EA003525B1 - Способ контроля оптически проницаемых биологических объектов и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к медицине, в частности к способу оптического контроля биологических объектов, в том числе зубов человека, и устройству для его осуществления. Устройство предназначено для реализации заявленного способа и содержит блок питания излучателей, коммутатор излучателей, излучатели, объект контроля, приемники, световоды, коммутатор приемников, камеру, компьютер, независимую сервисно-диагностическую консоль, периферийное устройство базовой рабочей станции, базовый модуль базовой рабочей станции. Способ и устройство согласно настоящему изобретению можно использовать в медицине для контроля органов человека без нанесения ему вреда.

Description

Изобретение относится к медицине, в частности, к способу оптического контроля биологических объектов, в том числе зубов человека, и устройству для его осуществления.

Известен способ контроля зубов человека путем просвечивания их рентгеновским излучением. Для получения действительного размера и формы зуба рентгенографию производят при фокусном расстоянии не менее 50-60 см, располагая пленку параллельно снимаемому объекту, а центральный луч направляя перпендикулярно к пленке. Снимки зуба производят обычно в одной (прямой) проекции под различными углами сверху вниз или снизу вверх [1, 3].

Этот способ не позволяет достичь высокого разрешения дефектных участков, связанного с природой зондирующего излучения, обладающего высокой проникающей способностью и реагирующего на различие показателей преломления разнородных участков зуба; результаты контроля несут интегральную информацию как о состоянии внутренней области, так и состоянии поверхностей зуба, что затрудняет расшифровку получаемых изображений. Кроме того, его использование оказывает вредное воздействие на организм человека.

Также известен способ контроля зубов человека, заключающийся в том, что на зуб воздействуют оптическим излучением и определяют степень сорбции красителя путем измерения коэффициента интегрального отражения окрашенной кариозной эмали, для удобства и с целью сопоставления данных, шкалу измерительного прибора градуируют и переводят коэффициенты интегрального отражения в условные единицы [2].

Недостатком этого способа является контроль только поверхностных участков зуба.

Известен способ контроля зубов человека (трансиллюминации), состоящий в просвечивании зуба оптическим излучением и оценке тенеобразования. Этот способ основан на оценке тенеобразований, возникающих при прохождении через зуб холодного пучка света, безвредного для организма [6]. Недостатком этого способа является то, что результаты контроля несут интегральную информацию как о состоянии внутренней области, так и о состоянии поверхностей зуба, что затрудняет расшифровку получаемых изображений.

Известен наиболее близкий способ, позволяющий различать пораженные ткани зуба на основе оценки колебаний интенсивности рассеянного лазерного излучения (патент РФ 2102008) [7].

Устройство для осуществления способа содержит блок питания лазера, лазер, световоды и приемник в виде ПЗС камеры, подключенной к анализатору.

Недостатками этого способа и устройства является ограниченная возможность в определении только степени поражения зуба - точнее состояния пульпы - воспаленного, нормального и омертвевшего. Кроме того, в качестве излучателя может использоваться только когерентный источник - лазер.

Задача настоящего изобретения состоит в разработке такого способа контроля зубов человека, который сочетал бы высокое разрешение дефектных участков, получение достоверной информации как о состоянии внутренней области, так и состоянии поверхностей зуба, а также обеспечение безопасного воздействия зондируемого излучения на организм человека. Также задачей настоящего изобретения является разработка соответствующего устройства для осуществления данного способа.

Способ основан на способности излучения оптического инфракрасного диапазона проникать через вещество зуба, рассеиваться на его микронеоднородностях, тем самым увеличивая разрешающую способность контроля.

Использование цифровой камеры, различных излучателей и оптических коммутаторов позволяет одновременно получать различные изображения зуба как в прошедшем, так и в отраженном свете. Такие комбинации изображений позволяют осуществлять их компьютерную обработку и формировать изображения интересующих частей зуба. При этом наиболее целесообразно сдвинуть диапазон зондирующего излучения в ближний инфракрасный (0,7-2,2 мкм).

Для реализации способа возможно использование стандартного программного обеспечения независимой сервисно-диагностической консоли и баз данных базовой рабочей станции.

Последовательно с помощью камеры регистрируют изображения отраженного излучения от передней и задней поверхностей зуба и изображение прошедшего через зуб излучения. Полученные изображения фиксируют и сохраняют в памяти компьютера. Затем, используя программное обеспечение независимой сервисно-диагностической консоли, с помощью компьютера производят вычитание из изображения прошедшего объект светового поля изображение отраженного поля от первой поверхности объекта. Промежуточное изображение, полученное после вычитания, фиксируется и сохраняется. Далее аналогично производят вычитание из полученного промежуточного изображения изображение отраженного поля от второй поверхности объекта. Результирующее изображение несет информацию о внутреннем состоянии объекта. Устройство предназначено для реализации заявленного способа и содержит блок питания излучателей 1, коммутатор излучателей 2, излучатель 3, излучатель 4, объект контроля 5, приемник 6, световод 7, приемник 8, световод 9, коммутатор приемников 10, световод 11, камеру 12, компьютер 13, независимую сервисно-диагностическую консоль 14, периферийное устройство базовой рабочей станции 15, базовый модуль базовой рабочей станции 16.

На чертеже схематически изображен пример осуществления предлагаемого способа.

Прибор работает следующим образом: в первом режиме от блока питания излучателей 1 напряжение подается на коммутатор излучателей 2, от него - на излучатель 3. Световой поток от излучателя 3 направляется на объект контроля 5, отраженный от объекта поток воспринимается приемником 6 и через световод 7 поступает на коммутатор приемников 10, пройдя последний, - по световоду 11 направляется в камеру 12. Сигнал от камеры передается в компьютер 13, где полученное изображение отраженного поля от первой поверхности объекта фиксируется и сохраняется.

Во втором режиме от блока питания излучателей 1 напряжение подается на коммутатор излучателей 2, от него - на излучатель 4. Световой поток от излучателя 4 направляется на объект контроля 5, отраженный от объекта поток воспринимается приемником 8 и через световод 9 поступает на коммутатор приемников 10, пройдя последний, - по световоду 11 направляется в камеру 12, сигнал от камеры передается в компьютер 13, где полученное изображение отраженного поля от второй поверхности объекта фиксируется и сохраняется.

В третьем режиме от блока питания излучателей 1 напряжение подается на коммутатор излучателей 2, от него - на излучатель 4. Световой поток от излучателя 4 направляется на объект контроля 5, прошедший объект поток воспринимается приемником 6 и через световод 7 поступает на коммутатор приемников 10, пройдя последний, - по световоду 11 направляется в камеру 12. Сигнал от камеры передается в компьютер 13, где полученное изображение прошедшего объект светового поля фиксируется и сохраняется.

Используя независимую сервиснодиагностическую консоль 14, с помощью компьютера 13 производят вычитание из изображения прошедшего объект светового поля изображение отраженного поля от первой поверхности объекта, промежуточное изображение, полученное после вычитания, фиксируется и сохраняется.

Используя независимую сервиснодиагностическую консоль 14, с помощью компьютера 13 производят вычитание из полученного промежуточного изображения изображение отраженного поля от второй поверхности объекта. Результирующее изображение, несущее информацию о внутреннем состоянии объекта, фиксируется и сохраняется.

Используя независимую сервиснодиагностическую консоль 14, с помощью компьютера 13 производят цветовое кодирование результирующего изображения, изображе ния отраженного поля от первой поверхности объекта, изображения отраженного поля от второй поверхности объекта. Полученные после цветового кодирования изображения регистрируют и сохраняют.

Для хранения и обработки полученной информации ее с помощью средств телекоммуникации от периферийного устройства базовой рабочей станции 15 передают на базовый модуль базовой рабочей станции 16.

Таким образом, способ и устройство согласно настоящему изобретению можно использовать в медицине для контроля органов человека без нанесения ему вреда.

Claims (9)

1. Способ контроля оптически проницаемых биологических объектов, включающий облучение объекта зондирующим излучением и регистрацию проходящего и/или рассеянного излучения с помощью телевизионной камеры, отличающийся тем, что регистрируют изображения светового поля прошедшего излучения и изображения световых полей, отраженных, по меньшей мере, от передней и/или задней поверхностей объекта посредством цифровой телевизионной камеры, соединенной с компьютером.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что формируют равномерное световое поле зондирующего излучения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят последовательное вычитание из изображения светового поля прошедшего излучения изображения световых полей, отраженных от передней и задней поверхностей объекта, после чего формируют изображение внутреннего состояния объекта.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед формированием изображения внутреннего состояния объекта производят цветовое кодирование.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве зондирующего излучения используют излучение диапазона длин волн 0,7-2,2 мкм.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученную информацию с помощью средств телекоммуникации передают на базовый модуль обработки информации.

7. Устройство для осуществления способа по пп.1-6, включающее блок питания излучателей, излучатели, приемники, световоды, камеру, подключенную к компьютеру, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит коммутатор излучателей, коммутатор приемников, а выход сигнала от камеры передается на вход компьютера, где полученное изображение отраженного поля от поверхности объекта фиксируется и сохраняется, а также с помощью независимой сервисно-диагностической консоли обрабатывается и передается через периферийное устройство базовой рабочей станции на базовый модуль базовой рабочей станции.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученную информацию, с помощью средств телекоммуникации передают на базовый модуль обработки информации.

9. Устройство, содержащее блок питания излучателей, коммутатор излучателей, излучатели, приемники, световоды, коммутатор приемников 10, камеру 12, компьютер 13, независимую сервисно-диагностическую консоль, периферийное устройство базовой рабочей станции, базовый модуль базовой рабочей станции, отличающееся тем, что сигнал от камеры передается в компьютер, где полученное изображение отраженного поля от поверхности объекта фиксируется и сохраняется.