TWI572331B - 旋轉式光學斷層掃描裝置 - Google Patents

Description

旋轉式光學斷層掃描裝置

本發明係關於一種光學斷層掃描技術，尤指一種旋轉式光學斷層掃描裝置。

擴散光學斷層掃描技術在生醫光學領域是一項非常有潛力的造影技術，其是利用近紅外光來量測生物體中正常與不正常組織之散射與吸收的程度不同，藉此來重建影像，主要的應用方面為大腦功能性檢測以及乳癌偵測。

當光源及光線偵測器貼附在皮膚上時，光線經由光源投射進入組織內部，並在組織內部產生擴散效應，而部分的光線即會擴散至光線偵測器，藉此令後續之影像重建硬體或軟體進行影像重建，以得出組織內部之相關情況。

然而，光源與光線偵測器數量及相對位置會影響到偵測範圍及深度，而組織散射係數(scattering coefficient)與吸收係數(absorption coefficient)也將影響到影像重建演算法推導。於現行之光線斷層感測技術領域中，許多擴散光學斷層感測技術之實施方式係藉由體積龐大且成本昂貴之固定式掃描裝置予以完成，也就是光源與光線偵測器之位置，於單次的感測程序中僅固定對準於待測物之單一區域。若欲增加偵測面積，則需增設額外的光線偵測器，故，此種方式增加了裝置體積及成本，亦間接性地局限了後續影像重建的效能，同時，也間接造成地對待測者造成極大的經濟負擔。

因此，為了實現能夠適應於待測物不同之區域之感測，以及提升影像重建之完整度，降低待測者經濟負擔等實際需求，發展新式的感測技術已是刻不容緩。

本發明係提供一種旋轉式光學斷層掃描裝置，係包括：發光單元，係設置於一待測物的表面上，並發出入射光線至該待測物的表面下之組織；以及偵測單元，係設置於該待測物上並圍繞著該發光單元移動，該偵測單元用以接收該待測物的表面下之組織對該入射光線所擴散出之擴散光線，以產生該待測物的表面下之組織的感測資訊。

其次，本發明復提供另一種旋轉式光學斷層掃描裝置，係包括：發光單元，係設置於一待測物的表面上，並發出入射光線至該待測物的表面下之組織；承載件，係設置於該待測物上並具有一透光孔，並持續轉動以使該透光孔以該發光單元為中心圍繞著該發光單元移動；以及偵測單元，係設置於該發光單元上方，用以通過該透光孔接收該待測物的表面下之組織對該入射光所擴散之擴散光線，並據以產生該待測物的表面下之組織的感測資訊。

所述之感測資訊可包括該擴散光線的角度。

且所述之承載件可為一圓盤，用以承載該偵測單元圍繞著該發光單元進行圓周運動。

此外，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置可包括一定位單元，用以產生該旋轉式光學斷層掃描裝置的之位置資訊，該光學斷層掃描裝置可將該感測資訊及該位置資訊傳 輸至一影像重建模組，以由該影像重建模組依據該感測資訊及該位置資訊利用演算法重建該待測物表面下之組織的影像。

由於本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置之偵測單元為可移動式，或可利用移動的透光孔配合固定的偵測單元，此可等效於在發光單元周圍設置多個偵測單元。又本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置可包括定位單元，故能於待測物之複數個區域進行移動，故可擴大掃描範圍並提昇影像解析度。

以下係藉由特定的具體實施型態說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士，係可藉由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。而本發明亦可藉由其他不同的具體實施型態加以施行或應用。

請先一併參閱第1及2圖，以了解本發明提供之旋轉式光學斷層掃描裝置之第一實施例。第1圖係為旋轉式光學斷層掃描裝置之第一實施例之基本結構示意圖，第2圖係為第一實施例的旋轉式光學斷層掃描裝置設置於一待測物表面上之示意圖。

本發明提供之旋轉式光學斷層掃描裝置係用以於待測物之表面上進行掃描，其中，待側物可例如為人體乳房，光學斷層掃描裝置設置於皮膚S上，可偵測皮膚S下的組織T中是否有不正常組織，例如腫瘤、癌細胞等。

發光單元10係放置於待測物的表面上，並發出入射 光線至皮膚S下之組織T。皮膚S下之組織T散射或吸收該入射光線而產生擴散光線。

偵測單元11係設置於該待測物上並圍繞著發光單元10進行移動，以接收組織T對該入射光線所擴散出之擴散光線，進而產生組織T之感測資訊，其中，該感測資訊包括該擴散光線的角度。

於本實施例中，偵測單元11可以發光單元10為圓心，於發光單元10周圍進行等距離移動。如第1和2圖所示，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置可包括承載件12，承載件12可為一圓盤，用以承載著偵測單元11以發光單元10為圓心圍繞著發光單元10進行圓周運動。另外，亦可包括驅動機構(未圖示)，其可驅動承載件12轉動以使偵測單元11以發光單元10為圓心圍繞著發光單元10進行圓周運動。

又，參閱第4圖，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置還可包括定位單元13，其可產生旋轉式光學斷層掃描裝置之位置資訊，因此，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置可在皮膚S上移動來偵測組織T的不同區域。此外，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置還可將偵測單元11所產生之感測資訊及定位單元所產生之位置資訊傳送至一重建單元(未圖示)，例如載有重建程式之電腦或其他電子裝置，其可依據感測資訊及位置資訊進行組織T的影像重建，如第5圖所示者。

同時參閱第4和5圖，首先，將旋轉式光學斷層掃描 裝置放置於待測物表面上，此時定位單元13先定義一初始位置，如第4和5圖中的兩軸交叉點，故當旋轉式光學斷層掃描裝置在待測物表面上位移時，定位單元13能即時產生旋轉式光學斷層掃描裝置之目前位置。再者，當旋轉式光學斷層掃描裝置重複掃描同一區域時，新的影像重建之資料會覆蓋過舊的影像重建之資料。因此，具有定位單元的旋轉式光學斷層掃描裝置除可擴大掃描範圍之外，還可提昇影像掃描的解析度。

再參酌第1、2圖所示意之部份技術特徵以同時參閱第3圖，從而了解本發明提供之旋轉式光學斷層掃描裝置之第二實施例。

發光單元20設置於待測物表面上，並發出入射光線L進入待測物表面下之組織中。

承載件22設置於待測物上並具有一透光孔220，承載件22會轉動以使透光孔220圍繞著發光單元移動。如第3圖所示，承載件22可為一圓盤，其邊緣可具有齒狀結構，以供包含馬達、動作偵測器及齒輪之驅動結構M予以驅動，使透光孔220能藉由驅動結構M之驅動而以發光單元20為圓心進行圓周運動。

偵測單元21係設置於發光單元20上方，如第3圖所示，其位置可與發光單元20相對應。偵測單元21可接收該待測物表面下之組織對入射光線L擴散再通過透光孔220之擴散光線L’，進而產生待測物表面下之感測資訊。

本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置還可包括設於承 載件22上之凸透鏡24，可使通過透光孔220之擴散光線L’折射至發光單元20上方之偵測單元21。

因此，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置的第一實施例和第二實施例的差別在於，於第一實施例中，偵測單元11係以發光單元10為圓心圍繞著它進行圓周運動；而於第二實施例中，偵測單元21係在發光單元20的上方不動，轉動的是設置在待測物上之具有透光孔220的承載件22，藉由透光孔220以發光單元20為圓心圍繞著它進行圓周運動，使待測物表面下之組織吸收/散射入射光線L之後而擴散出之擴散光線L’能行進至偵測單元20。

另外，於第二實施例中，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置亦可包括定位單元(本圖未圖示，可參考第4圖的定位單元13)，定位單元可產生旋轉式光學斷層掃描裝置之位置資訊，故，當旋轉式光學斷層掃描裝置在待測物表面上移動時，可知目前偵測單元所偵測的是待測物的哪一區域。同樣地，於第二實施例中，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置可將偵測單元所產生之感測資訊及定位單元所產生之位置資訊傳輸至一重建模組，以進行影像重建，可參閱前述第5圖及其對應之說明。

綜上所述，由於本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置具有以發光單元為中心圍繞其轉動之偵測單元(或圍繞發光單元轉動之透光孔)，故可等效為在發光單元周圍設置多個偵測單元之光學斷層掃描裝置。又，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置具有定位單元，故能於待測物上移動以偵測 待測物表面下之不同區域的組織。因此，本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置具有結構簡單之優點，亦能免除習知的感測技術無法連續並快速地對待測物多個不同之區域進行感測之缺失，同時藉由所進行之整合性影像重建，更進一步突破習知技術中影像重建完整度不足之缺陷。

惟，上述實施型態，僅用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施型態進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

10、20‧‧‧發光單元

11、21‧‧‧偵測單元

12、22‧‧‧承載件

13‧‧‧定位單元

220‧‧‧透光孔

24‧‧‧凸透鏡

L‧‧‧入射光線

L’‧‧‧擴散光線

M‧‧‧驅動結構

S‧‧‧皮膚

T‧‧‧組織

第1圖係為本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置第一實施例之基本結構示意圖；第2圖係為本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置第一實施例設置於待測物之示意圖；第3圖係為本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置第二實施例之結構示意圖；第4圖係為本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置進行光學斷層掃描之使用狀態圖；以及第5圖係為本發明之旋轉式光學斷層掃描裝置進行影像重建之示意圖。

10‧‧‧發光單元

11‧‧‧偵測單元

12‧‧‧承載件

Claims (9)

1. 一種旋轉式光學斷層掃描裝置，係包括：承載件，係具有一轉動中心，並於斷層掃描期間以該轉動中心為軸轉動；發光單元，係設置於該承載件的轉動中心上，並於該斷層掃描期間發出入射光線至一待測物的表面下之組織；以及單一偵測單元，係固定設置於該承載件上，並於該斷層掃描期間隨著該承載件的轉動而以該發光單元為圓心進行圓周運動，該單一偵測單元用以接收該待測物的表面下之組織對該入射光線所擴散出之擴散光線，以產生該待測物的表面下之組織的感測資訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉式光學斷層掃描裝置，復包括驅動該承載件之驅動機構，該驅動機構係用以驅動該承載件轉動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之旋轉式光學斷層掃描裝置，復包括定位單元，係用以產生該旋轉式光學斷層掃描裝置的之位置資訊。
4. 如申請專利範圍第3項所述之旋轉式光學斷層掃描裝置，其中，該光學斷層掃描裝置係將該感測資訊及該位置資訊傳輸至一影像重建模組，以由該影像重建模組依據該感測資訊及該位置資訊利用演算法重建該待測物表面下之組織的影像。
5. 一種旋轉式光學斷層掃描裝置，係包括： 發光單元，係設置於待測物的表面上，並發出入射光線至該待測物的表面下之組織；承載件，係設置於該待測物上並具有一透光孔，並持續轉動以使該透光孔以該發光單元為中心圍繞著該發光單元移動；以及偵測單元，係設置於該發光單元上方，係用以通過該透光孔接收該待測物的表面下之組織對該入射光線所擴散之擴散光線，並據以產生該待測物的表面下之組織的感測資訊。
6. 如申請專利範圍第5項所述之旋轉式光學斷層掃描裝置，復包括設置於該承載件上之凸透鏡，係用以使通過該透光孔之擴散光線折射至該偵測單元。
7. 如申請專利範圍第5項所述之旋轉式光學斷層掃描裝置，復包括驅動該承載件之驅動機構，係用以驅動該承載件轉動以使該透光孔以該發光單元為中心圍繞著該發光單元移動。
8. 如申請專利範圍第7項所述之旋轉式光學斷層掃描裝置，其中，該承載件為一圓盤，該驅動機構用以驅動該圓盤轉動以使該偵測單元以該發光單元為圓心圍繞著該發光單元進行圓周運動。
9. 如申請專利範圍第5項所述之旋轉式光學斷層掃描裝置，復包括定位單元，係用以產生該旋轉式光學斷層掃描裝置的之位置資訊。