PT98230A - A PROCESS AND DEVICE FOR THE QUALITATIVE AND QUANTITATIVE DETERMINATION OF SPECIFIC PARAMETERS OF A BIOLOGICAL TISSUE - Google Patents

A PROCESS AND DEVICE FOR THE QUALITATIVE AND QUANTITATIVE DETERMINATION OF SPECIFIC PARAMETERS OF A BIOLOGICAL TISSUE Download PDF

Info

Publication number
PT98230A
PT98230A PT9823091A PT9823091A PT98230A PT 98230 A PT98230 A PT 98230A PT 9823091 A PT9823091 A PT 9823091A PT 9823091 A PT9823091 A PT 9823091A PT 98230 A PT98230 A PT 98230A
Authority
PT
Portugal
Prior art keywords
light
tissue
quot
intensity
fabric
Prior art date
Application number
PT9823091A
Other languages
Portuguese (pt)
Inventor
Rudolf H Jindra
Original Assignee
Kapsch Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kapsch Ag filed Critical Kapsch Ag
Publication of PT98230A publication Critical patent/PT98230A/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/49Scattering, i.e. diffuse reflection within a body or fluid

Description

72 692 Ο»I»Η/ΗΑ 65220 —2“72 692 Ο »I» Η / ΗΑ 65220 -2 "

MEMÓRIA.....DESCRITIVA 0 presente invento refere-se a um processo para a determinação qualitativa e quantitativa de parâmetros específicos de um tecido biológico* a um processo para a determinação da distribuição espacial de tais parâmetros* e a dispositivos para a realização destes processos»The present invention relates to a process for the qualitative and quantitative determination of specific parameters of a biological tissue to a method for determining the spatial distribution of such parameters and to devices for carrying them out processes'

Em oncologia* é um ohjectívo constante poder fazer afirmações quantitativas relativas à malignidade e estrutura., e afirmações qualitativas referentes ao metabolismoB ã extensão e à massa celular de tecidos biológicos* particularmente de; tecidos cancerosos „In oncology it is a constant goal to make quantitative statements concerning malignancy and structure, and qualitative statements concerning the metabolism of the extent and cellular mass of biological tissues, cancerous tissues "

Habitualmente, examinam-se preparações histológicas ao microscópio* para poder fazer tais afirmações» Este processo é penoso e requer um grande dispêndio de tempo e uma grande experiência» Além disso* só serve para a avaliação in.....vitroUsually, histological preparations are examined under a microscope to make such claims. This process is painful and requires a great deal of time and a great deal of experience. In addition, it is only useful for the evaluation in vitro

Outros processos registam determinados parâmetros específicos do tecido* dos quais se podem tirar conclusões referentes ao tecido» 0 registo e a avaliação podem ser realizados por máquina e* em caso de processos não invasivos* também in vivo» A DE-PS 28 44 217 e a CH-PS 6S4 108* descrevem* por exemplo, processos para o diagnóstico da malignidade de tecidos biológicos* em que se regista a radiação ultra-fraca de fotÕes* procedente de um tecido* a qual é avaliada espectral ou estatisticamente» A existência dessa radiação é* no entanto* duvidosa e a sua potência encontra-se no domínio dos fW* de modo que o seu registo só é possível através de fotomultiplicadores dispendiosos* facilmente perturbáveis* em condições de laboratório» A DE-OS 29 03 855 descreve um processo para a avaliação automática de formas de núcleos celulares* em que se avaliam imagens televisivas de núcleos celulares* por meio de processamento digital de imagens» ’-Λ 7/Other processes record certain tissue specific parameters from which tissue findings can be drawn. The recording and evaluation can be performed by machine and in non-invasive processes also in vivo. DE-PS 28 44 217 and to CH-PS 6S4 108 * describe, for example, processes for the diagnosis of the malignancy of biological tissues in which ultra-weak photon radiation is recorded from a tissue which is evaluated spectral or statistically. However, the radiation is dubious and its potency lies in the fW * domain so that its recording is only possible by expensive photomultipliers which are easily disturbable under laboratory conditions. DE-OS 29 03 855 describes a process for the automatic evaluation of forms of cellular nuclei * evaluating television images of cellular nuclei * by means of digital image processing "-7 /

72 692 D.I.H/HA 65220 7/72 692 D.I.H / HA 65220 7 /

3 A DE-OS 33 24 563 descreve um dispositivo para o diagnóstico de tumores, em que se mede a alteração da reflectâncía e do angulo de dispersão da luz* que é feita passar por uma amostra de plasma sanguíneo,, após a aplicação de um campo magnético» A DE-PS 30 36 610 e a DE-QS 1 498 824 apresentam processos e dispositivos para o diagnóstico por máquina do cancro, onde se medem a dispersão e extinção ou a absorção da luz ultravioleta na sua passagem por um tecido» Ο A DD-PS 260 130 descreve um dispositivo para a medição da circulação do sangue, do metabolismo e da microcirculaçâo de tecidos, onde se mede a absorção e a retro-dispersão da luz na sua passagem pelo tecido, quando se aplica, ao mesmo tempo, uma corrente ©léctriea» A US-P8 1 313 427 descreve um dispositivo para a medição logarítmica da densidade optica, através do processo da luz transmitida ou da luz incidente, por meio de um fotomultiplicador, com base na medição da extinção ou dispersão, destinado à indústria gráfica» 3 A US-PS 4 649 275 refere-se à medição das propriedades de reflexão, absorção e dispersão do tecido do peito, em determinados comprimentos de onda, através de um processo de exploração com luz transmitida, para a geração de topografias do tecido do peito» A US-PS 4 587 428 descreve uma técnica de diagnóstico histológico por meio da medição da distribuição dos ângulos de dispersão e de extinção de luz ultravioleta focada, após a sua passagem por uma amostra de tecido, para a determinação de parâmetros específicos do tecido» A aplicação de todos esses processos na prática é complicada, todos eles não são suficientemente fiáveis e, em consequência disso, facilmente perturbáveis»3 DE-OS 33 24 563 discloses a device for the diagnosis of tumors, in which the change in reflectance and the angle of light scattering * which is passed through a sample of blood plasma is measured, upon application of a magnetic field. DE-PS 30 36 610 and DE-S-1 498 824 present processes and devices for the machine diagnosis of cancer, where the dispersion and extinction or absorption of ultraviolet light is measured as it passes through a tissue. DD-PS 260 130 discloses a device for measuring blood circulation, metabolism and microcirculation of tissues, where the absorption and backscattering of light is measured as it passes through the tissue, when applied, to the same US-P8 1 313 427 describes a device for the logarithmic measurement of the optical density, through the process of transmitted light or incident light, by means of a photomultiplier, based on the measurement of the extinction or dispe US Pat. No. 4,649,275 relates to the measurement of the reflection, absorption and dispersion properties of breast tissue at certain wavelengths by means of a transmitted light scanning process for the generation of topographies of the breast tissue. US Pat. No. 4 587 428 describes a histological diagnostic technique by measuring the distribution of the angles of dispersion and extinguishing of focused ultraviolet light after passage through a tissue sample, for the determination of specific tissue parameters. The application of all these processes in practice is complicated, they are not sufficiently reliable and therefore easily disturbable.

72 692 D,. Ϊ-Η/ΗΑ 65220 0 presente invento propõe-se, por isso, criar um processo do género mencionado no início, o qual torne possível fazer afirmações fiáveis referentes ao metabolismo e à malignidade do tecido, e que seja resistente a perturbações e de fácil automatização e manuseamento..72 692 D ,. The present invention therefore proposes to create a process of the kind mentioned at the outset which makes it possible to make reliable claims regarding tissue metabolism and malignancy and is resistant to disturbance and easy automation and handling ..

Este objectivo atinge-se de acordo com o invento, ao se fazer passar o tecido luz com banda estreita e por se registar, como parâmetro específico do tecido, a modulação de intensidade do raio luminoso, após a sua passagem pelo tecido, no domínio das baixas frequências, modulação essa causada por processos biofísicos no tecido, por se transformar esta modulação de intensidade num sinal eléctrico, e por se representar e/ou avaliar este através da separação das frequências., 0 parâmetro específico assim obtido do tecido á completamente novo e não pode ser comparado com os parâmetros que os processos até agora conhecidos fornecem- 0 processo assenta na acção recíproca entre fotões em tecidos biológicos, e fornece um parâmetro que assume valores característicos em tecidos malignos- Este parâmetro é o sinal de modulação de intensidade de baixa frequência do raio luminoso, após a sua passagem pelo tecido, sinal esse que é avaliado pela separação das frequências- A avaliação pode ser feita pela observação da representação gráfica das frequências num écran ou num aparelho registador, ou realizada por uma máquina, a qual efectua comparações com valores de referência memorizados- A modulação de intensidade, que ocorre, é suficientemente forte, o que possibilita o registo por meio dos instrumentos fotosensíveis habituais- Não são necessários dispositivos de medição com alta sensibilidade e facilmente perturbáveis- A separação das frequências é realizada, de preferência, num passo FFT (transformada rápida cie Fourier)- As implementações técnicas da FFT estão à venda, e têm a perfeição necessária para tornar este passo do processo particularmente vantajoso., C- -This object is achieved in accordance with the invention by passing narrow-band light fabric and by registering, as a specific fabric parameter, the intensity modulation of the light ray after passing through the fabric in the field of low frequency, modulation caused by biophysical processes in the tissue, by transforming this modulation of intensity into an electrical signal, and by representing and / or evaluating this by the separation of frequencies. The specific parameter thus obtained from the tissue is completely new and can not be compared with the parameters that the processes known hitherto provide the process relies on the reciprocal action between photons in biological tissues and provides a parameter that assumes characteristic values in malignant tissues. This parameter is the low intensity modulation signal frequency of the light ray after its passage through the tissue, which signal is evaluated by the separation of the freq The evaluation can be done by observing the graphical representation of the frequencies on a screen or a recording device, or by a machine, which makes comparisons with memorized reference values. The intensity modulation, which occurs, is strong enough, the which makes it possible to record using the usual photosensitive instruments. No highly sensitive and easily disturbing measuring devices are required. Frequency separation is preferably performed in an FFT (Fast Fourier Transform) step. and have the necessary perfection to make this process step particularly advantageous.

72 692 D-I-H/HA 65220 -5-72 692 D-I-H / HA 65220 -5-

Como referido no início, o presente invento propõe, além do mais, a criação de um processo para a determinação da distribuição espacial dos parâmetros específicos de um tecido biológico»As stated at the beginning, the present invention further proposes the creation of a process for determining the spatial distribution of the specific parameters of a biological tissue

Este objectívo é atingido fazendo passar pelo tecido, em direcções e/ou localizações diferentes, de preferência, três ou quatro, raios luminosos de banda estreita e registando, como parâmetros específicos do tecido, as modulações de intensidade dos raios luminosos individuais, após a sua passagem pelo tecido, no domínio das baixas frequências, modulações essas causadas por processos biofísicos no tecido, transformando-se estas em sinais eléctricos, e combinando~se estes num campo estrutural, o qual é representado e/ou avaliado- Este processo é„ por conseguinte, um aperfeiçoamento do processo acima descrito, de acordo com o invento, sendo representados não isoladamerite vários parâmetros específicos registados de um tecido, separados em frequência, mas em representação conjunta hidlmensional» Várias representações bidimensionais deste género podem ser combinadas para darem uma imagem tridimensional do tecido»This object is achieved by passing the tissue in different directions and / or locations, preferably three or four, narrow-band light rays and recording, as tissue-specific parameters, the intensity modulations of the individual light beams after their through the tissue, in the domain of low frequencies, these modulations caused by biophysical processes in the tissue, transforming them into electrical signals, and combining them into a structural field, which is represented and / or evaluated. Accordingly, an improvement of the above-described process according to the invention is shown, not shown being isolated several registered specific parameters of a tissue, separated in frequency, but in a hydromessional representation. Various two-dimensional representations of this kind can be combined to give a three-dimensional image of the fabric »

Prefere-se, neste caso, realizar a combinação para um campo estrutural, através de um passo para a solução de um "ill-posed--problem" ("problema posto por doença")- É realizado este passo de processo, por o mesmo poder ser automatizado por meio de recursos justificáveis. A teoria da solução do "ill-posed--problem" ("problema posto por doença") é conhecida e referida, por exemplo, em Neubauer, A-, "Finite-dímensional approximatíons of constrained Tikhonov-regularized Solutions of ill-posed linear operator equations", Mathematics of Computation, 48, 1987, 56S~ 533»It is preferred in this case to carry out the combination for a structural field, through a step for the solution of an " ill-posed-problem " (" disease-based problem ") - This process step is performed because it can be automated through justifiable resources. The solution theory of " ill-posed-problem " (" disease-based problem ") is known and referred to, for example, in Neubauer, A-, " Finite-dymensional approximations of constrained Tikhonov-regularized Solutions of ill-posed linear operator equations ", Mathematics of Computation, 1987, 56S-533

Além disso, prefere-se interpolar o campo estrutural, para se obter representações mais uniformes e mais evidentes- A teoria da interpolação de um campo estrutural é conhecida e referida, por exemplo, em Jindra, R-H-, "Topographical EEQ mapping by means of t.he structure function", Medicai & Biological Engineering & Computing, 28, 1990, 386-388-In addition, it is preferred to interpolate the structural field to obtain more uniform and more obvious representations. The theory of interpolation of a structural field is known and referred to, for example, in Jindra, RH-, " Topographical EEQ mapping by means of structure structure ", Medical & Biological Engineering & Computing, 28, 1990, 386-388-

72 692 D.I.H/HA 65220 c72 692 D.I.H / HA 65220 c

66

Em ambos os processos, de acordo com o invento, e com as suas formas de realização, prefere-se particularmente que a modulação da intensidade do raio luminoso se inclua no domínio de 0 a 5000 Hz, de preferência, de 3 a 1000 Hz, ® sobretudo de 5 a 50 Hz- Para além de 5000 Hz, a modulação da intensidade fica de tal maneira reduzida, que a sua medição á difícil- Até cerca de 1000 Hz, a modulação de intensidade é suficientemente forte para poder ser registada através de meios técnicos simples- Convém eliminar a modulação da intensidade abaixo de 3 Hz, melhor ainda., abaixo de 5 Hz, por filtração, para excluir influências no resultado da medição, causadas pela circulação do sangue nos tecidos. 0 mais vantajoso é que o domínio da avaliação se encontre entre 5 e 50 Hz, dado que os valores característicos da malignidade do tecido já ocorrem neste domínio.In both the processes according to the invention and in the embodiments thereof, it is particularly preferred that the modulation of the intensity of the light ray falls within the domain of 0 to 5000 Hz, preferably 3 to 1000 Hz, 5 Hz). In addition to 5000 Hz, the intensity modulation is so reduced that its measurement is difficult. Up to about 1000 Hz, the intensity modulation is strong enough to be recorded through Simple technical means - It is desirable to eliminate the modulation of the intensity below 3 Hz, better still, below 5 Hz, by filtration to exclude influences on the measurement result caused by the circulation of blood in the tissues. The most advantageous is that the domain of the evaluation is between 5 and 50 Hz, since the characteristic values of tissue malignancy already occur in this domain.

Para examinar o comportamento a longo prazo do tecido, convém realizar periodicamente o processo, com intervalos de tempo iguais. Na representação dos espectrogramas ou campos estruturais, respectivamente, no écran, corre então uma sequência d© imagens, o que torna possível uma observação fácil do comportamento a longo prazo, ou uma observação permanente da situação momentânea.To examine the tissue's long-term behavior, the process should be periodically performed with equal time intervals. In the representation of the spectrograms or structural fields, respectively, on the screen, a sequence of images runs, which makes easy observation of the long-term behavior, or a permanent observation of the momentary situation possible.

Na realização prática do processo é vantajoso transportar a luz para o tecido, e removê-la do mesmo, através de condutores luminosos. Estes condutores luminosos podem ser feitos extremamente finos e flexíveis e serem colocados, de maneira simples, sobre ou dentro do tecido.In practicing the process it is advantageous to carry the light into and out of the fabric through light conductors. These light conductors can be made extremely thin and flexible and are simply placed on or inside the fabric.

Prefere-se utilizar um laser como fonte luminosa. Este apresenta a maneira mais simples de gerar luz de banda estreita com alto rendimento.It is preferred to use a laser as a light source. This presents the simplest way to generate narrow bandwidth with high throughput.

Além disso, é particularmente vantajoso efectuar a modulação de intensidade do raio luminoso através de um fotodiodo. Este fotodiodo fornece, como sinal de saída, o sinal de modulação de intensidade do raio luminoso, simplificando desta maneira o processo de acordo com o invento. 23» -7- 72 692 D.I.H/HA 65220 0 -c7'· /" & 0 dispositivo, de acordo com o invento, para a realização do processo acima descrito, para a determinação qualitativa e quantitativa de parâmetros específicos de um tecido biológico, é earacterizado por compreender uma fonte luminosa com banda cie frequência estreita, um condutor luminoso para aproximar a luz da fonte luminosa ao tecido e um outro condutor luminoso para a saída da luz do tecido, sendo ligado este último condutor luminoso a um dispositivo transformador opto-eléctrico, cujo sinal de saída é proporcional ã intensidade luminosa incidente, © o qual está ligado, através de um amplificador passa banda de baixa frequência, à entrada de um espectómetro.In addition, it is particularly advantageous to modulate the intensity of the light ray through a photodiode. This photodiode provides, as output signal, the light intensity modulation signal, thereby simplifying the method according to the invention. 237-769 692 D.I.H / HA 65220 0 -c7 '· / " & The device according to the invention for carrying out the above-described process for the qualitative and quantitative determination of specific parameters of a biological tissue is characterized by comprising a narrow frequency band light source, a light conductor to approximate the light from the light source to the fabric and another light conductor for the output of the light from the fabric, the latter light conductor being connected to an opto-electric transformer device, the output signal of which is proportional to the incident light intensity, through a low frequency bandpass amplifier, at the input of a spectrometer.

Além disso, o dispositivo de acordo com o invento para a realização do processo para a determinação da. distribuição espacial de parâmetros específicos de um tecido biológico é caracte-rizado por compreender, pelo menos, uma fonte luminosa de banda de frequência estreita, pelo menos, um condutor luminoso para conduzir a luz da(s) fonte(s) luminosa(s) para o tecido e vários, de preferência, três ou quatro outros condutores luminosos, em pontos diferentes, para a saída da luz do tecido, sendo ligados estes outros condutores luminosos a dispositivos transformadores opto-eléctricos, cujos respectivos sinais de saída são proporcionais à intensidade luminosa incidente e os quais são ligados, através de amplificadores passa banda de baixa frequência às entradas, equipadas com conversores analógico/digital, de um microprocessor, com um dispositivo de indicação ligado a jusante, e programado para combinar estes sinais para a formação de um campo estrutural.Furthermore, the device according to the invention for carrying out the process for the determination of. the spatial distribution of specific parameters of a biological tissue is characterized in that it comprises at least one narrow frequency band light source, at least one light conductor for driving the light from the light source (s) for the fabric and several, preferably three or four other light conductors, at different points, for the exit of the light from the fabric, these other light conductors being connected to opto-electric transforming devices, the respective output signals of which are proportional to the intensity luminous incident and which are connected via low frequency bandpass amplifiers to the inputs, equipped with analogue / digital converters, of a microprocessor, with a display device connected downstream, and programmed to combine these signals for the formation of a structural field.

Os aperfeiçoamentos vantajosos dos dispositivos d© acordo com o invento resultam das ©ub-reivindicações e da descrição restante. 0 invento é representado, a seguir, mais pormenorizadamente por meio dos desenhos, nos quais π a figura la, é uma disposição exemplíficativa da realização do processo para a determinação qualitativa e quantitativa de /' 8 /' 8 í!L- 72 692 D»IhH/HA 65220 parâmetros específicos de um tecido biológicos a figura lb, é uma representação gráfica típica das frequências do parâmetro específico registado do tecido? a figura 2, é uma disposição exemplificativa da realização do processo para a determinação da distribuição espacial de parâmetros específicos de um tecido biológico; a figura 3, é um exemplo de uma representação típica no écran, com quatro representações gráficas de parâmetros no domínio do tempo, quatro representações gráficas de parâmetros no domínio das frequências, e uma representação de um campo estrutural»Advantageous improvements of the devices according to the invention result from the claims and the remainder. The invention is hereinafter shown in more detail by means of the drawings, in which Figure 1 is an exemplary embodiment of the process for the qualitative and quantitative determination of β- Figure 1b is a typical graphical representation of the frequencies of the specific parameter recorded from the tissue? Figure 2 is an exemplary embodiment of the process for determining the spatial distribution of specific parameters of a biological tissue; Figure 3 is an example of a typical on-screen representation with four graphical representations of time-domain parameters, four graphical representations of parameters in the frequency domain, and a representation of a structural field

Para realizar o processo para a determinação dos parâmetros específicos de um tecido, de acordo com a figura la, introduz-se a luz, de um laser de emissão constante 4, num ponto 1 de um tecido biológico 2, através de um condutor luminoso 3, por exemplo, um condutor luminoso de fibras de vidro* Em vez de um laser pode ser utilizada qualquer fonte luminosa constante de banda estreita*In order to carry out the process for determining the specific parameters of a fabric, according to figure 1a, the light is introduced from a constant emission laser 4, at a point 1 of a biological fabric 2, through a light conductor 3 , for example a glass fiber light conductor * Any narrowband constant light source may be used instead of a laser *

De um outro ponto 5 do tecido, a luz, emergente neste local, é transportada através de um segundo condutor luminoso 6., por exemplo, um condutor luminoso de fibras de vidro, para um dispositivo de transformação opto-eléctrica 7, por exemplo um fotodiodo, cujo sinal de saída eléctrico é proporcional à intensidade da luz incidente* Exíge-se uma alta linearidade da. transformaçao da intensidade luminosa no sinal de saída. 0 dispositivo de transformação 7 está ligado, através de um amplificador 8, de baixo nível de ruído, por exemplo, um amplificador de transímpedâncía, a um espectrómetro 9, o qual indica as frequências componentes no domínio de 0 a 50 Hz, num écran ou através de um aparelho registador. Esta banda de frequências é suficiente para a avaliação dos tecidos, dado que as curvas neste domínio já são as características do respectivo tecido» e'· r.·,From another point 5 of the fabric, the light emerging at this location is transported through a second light conductor 6, for example a glass fiber light conductor, to an optoelectric transforming device 7, for example a photodiode, whose electrical output signal is proportional to the intensity of the incident light. * A high linearity is required. transformation of the luminous intensity into the output signal. The transforming device 7 is connected via a low noise amplifier 8, for example a transimmunal amplifier, to a spectrometer 9, which indicates the component frequencies in the domain of 0 to 50 Hz on a screen or through a recording apparatus. This frequency band is sufficient for tissue evaluation, since the curves in this domain are already the characteristics of the respective tissue,

72 692 DI., H/HA 65220 ”9” A modulação de intensidade poderia ser registada, através dos meios indicados, até uma frequência de cerca de 5000 Hz» Acima de 5000 Hz, os ruídos inerentes do fotodiodo e do amplificador interferem na modulação da intensidade» Ho entanto, se se utilizassem componentes com um nível rnais baixo de ruído próprio, seria possível proceder à avaliação também do domínio para além de 5000 Hz. Até cerca de 1000 Hz, a modulação da intensidade é suficientemente forte para poder ser registada com precisão através dos meios técnicos descritos» Abaixo de 3 Hz, melhor, abaixo de 5 Hz, convém eliminar a modulação da intensidade por filtração, para excluir influências no resultado da medição, causadas pela circulação do sangue nos tecidos- 0 rnais vantajoso é que o domínio da avaliação se encontre entre 5 e 50 Hz, dado que os valores característicos da malignidade do tecido ocorrem jã neste domínío» 0 amplificador 8 é ajustado de modo a efectuar essa limitação da banda de frequências utilizável» Além disso, o amplificador 8 elimina o componente de corrente contínua do sinal do fotodiodo»The intensity modulation could be recorded, through the indicated means, up to a frequency of about 5000 Hz. Above 5000 Hz, the inherent noise of the photodiode and the amplifier interferes with the modulation of intensity. However, if components with a lower level of noise were used, it would be possible to carry out the evaluation of the field beyond 5000 Hz. Up to about 1000 Hz, the intensity modulation is strong enough to be recorded by less than 3 Hz, it is advisable to eliminate the modulation of the intensity by filtration to exclude influences on the measurement result caused by the circulation of blood in the tissues. The most advantageous is that the domain of the evaluation is between 5 and 50 Hz, since the characteristic values of tissue malignancy already occur in this domain. The amplifier 8 is set In addition, the amplifier 8 eliminates the direct current component of the photodiode signal "

Em vez do fotodiodo, pode ser utilizado também um outro elemento fotosensível ou fotoeléctrico com baixo nível de ruído e linear» Além disso, o espectrómetro pode ser constituído por um computador com um dispositivo de indicação e programado para realizar uma FFT (Fast Fouríer Transformation-transformada rápida de Fourier), ou por um componente FFT integrado, ligado a uma unidade de indicação» Em ambos os casos, é necessário intercalar um conversor de analógico para digital (não representado no desenho)„ A figura 1b mostra uma indicação típica do espectrómetro 9, que representa as amplitudes das frequências componentes do sinal fornecido pelo fotodiodo, em escala logarítmica, em relação às frequências»Instead of the photodiode, a further photochemical or low-noise photoelectric element may also be used. In addition, the spectrometer may consist of a computer with an indicating device and programmed to perform a Fast Fourer Transformation- Fourier transform), or by an integrated FFT component, connected to an indicating unit. In both cases, an analog-to-digital converter (not shown in the drawing) must be inserted. "Figure 1b shows a typical spectrometer 9, which represents the amplitudes of the component frequencies of the signal provided by the photodiode, on a logarithmic scale, with respect to the frequencies "

Para realizar o processo para a determinação da distribuição espacial dos parâmetros, procede-se em princípio como no processo [/7/. 72 692 D.I.H/HA 65220In order to carry out the process for determining the spatial distribution of the parameters, it is in principle as in process [/ 7 /. 72 692 D.I.H / HA 65220

10 para a determinação de um parâmetro (figura 1), com a diferença de que a luz que incide no tecido é removida, de acordo com a figura 2, em vários pontos 5% 59 9 , S 9 9 9 , através de condutores luminosos 6, e transferida para fotodiodos 7, cujas saídas estão ligadas, passando pelos amplificadores 8, a uma unidade de microprocessador 10, cujas entradas estão munidas com conversores de analógico para digital. Esta unidade combina os sinais dos fotodiodos individuais, através do processo de solução de problemas "ill-posed", elaborando e interpolando uma matriz estrutural, que é representada numa unidade de indicação 11 ou num aparelho registador. A interpolação pode ser também realizada por uma unidade de interpolação (não representada no desenho) intercalada entre o microprocessador e o dispositivo de indicação. No entanto, a unidade de interpolação é normalmente implementada no microprocessador. é evidente que seria possível introduzir no tecido 2, em vários pontos 1, a luz de diferentes laseres 4, através de condutores luminosos 3 separados. Além disso, é possível que os passos de processamento de acordo com as figuras 1 e 2 sejam realizados por uma só unidade de microprocessador 10, sendo representados, ao mesmo tempo, numa única unidade de indicação 11- Uma representação deste género é apresentada pela figura 3. Os sinais de modulação de intensidade 12, fornecidos por quatro fotodiodos 7 e tendo passado por filtros passa banda, estão representados na margem inferior da indicação e formam a representação gráfica dos parâmetros específicos do tecido, no domínio do tempo. A partir de cada um dos sinais 12 é gerada, por meio de FFT, uma representação gráfica no domínio das frequências 13. Além disso, os sinais 12 são combinados para uma representação de um campo estrutural 14.10 for determining a parameter (figure 1), except that the light incident on the fabric is removed, according to figure 2, at various points 5% 59 9, S 9 9 9, through light conductors 6, and transferred to photodiodes 7, the outputs of which are connected via the amplifiers 8 to a microprocessor unit 10, the inputs of which are provided with analog-to-digital converters. This unit combines the signals of the individual photodiodes, through the " ill-posed " problem solving process, by constructing and interpolating a structural matrix, which is represented in an indicating unit 11 or in a recording apparatus. The interpolation may also be performed by an interpolation unit (not shown in the drawing) sandwiched between the microprocessor and the display device. However, the interpolation unit is usually implemented in the microprocessor. it is evident that it would be possible to introduce into the fabric 2 at various points 1 the light from different lasers 4 through separate light conductors 3. Furthermore, it is possible that the processing steps according to Figures 1 and 2 are carried out by a single microprocessor unit 10, being represented at the same time in a single display unit 11. A representation of this kind is shown by the figure 3. The intensity modulation signals 12, provided by four photodiodes 7 and having passed band pass filters, are shown in the lower margin of the display and form the graphical representation of the specific parameters of the tissue in the time domain. From each of the signals 12, a graphical representation in the frequency domain 13 is generated by means of FFT. In addition, the signals 12 are combined for a representation of a structural field 14.

Os passos processuais da FFT e da combinação para um campo estrutural são realizados periodicamente, em intervalos de tempo iguais, e estão indicados tal como representado na figura 3, pelo que se torna possível uma observação contínua, ou a longo prazo do comportamento do tecido.The procedural steps of the FFT and the combination for a structural field are performed periodically at equal time intervals and are indicated as shown in Figure 3 whereby a continuous or long-term observation of tissue behavior is possible.

Claims (20)

// // c T/~. te* 72 692 Ο-IhH/HA 65220 "11- REIVINDICA.....Q.....5 E S 1 " Processo para a determinação qualitativa e quantitativa de parâmetros específicos de um tecido biológico, caracterizado por se fazer passar através do tecido luz com banda de frequência estreita» sendo a modulação de intensidade do raio luminoso determinada no domínio de baixa frequência» modulação que é produzida pelos processos bioquímicos do tecido» após a sua passagem através do tecido» como parâmetro específico do tecido» e transformada num sinal eléctrico» sendo este representado e/ou avaliado pela separação das frequências.// // c T / ~. 72 692 Ο-IhH / HA 65220 " 11- " " A method for the qualitative and quantitative determination of specific parameters of a biological tissue characterized in that the narrow frequency band light is passed through the tissue, the intensity modulation of the light ray being determined in the low frequency domain modulation which is produced by biochemical tissue processes 'after passing through the tissue' as a tissue specific parameter 'and transformed into an electrical signal' being represented and / or evaluated by the separation of the frequencies. 2 - Processo de acordo com a reivindicação 1» caracterizado por se realizar a separação das frequências num passo FFT (transformada rápida de Fourier).A method according to claim 1, characterized in that the frequency separation is carried out in an FFT (Fast Fourier Transform) step. 3 - Processo para a determinação da distribuição geométrica de parâmetros específicos de um tecido biológico, caracterizado por se fazer passar através do tecido luz com banda de frequência estreita» em dírecções e/ou localizações diferentes, de preferência três ou quatro, sendo as modulações de intensidade dos raios luminosos determinadas individualmente no domínio de baixa frequência, modulações essas produzidas por processos bioquímicos do tecido» após a sua passagem através do tecido, como parâmetros específicos do tecido, e transformadas em sinais eléctricos» sendo estes combinados para a formação de um campo estrutural que é representado e/ou avaliado.A method for determining the geometric distribution of specific parameters of a biological tissue, characterized in that the light tissue with a narrow frequency band is passed through the tissue in different, preferably three or four, ditions and / or locations, the modulations of intensity of light beams determined individually in the low-frequency domain, which modulations are produced by biochemical processes of the tissue 'after passing through the tissue, as specific tissue parameters, and transformed into electrical signals', these being combined to form a field which is represented and / or evaluated. 4 - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a combinação ser realizada para um campo estrutural num passo de solução de um "problema posto por doença".A method according to claim 3, characterized in that the combination is carried out for a structural field in a solution step of a " disease problem ". 5 - Processo de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado por o campo estrutural ser interpolado.A process according to claim 3 or 4, characterized in that the structural field is interpolated. 6 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a modulação de intensidade do raio luminoso ser determinada no domínio de 0 a 5 000 Hz, de preferência, de 3 a 1 /Γ>Process according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the intensity modulation of the light ray is determined in the domain of 0 to 5 000 Hz, preferably 3 to 1 / Γ> 72 692 D-I-H/HA 65220 000 Hz, e sobretudo de 5 a 50 Hz.,72 692 D-I-H / HA 65220 000 Hz, and especially 5 to 50 Hz, 7 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, carácter izado por ser realizado periodicamente» em intervalos de tempo iguais.Process according to one of Claims 1 to 6, characterized in that it is carried out periodically at equal intervals. 8 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 1, ca-racterizado por a luz ser conduzida para o tecido e por sair do mesmo por meio de condutores luminosos»Method according to one of Claims 1 to 1, characterized in that the light is led to the fabric and out of it by means of light conductors 9 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, ca-racterizado por se utilizar um laser como fonte luminosa»A method according to one of claims 1 to 8, characterized in that a laser is used as the light source. 10 - Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterízado por o raio luminoso de intensidade modulado ser captado através de um fotodíodo»Method according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the modulated intensity light ray is taken through a photodiode ' 11 - Dispositivo para a determinação qualitativa e quantitativa de parâmetros específicos de um tecido biológico, caracteri— zado por compreender uma fonte luminosa com banda de frequência estreita (4), um condutor luminoso (3) para aproximar a luz da fonte luminosa ao tecido (2) e um outro condutor luminoso (6) para a saída da luz do tecido, sendo ligado este último condutor luminoso a urn dispositivo transformador opto-eléctrico Í7), cujo sinal de saída é proporcional ã intensidade luminosa incidente, e o qual está ligado, através de urn amplificador passa banda de baixa frequência (8), à entrada de um espectómetro (9).A device for the qualitative and quantitative determination of specific parameters of a biological tissue, characterized in that it comprises a light source with narrow frequency band (4), a light conductor (3) for bringing light from the light source to the fabric ( 2) and a further light conductor (6) for the output of the light from the fabric, said latter light conductor being connected to an opto-electric transformer (7), the output signal of which is proportional to the incident light intensity and which is connected , through a low frequency bandpass amplifier (8), to the input of a spectrometer (9). 12 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracte-rizado por o amplificador passa banda de baixa frequência (8) ser concebido para deixar passar as frequências numa largura de 0 a 5 000 Hz, de preferência 3 a 1 000 Hz, e sobretudo de 5 a 50 Hz, funcionando como limitador de passa banda»A device according to claim 11, characterized in that the low frequency bandpass amplifier (8) is designed to let the frequencies run in a width of 0 to 5 000 Hz, preferably 3 to 1 000 Hz, and above all 5 to 50 Hz, operating as a bandpass limiter » 13 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11 ou 12, ca-racterizado por o espectómetro (9) ser um elemento de FFT ou um microprocessador programado para a realização de uma FFT, com um conversor analógico/digital ligado a montante e um dispositivo -13- D-I.H/HA 65220 $ r/"OL __ indicador a jusante»A device according to claim 11 or 12, characterized in that the spectrometer (9) is an FFT element or a microprocessor programmed to realize an FFT, with an upstream analogue / digital converter and a device - 13- DI.H / HA 65220 $ r / "OL __ downstream indicator" 14 - Dispositivo para a determinação da distribuição geométrica de parâmetros específicos de um tecido biológico,, caracterizado por compreender, pelo menos, uma fonte luminosa de banda de frequência estreita (4), pelo menos, um condutor luminoso (3) para conduzir a luz da(s) fonte(s) luminosa(s) para o tecido (2) e vários, de preferência, três ou quatro outros condutores luminosos (6), em pontos diferentes (5% 59 9 , 5999), para a saída da luz do tecido, sendo ligados estes outros condutores luminosos a dispositivos transformadores opto-eléctricos (7), cujos respecti-vos sinais de saída são proporcionais à intensidade luminosa incidente e os quais são ligados, através de amplificadores passa banda de baixa frequência (8) às entradas, equipadas com convei sores analógico/digital, de um microprocessor (10), com um dispositivo d© indicação (11) ligado a jusante, e programado para combinar estes sinais para a formação de um campo estrutural»A device for determining the geometrical distribution of specific parameters of a biological tissue, characterized in that it comprises at least one narrow frequency band light source (4), at least one light conductor (3) for conducting the light of the light source (s) for the fabric (2) and several, preferably three or four other light conductors (6), at different points (5% 59 9, 5999), for the exit of the (7), the respective output signals of which are proportional to the incident light intensity and which are connected by means of low-frequency bandpass amplifiers (8) to the inputs, equipped with analog / digital transistors, of a microprocessor (10), with an indicating device (11) connected downstream, and programmed to combine these signals for the formation of a structural field 15 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracte-rizado por os amplificadores passa banda de baixa frequência (8) serem concebidos para deixar passar as frequências numa largura de banda de 0 a 5 000 Hz, de preferência 3 a 1 000 Hz, e sobretudo de 5 a 50 Hz, funcionando como limitador de passa banda»A device according to claim 11, characterized in that the low frequency bandpass amplifiers (8) are designed to let the frequencies pass in a bandwidth of 0 to 5 000 Hz, preferably 3 to 1 000 Hz, and above all from 5 to 50 Hz, acting as a bandpass limiter ' 16 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 14 ou 15, ca-racterizado por o microprocessor (10) para a formação do campo estrutural ser programado para a solução de um "problema posto por doença"„A device according to claim 14 or 15, characterized in that the microprocessor (10) for structural field formation is programmed for the solution of a " disease problem " 17 ~ Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado por se intercalar, entre o microprocessador e o dispositivo de indicação, uma unidade de interpolação, de preferência, implementada no microprocessador»Device according to one of Claims 14 to 16, characterized in that an interpolation unit is preferably inserted between the microprocessor and the display device, preferably implemented in the microprocessor ' 18 - Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 11 a 17, caracterizado por os condutores luminosos (3, 6) serem condutores luminosos de fibras de vidro» ~14~ 72 692 D-I.H/HA 65220Device according to one of Claims 11 to 17, characterized in that the light conductors (3, 6) are light conductors of glass fibers. 19 ~ Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 11 a 18* caracterizado por a fonte luminosa (4) ser um laser*Device according to one of Claims 11 to 18, characterized in that the light source (4) is a laser * 20 Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 11 a 19j, caracterizado por o dispositivo transformador opto-eléctrico (7) ser um fotodíodo* Lisboa* -5. JUL. 1991 Por KAPSCH AKTIENOESELLSCHAFT - 0 AQENTE OFICIAL -Device according to one of claims 11 to 19, characterized in that the opto-electric transformer device (7) is a photodiode. JUL. 1991 By KAPSCH AKTIENOESELLSCHAFT - 0 OFFICIAL OFFICER -
PT9823091A 1990-07-06 1991-07-05 A PROCESS AND DEVICE FOR THE QUALITATIVE AND QUANTITATIVE DETERMINATION OF SPECIFIC PARAMETERS OF A BIOLOGICAL TISSUE PT98230A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT144490 1990-07-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PT98230A true PT98230A (en) 1993-07-30

Family

ID=3514017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PT9823091A PT98230A (en) 1990-07-06 1991-07-05 A PROCESS AND DEVICE FOR THE QUALITATIVE AND QUANTITATIVE DETERMINATION OF SPECIFIC PARAMETERS OF A BIOLOGICAL TISSUE

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0538275A1 (en)
AU (1) AU8095991A (en)
IE (1) IE912141A1 (en)
IS (1) IS3726A7 (en)
PT (1) PT98230A (en)
WO (1) WO1992001216A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3433498B2 (en) * 1993-06-02 2003-08-04 浜松ホトニクス株式会社 Method and apparatus for measuring internal information of scattering medium
PL307419A1 (en) * 1995-02-21 1995-06-12 Andrzej Francisz Frydrychowski System for monitoring the cerebrospinal fluid filled space of cerebrum

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3328862A1 (en) * 1982-09-16 1985-02-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Tissue photometry method and device, in particular for quantatively determining the blood oxygen saturation from photometric measurements
JPS63165757A (en) * 1986-12-26 1988-07-09 Nippon Koden Corp Apparatus for measuring change in concentration of pigment in blood

Also Published As

Publication number Publication date
EP0538275A1 (en) 1993-04-28
AU8095991A (en) 1992-02-04
IE912141A1 (en) 1992-01-15
IS3726A7 (en) 1992-01-07
WO1992001216A1 (en) 1992-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Palmer et al. Autofluorescence Spectroscopy of Normal and Malignant Human Breast Cell Lines¶
CN101460091B (en) Raman analysis of tissue
Gulsen et al. Design and implementation of a multifrequency<? xpp qa?> near-infrared diffuse optical tomography system
CA1222566A (en) Method and apparatus for spectral transmissibility examination and analysis
CA2008831C (en) Method of detecting the presence of anomalies in biological tissues and cells in natural and cultured form by infrared spectroscopy
CN104968257B (en) The imaging system of probe with the guiding of EO-1 hyperion camera
US9750413B2 (en) Massively parallel diffuse optical tomography
US6230045B1 (en) Apparatus and method for localizing an object in a turbid medium
Mizeret et al. Instrumentation for real-time fluorescence lifetime imaging in endoscopy
WO2008096289A1 (en) Device and method for acquiring image data from a turbid medium
Inada Coherent detection imaging for medical laser tomography
DK1137937T3 (en) Use of hair to detect breast cancer, prostate cancer or Alzheimer&#39;s
Choi et al. Study of propagation of light along an acupuncture meridian
Applegate et al. Modulation frequency selection and efficient look-up table inversion for frequency domain diffuse optical spectroscopy
EP0877927A1 (en) Device for and method of forming an image of a turbid medium
Saikia et al. A cost-effective LED and photodetector based fast direct 3D diffuse optical imaging system
PT98230A (en) A PROCESS AND DEVICE FOR THE QUALITATIVE AND QUANTITATIVE DETERMINATION OF SPECIFIC PARAMETERS OF A BIOLOGICAL TISSUE
CN101262812B (en) Optical tomography imaging device
JP5674683B2 (en) Optical inspection device configured to be inserted at least partially into a turbid medium
US20040234187A1 (en) Method of and apparatus for measuring nonstationary oscillatory motion
Kleshnin et al. A technique for measuring oxygen saturation in biological tissues based on diffuse optical spectroscopy
TWI588492B (en) Near-field array detection method for detecting optically high scatter material
US20090259130A1 (en) Optical tomography measurement using an adapted brim for the receiving volume
US20100030084A1 (en) Diffuse optical tomography with markers containing fluorescent material
Matsushita et al. Qualitative near-infrared vascular imaging system with tuned aperture computed tomography

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Laying open of patent application

Effective date: 19930329

FC3A Refusal

Effective date: 19980925