TWM455474U - 複數波長之斷層成像系統 - Google Patents
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Description
本創作是有關於一種複數波長之斷層成像系統，特別是有關於一種具有安全性高、建置成本低及擬真的彩色斷層影像的複數波長之斷層成像系統。
近年來，美容醫學產業成長快速，估計其市值已達一千五百億美金，形成所謂的「美麗產業」。由於皮膚是一個人的外表，並廣泛被視為愛情與事業運勢的重要象徵，因此瞭解皮膚表面與深層的健康狀況，格外重要。欲顯現出肌膚深層的影像，使用生醫光電相關技術，實屬必要。目前，最熱門的技術包括共軛焦螢光顯微術、雙光子顯微術、二倍頻顯微術、光學同調顯微術等。
目前常用於皮膚深層顯像的技術，各有其長處，茲根據穿透深度、影像解析度、是否須使用染劑或染料、是否使用強光源照射成像、單彩或全彩、系統成本高低等特性，比較其規格如下：
表一、各種可顯現皮膚深層影像的光電技術之相關規格比較
表一、各種可顯現皮膚深層影像的光電技術之相關規格比較
其中，共軛焦螢光顯微術與雙光子顯微術的解析度高，但其缺點為須使用對人體可能有副作用或導致過敏的染劑或染料；二倍頻顯微術之解析度很高，但和雙光子顯微術一樣須使用高強度的超快雷射脈衝，成本甚高亦有可能對人體造成危害；光學同調掃瞄術的穿透深度較深，但和以上技術一樣，均僅能提供單彩影像，對於女性關心面貌顯像的使用者來說，較不具立即吸引力。
有鑑於上述習知技藝之問題，本創作之目的就是在提供一種複數波長之斷層成像系統，以解決習知的皮膚深層顯像技術所具有須使用對人體可能有副作用或導致過敏的染劑或染料、成本甚高、對人體造成危害及僅能提供單彩影像的問題。
根據本創作之目的，提出一種複數波長之斷層成像系統，其包含光源產生器、分光模組、物鏡、掃描模組、感測模組、資料庫及處理模組。光源產生器產生不同波長之複數個光束。分光模組接收各光束，並將各光束區分為參考光束及檢測光束。物鏡接收參考光束並反射至分光模組。掃描模組接收檢測光束，並將檢測光束投射至待檢物，且待檢物反射複數個量測光束經由掃描模組至分光模組。感測模組接收來自於分光模組之參考光束及複數個量測光束，並據以產生複數個量測訊號。資料庫儲存複數筆光譜資料。處理模組電性連接感測模組及資料庫，以根據複數個量測訊號及該些光譜資料，以建立全彩斷層影像。
其中，光源產生器係產生符合近紅外線（Near Infrared, NIR）波長之光束。
其中，光源產生器係產生符合三原色（RGB）波長之光束。
其中，光源產生器係產生符合近紫外線（Ultra-Violet A, UVA）波長之光束。
其中，掃描模組將檢測光束以投射至待檢物之複數個空間點，各空間點將檢測光束反射成量測光束。
其中，處理模組依據複數個量測訊號建立對應待檢物之各空間點之暫時影像。
其中，處理模組依據各量測訊號所得之數據資料，與複數個光譜資料進行比對，並依據複數個光譜資料對暫時影像中對應各空間點之部分進行著色，以將暫時影像轉換為全彩斷層影像。
其中，光源產生器更包含複數個發光二極體，以藉由複數個發光二極體發出複數個光束。
其中，掃描模組更包含浮動式聚焦掃描鏡頭，其設置於分光模組與待檢物之間。
其中，複數波長之斷層成像系統更包含量測本體，光源產生器、分光模組、物鏡、掃描模組及感測模組係設置於量測本體。
其中，複數波長之斷層成像系統更包含基座，其包含控制模組，以控制光源產生器、分光模組、物鏡、掃描模組及感測模組之作動。
其中，控制模組係電性連接處理模組，以將複數個量測訊號傳送至處理模組。
其中，複數波長之斷層成像系統更包含顯示模組，其電性連接處理模組，以顯示全彩斷層影像。
承上所述，本創作之複數波長之斷層成像系統，其可具有多個下述優點：
（1）此複數波長之斷層成像系統可藉由使用到各種屬於非游離輻射波長的半導體環保光源如LED或LD，而無須如習知技術需使用染劑或高能雷射，藉此可大大降低對人體的危害，並亦能降低建置成本。
（2）此複數波長之斷層成像系統係利用讀取量測光束之方式，並非基於螢光效應或非線性效應產生的受激螢光信號，因此進入肌膚組織與讀出組織信號較為容易，不但可輕易取得真皮組織深層的影像、且對於偵測系統之要求與成本亦相對較低。
（3）此複數波長之斷層成像系統可藉由處理模組對暫時影像中的各空間點部分進行著色，以提供使用者擬真的彩色影像，藉此可解決習知技術多僅能提供單彩成像的問題。
1‧‧‧複數波長之斷層成像系統
10‧‧‧光源產生器
101‧‧‧光束
102‧‧‧參考光束
103‧‧‧檢測光束
11‧‧‧分光模組
12‧‧‧物鏡
13‧‧‧掃描模組
131‧‧‧浮動式聚焦掃描鏡頭
14‧‧‧感測模組
141‧‧‧量測訊號
15‧‧‧量測本體
16‧‧‧基座
17‧‧‧控制模組
20‧‧‧資料庫
201‧‧‧光譜資料
21‧‧‧處理模組
211‧‧‧全彩斷層影像
212‧‧‧暫時影像
22‧‧‧顯示模組
3‧‧‧待檢物
31‧‧‧量測光束
32‧‧‧空間點
S40~S47‧‧‧步驟
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31‧‧‧量測光束
32‧‧‧空間點
S40~S47‧‧‧步驟
第1圖係為本創作之複數波長之斷層成像系統之示意圖。
第2圖係為本創作之複數波長之斷層成像系統之第一實施例之第一示意圖。
第3圖係為本創作之複數波長之斷層成像系統之第一實施例之第二示意圖。
第4圖係為本創作之複數波長之斷層成像系統之第二實施例之示意圖。
第5圖係為本創作之複數波長之斷層成像系統之成像方法流程圖。
第2圖係為本創作之複數波長之斷層成像系統之第一實施例之第一示意圖。
第3圖係為本創作之複數波長之斷層成像系統之第一實施例之第二示意圖。
第4圖係為本創作之複數波長之斷層成像系統之第二實施例之示意圖。
第5圖係為本創作之複數波長之斷層成像系統之成像方法流程圖。
以下將參照相關圖式，說明依本創作之複數波長之斷層成像系統之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第1圖，其係為本創作之複數波長之斷層成像系統之示意圖。如圖所示，複數波長之斷層成像系統1包含光源產生器10、分光模組11、物鏡12、掃描模組13、感測模組14、資料庫20及處理模組21。光源產生器10產生不同波長之複數個光束101。分光模組11接收各光束101，並將各光束101區分為參考光束102及檢測光束103。物鏡12接收參考光束102並反射至分光模組11，其中物鏡12較佳可為一平面鏡。掃描模組13接收檢測光束103，並將檢測光束130投射至待檢物3，且待檢物3反射複數個量測光束31經由掃描模組13至分光模組11。感測模組14接收來自於分光模組11之參考光束102及複數個量測光束31，並據以產生複數個量測訊號141。資料庫20儲存複數筆光譜資料201。處理模組21電性連接感測模組14及資料庫20，以根據複數個量測訊號141及該些光譜資料201，以建立全彩斷層影像211。
上述之待測物3，較佳可為體表的皮膚表面(包括臉部、手部、胸部及身體表面其他部位之皮膚)或耳鼻喉腔、口腔，更或者為消化道、泌尿道或生殖道等的內側表面(配合使用內視鏡)。
而上述之光源產生器10較佳可產生符合近紅外線（Near Infrared, NIR）波長之光束101，其用於傳統光學同調斷層攝影術(optical coherence tomography, OCT)的3D真皮深層造影。
而且，光源產生器10較佳可產生符合三原色（RGB）波長之光束101，其用於OCT的全彩3D表皮層與真皮上層造影。其中，三原色之光束101可為具低同調特性的三原色發光二極體(RGB LED)，其所發出的三原色光束101之色光分別為紅色色光、綠色色光及藍色色光，且其各色頻寬分別為30~100 nm之間，恰符合低同調干涉術中光源頻寬必須比單色光寬、比全頻光窄的特殊要求。
再者，光源產生器10較佳可產生符合近紫外線（Ultra-Violet A, UVA）波長之光束101，其用於偵測膠原蛋白的螢光光譜。
此外，光源產生器較佳更可包含複數個發光二極體，以藉由複數個發光二極體發出複數個光束101。
請參閱第2圖與第3圖，其係為本創作之複數波長之斷層成像系統之第一實施例之第一示意圖及第二示意圖。並請一併參閱第1圖。如圖所示，本創作之掃描模組13將檢測光束103以投射至待檢物3之複數個空間點32，各空間點32將檢測光束103反射成量測光束31。
且，複數個量測光束31經由掃描模組13、分光模組11至感測模組14，並由感測模組14將依據參考光束102及複數個量測光束31所產生之複數個量測訊號141傳送至處理模組21。
而處理模組21依據複數個量測訊號141建立對應待檢物3之各空間點32之暫時影像212。並且，處理模組21依據各量測訊號141所得之數據資料，與複數個光譜資料201進行比對，並依據複數個光譜資料201對暫時影像212中對應各空間點32之部分進行著色，以將暫時影像212轉換為全彩斷層影像211。
上述中，掃描模組13較佳更可包含浮動式聚焦掃描鏡頭131，其設置於分光模組11與待檢物3之間。
再者，複數波長之斷層成像系統1更包含量測本體15，光源產生器10、分光模組11、物鏡12、掃描模組13及感測模組14係設置於量測本體15。而且，複數波長之斷層成像系統1更包含基座16，其包含控制模組17，以控制光源產生器10、分光模組11、物鏡12、掃描模組13及感測模組14之作動。其中，控制模組17係電性連接處理模組21，以將複數個量測訊號141傳送至處理模組21。
又，複數波長之斷層成像系統1更包含顯示模組22，其電性連接處理模組21，以顯示全彩斷層影像211。
舉例來說，操作者係可藉由手持本創作之複數波長之斷層成像系統1之量測本體15，對一使用者進行檢測，於本實施例中，係以皮膚表面作為示例。於進行檢測時，基座16之控制模組17會先驅動光源產生器10產生符合NIR、RGB、UVA或其組合的波長的複數個光束101，並將其光束101投射至分光模組11。而分光模組11將各光束101區分為參考光束102及檢測光束103，並將參考光束102射向物鏡12，以及將檢測光束103射向掃描模組13。
接著，物鏡12將此參考光束102反射回分光模組11。而掃描模組13藉由浮動式聚焦掃描鏡頭131將檢測光束103投射至待檢物3的複數個空間點32中。各空間點32於接收將檢測光束103後，形成量測光束31並將其反射至。量測光束31經由掃描模組13及浮動式聚焦掃描鏡頭131至分光模組11。
此時，分光模組11將物鏡12所反射的參考光束102，及待檢物3各空間點32所反射的量測光束31，傳送至感測模組14。感測模組14依據參考光束102及各量測光束31，產生了複數個量測訊號141，並將其傳送至控制模組17。而控制模組17將複數個量測訊號141傳送至處理模組21。此時，處理模組21會先依據複數個量測訊號141，並利用組織識別成像術，以建立一待檢物3各空間點32的擬真暫時影像212。而上述中之組織識別成像術係為所屬技術領域之技術人員所熟知，於此便不再加以贅述。
接著，處理模組21將各量測訊號141所得之數據資料，與資料庫20中所存的複數個光譜資料201進行比對，並比對出各量測訊號141分別對應哪個光譜資料201。也就是說，依據各量測訊號141分別對應哪個光譜資料201，來判斷待檢物3的各空間點32分別對應到皮膚中的何種組織、細胞或成分（如膠原蛋白、黑色素、血紅素等）。其中，資料庫20中的光譜資料201的建立係先由志願提供者取得皮膚內各組織（如膠原蛋白、黑色素、血紅素等）的檢體，再由檢測系統發射數種（三種或更多）波長的LED光束，從反射光的光譜分析中，確認這些檢體對於各種波長的光束各有何種強度的反應。最後建立皮膚內各種組織、細胞或成分對於這些標準波長光源的反應之光譜資料庫。
最後，處理模組21依據各量測訊號141分別對應哪個光譜資料201，而將暫時影像212中對應各空間點32之部分進行著色，例如對應膠原蛋白的空間點32之部分給予淡白色點，對應黑色素的空間點32之部分給予深黑色點，而對應血紅素的空間點32之部分則給予紅色點等。待暫時影像212於著色完成後，則形成全彩斷層影像211，即二維或三維的全彩肌膚深層顯像。此時，操作者或使用者可藉由顯示模22組觀看此全彩斷層影像211，以瞭解肌膚表面之膚質狀況，更可看到皮膚深層的健康情形，包括皮膚各層組織之構造、黑色素與血紅素分布、纖維與膠原蛋白之生長情況、以及其他相關膚層細胞的增生、移動、取代等新陳代謝的進行狀況。於本實施例中，資料庫20、處理模組21及顯示模組22較佳可為一外接電子裝置。
此外，操作者於使用後，亦可將量測本體15放置於基座16上，以達到收納之功效。
請參閱第4圖，其係為本創作之複數波長之斷層成像系統之第二實施例之示意圖。並請一併參閱第1圖至第3圖。如圖所示，本實施例中之複數波長之斷層成像系統之各元件，其與上述之第一實施例中所述的複數波長之斷層成像系統的相同元件的作動方式相似，故不再贅述。然，值得一提的是，於本實施例中，本創作之複數波長之斷層成像系統係可將資料庫20及處理模組20於基座中，並藉由處理模組20驅使光源產生器10、分光模組11、物鏡12、掃描模組13及感測模組14的作動，而無須設置控制模組17。而且，顯示模組22亦可直接設置於量測本體15上，而無須外接顯示器，如液晶顯示器等。
因此，在感測模組14產生複數個量測訊號141後，可直接傳送至處理模組21，並於處理模組21產生全彩斷層影像211後，可直接由量測本體15上的顯示模組22觀看全彩肌膚深層顯像，進而達到便利之功效。
另外，上述各實施例中，分光模組較佳可包括分光鏡、複數出入端子之光纖耦合器或微型光纖干涉模組。
請參閱第5圖，其係為本創作之複數波長之斷層成像系統之成像方法流程圖。並請參閱第1圖至第4圖。如圖所示，本創作之成像方法流適用於上述複數波長之斷層成像系統，其方法包含下列步驟：
步驟S40：產生不同波長之複數個光束；
步驟S41：接收各光束，並將各光束區分為參考光束及檢測光束；
步驟S42：接收參考光束並反射至分光模組；
步驟S43：接收檢測光束，並將檢測光束投射至待檢物，且待檢物反射複數個量測光束經由掃描模組至分光模組；
步驟S44：接收來自於分光模組之參考光束及複數個量測光束，並據以產生複數個量測訊號；
步驟S45：依據量測訊號建立對應該待檢物之各空間點之暫時影像；
步驟S46：依據各量測訊號所得之數據資料，與複數個光譜資料進行比對；以及
步驟S47：依據複數個光譜資料對暫時影像中對應各空間點之部分進行著色，以將暫時影像轉換為全彩斷層影像。
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步驟S47：依據複數個光譜資料對暫時影像中對應各空間點之部分進行著色，以將暫時影像轉換為全彩斷層影像。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧複數波長之斷層成像系統
10‧‧‧光源產生器
101‧‧‧光束
102‧‧‧參考光束
103‧‧‧檢測光束
11‧‧‧分光模組
12‧‧‧物鏡
13‧‧‧掃描模組
14‧‧‧感測模組
141‧‧‧量測訊號
20‧‧‧資料庫
201‧‧‧光譜資料
21‧‧‧處理模組
211‧‧‧全彩斷層影像
3‧‧‧待檢物
31‧‧‧量測光束
Claims (13)
- 一種複數波長之斷層成像系統，其包含：
一光源產生器，係產生不同波長之複數個光束；
一分光模組，係接收各該光束，並將各該光束區分為一參考光束及一檢測光束；
一物鏡，係接收該參考光束並反射至該分光模組；
一掃描模組，係接收該檢測光束，並將該檢測光束投射至一待檢物，且該待檢物反射複數個量測光束經由該掃描模組至該分光模組；
一感測模組，係接收來自於該分光模組之該參考光束及該複數個量測光束，並據以產生複數個量測訊號；
一資料庫，係儲存複數筆光譜資料；以及
一處理模組，係電性連接該感測模組及該資料庫，以根據該複數個量測訊號及該些光譜資料，以建立一全彩斷層影像。 - 如申請專利範圍第1項所述之複數波長之斷層成像系統，其中該光源產生器係產生符合近紅外線（Near Infrared, NIR）波長之光束。
- 如申請專利範圍第1項所述之複數波長之斷層成像系統，其中該光源產生器係產生符合三原色（RGB）波長之光束。
- 如申請專利範圍第1項所述之複數波長之斷層成像系統，其中該光源產生器係產生符合近紫外線（Ultra-Violet A, NUVA）波長之光束。
- 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項所述之複數波長之斷層成像系統，其中該掃描模組將該檢測光束以投射至該待檢物之複數個空間點，各該空間點將該檢測光束反射成該量測光束。
- 如申請專利範圍第5項所述之複數波長之斷層成像系統，其中該處理模組依據該複數個量測訊號建立對應該待檢物之各該空間點之一暫時影像。
- 如申請專利範圍第6項所述之複數波長之斷層成像系統，其中該處理模組依據各該量測訊號所得之一數據資料，與該複數個光譜資料進行比對，並依據該複數個光譜資料對該暫時影像中對應各該空間點之部分進行著色，以將該暫時影像轉換為該全彩斷層影像。
- 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項所述之複數波長之斷層成像系統，其中該光源產生器更包含複數個發光二極體，以藉由該複數個發光二極體發出該複數個光束。
- 如申請專利範圍第1項所述之複數波長之斷層成像系統，其中該掃描模組更包含一浮動式聚焦掃描鏡頭，其設置於該分光模組與該待檢物之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之複數波長之斷層成像系統，其更包含一量測本體，該光源產生器、該分光模組、該物鏡、該掃描模組及該感測模組係設置於該量測本體。
- 如申請專利範圍第10項所述之複數波長之斷層成像系統，其更包含一基座，其包含一控制模組，以控制該光源產生器、該分光模組、該物鏡、該掃描模組及該感測模組之作動。
- 如申請專利範圍第11項所述之複數波長之斷層成像系統，其中該控制模組係電性連接該處理模組，以將該複數個量測訊號傳送至該處理模組。
- 如申請專利範圍第1項所述之複數波長之斷層成像系統，其更包含一顯示模組，其電性連接該處理模組，以顯示該全彩斷層影像。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102204622U TWM455474U (zh) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | 複數波長之斷層成像系統 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW102204622U TWM455474U (zh) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | 複數波長之斷層成像系統 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWM455474U true TWM455474U (zh) | 2013-06-21 |
Family
ID=49031469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW102204622U TWM455474U (zh) | 2013-03-13 | 2013-03-13 | 複數波長之斷層成像系統 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWM455474U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI669660B (zh) * | 2014-11-19 | 2019-08-21 | 日商資生堂股份有限公司 | 斑點評估裝置、斑點評估方法及程式 |
| TWI876830B (zh) * | 2024-01-09 | 2025-03-11 | 國立臺灣大學 | 低同調干涉儀成像系統 |
-
2013
- 2013-03-13 TW TW102204622U patent/TWM455474U/zh not_active IP Right Cessation
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