CN102164534A

CN102164534A - 具有可变容积的检测室

Info

Publication number: CN102164534A
Application number: CN2009801377394A
Authority: CN
Inventors: A.J.哈根; A.米勒; A.库恩; P.帕拉克
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2029-09-21
Also published as: RU2514352C2; WO2010035207A2; RU2011116417A; US20110170107A1; WO2010035207A3; JP2012503516A; EP2341820A2; CN102164534B; US8401623B2; EP2341820B1; JP5770090B2

Abstract

本发明提出一种检测室（5），其包括不透水的测量容积（20），该测量容积的尺寸可以使用可移动壁部分（15）来改变。这种检测室（5）允许压缩待成像对象以及使用匹配介质填充测量容积（20）内部未被待成像对象填充的空间。

Description

具有可变容积的检测室

技术领域

本发明涉及用于对对象成像的检测室，包括：

- 壁结构，其限定了用于容纳待成像对象的测量容积，该壁结构被布置为将来自光源的光耦合到测量容积中并且将从测量容积发出的光耦合到测量容积之外；

- 壁结构中的开口，用于将待成像对象收容在测量容积中；

- 可移动壁部分，其包含在壁结构中，该可移动壁部分可移动以改变由壁结构限定的测量容积的容积。

本发明进一步涉及包括这种检测室的用于对对象成像的设备。

背景技术

在本申请的上下文中，术语“对象”或“待成像对象”涵盖了混浊介质。混浊介质被理解为意指包括由高光散射系数的材料组成的物质，例如英脱利匹特（intralipid）溶液或生物组织。此外，光被理解为意指波长范围在400nm到1400nm中的电磁辐射。术语“光学特性”涵盖简化散射系数μ’_s和吸收系数μ_a。而且，“匹配的光学特性”被理解为具有相似的简化散射系数μ’_s和相似的吸收系数μ_a.

近年来，已经开发了多种用于检查诸如女性乳腺组织之类的混浊介质的方法和设备。特别地，已经开发了用于检测和分析乳腺癌的新设备并且已有技术已经得到改进。乳腺癌是发生最多的癌症类型之一：例如在2002年，世界范围内超过110万女人被确诊并且超过41万女人死于乳腺癌。已经开发了多种类型的用于通过使用光对混浊介质内部成像的设备。这样的设备的实例是乳房摄影设备和用于检查人体或动物体的其他部分的设备。用于成像混浊介质内部的方法的重要实例是扩散光学层析成像（DOT）。特别地，这样的设备设计用于女性身体的乳房的一部分的乳腺组织中不均匀性的体内定位。恶性肿瘤是这种不均匀性的一个实例。这些设备意图当这样的不均匀性还小时就检测到它们，从而使得例如癌症可以在早期被检测到。这样的设备的特定优点是，患者不必面临借助电离辐射（例如X射线）进行检查的风险。

WO00/56206A1公开了一种通过使用光源照射混浊介质和使用光电检测器测量传输通过混浊介质的光的一部分而对混浊介质内部成像的设备。提供了控制单元用于基于所测量的强度重构混浊介质内部的图像。所公开的设备特别适于检查女性乳腺。为了允许检查混浊介质，该设备设有作为接纳部分的容器，该接纳部分围成测量容积并且布置为接纳混浊介质。由于待检查的混浊介质的尺寸不同的原因，用于接纳混浊介质的容器的尺寸不能完美地匹配混浊介质的尺寸，即在容器与混浊介质之间留下空间。

用于检查混浊介质的光必须从光源传输到混浊介质并且从混浊介质传输到光电检测器。耦合到光源的多个光路和耦合到光电检测器的多个光路遍布围成测量容积的壁分布，例如用作光导的光纤的端部连接到测量容积的壁。在DOT测量中，光源随后从不同方向照射混浊介质并且光电检测器测量传输通过混浊介质的一部分光。利用从不同方向朝向混浊介质的光执行多个这样的测量，并且基于这些测量的结果，控制单元重构所检查的混浊介质的图像。

从美国专利5907406获悉一种光学匹配介质，其用于将由光源生成的光能至少从光源传导到将利用至少一部分由光源生成的光能照射的混浊介质。该已知的光学匹配介质可以用于使用扩散光学层析成像来成像诸如生物组织之类的混浊介质的内部。在医学诊断中，该匹配介质可以例如用于成像女性乳房的内部。在这种情况下，至少一部分混浊介质（该此情况下为女性乳房）可以被收容在测量容积中。

在美国专利5907406中，测量容积由杯形壁部分围成。然而，这不总是必需的。在测量容积内部，所研究的混浊介质部分被匹配介质围绕，从而使得测量容积内部未被一般而言的待成像对象或者具体而言的混浊介质填充的空间填充有匹配介质。该匹配介质被选择为以使得匹配介质的光学参数（比如吸收系数和散射系数）与混浊介质的相应光学参数基本相同。以此方式，可以减少在光被耦合到混浊介质中和耦合出混浊介质之外时发生的、由光学边界效应引起的图像伪影。而且，匹配介质的使用防止了环绕混浊介质的接纳容积中的光学短路的发生。当检测到已经沿着在接纳容积内部但在混浊介质外部的路径来传播并且因此未被充分散射和衰减的光时，发生光学短路。在这种情况下，不充分散射和衰减的所检测的光的强度可以使已经通过穿过混浊介质的通道而被散射和衰减的所检测的光的强度变小。

对于某些类型的成像过程，例如某些类型的对女性乳房内部成像，待成像对象被压缩在两个表面之间。随后，问题是如何将待成像对象的压缩与匹配介质的使用相结合。已经提出了多种方法，参见例如Time-Domain Optical Mammography SoftScan: Initial Results, X. Intes, Acad. Radiol. 2005, 12:934-947和Diffuse Optical Tomography of Breast Cancer during Neoadjuvant Chemotherapy: A Case Study with Comparison to MRI, R. Choe等人MedPhys 32 (4) 2005, 1128-1139。

上面的后一种方法具有以下缺点：它使用浸没在匹配介质中的可移动板。这限制了可以使用的光源，因为它们浸得太深。这还需要大量的匹配介质。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种允许在使用匹配介质的同时压缩待成像对象的检测室。

根据本发明，该目的利用根据权利要求1的设备来实现。本发明基于这样的认识：壁结构（其一部分是可移动的，而整个壁结构保持不透水）允许限定能够持有适量流体（比如流体性的匹配介质）的、可变尺寸的测量容积。利用这种检测室，不需要将光源或检测器放置为与匹配介质接触。可以使用光导将它们例如光学耦合到测量容积，或者可以将它们放置到测量容积中的光学窗口之后。

根据本发明的检测室的一个实施例的特征在于至少一部分壁结构对来自光源的光而言是透明的。该实施例具有以下优点：壁的透明部分（例如窗口）允许将来自光源的光容易地耦合到测量容积中。

根据本发明的检测室的另一个实施例的特征在于至少一部分壁结构对于从测量容积发出的光而言是透明的。该实施例具有以下优点：壁的透明部分（例如窗口）允许将从测量容积发出的光容易地耦合到光电检测器单元。

根据本发明的检测室的另一个实施例的特征在于该检测室进一步包括用于在测量容积的尺寸减小期间收纳来自测量容积的流体的溢出区。该实施例具有以下优点：在测量容积的容积减小期间从测量容积排出的流体不会不受控地从检测室溅洒而是保留在溢出区中。

根据本发明的检测室的另一个实施例的特征在于该检测室进一步包括用于在对待成像对象成像之后从测量容积中移除流体的出口。该实施例具有以下优点：它允许在测量待成像对象之后从测量容积中容易地移除流体。

根据本发明的检测室的另一个实施例的特征在于所述可移动壁部分可用手移动。手动地移动该可移动壁部分具有以下优点：操作者直接控制对测量容积的尺寸的调节。当待成像对象是将在检测室中被压缩的女性乳房时，例如从患者安全的观点来看这是有利的。手动地移动可移动壁部分可以例如通过手动操作可能连接到齿轮箱的手摇柄以移动可移动壁部分来实现。

本发明进一步涉及一种包括根据本发明的检测室的、用于对对象成像的设备。这种设备将受益于任意一个前述实施例。

附图说明

图1示意性示出根据本发明的检测室；

图2示意性示出包括根据本发明的检测室的成像设备；

图3示意性示出包括根据本发明的检测室的医学成像设备。

具体实施方式

图1示意性示出根据本发明的检测室。该检测室（5）包括壁结构（10）。该壁结构（10）包括可以被移动以改变测量容积（20）的尺寸的可移动壁部分（15）。该可移动壁部分（15）可在垂直于包括窗口（40）的表面的方向上滑行地移动，也参见图2和图3中的线（63）。整个壁结构（10）是密封的，从而使得壁结构（10）是不透水的。因此且通过实例，用于填充测量容积（20）内部在测量期间未被待成像对象填充的空间的流体匹配介质不可能从测量容积（20）泄漏。在该特定实施例中，壁结构（10,15）由两个圆柱体（25,30）形成，其中一个圆柱体（30）可在另一个圆柱体（25）内部移动。然而，该圆柱形状不是必需的。圆柱体（25）沿着其纵轴是开口的以允许待成像对象进入如两个圆柱体（25,30）之间的空间所限定的测量容积（20）。圆柱体（25）的基本圆柱形状由矩形前板（33）上的虚线半圆指示。而且，在该特定实施例中，壁结构（10）包括窗口（35,40），其用于将来自光源（图中未示出）的光耦合到测量容积（20）中并且（响应于将来自光源的光耦合到测量容积（20）中）将从测量容积发出的光耦合到测量容积（20）之外。

图2示意性示出包括根据本发明的检测室的成像设备。该成像设备（45）包括用于支撑患者（55）的床形支撑结构（50）。患者（55）以胸部向下的姿势躺在支撑结构（50）上。通过支撑结构（50）中的开口，患者的乳房悬垂到根据本发明的检测室（60）中。已经结合前一个图更详细地讨论了这种检测室（60）的实施例。具有双头箭头的线（63）指示根据本发明的检测室（60）中的可移动部分和其运动方向。例如通过将光源（65）放置在图1中的窗口（35,40）之一后面或者通过使用光导（67）将光源（65）耦合到测量容积（20）而将来自光源（65）的光耦合到包含患者乳房的测量容积（20）中。从测量容积（20）发出的光被耦合到测量容积（20）之外（再次例如通过窗口（35,40）之一或通过使用光导（69））并且被光电检测器单元（70）检测。随后，使用图像重构单元（75）来使用光电检测器单元的输出来重构待成像对象（在此情况下为女性乳房）内部的图像。

图3示意性示出包括根据本发明的检测室的医学成像设备。该医学成像设备（80）包括如结合图2讨论的成像设备（45）。在图3中，成像设备（45）连同患者（55）一起被示出。医学成像设备（80）进一步包括允许操作者与医学成像设备（80）接口的操作者接口（85）（例如键盘）以及用于显示待成像对象的的图像的显示器（90）。该图像可以是使用重构单元（75）和来自检测器单元（70）的输出重构的混浊介质（例如女性乳房）内部的图像。

Claims

1.一种用于对对象成像的检测室，包括：

- 壁结构，其限定了用于接纳待成像对象的测量容积，该壁结构被布置为将来自光源的光耦合到该测量容积中并且将从该测量容积发出的光耦合到该测量容积之外；

- 该壁结构中的开口，其用于将所述待成像对象收容在该测量容积中；

- 可移动壁部分，其包含在该壁结构中，该可移动壁部分可移动以改变由该壁结构围成的该测量容积的容积，

其特征在于包括该可移动壁部分的该壁结构是不透水的。

2.如权利要求1所述的检测室，其中该壁结构的至少一部分对来自该光源的光是透明的。

3.如权利要求1-2所述的检测室，其中该壁结构的至少一部分对从该测量容积发出的光是透明的。

4.如权利要求1-3所述的检测室，其中该检测室进一步包括用于在该测量容积的尺寸减小期间收纳来自该测量容积的流体的溢出区。

5.如权利要求1-4所述的检测室，其中该检测室进一步包括用于在对所述待成像对象成像之后从该测量容积中排出流体的出口。

6.如权利要求1-5所述的检测室，其中所述可移动壁部分可用手移动。

7.一种用于对对象成像的设备，包括如权利要求1-6中任一项所述的检测室。

8.如权利要求6所述的用于对对象成像的设备，其中该设备是医学成像设备。