中定位分光系统的核心部分鼻咽癌虚拟光谱仪的工作原理。

　　2　系统工作原理

　　本系统由荧光分光系统、光电信号转换以及鼻咽癌虚拟光谱仪组成。其中鼻咽癌虚拟光谱仪主要基于LabVIEW虚拟仪器开发平台设计而成,包括硬件和软件2个部分:硬件部分由信号调理器和数据采集卡组成;软件部分则由定标信号控制处理、步进电机控制、系统控制、数据采集、数据处理、数据显示6个模块构成。其工作原理框图如图1所示。

　　由鼻咽癌定位分光系统输出的荧光光谱信号,经光电信号转换、信号调理后被安全地送到数据采集卡进行数据采集,并将模拟信号转换成数字信号后做合成、分析处理。图1中虚框部分中除信号调理器为独立器件外,其余部分均集成在一个计算机系统内。其中数据采集卡采用美国NI公司的6040E系列中的PCI2MIO216E24数据采集卡,其他模块采用LabVIEW编程实现。

　　下面就数据的采集、处理和显示3个模块做详细介绍。

　　2·1　数据采集控制模块

　　系统启动后将启动信号送往数据采集模块和步进电机控制模块。步进电机控制模块因此生成一个启动步进电机的控制信号送往荧光分光系统的步进电机驱动单元,并作好接收由驱动单元反馈回来的步进电机的步进脉冲信号的准备。当步进电机转动到指定位置时将生成一个定标信号[4],根据定标信号,数据采集控制模块中采用触发的方式来启动采集。