DE102009040749A1

DE102009040749A1 - Verfahren und Anordnung zur Verarbeitung von Einzelphotonen-Daten in optischen Meßsystemen zur Bestimmung von Struktur und Eigenschaften von biologischem Gewebe

Info

Publication number: DE102009040749A1
Application number: DE200910040749
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Becker
Original assignee: Becker & Hickl GmbH
Current assignee: Becker & Hickl GmbH
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Reduzierung der Datenmenge in optischen Messsystemen nach dem Prinzip der zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung, vorzugsweise zur Bestimmung von Struktur und Eigenschaften von biologischem Gewebe. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, die aus den Detektionszeiten einer großen Zahl von einzeln detektierten Photonen eine vollständige Funktion der Photonendichte über der Zeit, d.h. eine Zeitfunktion des optischen Signals aufbauen, wird vorgeschlagen innerhalb der Detektions-Hardware aus den Detektionszeiten der einzelnen Photonen einige wenige Signalparameter abzuleiten, die die Zeitfunktion des Signals charakterisieren. Weiter wird eine entsprechende Anordnung, ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes computerlesbares Speichermedium vorgestellt.

Description

Thema
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Verarbeitung von Einzelphotonen-Daten bei der optischen Bestimmung von Struktur und/oder Eigenschaften eines Messobjektes, vorzugsweise von biologischem Gewebe. Solche Systeme beleuchten das Messobjekt mit einer kontinuierlichen oder gepulsten Lichtquelle und bestimmen die räumliche, spektrale und/oder zeitliche Verteilung des diffus gestreuten Lichtes oder der im Messobjekt angeregten Fluoreszenz. Das Verfahren ist geeignet für Meßsysteme auf der Basis der zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung. Es bietet Vorteile insbesondere für Systeme mit einer hohen Anzahl von räumlichen oder spektralen Detektionskanälen, sowie für Systeme mit einer hohen Wiederholrate von individuellen Messungen. Im Vergleich zu bekannten Methoden ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren eine drastische Reduzierung der übertragenen und abgespeicherten Datenmenge.
Stand der Technik
Optische Verfahren zur Bestimmung von Gewebeeigenschaften und deren zeitlicher Änderungen beruhen auf der Beleuchtung des Gewebes an einer Anzahl von Quellenpositionen an der Oberfläche und der Messung des diffus austretenden Lichtes an einer Anzahl von Detektorpositionen. Die Quellenpositionen werden sequentiell durchgeschaltet, und für jede Quellenposition wird die Intensität an allen Detektorpositionen gemessen. Aus den gemessenen Intensitätswerten kann auf die innere Struktur des Messobjektes geschlossen werden. Das Verfahren ist unter dem Namen ‚Diffuse Optical Tomography’ (DOT) oder ‚Diffuse Optical Imaging’ bekannt.
Zur Gewinnung spektroskopischer Information wird die Sequenz bei verschiedenen Wellenlängen wiederholt oder für jede Quellenposition eine Sequenz von Wellenlängen durchgeschaltet.
Eine weitere Verbesserung wird durch die Verwendung von moduliertem oder gepulstem Licht erreicht. Durch Auswertung der Phase und des Modulationsgrades (Frequency-Domain-Technik) bzw. des Zeitverlaufes der detektierten Signale (Time-Domain-Technik) kann zwischen Streuung und Absorption im Gewebe unterschieden werden. Ausserdem ergibt sich eine verbesserte Tiefenauflösung.
Bei Anwendung an dickem Gewebe z. B. in der optischen Mammographie oder bei der optischen Sondierung von Gehirnfunktionen, kann die Intensität der detektierten Signal sehr gering sein. Bei der Time-Domain-Technik werden deshalb als Lichtquellen Laser verwendet und die Signale durch Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC) [1, 2] aufgezeichnet. Die Messung erfordert eine Zeitauflösung im Bereich von 10 ps pro Zeitkanal. Um den kompletten Signalverlauf zu erfassen, muss der Zeitverlauf über ein Zeitintervall von etwa 10 ns aufgezeichnet werden. Somit ergeben sich etwa 1000 Datenpunkte pro Messzyklus für jede Detektionsposition, Quellenposition, und Wellenlänge.
Ein Problem ergibt sich, wenn nicht nur die optischen Eigenschaften und deren räumliche Verteilung gemessen werden soll, sondern gleichzeitig dynamische Prozesse, z. B. die Variation der Sauerstoff-Sättigung im Gewebe erfasst werden sollen. Diese Prozesse laufen im Bereich von Sekunden ab. Es werden deshalb 10 bis 50 komplette Messzyklen pro Sekunde durchgeführt. Bereits für eine moderate Anzahl von Quellenpositionen (32), Detektionspositionen (32) und Wellenlängen (4) ergeben sich Datenmengen im Bereich von mehreren 100 Mbyte pro Sekunde. Bei einer typischen Gesamtdauer der Messfolge von 10 Minuten werden etwa 100 GByte an Daten erzeugt. Die hohe Datenrate verhindert die Ausdehnung des Messverfahrens auf eine höhere Anzahl von räumlichen, spektralen, und zeitlichen Messpunkten.
Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zur Verarbeitung von Messwerten in Anordnungen nach dem Prinzip der Zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung, welche durch Datenkompression die Handhabbarkeit der bei einer Messung gewonnenen Datenmenge verbessern und insbesondere eine schnelle Datenübertragung von einer Erfassungs- zu einer Auswertungseinheit ermöglichen. Die hierzu notwendige Datenverarbeitungslogik kann entweder in Form eines oder mehrerer Halbleiterschaltkreisen, eines oder mehrerer programmierbarer Logigbausteine, oder eines oder mehrerer in das Messystem eingebetteten Prozessoren realisiert sein, wobei die zugehörigen Hardware-Struktur-Daten bzw. Programmcodes auf einem geeigneten Datenträger bereitgestellt werden.
Im Gegensatz zu bekannten Verfahren, die aus den Detektionszeiten einer großen Zahl von einzeln detektierten Photonen eine vollständige Funktion der Photonendichte über der Zeit, d. h. eine Zeitfunktion des optischen Signals aufbauen, werden erfindungsgemäß aus den Detektionszeiten lediglich Signalparameter abgeleitet, die die Zeitfunktion des Signals charakterisieren. Ein solcher Parameter-Satz stellt im Gegensatz zur vollständigen Photonenverteilung bzw. Zeitfunktion eine weitaus geringere Datenmenge dar. Dadurch kann die Datenmenge in Messsystemen nach dem Prinzip der zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung, insbesondere in Messsystemen zur Bestimmung von Struktur und optischen Eigenschaften von biologischem Gewebe, komprimiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ermittelt diese Kompression für jede Quellenposition, Detektorposition und Wellenlänge eine Signatur der Zeitfunktion und drückt diese in wenigen Signalparametern aus. Diese werden dann anstelle der gesamten Zeitfunktion übertragen und gespeichert. Die Signalparameter sollten einerseits die Zeitfunktion für die Bestimmung der gesuchten Eigenschaften und der Struktur des Messobjets ausreichend beschreiben, andererseits mit einer begrenzten Anzahl von Arithmetikoperationen zu berechnen sein. Vorzugweise sollten solche Operationen verwendet werden, die sich in einer digitalen Logik in einem einzigen Schritt durchführen lassen.
Eine solche Signatur steht in Form der ‚Momente’ der Verteilung der Photonenzahlen über die Zeitkanäle zur Verfügung. Für ein Verteilung innerhalb einer begrenzten Anzahl diskreter Zeitkanäle sind die normalisierten Momente, M_n, definiert als:

n = Ordnung des Moments, i = Nummer des Zeitkanals, k = Anzahl der Zeitkanäle, N(i) = Photonenzahl im Zeitkanal i

Die Verwendung von Momenten zur Bestimmung von Zerfallszeiten angeregter Atomkerne ist aus der Frühzeit der Kernspektroskopie bekannt. Die Momentenmethode ist später vollständig durch Fit-Prozeduren verdrängt worden. Erst kürzlich ist gezeigt worden, dass sich optische Eigenschaften von biologischen Gewebe und deren räumliche Verteilung aus dem nicht normalisierten nullten M0, sowie dem normalisierten ersten M1 und zweiten Moment M2 der zeitlichen Photonenverteilung in vorteilhafter Weise ermitteln lassen [3].
Eine Berechnung von M0, M1 und M2 aus der fertig akkumulierten Photonenverteilung ist in einer einfachen Hardware-Logik nicht möglich. Erfindungsgemäß können die Momente aber direkt aus dem Datenstrom der gemessenen Photonenzeiten bestimmt werden. Dazu werden folgende Größen bestimmt:
Gesamtzahl der Photonen, ΣN. Diese wird durch Zählen der Detektionsereignisse erhalten.
Summe der diskreten Photonenzeiten, Σi. Diese wird durch Aufaddieren der Zeiten erhalten.
Summe der Quadrate der diskreten Photonenzeiten, Σi². Die Berechnung von i² ist in einer einfachen Logik nicht möglich. Da es jedoch nur eine begrenzte Zahl von i-Werten gibt, können die entsprechenden Quadrate in einer Tabelle abgelegt werden. Die Logik liest die i2-Werte aus dieser Tabelle und addiert die Werte auf.
Die Gesamtzahl der Photonen, ΣN, die Summe der Ankunftszeiten, Σi, und die Summe der Quadrate der Ankunftszeiten, Σi², werden in den Gerätecomputer übertragen, wo M1 und M2 berechnet werden.
Aus (1) lässt sich eine verallgemeinerte Methode der Charakterisierung der Zeitfunktion ableiten. Die Gleichung beschreibt einen Mittelwert von Photonenzahlen mit der Gewichtsfunktion iⁿ. Anstelle von iⁿ kann jede beliebige Gewichtsfunktion, w(i), verwendet werden:
Werden für w(i) Sinus- und Cosinus-Funktionen mit einer Periode k, k/2, k/3 usw. verwendet, erhält man z. B. die Phase des Signals bei verschiedenen Harmonischen der Signalperiode. Die Werte der verallgemeinerten Gewichtsfunktion, w(i), können in der gleichen Weise aus einer Tabelle entnommen werden wie die i²-Werte des zweiten Moments.
Eine Anordnung nach der Erfindung weist mindestens einen Chip und/oder Prozessor auf und ist derart eingerichtet, dass aus den Detektionszeiten der einzelnen Photonen Funktionswerte einer oder mehrerer beliebiger Funktionen gebildet werden, diese über eine Anzahl von Photonen aufsummiert werden, und die so erzeugten Werte über eine beliebige Anzahl von Messzyklen zur weiteren Verarbeitung abgespeichert oder direkt zur Bestimmung von Gewebeeigenschaften weiterverarbeitet werden.
Eine bevorzuge Anordnung zur Datenkompression in Messanordnungen nach dem Prinzip der zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung besteht aus einer Zeit-Messschaltung zur Diskretisierung der Start-Stop-Zeiten, einem beliebig ladbaren, von den diskretisierten Zeiten adressierten Funktionsspeicher, und einem Addierer mit angeschlossenem Speicher-Register, und ist dadurch ausgezeichnet, dass die vom Funktionsspeicher gelieferten Funktionswerte durch den Addierer im Speicherregister aufaddiert werden.
Eine andere bevorzuge Anordnung zur Datenkompression in Messanordnungen nach dem Prinzip der mehrdimensionalen zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung besteht aus einer Zeit-Messschaltung zur Diskretisierung der Start-Stop-Zeiten, einem beliebig ladbaren, von den diskretisierten Zeiten adressierten Funktionsspeicher, einem Datenpfad und einem Register für zusätzliche Signale zur Charakterisierung der einzelnen Photonen, einem über dieses Register adressierten Datenspeicher, sowie einem Addierer, und ist dadurch ausgezeichnet, dass die vom Funktionsspeicher gelieferten Funktionswerte über den Addierer im Datenspeicher separat für unterschiedlich charakterisierte Photonen in individuellen Speicherzellen aufsummiert werden.
Eine weitere bevorzuge Anordnung zur Datenkompression in Messanordnungen nach dem Prinzip der mehrdimensionalen zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung besteht aus einer Zeit-Messschaltung zur Diskretisierung der Start-Stop-Zeiten, einem beliebig ladbaren, von den diskretisierten Zeiten adressierten Funktionsspeicher, einem Datenpfad und einem Register für zusätzliche Signale zur Charakterisierung der einzelnen Photonen, einem Zähler für Zeilen und Pixels eines externen Scan-Vorganges, einem von den Ausgangs-Datenworten des Registers und des Zählers adressierten Datenspeicher, sowie einem Addierer, und ist dadurch ausgezeichnet, dass die vom Funktionsspeicher gelieferten Funktionswerte über den Addierer im Datenspeicher separat für unterschiedlich charakterisierte Photonen und verschiedene Pixels in individuellen Speicherzellen aufsummiert werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist vorgesehen, dass an eine einzige Zeitmessschaltung mehrere der beschriebenen Funktionsspeicher, Addierer, sowie Speicherregister oder Datenspeicher angeschlossen sind, wobei die Funktionsspeicher mit unterschiedlichen Funktionen geladen sind.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Anordnung sieht vor, dass der beschriebene Funktionsspeicher durch einen direkten Datenpfad von der Zeitmessschaltung in den Eingang des Addierers ersetzt ist.
Die oben beschriebenen Datenverarbeitungsschritte zur Reduzierung der Datenmenge in Messsystemen nach dem Prinzip der zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung können entweder, wie vorstehend beschrieben, in einer festen Hardware Logik, einer einfach oder mehrfach programmierbaren Hardware-Logik, oder in einem in das Messystem eingebetteten Prozessorsystem durchgeführt werden.
Im Falle einer mehrfach programmierbaren Hardware-Logik ist vorgesehen, dass die Funktion der Logik vorzugsweise durch Laden geeigneter Hardware-Strukturdaten in Verbindung mit den ebenfalls frei ladbaren Funktionswerten der gewählten Gewichtsfunktionen bestimmt wird. Im Falle eines in das Messystem eingebetteten Prozessors wird die Funktion der Anordnung vom vorzugsweise frei ladbaren Programm-Code des Prozessors und den Funktionswerten der Gewichtsfunktionen bestimmt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Logik bzw. der erfindungsgemäße Programm-Code modular aufgebaut ist, wobei einzelne Module auf verschiedenen Logik-Bausteinen, Prozessoren, oder anderen Datenverarbeitungseinrichtungen installiert sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen sehen zusätzlich Datenverarbeitungsprogramme vor, durch welche weitere in der Beschreibung angegebene Verfahrensschritte oder Verfahrensabläufe ausgeführt werden können.
Hardware-Struktur-Daten, Funktionswerte der Gewichtsfunktionen, Programm-Codes für eingebettete Prozessoren und weitere Datenverarbeitungsprogramme können entweder auf einem geeigneten Datenträger oder (gegen Gebühr oder unentgeltlich, frei zugänglich oder passwortgeschützt) downloadbar in einem Daten- oder Kommunikationsnetz bereitgestellt werden. Die so bereitgestellten Hardware-Struktur-Daten, Funktionswerte der Gewichtsfunktionen, sowie Programm-Codes für eingebettete Prozessoren und weitere Datenverarbeitungsprogramme können dann durch ein Verfahren nutzbar gemacht werden, bei dem die Daten oder Programmcodes nach Anspruch 11 von einem Datenträger oder aus einem elektronischen Datennetz, wie beispielsweise aus dem Internet, auf eine an das Datennetz angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung heruntergeladen werden.
Ausführungsbeispiel
Verfahren und Anordnung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen an verschiedenen Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen:
1: Struktur eines TCSPC-Kanals mit Datenkompression,
2: Vereinfachte Struktur zur Ermittlung des ersten (links) und nullten Moments (rechts) und
3: Datenkompression in Verbindung mit Multi-Dimensional TCSPC.
Die Komponenten einer beispielhaften Anordnung und ihr Zusammenwirken sind in 1 dargestellt.
Die Einzelphotonenimpulse des Detektors werden in bekannter Weise dem Start-Eingang einer Zeitmessschaltung zugeführt. Die Stop-Impulse für die Zeitmessung werden aus den Laserimpulsen abgeleitet. Das Prinzip der Zeitmessung ist für die folgende Betrachtung unerheblich. Es kann sowohl ein TAC/ADC-Prinzip (Time-to-Amplitude Converter/Analog-to-Digital Converter) als auch ein TDC-Prinzip (Time-to Digital Conversion) verwendet werden. Am Ausgang der Zeitmessung steht die Start-Stop-Zeit in diskreten Zeitstufen als digitales Datenwort zur Verfügung [2].
Die Start-Stop-Zeiten, d. h. ihre diskretisierten digitalen Äquivalente, i, adressieren einen Look-Up-Speicher. Im Look-Up-Speicher sind die Funktionswerte der Gewichtsfunktion w(i) (siehe Gleichung 2) abgelegt. Am Ausgang des Speichers stehen die Werte w(i) zur Verfügung. Diese werden in einem Adder für die aufeinanderfolgenden Photonen addiert. Der zweite Eingang des Adders ist dazu mit einem Register verbunden. Das Register wird zu Beginn eines neuen Messzyklus gelöscht. Der Adder addiert w(i) zum Registerinhalt und schreibt das Ergebnis in das Register zurück. Am Endes jedes Messzyklus wird der Inhalt des Registers gelesen und in den Speicher des Computer übertragen.
Mehrere Look-up-Speicher, Adder, und Register können an einen Zeitmessblock angeschlossen sein. Die Look-Up-Speicher werden in diesem Falle mit unterschiedlichen Gewichtsfunktionen geladen. Die Berechnung der mittleren Ankunftszeit und der Gesamtzahl der Photonen kann als Sonderfall der Systemstruktur nach 1 angesehen werden. Für die mittlere Ankunftszeit liefert der Speicher für jede Start-Stop Zeit i den Wert w(i) = i. Für die Photonenzahl liefert der Speicher für jedes i den Wert w(i) = 1. Falls eine Beschränkung der Funktion auf die Momente tolerierbar ist, kann der Look-Up-Speicher weggelassen bzw. der Adder durch einen Zähler ersetzt werden. Die entsprechenden Strukturen sind in 2 dargestellt.
Moderne TCSPC-Verfahren und -Anordungen sind in der Lage, gleichzeitig Signale mehrerer Detektorkanäle zu erfassen. Die Verfahren machen Gebrauch von der Tatsache, dass die Detektion mehrerer Photonen in einer einzigen Signalperiode unwahrscheinlich ist. Die Zeiten der Photonen aller Detektorkanäle können deshalb in einem einzigen Zeit-Messblock bestimmt werden. Gleichzeitig wird der Detektorkanal bestimmt, in dem das jeweilige Photon detektiert wurde. Die Nummer des Detektorkanals wird als zweite Koordinate der aufgebauten Photonenverteilung aufgefasst [2, 4]. Neben der spektral aufgelösten Detektion ermöglicht dieses Konzept auch die Kombination mit schnellen Scan-Verfahren oder mit dem schnellen Multiplexen von Lichtquellen [2].
Die Kombination der vorgeschlagenen Datenkompression mit diesen multidimensionalen TCSPC-Verfahren ist in 3 dargestellt.
Mit dem Start der Zeitmessung wird ein Datenwort eingelesen, das in bekannter Weise Daten zur Charakterisierung des detektierten Photons beinhaltet. Die Daten enthalten die Nummer des Detektors in dem das Photon registriert wurde, die Nummer des gerade aktiven Lasers, oder räumliche Koordinaten, die den Ursprung des Photons beschreiben. Ein entsprechendes Datenwort oder ein Teil davon kann auch intern, z. B. durch Zählen von Zeilen und Pixels während eines Scan-Vorgangs erzeugt werden.
Anstelle eines einzigen Registers für die Aufsummierung der w(i)-Werte wird ein Speicher bzw. ein adressierbarer Satz von Registern verwendet. Dieser enthält Speicherplätze für alle möglichen Werte des eingelesenen Datenwortes. Das Datenwort bestimmt die Adresse in diesem Speicher. Folglich werden die w(i)-Werte für Photonen von verschiedenen Detektoren, Laser, oder räumlichen Positionen in separaten Speicherzellen aufsummiert.
Bezüglich des Auslese-Algorithmus und der Datenstruktur kann das Verfahren mit an sich bekannten Prinzipien der TCSPC-Technik [2] kombiniert werden. Im einfachsten Falle werden Photonen für eine vorgegebene Zeit akkumuliert. Die Messung wird dann gestoppt und das Ergebnis ausgelesen.
Schnellere Auslesefolgen lassen sich mit einem ‚Continuous Flow’-Prinzip erreichen [2]. Zur Zwischenspeicherung werden zwei Speicher verwendet. Die Ergebnisse werden dabei abwechselnd in einen der Speicher geschrieben während der andere ausgelesen wird.
Aufeinanderfolgende Ergebnisse können auch in einen FIFO-(First-in-First-Out)-Puffer geschrieben werden. Das Verfahren wird zur Speicherung von einzelnen Photonen angewendet [2] und ist unter den Namen ,FIFO Mode’ oder ,Time-Tag Mode’ bekannt. Die einzelnen Einträge werden dabei mit der Experiment-Zeit (Zeit von Start der Messung) markiert.
Literatur

1. D.V. O'Connor, D. Phillips, Time-correlated single photon counting, Academic Press, London (1984)
2. W. Becker, Advanced time-correlated single-photon counting techniques. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 2005
3. A. Liebert, H. Wabnitz, D. Grosenick, M. Möller, R. Macdonald, H. Rinneberg, Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons, Appl. Opt. 42, 5785–5792 (2003)
4. W. Becker, Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Lichtsignalen mit zeitlicher und räumlicher Auflösung, Patent DE 43 39 787 (1993)

Claims

Verfahren zur Verarbeitung von Messwerten in Anordnungen nach dem Prinzip der zeitkorrelierten Einzelphotonenzählung, bei dem aus den Detektionszeiten der einzelnen Photonen durch Datenkompression eine Signatur erzeugt wird, die die Zeitfunktion des optischen Signals und damit die Struktur und die optischen Eigenschaften des Messobjektes beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass diese Signatur durch eine Datenverarbeitungslogik innerhalb der Detektionshardware erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signatur direkt im Datenstrom aus den Zeiten der einzelnen detektierten Photonen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Zeiten der detektierten Photonen zunächste eine Dichteverteilung der Photonen über der Zeit and anschliessend aus dieser die Signatur erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der Signatur aus Summen von Funktionswerten einer oder mehrerer vorgegebener Funktionen der Zeiten der einzelnen Photonen gebildet werden.
Anordnung mit mindestens einem Chip und/oder Prozessor, wobei die Anordnung derart eingerichtet ist, dass ein Verfahren zur Verarbeitung von Messwerten in einer Messanordnung nach dem Prinzip der zeitkorrlierten Einzelphotonenzählung zur Bestimmung von Eigenschaften und/oder -struktur eines Messobjektes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführbar ist.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Zeit-Messschaltung zur Diskretisierung der Start-Stop-Zeiten, einen beliebig ladbaren Funktionsspeicher und einen Addierer mit angeschlossenem Speicher-Register umfasst, und derart eingerichtet ist, dass der Funktionsspeicher von den diskretisierten Zeiten adressiert wird und die vom Funktionsspeicher gelieferten Funktionswerte durch den Addierer im Speicherregister aufaddiert werden.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Zeit-Messschaltung zur Diskretisierung der Start-Stop-Zeiten, einen beliebig ladbaren Funktionsspeicher, einen Datenpfad und ein Register für zusätzliche Signale zur Charakterisierung der einzelnen Photonen, einen über dieses Register adressierten Datenspeicher, sowie einen Addierer umfasst, und derart eingerichtet ist, dass der Funktionsspeicher von den diskretisierten Zeiten adressiert wird, und die vom Funktionsspeicher gelieferten Funktionswerte über den Addierer im Datenspeicher separat für unterschiedlich charakterisierte Photonen in individuellen Speicherzellen aufsummiert werden.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Zeit-Messschaltung zur Diskretisierung der Start-Stop-Zeiten, einen beliebig ladbaren Funktionsspeicher, einen Datenpfad und ein Register für zusätzliche Signale zur Charakterisierung der einzelnen Photonen, einen Zähler für Zeilen und Pixels eines externen Scan-Vorganges, einen von den Ausgangs-Datenworten des Registers und des Zählers adressierten Datenspeicher, sowie einen Addierer umfasst, und derart eingerichtet ist, dass der Funktionsspeicher von den diskretisierten Zeiten adressiert wird, und die vom Funktionsspeicher gelieferten Funktionswerte über den Addierer im Datenspeicher separat für unterschiedlich charakterisierte Photonen und verschiedene Pixels in individuellen Speicherzellen aufsummiert werden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an eine einzige Zeitmessschaltung mehrere Funktionsspeicher, Addierer, sowie Speicherregister und/oder Datenspeicher angeschlossen sind, wobei die Funktionsspeicher mit unterschiedlichen Funktionen geladen sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Funktionsspeicher durch einen direkten Datenpfad von der Zeitmessschaltung in den Eingang des Addierers ersetzt ist.
Hardware-Struktur-Daten zur Konfigurierung programmierbarer Logik und/oder Programm Codes, die es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglichen, nachdem sie in Speichermittel der Datenverarbeitungseinrichtung und/oder einer Messystem-Hardware geladen worden sind, ein Verfahren zur Bestimmung von Gewebeeigenschaften und/oder -struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 durchzuführen.
Computerlesbares Speichermedium, auf dem Daten gespeichert sind, die es einer Datenverarbeitungseinrichtung ermöglichen, nachdem sie in Speichermittel der Datenverarbeitungseinrichtung und/oder einer Messystem-Hardware geladen worden sind, ein Verfahren zur Bestimmung von Gewebeeigenschaften und/oder -struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 durchzuführen.
Verfahren, bei dem Hardware-Strukture-Daten und/oder Programm Codes nach Anspruch 11 aus einem elektronischen Datennetz, wie beispielsweise aus dem Internet, auf eine an das Datennetz angeschlossene Datenverarbeitungseinrichtung heruntergeladen werden.