RU2133584C1 - Infrared endoscope and method of detection of early pathology by image of examined tissues - Google Patents
Infrared endoscope and method of detection of early pathology by image of examined tissues Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133584C1 RU2133584C1 RU94031135A RU94031135A RU2133584C1 RU 2133584 C1 RU2133584 C1 RU 2133584C1 RU 94031135 A RU94031135 A RU 94031135A RU 94031135 A RU94031135 A RU 94031135A RU 2133584 C1 RU2133584 C1 RU 2133584C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- infrared
- pathology
- spectrum
- detection
- rays
- Prior art date
Links
Landscapes
- Endoscopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится преимущественно к медицине, а именно к устройствам медицинских эндоскопов, и может быть преимущественно использовано для выявления ранней патологии внутренних органов (например язв, опухолей). The invention relates primarily to medicine, namely to devices for medical endoscopes, and can be mainly used to detect early pathology of internal organs (for example, ulcers, tumors).
Изобретение может найти применение в криминалистике для выявления подделок надписей, выявления подделок художественных ценностей, в частности, картин, эстампов, эскизов и др., а также в авиации при выявлении дефектов в форме усталостных микротрещин и раковин сопловых и рабочих лопаток турбины газотурбинного двигателя во время технической диагностики при эксплуатации силовых энергетических установок самолета и двигателя и т.д. и т.п. The invention can find application in forensic science to identify falsifications of inscriptions, identify fakes of artistic values, in particular, paintings, prints, sketches, etc., as well as in aviation in identifying defects in the form of fatigue microcracks and nozzle shells and rotor blades of a gas turbine engine turbine during technical diagnostics during the operation of power plants of an airplane and engine, etc. etc.
Известен люминесцентный эндоскоп, содержащий эндоскопическую камеру со световодами для освещения и наблюдения, объектив, окуляр, осветитель, светоделитель, возбуждающие и запирающие светофильтры [1]. С помощью данного устройства облучают исследуемую ткань больного ультрафиолетовым светом и выявляют патологию внутреннего органа изменением уровня люминесценции. Known luminescent endoscope containing an endoscopic camera with optical fibers for lighting and observation, a lens, an eyepiece, an illuminator, a beam splitter, exciting and locking light filters [1]. Using this device, the test tissue of the patient is irradiated with ultraviolet light and pathology of the internal organ is detected by changing the level of luminescence.
Недостатком данного эндоскопа и способа выявления патологии внутреннего органа является нагрев исследуемой ткани больного ртутной лампой, что может усугубить тяжесть заболевания, а также недостаточная информативность уровня люминесценции для выявления ранней стадии патологии. The disadvantage of this endoscope and the method for detecting pathology of the internal organ is the heating of the patient’s tissue with a mercury lamp, which can aggravate the severity of the disease, as well as the lack of informativeness of the luminescence level to identify the early stage of the pathology.
Известен лазерно-эндоскопический спектроанализатор ЛЭСА-4, содержащий оптический спектроанализатор, лазерный источник возбуждения флюоресценции, оптико-волоконный катетер, полихроматор, систему оптических фильтров, который может быть подключен к персональному компьютеру [2]. С помощью данного устройства исследуемую ткань больного облучают белым светом и гелий-неоновым лазером во время медицинских процедур (гастроскопии, бронхоскопии, интраоперационной диагностики и др.) и выявляют опухоль по интенсивности и спектральному распределению флюоресценции ткани. Known laser-endoscopic spectrum analyzer LESA-4, containing an optical spectrum analyzer, a laser source of fluorescence excitation, an optical fiber catheter, a polychromator, an optical filter system that can be connected to a personal computer [2]. Using this device, the patient’s examined tissue is irradiated with white light and a helium-neon laser during medical procedures (gastroscopy, bronchoscopy, intraoperative diagnostics, etc.) and the tumor is detected by the intensity and spectral distribution of tissue fluorescence.
Данные устройства и способ выявления патологии позволяют обнаружить глубоко расположенную опухоль (до 5-10 мм под слизистой), но не определяют ее границ. These devices and a method for detecting pathology can detect a deeply located tumor (up to 5-10 mm under the mucosa), but do not determine its boundaries.
Наиболее близким к предлагаемому устройству инфракрасного зндоскопа является диагностический прибор, основанный на использовании излучения, близкого к ИК-части спектра [3], состоящий из трех основных узлов, предназначенных для облучения светом диагностируемых участков тела, сбора света не поглощенного тканями, и определения величины поглощения с разделением его на компоненты, выявляющие патологию. Closest to the proposed infrared zdoscope device is a diagnostic device based on the use of radiation close to the infrared part of the spectrum [3], consisting of three main units designed to irradiate diagnosed parts of the body with light, collect light not absorbed by the tissues, and determine the amount of absorption with its division into components revealing pathology.
Основным недостатком этого прибора является сложность его устройства, связанная с применением специальных фотоприемников, работающих в спектральном диапазоне 1000 ... 2500 нм, для которого кремниевые, являющиеся наиболее распространенными, не подходят. The main disadvantage of this device is the complexity of its device associated with the use of special photodetectors operating in the spectral range of 1000 ... 2500 nm, for which silicon, which is the most common, are not suitable.
Известны телевизионная система фирмы Welch Allyn (США) и способ выявления патологии внутренних органов с помощью данной системы, взятый нами за прототип заявленного способа [4] . Телевизионная система содержит три источника излучения (белого света), оптико-электронный преобразователь в форме миниатюрной камерной головки на ПЗС-матрице, блок индикации и анализа сигнала преобразователя в форме видеоконтрольного устройства и позволяет за счет последовательной передачи цветоделенных изображений получить количественную картину распределения патологических участков относительно здоровых. Способ выявления патологии внутренних органов осуществляется путем облучения исследуемой ткани больного тремя последовательно подаваемыми лучами, лежащими в видимой части спектра. На экране дисплея получают цветное изображение исследуемой ткани. Known television system company Welch Allyn (USA) and a method for identifying pathology of internal organs using this system, taken by us as a prototype of the claimed method [4]. The television system contains three radiation sources (white light), an optical-electronic converter in the form of a miniature camera head on a CCD matrix, a display and signal analysis unit of the converter in the form of a video monitoring device, and allows sequential transmission of color-separated images to obtain a quantitative picture of the distribution of pathological sections relative to healthy. A method for identifying the pathology of internal organs is carried out by irradiating the test tissue of the patient with three sequentially supplied rays lying in the visible part of the spectrum. A color image of the test tissue is obtained on the display screen.
Недостатками прототипа являются незначительная (до 1-2 мм) глубина проникновения красных, зеленых и синих лучей под слизистую и низкая достоверность выявления патологии на ранней стадии ее развития [5]. The disadvantages of the prototype are insignificant (up to 1-2 mm) the penetration depth of red, green and blue rays under the mucosa and the low reliability of the detection of pathology at an early stage of its development [5].
Цель изобретения - упрощение устройства эндоскопов и повышение достоверности выявления ранней стадии патологии по изображению исследуемых тканей. The purpose of the invention is to simplify the device of endoscopes and increase the reliability of identifying an early stage of pathology in the image of the studied tissues.
На чертеже изображена блок-схема инфракрасного эндоскопа. The drawing shows a block diagram of an infrared endoscope.
Заявляемый инфракрасный эндоскоп содержит эндоскопический зонд 1, с одной стороны к которому прикреплен осветитель 2, с другой - оптический инфракрасный преобразователь (ОИП) 3, который присоединен к блоку индикации и анализа сигнала преобразователя (БИАС) 4. ОИП представляет собой микросхему с оптическим входом. БИАС представляет собой плату или отдельный блок. The inventive infrared endoscope contains an endoscopic probe 1, on one side to which a illuminator 2 is attached, and on the other, an optical infrared converter (OIP) 3, which is connected to a signal indication and analysis unit of the converter (BIAS) 4. The OIP is a microcircuit with an optical input. BIAS is a board or a separate unit.
Осветитель 2 выполнен с возможностью формирования трех монохроматических лучей, хотя бы один из которых лежит в инфракрасной области спектра, второй луч - в инфракрасной или видимой области, а третий - в инфракрасной, видимой или в ультрафиолетовой областях спектра. The illuminator 2 is configured to form three monochromatic rays, at least one of which lies in the infrared region of the spectrum, the second ray in the infrared or visible region, and the third in the infrared, visible or ultraviolet regions of the spectrum.
Эндоскоп работает следующим образом. Эндоскопический зонд 1 передает инфракрасные лучи осветителя 2 на поверхность исследуемой ткани, воспринимает отраженные лучи и передает их на оптический вход ОИП 3, который формирует электрические импульсы, воспринимаемые в БИАС 4 и отображаемые на мониторе, который может быть как составной частью БИАС, так и в виде отдельного устройства. The endoscope works as follows. The endoscopic probe 1 transmits the infrared rays of the illuminator 2 to the surface of the tissue under study, picks up the reflected rays and passes them to the optical input of the OIP 3, which generates electrical pulses perceived in the BIAS 4 and displayed on the monitor, which can be either an integral part of the BIAS and as a separate device.
Примером реализации инфракрасного эндоскопа является комплект системы выявления ранней патологии внутренних органов по инфракрасному сигналу лапароскопа, содержащий ОИП, оптически сопряженный со штатным лапароскопом отечественного или импортного производства, БИАС - совместимый в ПЭВМ серии IBM OC/AT и программное обеспечение вывода инфракрасного изображения сигнала ОИП на экран монитора ПЭИМ. ОИП имеет посадочные места для прикрепления к лапароскопу при помощи переходных втулок, которые выполняют функцию крепежного элемента линзы, согласующий оптические апертуры окуляра лапароскопа и фоточувствительной поверхности матрицы фотоприемников. Матрица фотоприемников выполнена в форме расположенных на одной подложке не менее чем 256x256 фотоварикапов, фотодиодов или фоторезисторов, представляющих собой приборы с зарядовой связью (ПЗС). БИАС является отдельным блоком или платой, на его передней панели находятся индикация режимов работы и штепсельные разъемы для подсоединения к ОИП. Колориметрическая система БИАС соответствует телевизионному ГОСТ 14872-69 по общим техническим требованиям и оптическим испытательным таблицам и международным требованиям цветности RGB по монохроматическому излучению, где R (красный) - с длиной волны 0,700 мкм, G (зеленый) - с длиной волны 0,546 мкм, B (синий) - с длиной волны 0,436 мкм. Запись изображения внутренних органов осуществляется в форме импульсов телевизионного сигнала по ГОСТ 7845-72. Осветитель встроен в БИАС и имеет оптический соединитель, стыкуемый через гибкий световод с осветительным каналом лапароскопа, который обеспечивает подачу трех монохроматических лучей, регулируемой от 20 до 100% мощности (не более 20 мВт) инфракрасного и части видимого излучения на длинах волн 0,7 мкм; 0,8 мкм; 0,9 мкм. Осветитель может быть выполнен также в форме лазерных светодиодов, расположенных на одной подложке, но имеющих раздельное регулирование мощности излучения на каждой отдельно взятой длине волны для обеспечения заданного уровня цветности. An example of the implementation of an infrared endoscope is a system kit for detecting early pathology of internal organs by the infrared signal of a laparoscope, which contains an OIP that is optically coupled to a standard laparoscope of domestic or foreign manufacture, BIAS is compatible with IBM OC / AT series PCs and software for outputting an infrared image of the OIP signal to the screen PIM monitor. The IPR has seats for attachment to a laparoscope using adapter sleeves that act as a lens fastener that matches the optical apertures of the laparoscope eyepiece and the photosensitive surface of the photodetector array. The matrix of photodetectors is made in the form of at least 256x256 photovaricaps, photodiodes or photoresistors located on the same substrate, which are charge-coupled devices (CCD). BIAS is a separate unit or board, on its front panel there is an indication of operating modes and plug sockets for connection to the IPR. The BIAS colorimetric system complies with television GOST 14872-69 according to general technical requirements and optical test tables and international RGB color requirements for monochromatic radiation, where R (red) - with a wavelength of 0.700 μm, G (green) - with a wavelength of 0.546 μm, B (blue) - with a wavelength of 0.436 microns. Image recording of internal organs is carried out in the form of pulses of a television signal in accordance with GOST 7845-72. The illuminator is built into the BIAS and has an optical connector that connects through a flexible light guide to the laparoscope illumination channel, which supplies three monochromatic rays, adjustable from 20 to 100% of the power (no more than 20 mW) of infrared and part of the visible radiation at wavelengths of 0.7 μm ; 0.8 microns; 0.9 μm. The illuminator can also be made in the form of laser LEDs located on the same substrate, but having separate regulation of the radiation power at each individual wavelength to ensure a given color level.
Способ выявления ранней патологии внутренних органов по изображению исследуемых тканей осуществляется следующим образом. Больному в зависимости от места расположения предполагаемой патологии вводят инфракрасный эндоскоп (в форме гастро-, бронхо-, лапаро-, цистоскопа и др.) и облучают исследуемую ткань в течение 1/30 с последовательно подаваемыми тремя монохроматическими разноспектральными лучами: одним лучом инфракрасной области спектра, вторым - лежащим в инфракрасной или видимой области, третьим - в инфракрасной, видимой или ультрафиолетовой областях спектра излучения. На экране дисплея получают три моноцветных картины, которые совмещаются друг с другом, выявляют дополнительную патологию и определяют границы патологии. Производят измерение границ патологии. A method for identifying early pathology of internal organs from the image of the studied tissues is as follows. Depending on the location of the alleged pathology, the patient is given an infrared endoscope (in the form of a gastro-, bronchus-, laparo-, cystoscope, etc.) and the test tissue is irradiated for 1/30 with three monochromatic, different-spectral rays successively supplied: one beam of the infrared region of the spectrum , the second - lying in the infrared or visible region, the third - in the infrared, visible or ultraviolet regions of the radiation spectrum. Three monochromatic pictures are obtained on the display screen, which are combined with each other, identify additional pathology and determine the boundaries of the pathology. Measure the boundaries of the pathology.
Пример 1. Больной К. поступил в клинику с диагнозом: гастрит. Проведено обследование при помощи штатного гастроскопа. Диагноз подтвержден. Больного дополнительно обследовали при помощи системы выявления ранней патологии внутренних органов по инфракрасному сигналу гастроскопа. Больного облучали красными лучами с максимумом спектральной плотности излучения на длине волн 0,7 мкм. Кроме того, больного облучали инфракрасными лучами, имеющими максимум спектральной плотности излучения на длине волны 0,8 мкм и 0,9 мкм. Получили три изображения язвы на экране дисплея, совместили их и выявили дополнительную патологию в форме нарождающейся опухоли размером 0,6x06 мм. Example 1. Patient K. was admitted to the hospital with a diagnosis of gastritis. A survey was carried out using a regular gastroscope. The diagnosis is confirmed. The patient was additionally examined using the detection system for early pathology of internal organs by infrared signal of the gastroscope. The patient was irradiated with red rays with a maximum spectral density of radiation at a wavelength of 0.7 μm. In addition, the patient was irradiated with infrared rays having a maximum spectral radiation density at a wavelength of 0.8 μm and 0.9 μm. We received three images of an ulcer on the display screen, combined them and revealed an additional pathology in the form of an emerging tumor 0.6x06 mm in size.
Таким образом, применение предлагаемого инфракрасного эндоскопа и способа выявления ранней патологии по изображению исследуемых тканей позволяет с большей достоверностью обнаружить патологию на ранней стадии ее развития и упрощает устройство эндоскопа за счет применения в качестве осветителя маломощных лазерных твердокристаллических светодиодов. Thus, the use of the proposed infrared endoscope and a method for detecting early pathology from the image of the studied tissues makes it possible to more accurately detect the pathology at an early stage of its development and simplifies the device of the endoscope due to the use of low-power laser solid-crystal LEDs as a illuminator.
Источники информации
1. Люминесцентный эндоскоп. Авторское свидетельство СССР N 891062 МКИ A 01 B 1/00, 1981 г.Sources of information
1. Luminescent endoscope. USSR copyright certificate N 891062 MKI A 01 B 1/00, 1981
2. Лазерно-эндоскопический спектроанализатор ЛЭСА-4. Проспект Института общей физики РАН, Московской медицинской академии, Онкологического Центра РАМН, лаборатории лазерной биоспектроскопии. - М., 1993. 2. Laser-endoscopic spectrum analyzer LESA-4. Prospect of the Institute of General Physics of the Russian Academy of Sciences, Moscow Medical Academy, Oncology Center of RAMS, laboratory of laser biospectroscopy. - M., 1993.
3. Диагностический прибор. Патент ЕР N 0467459, кл. A 61 B 1/00, 1991 г. 3. The diagnostic tool. Patent EP N 0467459, cl. A 61 B 1/00, 1991
4. Телевизионный эндоскоп. //Технические средства медицинской интероскопии (под ред. Леонова Б.И.). - М., Медицина. -1989. -С.267-268. 4. Television endoscope. // Technical means of medical interoscopy (under the editorship of Leonov B.I.). - M., Medicine. -1989. -C.267-268.
5. Вайль Ю.С., Вариновский Я.М. Инфракрасные лучи в клинической диагностике и медико-биологических исследованиях. -Медицина, Ленинградское отделение. -1969. - 18 с. 5. Weil, Yu.S., Varinovsky, Y.M. Infrared rays in clinical diagnosis and biomedical research. -Medicine, Leningrad branch. -1969. - 18 p.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94031135A RU2133584C1 (en) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | Infrared endoscope and method of detection of early pathology by image of examined tissues |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94031135A RU2133584C1 (en) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | Infrared endoscope and method of detection of early pathology by image of examined tissues |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94031135A RU94031135A (en) | 1996-10-20 |
RU2133584C1 true RU2133584C1 (en) | 1999-07-27 |
Family
ID=20159974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94031135A RU2133584C1 (en) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | Infrared endoscope and method of detection of early pathology by image of examined tissues |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2133584C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1781200A2 (en) * | 2004-08-04 | 2007-05-09 | Cardio-Optics, Inc. | Transparent electrode for the radiofrequency ablation of tissue |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019148477A1 (en) | 2018-02-03 | 2019-08-08 | Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. | An endoscope |
-
1994
- 1994-08-10 RU RU94031135A patent/RU2133584C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
2. Вайль Ю.С., Варановский Я.М. Инфракрасные лучи в клинической диагностике и медико-биологических исследованиях. - Медицина, Ленинг. отд., 1969, с.13. 3. Радиотехника, 1991, N 8, c.60-61. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1781200A2 (en) * | 2004-08-04 | 2007-05-09 | Cardio-Optics, Inc. | Transparent electrode for the radiofrequency ablation of tissue |
EP1781200A4 (en) * | 2004-08-04 | 2010-04-21 | Olympus Corp | Transparent electrode for the radiofrequency ablation of tissue |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94031135A (en) | 1996-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7697975B2 (en) | Methods and apparatus for fluorescence imaging using multiple excitation-emission pairs and simultaneous multi-channel image detection | |
CN106572792B (en) | Method and component for multispectral imaging | |
US7257437B2 (en) | Autofluorescence detection and imaging of bladder cancer realized through a cystoscope | |
US5769792A (en) | Endoscopic imaging system for diseased tissue | |
CA2042075C (en) | Endoscopic imaging system | |
US6678398B2 (en) | Dual mode real-time screening and rapid full-area, selective-spectral, remote imaging and analysis device and process | |
KR100785279B1 (en) | Apparatus for photo-diagnosis of skin disease using uniform illumination | |
CN1289239A (en) | Fluorescence imaging endoscope | |
US20110042580A1 (en) | Fluorescence quantification and image acquisition in highly turbid media | |
IL173288A (en) | Method and device for the detection and characterization of biological tissue | |
JP2006525494A (en) | Real-time simultaneous multimode imaging and its spectroscopic applications | |
KR20010110420A (en) | Autofluorescence imaging system for endoscopy | |
US20100210951A1 (en) | Optical System for Imaging of Tissue Lesions | |
JP2012024283A (en) | Endoscope diagnostic apparatus | |
US6405074B1 (en) | Detection of cancer using cellular autofluorescence | |
RU2661029C1 (en) | Fluorescent navigation device for neurosurgery | |
RU2133584C1 (en) | Infrared endoscope and method of detection of early pathology by image of examined tissues | |
WO1999065394A1 (en) | Detection of cancer using cellular autofluorescence | |
JP2004008230A (en) | Fluorescent diagnostic information producing apparatus | |
RU2370202C1 (en) | Automated device for diagnosing oncopathologies in gynecology | |
Kustov et al. | Intraoperative video-fluorescence navigation by PpIX and tissue saturation measurement during surgical resection of gastric malignant tumor | |
RU203175U1 (en) | VIDEO FLUORESCENCE DEVICE FOR ANALYSIS OF THE INTRATUAL DISTRIBUTION OF PHOTOSENSIBILIZERS OF THE FAR RED AND NEXT INFRARED RANGE OF MALIGNANT NAVIGATIONS OF THE HEAD AND NECK | |
JP2022527642A (en) | Medical devices that utilize narrow-band imaging | |
Papayan et al. | Contact luminescence spectromicroscopic instruments for biomedical studies | |
Pauli et al. | Multiple fluorophore-analysis (MFA) for qualitative tissue diagnosis in the oral cavity |