CN102196765A

CN102196765A - 用于光学检查身体部分的内部的设备和方法

Info

Publication number: CN102196765A
Application number: CN2009801426117A
Authority: CN
Inventors: M·I·博亚姆法; W·H·J·伦森
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-10-27
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-09-21
Also published as: US20110201942A1; RU2011121349A; WO2010049855A1; JP2012506722A; EP2348958A1

Abstract

提供了一种用于通过透照法光学检查身体部分的内部的设备。该设备包括：照射单元（2），其适于朝要检查的身体部分（5）发射偏振光（8）；以及检测器单元（6），其适于检测透射的光。偏振器（10）设置在检测器单元（6）之前。

Description

用于光学检查身体部分的内部的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于光学检查身体部分的内部的设备以及用于光学检查身体部分的内部的方法。

背景技术

在本申请的上下文中，术语光应当被理解为表示尤其是具有400nm与1400nm之间的范围内的波长的非离子化电磁辐射。术语光学检查表示借助于光的检查。措词身体部分表示人体或动物体的部分。

近年来，开发了用于光学检查混浊介质的内部的若干不同类型的设备，其中利用来自光源的光照射诸如身体部分之类的受检查的混浊介质并且通过透射或反射几何结构的检测器单元检测从混浊介质发出的光。在这样的设备中，检测的光用来收集关于混浊介质的内部的信息。取决于用于光学检查混浊介质的内部的设备的类型，可以重构混浊介质的内部的例如二维或三维图像，或者可以从检测的光提取关于混浊介质内不同物质的浓度的信息。

US5415655示出了一种用于借助于光检查组织的医疗设备。该医疗设备具有柔性光导，该柔性光导具有适于连接到光能量源的光能量输入端以及光能量输出端。光能量输出端输出光能量束。

近来，已经建议使用用于光学检查混浊介质的内部的设备以便通过利用光照射受检查身体部分的关节和中间组织并且检测从身体部分发出的光来光学检测诸如类风湿性关节炎（RA）之类的关节疾病的疾病活性。

这样的关节疾病的治疗已经出台。通常，患者首先接收止痛药。这些止痛药之后经常是非类固醇消炎药（NSAID）和疾病修饰抗风湿药（DMARD）。在许多情况下，利用药物治疗的最后阶段是使用生物疗法。特别地，最后一类是昂贵的并且治疗可能每年每患者花费数万美元。此外，最后治疗阶段中使用的药物经常造成更严重的副作用。关于这样的关节疾病，医务人员将其决策建立在治疗中疾病活性的变化的基础上，所述疾病活性由发炎的关节数和严重性给出。

由于类风湿性关节炎是一种进行性疾病并且早期的诊断和开始治疗可能有助于推迟不利的影响和高成本治疗，因而需要用于提供关于关节状况的令人满意的信息并且帮助医务人员得出关于实际关节状况的结论的方法和设备。常规上，风湿病学家使用所谓的疾病活性分数（DAS-28）以进行诊断和治疗监控。由于该方法费时、依赖于操作者并且具有有限的灵敏度，因而需要用于检测疾病活性的适当设备。借助于光检查各身体部分的设备的使用作为疾病活性监控器表现出有前途的结果。

依照用于通过申请人已知的透照法（transillumination）光学检查身体部分的内部的设备，该设备特别地适于检测关节疾病的疾病活性，诸如人手之类的身体部分置于由透明材料制成的板上。为了进行检查，利用置于板下面的扩展光源照射身体部分，并且在透射几何结构下，光由位于混浊介质的相对于光源的相对侧的检测器单元检测。例如，该检测器单元可以由CCD相机形成。然而，在这样的布置中，例如在其中身体部分为手──这是关节疾病活性监控的典型情形──的情况下，用于照射身体部分的光也将不穿过身体部分地从光源传输到检测器单元。例如，在身体部分由手形成的情况下，光会在手指之间透过。由于这样的光未在身体部分中衰减，因而检测器单元上这部分光的强度与穿过身体部分的其他部分光相比将是高的。因此，未穿过身体部分的光可能使检测器单元饱和，结果，只能以较小的精度检测穿过身体部分的相关光。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于通过透照法检查身体部分的内部的设备，其中可以以更高的精度检测由身体部分衰减的光并且防止未衰减的光使检测器单元饱和。

这个目的是通过依照权利要求1的用于通过透照法光学检查身体部分的内部的设备来解决的。该设备包括：照射单元，其适于朝要检查的身体部分发射偏振光；以及检测器单元，其适于检测透射的光。偏振器设置在检测器单元之前。因此，所述设备适于使得受检查的身体部分利用偏振光来照射。优选地，偏振光是线性偏振的。穿过身体部分的光和未穿过该部分的光二者都可以到达以透射几何结构设置的偏振器。没有穿过身体部分的到达偏振器的光部分，即仍然具有原始偏振的光部分，可以容易地被偏振器阻挡。形成对照的是，穿过身体部分的光的偏振将不同于原始偏振，使得适当设置的偏振器不会阻挡这部分光。结果，只有穿过身体部分的光被允许传递到检测器单元。因此，可以以更高的精度检测穿过身体部分的光并且防止未衰减的光使检测器单元饱和。优选地，所述设备特别适于检查包含至少一个关节的身体部分。

优选地，照射单元适于使得偏振光在第一方向上偏振并且偏振器被设置成使得在第一方向上偏振的光被阻挡。在这种情况下，可靠地阻挡了到达偏振器的所有未衰减的光并且只有穿过身体部分的光可以传递到检测器单元。

依照一个方面，所述设备包括适于容纳要检查的身体部分的支撑。在这种情况下，身体部分相对于照射单元和偏振器的位置是预定的，并且因而允许精确的测量。优选地，该支撑适于容纳作为要检查的身体部分的人手。在这种情况下，所述设备特别适合对于诸如类风湿性关节炎之类的关节疾病进行诊断和治疗监控。

依照一个方面，所述照射单元包括支撑并且该支撑包括用于产生偏振光的另一偏振器。在这种情况下，可以在照射单元中使用不提供偏振光的（较不昂贵的）光源，并且仍然以非常紧凑的布置实现用于照射的偏振光。

如果照射单元适于发射准直光，那么最小化了由于受检查身体部分的边界上的去偏振反射而引起的对于检测的光的不利影响。

如果照射单元包括作为光源的至少一个激光器，那么不必另一偏振器用于产生偏振光，因为激光发射是线性偏振的。光源可以例如由单个激光器形成或者由包括多个激光器的激光器阵列形成。

优选地，所述设备是医疗光学检查装置。依照一个方面，该设备适于光学检测关节疾病。在这种情况下，可以方便地监控例如类风湿性关节炎的疾病活性。

所述目的也通过依照权利要求10的用于通过透照法光学检查身体部分的内部的方法来解决。该方法包括步骤：利用偏振光照射身体部分；将与身体部分相互作用的光和未与身体部分相互作用的光定向到偏振器；以及检测穿过偏振器的光。依照该方法，利用偏振光照射身体部分并且将穿过身体部分的光和未穿过身体部分的光二者定向到偏振器。只有穿过偏振器的光被检测到。因此，可以在宽的区域上（或者甚至整个地）照射要检查的身体部分，并且同时，由于只有穿过偏振器的光被检测到这一事实，可以以高精度检测由身体部分衰减的光并且防止未衰减的光使用于检测光的检测器单元饱和。优选地，受检查的身体部分包含至少一个关节。

优选地，用于照射的偏振光在第一方向上偏振并且分析偏振器被设置成使得在第一方向上偏振的光被阻挡。在这种情况下，可靠地阻挡了到达偏振器的所有未衰减的光并且只有穿过身体部分的光可以传递到检测器单元。

优选地，将准直光用于照射身体部分。在这种情况下，最小化了由于受检查身体部分的边界上的去偏振反射而引起的对于检测的光的不利影响。

依照一个方面，至少一个激光器用来产生偏振光。在这种情况下，不必另一偏振器用于产生偏振光，因为激光器发射线性偏振光。例如，可以使用单个激光器或者激光器阵列。

附图说明

根据参照附图的实施例的详细描述，将产生本发明的另外的特征和优点。

图1示意性地示出了用于通过透照法光学检查身体部分的内部的已知设备中的总体布置。

图2示意性地示出了作为要检查的身体部分的实例的人手中的关节位置。

图3示意性地示出了用于通过透照法光学检查身体部分的内部的设备的实施例。

具体实施方式

下面将参照图1描述用于通过透照法光学检查身体部分的内部的设备1的实施例。

该设备特别适于检查关节状况。图1示意性地示出了这种设备的布置。由图1可见，要检查的身体部分5置于透明支撑4上。该支撑可以例如由玻璃或者透明塑料材料制成。在该实例中，身体部分5由人手形成并且支撑4由透明板形成。图2示例性地示出了用于关节疾病活性监控的感兴趣区域，即身体部分5中存在的关节7。尽管在图2所示的实例中，身体部分5由人手形成，用于检查关节的状况，但是可以检查包含至少一个关节的其他身体部分。

在支撑4之下，即在支撑相对于身体部分5的相对侧，放置了发射用于照射身体部分5的光8的照射单元2。照射单元2包括发射用于照射的光的至少一个光源3。光源3可以例如由宽带光源形成，例如白炽灯，或者由单色光源形成，例如LED（发光二极管）或者激光器。可以提供多个光源3，例如LED阵列或者激光器阵列。依照该实施例，照射单元2适于使得偏振光8被发射。发射的偏振光8具有第一偏振方向。优选地，发射线性偏振光。例如，通过使光源3（或者多个光源）发射的光透射通过附加偏振器12（由图1中的虚线表示）而产生偏振光8。在这种情况下，照射单元2包括至少一个光源3和附加偏振器12。作为可替换方案，如果激光器或激光器阵列用于产生光，那么无需单独的附加偏振器12，因为激光已经是线性偏振的。因此，在这种情况下，照射单元2不包括附加偏振器12。

优选地，照射单元2适于发射准直光。这可以例如通过在照射单元2中提供附加的准直器或者通过选择发射准直光的一个适当光源（或者多个适当光源）来实现。

在身体部分5的从照射单元2观看的相对侧，检测器单元6被设置用于检测从身体部分5发出的光（再次用箭头示意性地表示）。检测器单元6可以例如由CCD相机形成或者由能够获取空间分辨的二维图像的另一光检测器阵列形成。在从身体部分5观看的检测器单元6之前，设置了偏振器10。依照该实施例，偏振器10被设置成使得具有第一偏振方向（即来自照射单元2的光具有的偏振）的光被阻挡并且具有不同偏振的光被允许通过。因此，偏振器10被设置成与偏振光8的偏振方向正交。例如，如果照射单元2发射的偏振光在第一方向上线性偏振，那么偏振器10被设置成使得仅仅具有与第一方向正交的方向上的偏振的光被透射。例如，相似的偏振器可以用于偏振器10和附加偏振器12并且偏振器10可以被设置成围绕光轴相对于附加偏振器12旋转90度。

在所示的设备中，通过照射单元2利用偏振光8照射整个身体部分5（以及支撑4的部分）并且到达身体部分5的另一侧的光在以二维分辨方式被检测器单元6检测之前穿过偏振器10。

由于偏振光8用于照射并且偏振器10设置在检测器单元6之前的光路中，因而未与身体部分5相互作用（并且因而保持原始偏振）的光将被偏振器10阻挡。因此，很可能会使得检测器单元6过度曝光的这部分光被可靠地阻挡。形成对照的是，行经身体部分5的光部分经历多次散射并且结果，丧失了原始偏振。因此，行经身体部分5的光（部分地）被允许到达检测器单元6，同时偏振器10阻挡其余光。

设备1的工作原理将参照图3再次加以描述。应当指出的是，在图3的示意性表示中省略了设备的一些部分。特别地，图3中未示出支撑4。此外，应当指出的是，图3示出了包括附加偏振器12的实施例。然而，如上面所描述的，在诸如激光器或激光器阵列之类的发射偏振光8的一个或多个光源3的情况下，可以免除附加偏振器12。

由图3可见，来自光源3的光穿过附加偏振器12，该附加偏振器使光在第一方向A上线性偏振。要检查的身体部分5被设置成使得偏振光8撞击到身体部分5上。分析偏振器10设置在身体部分5之后的光路中。换言之，身体部分5被设置成使得它位于发射偏振光的照射单元与作为分析偏振器的偏振器10之间。偏振器10具有与第一方向正交的偏振方向B。穿过身体部分5的光由于散射过程而丧失了所述线性偏振并且因而不被偏振器10阻挡。结果，检测器单元6仅仅检测到穿过身体部分5的光。

如图3中示意性所示，受检查的身体部分5的边界与身体部分5的其余部分相比可能在检测的图像中看起来稍微更亮。该效应归因于边界处的去偏振反射。这样的反射造成光的偏振状态的修改，导致反射的光部分地被允许通过偏振器10并且进入检测器单元6。然而，如果准直光用于照射身体部分5，那么可以显著地减小该效应，因为可以显著地抑制去偏振反射。因此，优选的是照射单元2适于发射准直光。

总的说来，所述实施例提供了一种设备和方法，利用其可以可靠地防止未衰减的光到达检测器单元6并且可以以更高的精度检测行经受检查的身体部分5的光。

应当指出的是，照射单元2和检测器单元6的位置也可以互换，使得支撑4位于身体部分5与检测器单元6之间。此外，应当指出的是，支撑4不必一定要作为单独的单元提供，而是也可以集成到照射单元2或者检测器单元6。在光源3需要附加偏振器12的情况下，可以在不同的位置提供附加偏振器12，例如在光源3（或多个光源）与支撑4之间、在支撑4与身体部分5之间提供，或者甚至集成到支撑4中。在后两种情况下，支撑4将被视为发射偏振光的照射单元2的一部分。

优选地，透明支撑4涂敷了抗反射涂层，以避免降低对比度的反射。在支撑4被设置成使得偏振光撞击支撑（即附加偏振器12设置在支撑4上游的光路中或者光源3直接发射偏振光）的情况下，支撑4优选地适于使得它包括低双折射。

分析偏振器10不必如图所示作为单独的单元提供。例如，偏振器10可以紧接检测器单元6之前而提供，例如集成或附接到检测器单元6，或者集成或附接到检测器单元6的成像透镜系统（像在照片或视频相机中一样）。此外，在支撑4设置在身体部分5与检测器单元6之间的情况下，偏振器10也可以集成到支撑4。

Claims

1. 一种用于通过透照法光学检查身体部分的内部的设备，该设备包括：

照射单元（2），其适于朝要检查的身体部分（5）发射偏振光（8）；以及

检测器单元（6），其适于检测透射的光；

其中偏振器（10）设置在检测器单元（6）之前。

2. 依照权利要求1的设备，其中照射单元（2）适于使得偏振光（8）在第一方向（A）上偏振并且偏振器（10）被设置成使得在第一方向上偏振的光被阻挡。

3. 依照权利要求1或2的设备，其中该设备包括适于容纳要检查的身体部分（5）的支撑（4）。

4. 依照权利要求3的设备，其中支撑（4）适于容纳作为要检查的身体部分（5）的人手。

5. 依照权利要求3或4中任何一项的设备，其中照射单元（2）包括支撑并且该支撑包括用于产生偏振光的附加偏振器（12）。

6. 依照权利要求1-5中任何一项的设备，其中照射单元（2）适于发射准直光。

7. 依照权利要求1-6中任何一项的设备，其中照射单元（2）包括作为光源（3）的至少一个激光器。

8. 依照权利要求1-7中任何一项的设备，其中该设备是医疗光学检查装置。

9. 依照权利要求1-8中任何一项的设备，其中该设备适于光学检测关节疾病。

10. 一种用于通过透照法光学检查身体部分（5）的内部的方法，该方法包括步骤：

利用偏振光照射身体部分（5）；

将与身体部分相互作用的光和未与身体部分相互作用的光定向到偏振器（10）；以及

检测穿过偏振器（10）的光。

11. 依照权利要求10的方法，其中用于照射的偏振光在第一方向（A）上偏振并且偏振器（10）被设置成使得在第一方向上偏振的光被阻挡。

12. 依照权利要求10或11的方法，其中准直光用于照射身体部分（5）。

13. 依照权利要求10-12中任何一项的方法，其中至少一个激光器用来产生偏振光。