DK1750574T3 - Medicinsk kamera - Google Patents

Description

Den foreliggende opfindelse angår et medicinsk kamera.

Et sådant, som endoskop udformet kamera anvises i EP 1 099 405 Al. Dette omfatter en funktionsenhed, der består af lyskilde og elektronik såvel som et endoskop, der løsbart er forbundet til dette. Endoskopet omfatter en lysleder, som strækker sig fra et lys-udgangsvindue til funktionsenhedens lyskilde. Endoskopet omfatter desuden en billedkonverter, på hvilken fluorescenslys, der tilbagekastes fra et undersøgelsesområde, via et indgangsvindue og et objektiv bliver afbildet. Spektret fra det fra driftsenheden afgivne stimuleringslys kan via en roterende filterskive omstyres mellem farverne rød, grøn og blå. I US 6 697 657 Bl er der beskrevet et endoskop, som er bestemt til fluorescensdiagnose af indre organer. En kateter-del er dels via et dikroitisk spejl koblet til en laser-lyskilde og dels til en fotoelektrisk sensor. På denne måde kan man benytte den samme lysleder til at overføre stimuleringslys til undersøgelsesområdet og til at tilbageføre det på dette sted inducerede fluorescenslys til sensoren. US 6 697 666 Bl angår et kamera til diagnosticering af væv, for eksempel væv i cervikal-kanalen. Som stimuleringslyskilde anvendes en xenon-lampe med efter-koblet filterhjul. En af fluorescenslyset påvirket detekteringsindretning omfatter et spektrometer i kombination med et CCD-array. Derved kan der undersøges den spektrale fordeling af fluorescenslys, som løber tilbage fra et undersøgelsesområde. US 6 637 211 Bl åbenbarer et endoskop med en laserlyskilde for UV-lys og en lyskilde med hvidt lys. Lyset fra disse to lyskilder bliver ved hjælp af en computer impulsstyret via timer-styrede lukkere. Fluorescenslyset analyseres under anvendelse af kantfiltre. Sædvanligvis kan der som lyskilde anvendes en xenon-buelyslampe eller en kviksølv-buelyslampe. WO 01/26576 Al anviser en UV-lyskilde til anvendelse ved fotokemiske reaktioner i det dentale område. Disse lyskilder kan omfatte et antal LEDs.

Medicinske kameraer med en elektronisk billedkonverter finder mere og mere anvendelse inden for det medicinske område med henblik på hurtigt at kunne vise medicinske fund, underkaste billederne en billedbearbejdning og således opnå mere information eller for billigt og hurtigt at kunne arkivere billederne.

Det er kendt, at mange bakterier udviser fluorescens ved optisk stimulering med lys, hvilket kan tjene til kvalitativt eller endog kvantitativt særkende for en sygdom. Fluorescenslysets spektrale egenskaber bestemmes her af bestemte molekyler, der forekommer i bakterierne og for eksempel opstår ved bakteriernes stofskifte. Således opstår der i mange bakterier Porphyrin som stofskifteprodukter, og som har absorptionsbånd i området 350 - 450 nm (soret-båndet), såvel som i området 500 - 640 nm (Q-båndet) og emissionsbånd i området 630 +/- 50 nm.

Med henblik på påvisning af sygdomme, som forårsages af sådanne bakterier, bliver det sygdomsramte område belyst med lys, der har en bølgelængde, som passer til et respektivt fluorescens-molekyle i bakterien. Det fra bakterierne udsendte lys påvises med en detektor, som kun reagerer på lyssignalerne ved den tilsvarende emissionsbølgelængde.

Ved hjælp af den foreliggende opfindelse vil der blive anvist et medicinsk kamera af den i indledningen omtalte art, og som har kompakt opbygning og navnlig er egnet til undersøgelse af vævsoverflader i kropshulrum, for eksempel i munden.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved hjælp af et medicinsk kamera med de i krav 1 anførte karakteristiske træk.

Ved kameraet ifølge opfindelsen er de sørget for, at stimulerende UV-lys ikke direkte kan nå indgangsvinduet. På denne måde er den af stimuleringslyset betingede baggrund i det opnåede billede lille. Således bliver også svagt fluorescenslys vist tydeligt synligt.

Fordelagtige videreudformninger af opfindelsen er angivet i underkrav.

Ved videreudformningen i krav 2 opnås det, at UV-lyset holdes borte fra billed-konverteren, hvorimod fluorescenslyset i alle bestanddele udnyttes til frembringelse af billeder.

Kantfiltre, således som de er angivet i krav 3 og 4, egner sig særlig godt til medicinske formål.

Ved et kamera ifølge krav 5 opnår man en høj intensitet af lyset ved lille varmeudvikling. En sådan findes ubehagelig af patienten og kunne også føre til beskadigelse af vævet.

Ved videreudformningen af opfindelsen ifølge krav 6 opnås en ensartet belysning af synsfeltet.

Videreudformningen af opfindelsen ifølge krav 7 gør det muligt intensivt at bestråle et iagttagelsessted med UV-lys og at opnå en dertil svarende høj intensitet af fluorescenslyset. Herved sikres det ved hjælp af tastforholdet under driften af UV-lyskilden, at der ikke opstår vævsbeskadigelse.

Ved et kamera ifølge krav 8 kan anvenderen efter behov indstille varigheden af og afstanden mellem de enkelte lysimpulser, der afgives fra UV-lyskilden.

Et kamera ifølge krav 9 gør det muligt også at betragte det vævsområde, der skal undersøges, med hvidt lys, hvilket ofte ønskes med henblik på supplement af fluorescensbetragtningen.

Også videreudformningen af opfindelsen ifølge krav 10 tjener til ensartet belysning af synsfeltet.

Ved et kamera ifølge krav 11 opnår man et særlig kontrastrigt billede af sygdomsramte vævsdele, eftersom baggrundsbilledet bliver fratrukket.

Et kamera ifølge krav 12 gør det muligt at belyse vævsområdet, der skal undersøges, med UV-lys af forskellig bølgelængde. Herved opnås der en ekstra mulighed for skelnen mellem sundt og sygt væv, henholdsvis forskelligt syge vævsområder.

Herved er igen foranstaltningen ifølge krav 13 fordelagtig med henblik på et særlig kontrastrigt billede.

Videreudformningen af opfindelsen ifølge krav 14 er fordelagtig med henblik på undersøgelse af vanskeligt tilgængelige vævsområder.

Ved foranstaltningen ifølge krav 15 opnås det, at det område, som skal undersøges, friholdes for forureninger, såsom blod.

Ved i handlen værende kameraer er optikken, som det er almindeligt ved kameraer, opbygget som telecentrisk optik. For ved en sådan optik at sikre gode af bildningsegenskaber skal den mod objektet vendende linseanordning, den midterste linseanordning og den mod konverteren vendende linseanordning opbygges af en flerhed af (som regel to) enkeltlinser. Af denne grund er optikken for sådanne kameraer dyr.

Et kamera ifølge krav 16 kan ved yderligere gode afbildningsegenskaber fremstilles billigere.

Ved ikke-telecentrisk strålegang kan man ved medicinske kameraer også anvende linseanordninger, som taget hver for sig ikke har særligt gode afbildningsegenskaber. Navnlig kan man også realisere de enkelte linseanordninger ved hjælp af separate linser. Herved opnås en betragtelig omkostningsbesparelse, eftersom der behøves færre linser, og der ligeledes sker en forenkling af montagen af optikken.

Arrangerer man synsfelt-blænden således som angivet i krav 17, så har man særligt gode afbildningsmuligheder. Den tredje linseanordning udnyttes i sit midterområde, hvor forvrængningsfejlene er små. Den midterste linseanbringelse benyttes også i sine randområder. Den behøver imidlertid ikke at have stærkt krummede overflader, hvorfor også udnyttelsen af denne linseanordnings randområder ikke medfører uacceptable forvrængningsfejl.

Ifølge krav 18 kan man opbygge den første linseanordning af blot én optisk komponent, som har meget enkel geometri.

Også videreudformningerne af opfindelsen ifølge kravene 19 og 20 giver særligt enkle muligheder for at virkeliggøre den midterste anbringelse af linsen, henholdsvis den mod konverteren vendende anbringelse af linsen.

Et kamera som anvist i krav 21 egner sig særlig godt for anvendelse til dentale formål, eftersom betragtningsretningen er skrå i forhold til håndstykkets akse og navnlig står vinkelret på denne.

Videreudformningen af opfindelsen ifølge krav 22 er fordelagtig med henblik på enkel rengøring og sterilisering af kameraet.

Et kamera ifølge krav 23 kan både anvendes til betragtning af en genstand i umiddelbar nærhed og til betragtning af en genstand i større afstand. Med et dentalt kamera kan lægen for eksempel optage detaljer i en tand eller få et samlet overblik over tandsættet.

Krav 24 anviser en særligt enkel mulighed for indstilling af optagelsesafstanden.

Med et kamera ifølge krav 25 muliggøres indstilling af optageafstanden, uden at en bevægelig del skal føres gennem kamerahusets væg. I det følgende forklares opfindelsen nærmere ved hjælp af udførelseseksempler under henvisning til tegningen, hvor

Fig. 1 viser et aksialt snit gennem et dentalt kamera;

Fig. 2 et skematisk billede af optikken i det dentale kamera ifølge fig. 1; Fig. 3 et lignende billede som Fig. 1, i hvilket der imidlertid er vist en variation af indstillingsmekanikken for billedkonverteren;

Fig. 4 et planbillede af et diagnosekameras hoved såvel som en skematisk gengivelse af driftsenheden, der arbejder sammen med kameraets billedkon-verter.

Fig. 5 en skematisk gengivelse af en variation af kameraet, og som anvendes på optisk vanskeligt tilgængelige steder.

Det på tegningen gengivne dentale kamera omfatter et hus, der er fremstillet som plastsprøjtedel. Huset 10 er vist som fremstillet i eet stykke; det er indlysende, at en fagperson, alt efter fremstillingsfordringerne, kan konstruere det som et hus i flere dele, hvorved de forskellige husdele så ved mellemkobling af tætninger forbindes tæt med hinanden eller sammenklæbes eller sammensvejses.

Huset 10 har et greb-afsnit 12, der i det væsentlige har form som en i enderne lukket, cylindrisk hætte. Greb-afsnittet 12 bærer på sin frie ende et husafsnit 14, som indsnævrer sig og er drejet en vis vinkel, og hvis nedad vendende ende ved hjælp af et indgangsvindue 16 og et ved siden af liggende lysudgangsvindue 17 flugtende og tæt er aflukket.

Indgangsvinduet 16 er samtidig udformet som kantfilter. Det kan herved dreje sig om et farveglasfilter med en kant ved cirka 550 nm, således som det sælges af ITOS-Gesellschaft fur technische Optik mBH under betegnelsen OG 550. Et farve glasfilter med en nærmere ved UV-lysets bølgelængde liggende bølgelængde er for eksempel filteret GG 495 fra firmaet Schott. I den vinkeldrejede del af husafsnittet 14 er der anbragt et afbøjningsspejl 18, som er placeret i en vinkel på 45 grader i forhold til g reb-afsnittets 12 akse og i forhold til vinduets 16 akse og også kan være udformet som afbøjningsprisme, for eksempel som retvinkel- eller pentaprisme. I huset 10 er der placeret en som helhed med 4 betegnet optik, som på en billed-konverter 8 afbilder et skematisk antydet objekt 6 (tand eller kæbebue). For bil-ledkonverterens vedkommende kan det dreje sig om en farve-CCD. I strålegangen bag ved afbøjningsspejlet 28 er der anbragt en linse 22, som har en konkav, forreste endeflade 24 og en konveks, mod konverteren vendende, endeflade 32. I større afstand fra linsen 22 er der anbragt en mellemlinse 28, som har en konveks, mod objektet vendende, endeflade 30 og en konveks, mod billedkonverte-ren vendende, endeflade 32. I yderligere en større afstand bag mellemlinsen 24 er der tilvejebragt en, mod billedkonverteren vendende, linse 34, som har en konveks, mod objektet vendende, endeflade 36 og en konveks, mod billedkonverteren vendende, endeflade 38.

Billedkonverteren 8 er anbragt på en slæde 40, som ved hjælp af føringsribber 42, 44, der er tilvejebragt på husets 10 inderside, bevægeligt kan føres langs optikaksen 4. På slædens 40 ene langsgående flade er der udformet en tandstang 46, som er i indgreb med et tandhjul 48, der drejeligt er lejret på huset 10 og med et tandhjulsafsnit rager udad gennem huset 10. Ved drejning af tandhjulet 48 kan billedkonverteren 8 således forskydes langs optikaksen 4. I huset 10 er der tilvejebragt en kanal 50, som i det væsentlige strækker sig i aksial retning, og i hvilken kanal der er tilvejebragt en lysleder 52.

Bagved den fra vinduet 17 placerede ende af lyslederen 52 sidder en UV-LED 55, som emitterer ultraviolet lys med en bølgelængde mellem 390 og 410 nm. Sådanne UV-LEDs bliver af firmaet ETG forhandlet under typebetegnelsen ETG-3UV 400-30. Halvledermaterialet er en InGaN, som emitterer i det blå UV-område. I LED'en er der integreret en linse, således at man i alt får et meget smalt lysbundt.

Et endeafsnit af kanalen 50 og lyslederen 52 danner en sådan vinkel med hinanden, at lys, som er afgivet til lyslederen 52, svagt skråt i forhold til vinduets 17 akse forlader lyslederen 52, som det er vist ved 54.

Billedkonverteren 8 og lyslederen 52 er via en stikforbindelse, som ikke er vist på tegningen (men som man kan forestille sig til højre), forbundet med en billedanalyse-elektronik.

Strålegangen i optikken 4 er i fig. 2 vist endnu nøjere. På grund af den bedre repræsentation blev forholdene vist således, som de ville være ved et ligesyn-kamera, som man opnår ved hjælp af kameraet i fig. 1, når det som afbøjningsprisme udformede afbøjningsspejl 18 erstattes med en planparallel glasplade med samme optiske tykkelse, og man placerer vinduet 16 på greb-afsnittets 12 akse. De forskellige optiske komponenter er atter betegnet som i fig. 1. Ydermere er der indtegnet forskellige stråler, som fra forskellige punkter på objektet 6 fører til tilknyttede punkter på billedkonverterens 8 overflade.

Det ses, at der ved den i fig. 2 viste optik for synsfeltblænden B er konjugeret et billede B, som er placeret i nærheden af linsen 22. Det ses, at der ved en sådan position af synsfeltblænden B, henholdsvis billedet B af samme, sker en udnyttelse af den mod objektet vendende side af linsen 22 i det væsentlige i dens midterste område, at mellemlinsen 28 også i dens randområder bliver udnyttet, og den mod billedkonverteren vendende linse atter kun udnyttes i dens centrale område. På grund af den viste anbringelse af de tre linser, hvorved mellemlinsen 28 har en tydelig afstand fra både den mod objektet vendende linse 22 samt fra den mod billedkonverteren vendende linse 34, behøver mellemlinsen 28 ingen skarpt krummede overflader at have. Herved reduceres optiske aberrationer. Den omstændighed, at der i mellemlinsen 28 også sker udnyttelse af randområderne, fører altså ikke til en uacceptabel fortegning af billedet.

Den følgende tabel viser et konkret udførelseseksempel på en mulighed for realisering af optikken 4. Forholdene svarer til repræsentationen i fig. 2.

Herved er der respektivt anført nummeret på endefladen (henvisningstal i fig. 1, henholdsvis 2), krumningsradius for den tilsvarende endeflade, tykkelsen af materialelaget, der støder op til endefladen, og arten af det optiske medium (glasart; L = luft), som ligger bag ved den tilsvarende flade. I den sidste spalte er diameteren af den respektive endeflade angivet. Den respektive længdeenhed er 1 mm.

Flade Radius Tykkelse Glas Diameter

Objekt oo 9 L 13,21 19 oo 4 SF8 3,80 21 oo 0,76 1,54 24 -2,31 4,00 N-LASF30 3,00 26 -2,65 11,83 L 3,00 30 24,30 4 N-LASF30 7,50 32 -11,94 20,84 L 7,50 36 12,15 4,00 N-ZK7 7,50 38 -8,82 0,56 L 7,50

Blænde B* co 15,13 L 0,98

Konverter oo 4,85

Hvis der i spalten er anført "L", er der tale om luftstrækninger. Glastyperne er i henhold til kataloget for optisk glas fra firmaet Schott.

Udførelseseksemplet ifølge fig. 3 svarer i vidt omfang til det i fig. 1; til hinanden svarende komponenter er igen forsynet med samme henvisningstal og bliver ikke endnu engang detaljeret beskrevet.

Ved udførelseseksemplet ifølge fig. 3 er slidsen 40 forsynet med en gevindboring 58, i hvilken der løber en gevindspindel 60. Gevindspindlen 60 drives af en elektromotor 62, som bæres af huset 10. Forsyningsledningerne til elektromotoren 62 går på samme måde via den til højre for fig. 3 tænkelige stikforbindelse til en forsyningsslange, som det er tilfældet for tilslutningsledningerne til billedkonverteren 8 og lyslederen 52. På denne måde kan konverteren 8 forskydes langs optikkens 4 akse, uden at en mekanisk gennemføring gennem husets 10 væg skal være tilvejebragt.

Ved en variation af de i det foregående beskrevne udførelseseksempel kan man også udforme indgangsvinduet 16 som et helt transparent vindue og sætte et ekstra farvefilter 59 på afbøjningsspejlet 18, hvilket er fordelagtigt ved, at filteret to gange gennemtrænges af iagttagelseslys. Yderligere som alternativ kan man også placere farvefilteret 59 foran slæden 50, som det punkteret er vist, eller lægge det direkte over billedkonverteren 8.

Ved udførelseseksemplet i fig. 4 er komponenter, der i det foregående allerede er forklaret under henvisning til fig. 1 til fig. 3, igen forsynet med de samme henvisningstal. I det følgende behøver de ikke endnu engang detaljeret at blive beskrevet.

Rundt om det cirkulære indgangsvindue 16 er der jævnt fordelt placeret fire hvidt-lys LEDs 64. Mellem disse ligger ligeledes jævnt fordelt fire UV-LEDs 66. Nævnte hvidt-lys LEDs 64 er forbundet til et driftskredsløbs 68 udgang, som efter valg indkobler respektive hvidt-lys LEDs 64 kontinuerligt eller i visse tidsrum. På lignende måde er UV-LEDs 55 forbundet til et driftskredsløb 70, som aktiverer de respektive UV-LEDs i korte tidsrum.

Styringen af driftskredsløbet 70 sker ved hjælp af en timer 72, som ud over første og anden aktiveringsimpulser til driftskredsløbet 70 og i givet fald 68 (hvis timerstyret, hvilket her antages), ydermere tilvejebringer styringsimpulser, der er faseforskudt i forhold til disse to. Disse frembringes således på tidspunkter, i hvilke UV-LEDs (og i givet fald hvidt-lys LEDs, hvis de er timer-styrede) ikke arbejder.

Et beregningskredsløb 74 påvirkes af både timer-impulserne og styreimpulserne fra timeren 72. Dette beregningskredsløb er på sin indgang forbundet til billed-konverterens 8 udgang.

Hver gang timeren 72 får en første aktiveringsimpuls, indlæser den fra en dermed forbundet billedhukommelse det hidtil integrerede fluorescens-billede og tilføjer amplitudemæssigt det fra billedkonverteren 8 netop indlæste billede dertil. Derefter lagrer den så det således opnåede totalbillede tilbage i billedkonverteren 76. Hver gang så, når timeren 72 får en anden aktiveringsimpuls, indlæser den fra en dermed forbundet billedhukommelse 76 det hidtil op-integrerede hvidt-lys billede og tilføjer aplitudemæssigt det fra billedkonverteren 8 netop indlæste billede. Derefter lagrer den så det således opnåede totalbillede tilbage i billedkonverteren 76.

Modtager beregningsenheden 74 en styreimpuls, så indlæser den ligeledes indholdet fra billedhukommelsen 76 (fluorescens-billede og hvidt-lys billede) og subtraherer amplitudemæssigt derfra det fra billedkonverteren 8 opnåede billede og tilbagelagrer igen det således opnåede nye totalbillede i billedhukommelsen 76.

Det ses, at billedhukommelsen 76 på denne måde indeholder et fluorescensbillede, som kun viser den af bakterier frembragte fluorescens, hvor imidlertid det på grund af omgivelseslyset frembragte baggrundsbillede er fratrukket.

Det samme gælder for hvidt-lys billedet.

Indholdet af billedhukommelsen 76 kan vises på en billedskærm 78. I en variation af udførelseseksemplet ifølge fig. 4 kan man også erstatte hvidt-lys LEDs 64 med yderligere UV-LEDs, der arbejder ved en anden bølgelængde end UV-LEDs 66. Ligeledes kan der tilvejebringes såvel hvidt-lys dioder som et antal sæt UV-LEDs, der arbejder ved forskellige bølgelængder. Styringen af de forskellige LEDs sker som beskrevet i det foregående.

For de yderligere sæt af UV-LEDs sker fratrækningen af baggrundsbilledet her nøjagtigt, som det er beskrevet i de foregående.

Ydermere kan man additivt eller subtraktivt sammensætte billederne, som er opnået med de forskellige sæt af UV-LEDs, med henblik på erkendelse af yderligere strukturer i de syge væv.

Ved udførelseseksemplet ifølge fig. 5 er byggeelementer, som i det foregående allerede er beskrevet, igen forsynet med de samme henvisningstal.

Kameraet er kun vist med sine vigtigste bestanddele. Med henblik på iagttagelse af meget vanskeligt tilgængelige områder, såsom en dyb spalte, såsom næseborhulerne, øret eller en tandrodsspalte anvendes en fiberoptik i stedet for en linseoptik. Dette er skematisk vist ved 80. UV-LEDs 55 belyser den bageste ende af fiberoptikken 80 via en dikroitisk stråledeler 82 med et bølgelængde-dispersivt lag 84, og det gennem fiberoptikken 80 tilbagevendende iagttagelseslys bliver via stråledeleren 82 tilført til en billedkon- verier 8, som blot behøver en pixel til registrering af lyset, og for eksempel kan være dannet ved hjælp af en lysfølsom diode eller en fototransistor.

Ved det i fig. 5 viste kamera bliver UV-lyset ledet gennem det for dette gennem-trængelige lag 84 og fiberoptikken 80 til området, som skal undersøges. Det tilbageløbende iagttagelseslys løber tilbage gennem fiberoptikken 80 og når via det dikroitiske lag 84 til billedkonverteren 8.

Fiberoptikken kan, hvis det ønskes, omfatte to separate del-bundter, af hvilke det ene leder UV-lyset, som løber til området, der skal undersøges, og det andet leder iagttagelseslyset, som løber tilbage fra området, der skal undersøges. I tilfælde af forureninger på undersøgelsesstedet, for eksempel i rodspalten, kan det være hensigtsmæssigt at friholde området, som skal undersøges, for tilsmudsning såsom blod. Man kan så parallelt med fiberoptikken 80 tilvejebringe en hulfiber 86, gennem hvilken der pumpes en skyllevæske til området, som skal undersøges.

Ifølge en anden variation kan man også dimensionere selve fiberoptikken 80 på en sådan måde, at den samtidig fungerer som fluidkanal, gennem hvilken der pumpes en skyllevæske til området, som skal undersøges.

Tilførslen af væsken sker så gennem en transversal boring i fiberoptikkens indkoblingsende.

Det i det foregående beskrevne kamera er på grund af sin høje følsomhed egnet til, idet egen-fluorescensen udnyttes, at skelne mellem sunde og syge vævsområder. Det er indlysende, at man imidlertid også kan anvende dette kamera i tilfælde af, at bakterierne er blevet markeret ved hjælp af en yderligere tilsat fluorescensmarkør. Sådanne markører bliver fortrinsvis før undersøgelsen i flydende opløsning tilført til området, der skal undersøges, og rammer specifikt bakterierne, som skal undersøges. Hvis der anvendes et fibersensorkamera, kan fluorescensmarkøren før undersøgelsen tilføres gennem den respektive fluidkanal (hulrum i fiberoptikken eller yderligere hulfibre). Følgende andre variationer af opfindelsen er mulige:

Eftersom fluorescensens intensitet kan være meget svag, og der desuden kan være bredbåndet forstyrrelseslys, for eksempel på grund af andre fluorescerende celler eller omgivelseslys, kan det være hensigtsmæssigt, at der med flere fotodetektorer, som er følsomme ved forskellige bølgelængder, sker måling af både det forstyrrende signals intensitet og intensiteten af fluorescenssignalet, der ligeledes er overlejret det forstyrrende signal, og at der ved differensdannelse sker tilvejebringelse af fluorescenssignalet.

En anden mulighed for at undertrykke et forstyrrende signal fra omgivelseslys kan bestå i at impulsstyre påvirkningslyset og i løbet af denne tid og afklingningstiden for fluorescenssignalet at integrere den udstrålede intensitet og i løbet af et senere, fortrinsvis lige så lang tid varende, tidsinterval at integrere forstyrrelsesintensiteten, således at der ligeledes ud fra differencen mellem de to signaler sker frembringelse af fluorescenssignalet.

For eksempel bliver et område, der skal undersøges, belyst med en ultraviolet til blå halvleder- eller halvleder-laserdiode, og ved hjælp af et CCD-kamera iagttages fluorescensen. Til dette formål bliver belysningsindretningen i det ovenfor beskrevne kamera forsynet med passende UV-lys-, henholdsvis laserdioder, og i optikkens strålegang indføjes et farveglasfilter med kantkarakteristik (for eksempel GG495 fra Schott), og som fuldstændigt absorberer stimuleringslyset og lader fluorescenslyset passere igennem til CCD-billedkonverteren. Omgivelseslyset eller andet forstyrrende lys kan analogt med ovenstående fremgangsmåde ved tidsstyring af stimuleringslys og samtidig såvel som ikke-samtidig detektering af fluorescens- og forstyrrelseslysbilledet, henholdsvis i spektralområdet, ved mellemkobling af to optiske filtre til måling af forstyrre I ses lys- og emissionslys-intensiteten, blive modregnet.

Ligeledes kan der ske en udnyttelse af farveforskydningen ved en farve-CCD-billedkonverter.

Der kan også ske en forstærkning af fluorescensen fra bakterierne ved hjælp af bestemte substanser, som mundhulen først er blevet skyllet med. Således kendes det for eksempel fra den fotodynamiske cancerterapi, at aminolåvolinsyre og derivater heraf i cancerceller omdannes til porphyrin, som kun vanskeligt nedbrydes igen. Det samme er tilfældet i mange bakterier. Tillige kan mundskylning med en sådan substans forstærke fluorescenssignalet. I det skildrede anvendelseseksempel med et kamera muliggøres samtidig undersøgelse af et helt stedområde. Således kan for eksempel begyndende cariesangreb på tandoverflader gøres synlige.

Det er imidlertid også muligt at synliggøre hudsygdomme, såsom akne, der forårsages af optisk stimulerbare bakterier, eller hudmelanomer, i hvilke porphyrin-koncentrationen på grund af forhøjet stofskifte tydeligt er forøget i forhold til ved leverpletter.

Med henblik på aflukning af måleområdet mod forstyrrende lys kan der påsættes en cylindrisk eller kegleformet kappe på kameraets indgangsvindue.

Eftersom de på grund af lysintensiteterne udløste strømme i CCD-billedkonverteren kan være små i forhold til billedkonverterens mørkestrøm, skal der med henblik på meget følsom detektering tilvejebringes køling af CCD-billedtransduceren ved hjælp af eksempelvis et Peltier-element.

Hvis man gerne vil diagnosticere en sygdom i en vanskeligt tilgængelig spalte, såsom i næsebenhulrummene, øret eller en tandrodsspalte, skal området enten belyses eller fotograferes med et endoskop, der rummer et ovenfor beskrevet videokamera med belysningskilde, eller man begrænser sig til lokal anvendelse med et ikke-billeddannende system.

Dette kan være udformet således, at LED- eller laserlyset via en lyslederfiber ledes til området, der skal undersøges. Parallelt med denne fiber kan der strække sig en anden fiber, som optager den fra området emitterede fluorescens og vide-releder den til en fotodetektor.

Ydermere kan det ved målinger i en rodspalte være hensigtsmæssigt at friholde undersøgelsesområdet for tilsmudsning med blod, således at man får optisk adgang til undersøgelsesområdet. I dette tilfælde kan der anvendes en yderligere hulfiber, gennem hvilken der pumpes en skyllevæske til undersøgelsesområdet.

En yderligere udformning af opfindelsen omfatter, at der med kun én fiber både sker tilførsel af stimuleringslyset og udtagning af fluorescenslyset. I dette tilfælde skal der på laserlysets indkoblingsside, henholdsvis detekteringssiden for fluorescenslyset tilvejebringes en stråledeler, der for eksempel kan være belagt bølge-længde-dispersivt, således at det blå laserlys transmitteres, men fluorescenslyset imidlertid reflekteres 90°.

Det er også muligt delvist at udforme fiberen som hulfiber, således at skyllevæ-sken gennem fiberen ledes til overfladen, der skal undersøges. I dette tilfælde skal der i det mod laseren vendende endeområde ske tilførsel af væsken gennem en sideværts boring.

De i det foregående omtalte diagnostik-kameraer kan også anvendes, når bakterierne er blevet markeret med en supplerende tilsat fluorescensmarkør. Sådanne markører bliver fortrinsvis før undersøgelsen i vandig opløsning tilført til området, der skal undersøges, og er specifikt rettet mod de bakterier, som skal undersøges. I tilfælde af en fiberbillede-konverter kan fluorescensmarkøren før undersøgelsen tilføres gennem skyl lefiberen.

Ved høj tilsætningsgrad af fluorescensmarkøren i undersøgelsesområdet er det desuden muligt, at der ikke sker påvisning af fluorescensen, men af absorptionen af fluorescensmarkøren i undersøgelsesområdet. Denne påvirkningsmetode er imidlertid alt i alt mere ufølsom end påvisning af fluorescens. I apparatmæssig henseende er det muligt, idet de optiske komponenter til farvemæssig adskillelse af emissionssignalet i diagnostikapparatet falder bort.

Ved hjælp af denne metode ville for eksempel også detektering af farveskiftet tandsten på tandroden i tandlommen være mulig. Denne fremgangsmåde er for eksempel relevant med henblik på analyse af tandrodens rensningsgrad for tandsten ved en vektorbehandling.

Eftersom det absolutte fluorescenssignal blandt andet afhænger af tilkoblingseffektiviteten for optikken, belysningsafstanden og overfladeruheden tillige med af reparationsmaterialer, som grænser op til området, kan sygdomsgraden ofte ikke uden videre konstateres ud fra den absolutte fluorescensintensitet. I dette tilfælde er en anden udformning af opfindelsen relevant. Til dette formål udnyttes den egenskab, at der ved UV-påvirkning ligeledes sker fluorescens fra sundt tandmateriale, men med et andet emissionsspektrum. Indtræder der en sygdomstilstand, forandres emissionsspektret ved, at den del af påvirkningslyset i bakterierne, henholdsvis angrebne celler forandres til emissionslys med en anden bølgelængde. Denne ændring af spektret i forhold til den sunde tilstand kan i form af en farveændring detekteres med en farvefølsom billedkonverter. Denne farveændring kan for eksempel positionsmæssigt detekteres og gengives på en moni tor med henblik på visning af sygdomstilstanden. Dermed er den absolutte intensitet ikke længere relevant for diagnosen.

Generelt kan der altså ifølge opfindelsen ske anvendelse af forholdet mellem forskellige spektralandeles intensitet med henblik på at opnå et mål for sygdomstilstanden. Herved repræsenterer den ene spektralandel det af sygdomstilstanden ikke påvirkede referencesignal, og den anden spektraldel repræsenterer det i overvejende grad af sygdomsprocessen påvirkede signal.

Claims (28)

1. Medicinsk kamera, med a) en UV-lyskilde (55), der er udformet som ultraviolet til blå halvledereiler halvleder-laserdiode; b) en billedkonverter (8); c) en optik (22, 28,34; 80) til afbildning af et område, som skal undersøges, på billedkonverteren (8); d) et filter (16; 59, 80); e) et hus (10); f) et indgangsvindue (16); og hvor g) UV-lyskilden (55), det optiske system (22, 28, 34; 80) og billedkonverteren (8) er anbragt i huset (10); h) indgangsvinduet (16) bæres af huset (10) og ikke direkte kan rammes af lys, som udsendes fra UV-lyskilden (55); og hvor i) filteret er dannet ved hjælp af indgangsvinduet eller anbragt i strålegangen mellem indgangsvinduet (16) og billedkonverteren (8).

2. Kamera ifølge krav 1, kendetegnet ved, at filteret (16; 59; 84) er et kantfilter.

3. Kamera ifølge krav 2, kendetegnet ved, at filterkanten ligger ved en bølgelængde på 450 nm eller mere.

4. Kamera ifølge krav 3, kendetegnet ved, at kantfilterets filterkant ligger ved 470 nm eller mere, fortrinsvis 550 nm eller mere.

5. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at UV-lyskilden i det mindste omfatter én UV-led (55).

6. Kamera ifølge krav 5, kendetegnet ved, at UV-lyskilden omfatter et sæt af UV-LEDs (55), som regelmæssigt fordelt omgiver indgangsvinduet (16).

7. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at UV-lyskilden (55) energiforsynes intermitterende.

8. Kamera ifølge krav 7, kendetegnet ved, at varigheden af og/eller afstanden mellem de intermitterende impulser er indstillelig.

9. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 8, kendetegnet ved, at der desuden er tilvejebragt en hvidt-lyskilde (64).

10. Kamera ifølge krav 9, kendetegnet ved, at hvidt-lyskilden omfatter en flerhed af hvidt-lys LEDs (64), der er fordelt regelmæssigt omkring indgangsvinduet (16) og fortrinsvis energiforsynes intermitterende.

11. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 7 til 10, kendetegnet ved, at en timer (72) ud over først at aktivere impulser, der tjener til styring af UV-lyskilden (55), tilvejebringer styringsimpulser, som er faseforskudt i forhold til første aktiveringsimpulser, og at første aktiveringsimpulser og styringsimpulserne leveres til et beregningskredsløb (74), som arbejder sammen med en integrerende billedhukommelse (76), hvorved beregningskredsløbet (74) ved opnåelse af første aktiveringsimpulser adderer billedkonverterens (8) udgangssignal til indholdet af billedhukommelsen (76), og hvor beregningskredsløbet efter modtagning af en styreimpuls subtraherer det fra billedkonverteren (8) tilvejebragte billede fra det i billedhukommelsen (76) indeholdte integrerede billede.

12. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 11, kendetegnet ved, at det omfatter en flerhed af UV-lyskilder (55, 65), der arbejder ved forskellig bølgelængde.

13. Kamera ifølge krav 12, kendetegnet ved, at en timer (72) tilvejebringer første timer-impulser til aktivering af den første UV-lyskilde (55) og anden timer-impulser til aktivering af den anden UV-lyskilde (65), og som er faseforskudt i forhold til første timer-impulser, og hvor timeren også tilvejebringer styringsimpulser, der er i fase med begge timer-impulser, og et beregningskredsløb (74) påvirkes af begge timer-impulser samt arbejder sammen med en integrerende billedhukommelse (76) og ved opnåelse af en første timer-impuls, henholdsvis en anden timer-impuls adderer eller subtraherer indholdet af billedkonverteren (8) til henholdsvis fra indholdet af billedhukommelsen (76), og at der ved opnåelse af en styreimpuls sker subtraktion af billedkonverterens (8) indhold fra billedhukommelsens (76) indhold.

14. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 13, kendetegnet ved, at det optiske system (80) omfatter et fiberoptiksystem.

15. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 14, kendetegnet ved en indretning (86) for tilførsel af en behandlingsvæske eller en skyllevæ-ske til området, der skal undersøges.

16. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 15, kendetegnet ved, at der er tilvejebragt en blænde (B*), som bestemmer billedfeltet, og at billedkonverteren (8) er placeret på det optiske systems (4) akse, hvorved det optiske system (4) omfatter en mod objektet vendende linseanordning (22), en midterste linseanordning (28) og en mod konverteren vendende linseanordning (34), og at blænden (B*), som bestemmer synsfeltet eller et billede af samme, ligger i området med den mod konverteren vendende linseanordning (34).

17. Kamera ifølge krav 16, kendetegnet ved, at blænden (B*), der bestemmer synsfeltet, eller et billede deraf, ligger en lille distance bagved den mod konverteren vendende linseanordning (34), og som andrager cirka 2 til cirka 10%, fortrinsvis cirka 2 til cirka 5% af afstanden mellem den bageste begrænsningsflade (38) for den mod konverteren vendende linseanordning (34) og billedkonverterens (8) lysfølsomme flade.

18. Kamera ifølge krav 16 eller 17, kendetegnet ved, at den mod objektet vendende linseanordning (22) er dannet ved hjælp af en konkav/konveks-krum linse.

19. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 16 til 18, kendetegnet ved, at den midterste linseanordning (28) er dannet ved hjælp af en bi-konveks linse.

20. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 16 til 19, kendetegnet ved, at den mod konverteren vendende linseanordning (34) er dannet ved hjælp af en bi-konveks linse.

21. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 16 til 20, kendetegnet ved et foran den mod objektet vendende linseanordning anbragt lysafbøjningsmiddel (18).

22. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 16 til 21, kendetegnet ved, at et foran den mod objektet vendende linseanordning (22) liggende indgangsvindue (16) flugtende og fluidtæt er forbundet med huset (10).

23. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 16 til 22, kendetegnet ved en indretning (46, 48; 60, 62) til justering af billedkonverteren (8) langs det optiske systems (4) akse.

24. Kamera ifølge krav 23, kendetegnet ved, at justeringsindretningen omfatter betjeningselement (48), som strækker sig gennem en væg i huset (10).

25. Kamera ifølge krav 23, kendetegnet ved, at justeringsindretningen omfatter en elektromotor (62), der energiforsynes via en stikforbindelse, via hvilken også billedkonverteren (8) er forbundet med en billedvurde-ringselektronik.

26. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 25, kendetegnet ved, at området, der skal undersøges, er skærmet mod omgivelseslys ved hjælp af en cylindrisk eller kegleformet dannet kappe, som er anbragt på indgangsvinduet (16).

27. Kamera ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 26, kendetegnet ved, at kameraet omfatter en farvefølsom billedkonverter, således at, når en del af påvirkningslyset i bakterierne, henholdsvis angrebne celler, omdannes til et emissionslys med en anden bølgelængde, denne ændring af spektret i forhold til den sunde tilstand kan detekteres som en farveændring ved hjælp af den farvefølsomme billedkonverter.

28. Kamera ifølge krav 27, kendetegnet ved, at kameraet omfatter en billed-vurderingselektronik, som anvender forholdet mellem de forskellige spek-tralandeles intensitet med henblik på at opnå et mål for sygdommen.