CN101404925A - 用于混浊介质成像的设备 - Google Patents

用于混浊介质成像的设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101404925A
CN101404925A CNA2007800092711A CN200780009271A CN101404925A CN 101404925 A CN101404925 A CN 101404925A CN A2007800092711 A CNA2007800092711 A CN A2007800092711A CN 200780009271 A CN200780009271 A CN 200780009271A CN 101404925 A CN101404925 A CN 101404925A
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiation
turbid medium
optical scanning
equipment
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007800092711A
Other languages
English (en)
Inventor
T·尼尔森
D·格罗斯尼克
H·H·林内伯格
O·H·施泰科讷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101404925A publication Critical patent/CN101404925A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/43—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems
    • A61B5/4306—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems for evaluating the female reproductive systems, e.g. gynaecological evaluations
    • A61B5/4312—Breast evaluation or disorder diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0091—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for mammography
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0073—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by tomography, i.e. reconstruction of 3D images from 2D projections

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Reproductive Health (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

本发明涉及用于对混浊介质(130、132；184)成像的设备，包括：用于对扫描平面(102；104)的预定的最大区域进行光学扫描以便获取成像数据的装置(110；134、138、140、142、144、146)；用于检测该混浊介质外部轮廓的装置(134、136；206、208、210)；用于对光学扫描进行控制使得对小于最大区域并覆盖了外部轮廓的最大区域的子区域进行扫描的装置(112、120、122)。

Description

用于混浊介质成像的设备
技术领域
本发明涉及光学成像领域，更具体地但非限制性地涉及光学乳房造影术。
背景技术
美国专利号6,718,195B2和美国专利号US 6,922,582B2示出了用于通过光学成像对混浊介质中异常区域进行定位的方法和设备。
这些方法可用于用光检查女性身体的乳房的光学乳房造影术。所述方法产生一些图像，这些图像中可以清楚地分辨例如肿瘤的任何异常。这通过在混浊介质的图像中提供标记来实现。
可以从S.B.Colak等人在1999年七月/八月第5卷第4期的IEEE量子电子学选定题目学报的“Clinical Optical Tomography and NIR Spectroscopyfor Breast Cancer Detection(用于乳房癌检测的临床光学乳房造影术和近红外光谱法)”中已知这种方法和设备。可以将已知的方法和设备用于对生物组织内部成像。尤其是可以将该方法和设备用于对出现在人类或动物雌性身体乳房组织中的任何肿瘤进行视觉定位的活性乳房检查的医疗诊断。根据已知方法，混浊介质连续受到来自各辐射位置的光的辐射。随后，在多个测量位置处对从各辐射位置延伸出的、透过该混浊介质沿不同光路传输的光强度进行测量。将所测量的强度用于重建混浊介质的图像。在该图像中再现了透过该组织传输的光衰减的空间分布。光受到组织的衰减，其中该组织散射并吸收了光。
在D.Grosenick等人在Phys.Med.Biol.50(2005)2429-2449中特定第7节2443页至2446页的“Time-domain scanning optical mammography：I.Recording and assessment of mammograms of 154 patients(时域扫描光学乳房造影术：I.154名病人的乳房X射线照片的记录和评估)”和2005年宾夕法尼亚大学Regine Choe的学位论文“Diffuse optical tomography andspectroscopy of breast cancer and fetal brain(乳房癌和胎儿大脑的漫射光学体层照相术和光谱术)”中公开了类似技术。
发明概述
根据本发明，提供了一种用于对混浊介质成像的设备，包括：对扫描平面的预定最大区域进行光学扫描以获取成像数据的装置，用于检测该混浊介质外部轮廓的装置，以及对光学扫描进行控制使得对小于最大区域且覆盖了外部轮廓的最大区域的子区域进行扫描的装置。
可以通过光学扫描系统来实现用于光学扫描的装置，可以通过检测系统来实现用于检测外部轮廓的装置，以及可以通过控制系统实现用于控制的装置。
光学扫描系统具有合适的光源或者可以与这种光源连接。此外，光学扫描系统具有用于检测所传输的辐射和/或返回辐射的一个或多个检测器，和/或可与这样一个或多个检测器相连。光学扫描系统可以有或者可以没有位于该光学扫描系统的源和目标端处的分离检测器。
用光来实现光学扫描，诸如激光。术语“光”应放在本发明的上下文中理解，意思是大约在400和1400nm之间可见或红外波段中的波长的电磁辐射。可以将混浊介质理解为包含高光散射材料的物质。更具体地说，在本发明的上下文中，可以将术语混浊介质理解为意思是生物组织。可以将异常区域理解为意思是在该区域中的混浊介质与周围区域中的混浊介质相比有任何形式或形状的异常。更具体地说，在本发明的上下文中，可以将这个区域理解为意思是包括肿瘤组织的区域。
因为本发明无需为图像获取使用X射线，所以本发明尤其有利。此外，本发明解决了减少图像获取时间的技术问题。本发明的实施例解决了这个和/或其它技术问题，诸如改善所获取图像的锐度和/或空间分辨率。
要注意到，本发明纯粹涉及成像，并不涉及人体治疗或诊断。
因为已知了乳房外部轮廓大大便于乳房组织的吸收和散射属性的重建以及荧光造影剂的浓度重建，因此本发明的实施例尤其有利。此外，通过将光学扫描限制在最大可扫描区域的子区域，可以显著减少图像获取时间。由于在进行光学扫描之前检测混浊介质的外部轮廓的事实，这使得将光学扫描限制于子区域内，该子区域仍覆盖混浊介质，但减少了混浊介质外部的非图像获取感兴趣区域的覆盖。图像获取时间的减小十分有利于动态造影剂研究以及减轻在数据获取期间诸如由于呼吸引起的病人运动问题从而产生更清晰的图像。
此外，对于诸如用于对造影剂灌注(wash in)和/或清除(wash out)过程进行成像的动态测量来说，减少数据获取时间尤其有利。数据获取时间的减少能够在灌注和/或清除期间获得更多图像。
根据本发明的实施例，可以采用可移动光纤来进行光学扫描。通过诸如xy-步进电机的装置将光纤移入扫描位置。可以通过测量头承载可移动光纤。除了用于辐射该混浊介质的光纤之外，测量头还可以承载用于检测返回辐射的多个光纤。
根据本发明的实施例，将固定光源和可控镜用于进行光学扫描。例如，将所谓的电镜(galvano mirror)用作这种进行光学扫描的可控镜。这便于将电荷耦合器件(CCD)传感器阵列用于检测作为对光学扫描的响应从混浊介质在相反方向返回的返回辐射。因为CCD传感器阵列不需要移动，所以这尤其有利。
根据本发明的实施例，在各种位置处检测在相反方向上从混浊介质返回的返回辐射。位于源端的检测器可以设计用来覆盖距源有不同距离的各种检测位置。可以通过CCD传感器阵列或其它方式在测量头处实现这些检测位置。这使得能够检测沿各种路径通过混浊介质传输到达源端上检测器之一的返回辐射。
根据本发明的实施例，将连续波长光或亚纳秒光脉冲序列用于进行该光学扫描。在使用亚纳秒光脉冲序列的情况中，获取了作为对光学扫描的响应接收到的返回辐射和/或传输辐射的脉冲波形。将脉冲波形信息用作成像数据，因为它包含有关该混浊介质沿各光子轨迹的反射和吸收属性的信息。
根据本发明的实施例，为了覆盖通过该混浊介质的较大数量的不同光径，从两个方向进行光学扫描，例如从两个相对方向。出于该目的，为了改变进行光学扫描的方向，可以关于源和目标板可旋转地安装光学扫描器的至少一个组件。
根据本发明的实施例，检测出通过该混浊介质返回或传输的初次和二次辐射。在光学扫描处理期间辐射该混浊介质的光直接产生了初次辐射。因此，初次辐射是由于该混浊介质内的散射和吸收引起的。在源端将初次辐射作为初次返回辐射进行接收，在目标端将初次辐射作为初次传输辐射进行接收。二次辐射是由于该混浊介质的光子发射引起的，诸如在施予了荧光剂之后受入射源光束激励出的荧光引起的。因此，二次辐射可以具有比初次辐射不同的频率。也可以在源端检测二次辐射(“二次返回辐射”)和/或在目标端检测二次辐射(“二次传输辐射”)。
本发明的实施例便于初次和二次辐射的时间分辨检测，诸如激光和感生荧光的检测。在目标端和源端都检测了初次和二次辐射，增强了投影方向上的空间分辨率。因为来自不同深度的信号在不同时间到达检测器并且具有不同的时间形状，诸如激光的光源的漫反射入射光以及荧光包含了有关混浊介质中诸如肿瘤的结构的深度信息。
根据本发明的实施例，将距光源有不同距离的多个检测器用作对由检测光采样的组织体所做测量的最大灵敏度，其近似是具有与源和检测器平面间距的约一半对应的最大深度的曲线形状。采用多个检测器允许同时覆盖一个深度范围。
根据本发明的实施例，为了达到最大灵敏度，该设备关于源与目标板之间的中间平面对称。
本发明的另一个方面中涉及成像设备和成像方法，其包括了将连续波或脉冲辐射用于进行光学扫描的诸如扫描系统的光学扫描装置，并且还包括了用于初级和/或二次辐射的波和/或脉冲的波形的时间分辨获取的装置(124)。可以将这种方案独立使用或与上述混浊介质外部轮廓的获取相结合使用以减少扫描区域。
本发明的另一个方面中涉及成像设备和成像方法，其包括诸如扫描系统的用于光学扫描的装置，以及为了减少源-目标方向上混浊介质的厚度用于对位于源和目标板之间的诸如女性乳房的混浊介质进行轻度挤压的机械装置。这具有的优势是可以充分改进所传输的辐射强度从而改善信噪比。这可以与上述为了减少扫描区域而进行的混浊介质外部轮廓的获取相结合使用，也可以不与之结合使用。
附图说明
下面，参考所附各图，以示例的方式更详细地说明本发明的各实施例：
图1A是本发明成像设备的一个实施例的方框图；
图1B示出了传输和返回辐射的示例性脉冲波形；
图2是本发明成像设备的一个可替换实施例的横截面示意图；
图3是用于源端的测量头的顶部示意图；
图4是用于目标端的测量头的顶部示意图；
图5是表示通过混浊介质的多个不同光子轨迹的横截面示意图；
图6示出了用于初次和二次辐射顺序检测的检测器的第一个实施例；
图7示出了用于初次和二次辐射同时检测的检测器的一个实施例；
图8是将CCD传感器阵列用作检测器的本发明成像设备的一个实施例的方框图；
图9是说明本发明一种方法的第一实施例的流程图；
图10是说明本发明一种方法的第二实施例的流程图。
具体实施方式
在整个下面详细说明中以相同的参考编号表示本发明各实施例中所示的具有相应功能的类似元素。
图1示出了用于诸如光学乳房造影术的生物组织光学成像的成像设备100。
成像设备100具有源板102和目标板104。源板102和目标板104包围出用于容纳诸如妇女乳房的要成像混浊介质的空间。在这里所考虑的实施例中，源板102和目标板104基本上平行并且在垂直方向上延伸。可替换地，也可以使源和目标板102、104以其他方式取向，例如水平。板102和104之间距离是可调的。这便于在保持妇女足够舒适度的同时对板102、104之间的乳房进行轻度挤压。对两板之间的乳房进行轻压具有更高强度的传输初次和二次辐射的优势，并且乳房不易因例如呼吸或其他病人运动而引起无意移动。
源板102定义了源平面106，而目标板104定义了目标平面108。
成像设备100具有光学扫描器110，该光学扫描器110包括诸如各种频率激光源的一个或多个光源。该光学扫描器位于成像设备100的源端。
将该光学扫描器110与控制图像数据获取过程的电子设备112相连。该电子设备112可以是诸如个人计算机的计算机系统，或者是专用的电子系统。
光学扫描器110可受该电子设备112控制，使得辐射到达源平面106的任何一个预定扫描位置处，如图1中通过示例方式示出的扫描位置X1到Xn。光学扫描器110受到电子设备112的控制用于进行xy-平面的扫描。
如图1所示最大可扫描区域是从扫描位置X1到扫描位置Xn。类似地，在图1的源平面102中有未示出的最大Y扫描位置。为了便于说明而并非限制一般性，以下说明仅涉及X方向。
成像设备100在源和目标端都有检测器。源检测器用于检测从混浊介质返回到相反方向的初次和/或二次返回辐射，而目标检测器用于检测沿从源到目标端光子轨迹传播的初次和/或二次传输辐射。关于图2至图8的实施例详细说明源和目标检测器的实施例。
将电子设备112连接到用于对分别到达源平面106和目标平面108的返回和传输辐射进行数据获取的目标和源检测器。
优选地，将亚纳秒光脉冲序列用于进行光学扫描。图1示意性示出了该光学扫描器110的光源提供的光脉冲114；该光脉冲114到达源平面106的一个扫描位置Xi处。
当通过源和目标板102、104之间的混浊介质传播时由于散射，光脉冲114实际变得更长。此外，取决于促成所检测到的光脉冲的各种光子轨迹，光脉冲114的形状发生改变。
例如，作为对光脉冲114的响应在目标平面108处检测到一个光脉冲116。也作为对光脉冲114的响应在源平面106处检测到另一个光脉冲118。如关于图5更详细说明的，因为从位于目标板104和106之间的混浊介质返回的光脉冲116和118是由于通过混浊介质的不同光子轨迹引起的，所以它们具有不同的形状和长度。
电子设备112具有用于检测位于源板102和目标板104之间的混浊介质的外部轮廓的模块120。可以采用从源检测器和/或目标检测器提供的信号进行轮廓检测。例如，如果采用CCD传感器实现源或目标检测器之一，则为了获取混浊介质的轮廓可以获得混浊介质的图像。
此外，电子设备112具有用于控制光学扫描器110的模块122。为了从光学扫描处理中排除对混浊介质成像不感兴趣的区域，可以采用所检测的外部轮廓进行扫描控制122。
电子设备112具有用于对源和目标检测器提供的诸如光脉冲116和118的信号进行接收和分析的数据获取模块124。模块126用于采用所获取的数据产生图像。
根据实现和/或所选定的操作模式，模块126可以为在目标和源端检测到的辐射产生分别的图像，和/或为初次和二次辐射产生分别的图像。可替换地，模块126可以将在目标和源端处获得的数据和/或初次和二次返回辐射合并为单个图像。
将电子设备112与用于显示结果图像的监视器128相连。
要注意到可以在紧密或松散连接的相同或不同物理单元内实现该电子设备112的各种模块。特别是，可以由例如通过网络方式协同工作和连接的多个协同工作的设备来实现该电子设备的功能。
下面考虑了用于光学乳房造影术的成像设备100的应用。在操作中，将第一个妇女的乳房130放在源板102和目标板104之间。接着，检测出乳房130的外部轮廓。可以通过乳房130在xy平面上的投影来获得乳房130的外部轮廓。这可以通过使用源和/或目标检测器或一个单独照相机对乳房130进行图像拍摄来实现。
为了在xy平面中进行乳房的外部轮廓检测，将例如通过图像拍摄从乳房130获得的图像数据输入到模块120中。乳房130在xy平面上投影的外部轮廓为定义最大可扫描区域内的子区域提供了定界线。
因为只需要在乳房130的乳房组织位于源板102和目标板104之间的位置处进行扫描，所以可以将该光学扫描处理限制在该子区域内。换句话说，如果沿着z方向在扫描位置Xa、Ya处没有乳房130的乳房组织，那么该扫描位置就在外部轮廓以外，这使得不需要扫描该扫描位置。
因此，模块122对光学扫描器110进行控制，使得只扫描感兴趣扫描位置处的xy平面。这就能够充分减少进行数据获取所需的时间，尤其是对于较小乳房来说可以减少时间。因为数据获取时间的减少可以提高病人的舒适度，所以这就尤为有利。另外，因为数据获取时间的减少会使病人在更短图像数据获取时间内更不可能发生诸如呼吸或其它引起的移动，所以会导致更清晰的图像。
此外，对于诸如对造影剂灌注和/或清除过程进行成像的动态测量来说，降低数据获取时间尤为有利。数据获取时间的减少提高了这种测量的时间分辨率，并且使得灌注和/或清除期间能够获得更多的图像。
在光学扫描期间，从源和目标检测器获取数据，并由电子设备112的模块124处理数据。模块126基于所获取数据产生一个或多个图像。这可以包括通过源和目标检测器获取的数据，包括目标和源光脉冲(比较光脉冲116和118)以及荧光脉冲的脉冲形状信息。
如果所用的目标和源检测器可以同时在两个频率上工作，这就使得能够同时对初次辐射和二次辐射进行数据获取。如果不是这种情况，相继进行两个数据获取来检测初次和二次辐射。
优选地，可旋转地安装光学扫描器110，这使得它能够从图1所示位置A移动如图1虚线所示的可替换位置B。当把光学扫描器移动到位置B时，目标端就变成源端，源端就变成目标端。
从两个相对方向进行光学扫描很有利。从两个相对方向进行光学扫描具有优势是，可以提高z-方向上的空间分辨率，将参考图5详细说明。
如图1所示，将为乳房130进行光学扫描的子区域限制在X1和Xi位置之间。如果要对较大乳房132进行成像，因为乳房132大于乳房130，则将用于光学扫描该乳房132的子区域限制在X1和Xj位置之间，其中j＞i。
要注意到可以将固定光源和诸如电镜的可移动镜用作可移动测量头的替换物。这就便于通过CCD照相机实现源检测器。
此外，要注意到以散射液体来填充源和目标板102和104之间空间是有利的。
图1A示例性示出了时域中光脉冲116和118的脉冲形状。因为促成光脉冲峰值118的光子轨迹平均起来短于所传输的光脉冲116、116’以及116”的那些光子轨迹，所以光脉冲118到达其峰值要比光脉冲116、116’以及116”更快。
对于没有损伤的扫描位置，获取光脉冲116。对于不同损伤，获取光脉冲116’和116”。图1A示出了各种损伤对脉冲形状的影响。
图2示出了成像设备100的一个实施例，该成像设备100具有源测量头134和目标测量头136。源测量头134具有连接到激光源140、142、144、146...的光纤138；每个激光源140、142、144、146...可以具有不同频率。
测量头134还包括与各检测器154、156、158...相连的光纤148、150、152...。
为了覆盖不同的光子轨迹，光纤148-152具有距光纤138不同的距离，将参考图5详细说明。
激光源140、142、144、146...是可由电子设备112选择和控制的。将检测器154、156、158...的输出与电子设备112相连，以便关于源平面106进行数据获取。
目标测量头136具有与各检测器170、172、174、176...相连的多个光纤160-168。
这些检测器170-176的输出也与电子设备112相连，以便关于目标平面108进行数据获取。
测量头134和136分别在源平面106和目标平面108的xy方向上都是可移动的。例如，将测量头134、136与受电子设备112控制的各步进电机相连。
图3示出了图2测量头134的顶部示意图。另外，例如二维排列也是可能的。要注意到，用于对返回到相反方向的返回辐射进行检测的光纤148-152分别具有距光纤138不同的距离178、180和182，光纤138将来自一个激光源的辐射引导向覆盖如下图5所示不同光子轨迹的扫描位置。
图4示出了用于图2所示目标端的测量头136的顶部示意图。要注意到，以T形安排测量头136的光纤。虽然优选了T形，但用于安排光纤的其它几何形状也是可能的。
图5示意性示出了位于源板102和104之间的混浊介质184，诸如乳房130或132(参见图1)。该混浊介质184具有诸如肿瘤的异常区域186，异常区域186相比于该混浊介质184的剩余部分，具有不同的光散射、吸收和荧光染料摄取参数。图5说明了当该混浊介质184在一个扫描位置Xi处受到光脉冲114(参见图1)的辐射时的几个平均光子轨迹。该光脉冲114产生了各种光子轨迹系综(ensemble)，这些光子轨迹源自扫描位置Xi，终止于特定检测器位置，从成像设备100的源端延伸到目标端的光子轨迹188和190代表了平均轨迹。沿着平均光子轨迹188和190进行传输的各光脉冲由诸如检测头136(参见图2和图1的光脉冲116)的目标检测器进行接收。
此外，光脉冲114可以引发返回辐射，该返回辐射通过混浊介质184沿平均光子轨迹192、194、196进行传输。这些平均光子轨迹在源板102处终止，这使得也在相反方向(即与源-目标方向相反的方向)上接收到返回辐射。例如，可以通过如图2所示的测量头134来检测返回辐射。
经由这些平均光子轨迹188-194接收到的返回辐射的光脉冲具有不同的长度和形状并且在不同时刻到达，这是由于这些光子轨迹的不同平均长度和由这些光子轨迹覆盖的混浊介质184的不同体积造成的。
图6示出了成像设备100的源和/或目标端可使用的检测器之一的实施例(参见检测器154、156、158、...、170、172、174、176)。下面，并非对一般性进行限制，考虑了检测器154的一个实施例。检测器154具有与光纤148相连的第一光学透镜196，如也在图2中示出的。透镜196与透镜198相对，透镜198将光脉冲118(参见图1)聚焦到光电二极管或者光电倍增管200上。光电倍增管200的输出与电子设备112相连(参见图1和图2)。
可以将光纤202插入到透镜196和198之间。滤光器202传输在某个频率范围内的辐射。例如，选定频率范围，使其允许传输二次辐射，而不允许传输初次辐射。
例如，如果将激光源用于初次辐射，那么滤光器202滤除了初次辐射，而透过了诸如由荧光所引起辐射的二次辐射，使光电倍增器200检测到该二次辐射。因此，图6所示检测器154的实施例对于顺序地进行初次和二次返回辐射的数据获取很有用。
图7示出了同时获取初次和二次返回辐射的可替换实施例。在该实施例中，光束分离器204位于透镜196与其相对透镜198’之间的光路径上。
图8说明了目标检测器的可替换实施例。该检测器装备有成像光学系统，该成像光学系统具有可选滤光器、例如物镜206、可选滤光器202、另一物镜208以及CCD传感器阵列210。物镜206、208以及CCD传感器阵列210组成了CCD照相机，该CCD照相机与电子设备112相连，以便在目标位置处进行数据获取。采用CCD照相机而不是测量头(参见图2的测量头136)允许以降低的成本无需移动地在大量检测器位置处进行并行数据获取。采用CCD照相机的另一个优点是它可以用于对该混浊介质进行图像拍摄，以获取外部轮廓。
图9示出了相应的流程图。在步骤300中，对要成像的混浊介质的外部轮廓进行检测。将外部轮廓用作进行光学扫描的定界线。例如，为了对图1所示乳房130进行成像，检测外部轮廓使得最大X坐标为Xi。
在步骤302中，设定了用于进行数据获取的波长和/或滤光器组合。
在步骤304中，对光学扫描器进行控制，以便对覆盖外部轮廓的子区域内所有位置进行扫描。在X方向上，这意味着扫描了位置X1到Xk＝I。在每个扫描位置处，进行数据获取步骤306。
在完成了光学扫描后，为进行诸如荧光检测的顺序扫描，可以在步骤302中设定另一个波长和/或滤光器组合。
图10示出了本发明的方法的另一个实施例。在步骤400中，施予荧光造影剂。在足够在病人身体内分布该造影剂的时间之后，在步骤402中安置病人，诸如通过在源和目标平面(参见图1)之间安置病人的乳房来安置病人。在步骤404中，获取乳房轮廓的图像以用于检测乳房的外部轮廓，即乳房在xy平面内的投影。该步骤与图9实施例中的步骤300相对应。
在步骤406中，在测量罐中填充散射液体。换句话说，将具有与该混浊介质相似光学属性的散射液填充到目标和源板之间包围的空间内。这就简化了基于所获取数据产生图像的图像生成算法，它是本领域已知的，也就是上面引用的Choe的文献。
在步骤408中进行了数据获取；这与图9实施例中的步骤304和306相类似。
在步骤410中，对所获取的数据进行处理，以产生一个或多个图像。在步骤412中，显示处理结果。
参考编号列表
  100   成像设备
  102   源板
  104   目标板
  106   源平面
  108   目标平面
  110   光学扫描器
  112   电子设备
  114   光脉冲
  116   光脉冲
  118   光脉冲
  120   模块
  122   模块
  124   模块
  126   模块
  128   监视器
  130   乳房
  132   乳房
  134   测量头
  136   测量头
  138   光纤
  140   激光源
  142   激光源
  144   激光源
  146   激光源
  148   光纤
  150   光纤
  152   光纤
  154   检测器
  156   检测器
  158   检测器
  160   光纤
  162   光纤
  164   光纤
  166   光纤
  168   光纤
  170   检测器
  172   检测器
  174   检测器
  176   检测器
  178   距离
  180   距离
  182   距离
  184   混浊介质
  186   异常区域
  188   光子轨迹
  190   光子轨迹
  194   透镜
  196   透镜
  198   透镜
  200   光电倍增器
  202   滤光器
  204   光束分离器

Claims (21)

1、一种用于对混浊介质(130、132；184)成像的设备，包括：
用于对扫描平面(102；104)的预定的最大区域进行光学扫描以获取成像数据的装置(110；134、138、140、142、144、146)；
用于对所述混浊介质的外部轮廓进行检测的装置(134、136；206、208、210)；
用于对所述光学扫描进行控制以使得对小于所述最大区域并覆盖所述外部轮廓的所述最大区域的子区域进行扫描的装置(112、120、122)。
2、如权利要求1所述的设备，所述用于光学扫描的装置包括可移动光纤(134)以及用于移动所述光纤以进行所述光学扫描的装置。
3、如权利要求1或2所述的设备，所述用于光学扫描的装置包括可控镜。
4、如权利要求1、2或3所述的设备，还包括用于检测返回辐射的装置(148、150、152、154、156、158)，所述返回辐射是作为对所述光学扫描的响应从所述混浊介质返回的。
5、如权利要求4所述的设备，所述用于检测返回辐射的装置包括用于在多个位置处检测所述返回辐射的多个检测器(154、156、158)。
6、如前面任何一个权利要求所述的设备，还包括可移动头(134)，所述可移动头(134)承载用于辐射所述混浊介质的第一光纤以及用于对作为所述辐射的响应而从所述混浊介质返回的返回辐射进行检测的第二光纤(148、150、152)。
7、如权利要求4至6中任何一个所述的设备，其中，所述用于检测返回辐射的装置包括电荷耦合器件传感器阵列。
8、如前面任何一个权利要求所述的设备，可操作地使用连续波或脉冲辐射来进行所述光学扫描，还包括用于初次和/或二次辐射脉冲的脉冲波形时间分辨获取的装置(124)。
9、如前面任何一个权利要求所述的设备，还包括用于对初次和/或二次辐射进行检测的检测器装置(134、136、154、156、158、170、172、174、176；196、198、198’、200、200’、202)，所述二次辐射具有相比所述初次辐射不同的频率。
10、如前面任何一个权利要求所述的设备，所述用于光学扫描的装置适于从两个相对方向进行光学扫描。
11、如前面任何一个权利要求所述的设备，所述用于光学扫描的装置包括至少一个可旋转安装的部件，用于从至少两个不同方向进行所述成像数据的获取。
12、如前面任何一个权利要求所述的设备，还包括用于对所述混浊介质进行挤压的装置。
13、如前面任何一个权利要求所述的设备，其是一种扫描激光脉冲乳房X光照相设备。
14、一种对混浊介质(130、132；184)成像的方法，包括：
-检测所述混浊介质的外部轮廓；
-对最大可扫描区域的子区域进行光学扫描，其中所述子区域比所述最大可扫描区域小并能覆盖所述外部轮廓。
15、如权利要求14所述的方法，还包括对作为所述光学扫描的响应从所述混浊介质返回的相反方向的辐射进行检测。
16、如权利要求14或15所述的方法，其中，通过采用电荷耦合器件照相机拍摄图像来检测所述混浊介质的所述轮廓。
17、如权利要求16所述的方法，其中，将所述电荷耦合器件照相机用于检测所传输的辐射和/或所述返回辐射。
18、如前面权利要求14至17任何一个所述的方法，其中，将脉冲辐射用于所述光学扫描，并且还包括所述返回辐射和/或传输辐射的脉冲形状的时间分辨获取。
19、如前面任何一个权利要求所述的方法，其中，从两个不同方向进行所述光学扫描。
20、如前面任何一个权利要求所述的方法，其中，对初次和二次辐射进行检测。
21、一种包括可执行指令的计算机程序产品，用于：
-检测混浊介质的外部轮廓；
-控制光学扫描器来对最大可扫描区域的子区域进行光学扫描，其中所述子区域小于所述最大可扫描区域，并且覆盖所述外部轮廓。
CNA2007800092711A 2006-03-17 2007-03-12 用于混浊介质成像的设备 Pending CN101404925A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06111321 2006-03-17
EP06111321.3 2006-03-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101404925A true CN101404925A (zh) 2009-04-08

Family

ID=38137476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007800092711A Pending CN101404925A (zh) 2006-03-17 2007-03-12 用于混浊介质成像的设备

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090069695A1 (zh)
EP (1) EP1998665A1 (zh)
JP (1) JP2009529948A (zh)
KR (1) KR20080104307A (zh)
CN (1) CN101404925A (zh)
BR (1) BRPI0708897A2 (zh)
WO (1) WO2007107909A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009521248A (ja) * 2005-11-23 2009-06-04 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 混濁媒質の幾何を考慮に入れて混濁媒質の内部を撮像する方法、システムおよびそのための医療画像取得システム
US8620051B2 (en) * 2006-12-22 2013-12-31 Salim Djerizi Registration of optical images of turbid media
WO2008096289A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Device and method for acquiring image data from a turbid medium
CN102246023B (zh) * 2008-10-13 2014-07-23 阿科苏医疗影像有限公司 用于以光学方式检查混浊介质内部的设备和方法
EP3252512A1 (en) 2016-06-03 2017-12-06 Leica Instruments (Singapore) Pte. Ltd. Interchangeable optical module and microscopic apparatus
CN106353833B (zh) * 2016-08-30 2020-04-03 上海大学 浑浊水域水下探测装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4515165A (en) * 1980-02-04 1985-05-07 Energy Conversion Devices, Inc. Apparatus and method for detecting tumors
GB2068537B (en) * 1980-02-04 1984-11-14 Energy Conversion Devices Inc Examining biological materials
US4829184A (en) * 1984-06-25 1989-05-09 Nelson Robert S Reflective, transmissive high resolution imaging apparatus
US4945239A (en) * 1989-03-29 1990-07-31 Center For Innovative Technology Early detection of breast cancer using transillumination
US5820558A (en) * 1994-12-02 1998-10-13 Non-Invasive Technology, Inc. Optical techniques for examination of biological tissue
DE4340072C2 (de) * 1993-11-24 1996-05-15 Siemens Ag Vorrichtung zur Untersuchung von Gewebe mit Licht
EP0687373A1 (en) * 1993-12-30 1995-12-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Automatic segmentation and skinline detection in digital mammograms
US6542772B1 (en) * 1994-12-02 2003-04-01 Non-Invasive Technology, Inc. Examination and imaging of biological tissue
US5999836A (en) * 1995-06-06 1999-12-07 Nelson; Robert S. Enhanced high resolution breast imaging device and method utilizing non-ionizing radiation of narrow spectral bandwidth
WO1997010568A1 (en) * 1995-09-11 1997-03-20 Philips Electronics N.V. Method and device for imaging the interior of a turbid medium
US6873716B1 (en) * 1995-11-14 2005-03-29 ARETé ASSOCIATES Confocal-reflection streak lidar apparatus with strip-shaped photocathode, for applications at a wide range of scales
JP4733264B2 (ja) * 1998-02-11 2011-07-27 ノン−インヴェイシヴ テクノロジイ，インク． 胸部腫瘍の検出、画像形成および特徴表示
US6205353B1 (en) * 1998-12-22 2001-03-20 Research Foundation Of Cuny Time-resolved optical backscattering tomographic image reconstruction in scattering turbid media
AU6894500A (en) * 1999-08-06 2001-03-05 Board Of Regents, The University Of Texas System Optoacoustic monitoring of blood oxygenation
JP2003509687A (ja) * 1999-09-14 2003-03-11 ザ・リサーチ・ファンデーション・オブ・ステート・ユニバーシティ・オブ・ニューヨーク 散乱媒体の動的性質のトモグラフィ画像化システム及び方法
US6795195B1 (en) * 1999-09-14 2004-09-21 Research Foundation Of State University Of New York System and method for tomographic imaging of dynamic properties of a scattering medium
EP1272102B1 (en) * 2000-03-31 2009-02-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method and device for localizing a deviant region in a turbid medium
EP1284654A4 (en) * 2000-05-09 2004-03-24 Imaging Diagnostic Systems Inc TOMODENSITOMETER USING SIMULTANEOUS DATA ACQUISITION AT MULTIPLE WAVE LENGTHS FOR MAMMARY IMAGING
DE10109539A1 (de) * 2001-02-28 2002-09-12 Siemens Ag Vorrichtung zur Untersuchung von Gewebe mit Licht
US7962187B2 (en) * 2002-03-13 2011-06-14 Tufts University Optical imaging and oximetry of tissue
US7379769B2 (en) * 2003-09-30 2008-05-27 Sunnybrook Health Sciences Center Hybrid imaging method to monitor medical device delivery and patient support for use in the method
WO2007117343A2 (en) * 2006-01-17 2007-10-18 Imaging Diagnostic Systems, Inc. Laser imaging apparatus with variable patient positioning

Also Published As

Publication number Publication date
EP1998665A1 (en) 2008-12-10
KR20080104307A (ko) 2008-12-02
US20090069695A1 (en) 2009-03-12
BRPI0708897A2 (pt) 2011-06-14
JP2009529948A (ja) 2009-08-27
WO2007107909A1 (en) 2007-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1211650C (zh) Nir临床光学扫描系统
US7804075B2 (en) Method and system for tomographic imaging using fluorescent proteins
EP1968431B2 (en) Combined x-ray and optical tomographic imaging system
US6992762B2 (en) Method and apparatus for time resolved optical imaging of biological tissues as part of animals
US7826878B2 (en) Optical tomography using independent component analysis for detection and localization of targets in turbid media
US20090018451A1 (en) Dynamic Sampling System and Method for In Vivo Fluorescent Molecular Imaging
WO2005089637A9 (en) Method and system for tomographic imaging using fluorescent proteins
US20100078576A1 (en) Systems and Methods for Optical Imaging Using Early Arriving Photons
US20050256403A1 (en) Method and apparatus for imaging of tissue using multi-wavelength ultrasonic tagging of light
CN101404925A (zh) 用于混浊介质成像的设备
WO2013134949A1 (zh) 内窥式x射线发光断层成像装置及方法
CN107411707A (zh) 一种肿瘤微血管成像仪及肿瘤微血管成像方法
CN104825180A (zh) 一种三模态乳腺成像系统及其成像方法
CN1953701A (zh) 使用荧光蛋白进行断层摄影成像的方法和系统
JP2003010189A (ja) 生体機能情報撮像装置
EP1797818A2 (en) Method and system for tomographic imaging using fluorescent proteins
CN1112163C (zh) 数字化近红外光医学成像及异物定位装置
CN114027802A (zh) 一种扩散光学层析成像系统
CN105979874B (zh) 用于测量对象的情况的装置
JPH06209906A (ja) 光イメージング装置
CN110367931A (zh) 一种基于飞秒激光的光断层透射成像系统
CN205795645U (zh) 一种广视角光学分子断层成像导航系统
CA2505677C (en) Method and apparatus for time resolved optical imaging of biological tissues as part of animals
CN114468998B (zh) 单视角反射式近红外二区荧光动态断层成像系统及方法
CN212415682U (zh) 氧饱和度内窥镜监控光动力治疗效果的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090408