WO2021239261A1 - Verfahren und anordnung zur bestimmung der flächig-räumlichen temperaturverteilung im mund- und rachenraum eines probanden - Google Patents

Verfahren und anordnung zur bestimmung der flächig-räumlichen temperaturverteilung im mund- und rachenraum eines probanden Download PDF

Info

Publication number
WO2021239261A1
WO2021239261A1 PCT/EP2020/071471 EP2020071471W WO2021239261A1 WO 2021239261 A1 WO2021239261 A1 WO 2021239261A1 EP 2020071471 W EP2020071471 W EP 2020071471W WO 2021239261 A1 WO2021239261 A1 WO 2021239261A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
recording
mouth
infrared
image data
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/071471
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jürgen SIMONS
Original Assignee
Medical & Science 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 Medical & Science Ag filed Critical Medical & Science Ag
Publication of WO2021239261A1 publication Critical patent/WO2021239261A1/de

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0088—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for oral or dental tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • A61B5/015—By temperature mapping of body part
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7264—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2576/00—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for determining the surface-spatial temperature distribution in the mouth and throat of a test subject by means of thermographic analysis on the basis of an image data set determined by means of an infrared-based camera system, according to the preamble of claims 1 and 7, respectively.
  • a system and a method for image-based determination of the concentration of carbon dioxide in exhaled breath are known from DE 10 2012 216 013 A1.
  • an image of the exhaled airflow of an individual is received.
  • the image is recorded with the aid of an infrared camera system which has an optical filter that is adjusted to the CO 2 infrared absorption band.
  • the image is processed to isolate a region of pixels containing the exhaled airflow. Intensity values of pixels in an identified region are normalized with a value of a known radiation density, for example the nose or the face of the individual.
  • the CO 2 constellation is then determined with the aid of a calibration curve, the calibration curve being derived using a parameterized model.
  • the task is to enable a more effective examination of the larynx or vocal folds.
  • an image pickup device preferably a color image pickup device with three modes.
  • First is a two-dimensional recording mode with a low one Recording frequency but high resolution available.
  • Another two-dimensional recording mode has a higher refresh rate with a lower resolution.
  • the image recording device can be switched between these modes, it is possible for an examining doctor to first obtain an overview using the slow image recording mode in order to then carry out further examination steps.
  • the camera used according to DE 10 2004 011 147 B3 is not only suitable for examining vocal folds, but also generally for examining objects moving at high frequencies, such as vocal folds and for examining artificial or natural heart valves or for temporal recording of voice replacement by removal of the larynx.
  • SARS-CoV-2 pandemic is one of the greatest medical and economic challenges since the end of the Second World War. SARS-CoV-2 infection is currently being detected using a throat swab and genetic PCR test. This method is unsuitable for timed mass tests due to the high costs, its throughput time and the overall still limited capacity.
  • a test for the presence of a SARS-CoV-2 infection could be carried out within a few seconds. Large events with many visitors would be possible again, as the visitors can be tested quickly and promptly in advance. The same applies to air travel and the necessary controls for this.
  • Such a pre-screening could also serve to test employees in the health system or in geriatric care for SARS-CoV-2 on a daily basis.
  • thermographic analysis it is therefore the object of the invention to provide a further developed method for determining a surface-spatial temperature distribution and also its temporal change in the mouth and throat of a test subject by means of thermographic analysis, which ultimately provides a fast, non-invasive and inexpensive typing with regard to a viral infection , especially COVID-19.
  • an arrangement is to be specified for determining the surface-spatial temperature distribution in the mouth and throat of a test person by means of thermographic analysis.
  • the mucous membrane of the person to be assessed is viewed with an infrared-based optical recording system.
  • the temperature pattern found is then evaluated with the aid of a software-supported algorithm and a search for locally limited hyperthermia takes place, i.e. areas whose temperature differs from that of healthy test subjects. If a corresponding threshold value is exceeded, the test person is found to be positive.
  • the method according to the invention can be used as a prescreening for the following genetic tests.
  • the teaching on which the method is based is based on the physiological effect that certain viruses trigger a local immune reaction in the mucous membrane of the mouth, nose and throat, which in turn is associated with local hyperthermia.
  • the energetic balance of a cell infected by a virus is always higher than that of a neighboring healthy cell.
  • this excess energy is detected by a sensitive and high-resolution infrared camera and by means of an automated evaluation of the thermal structure and a medical diagnosis derived therefrom about the start of infection or a suspicion and a subsequent recommendation for a genetic control test.
  • the recording system required for the process is designed with regard to its thermal sensitivity, graphic image resolution, aperture and computing power for recording infrared images of the human mouth, the nasal cavity and the throat.
  • the infrared-based recording technology is integrated into a housing which, as a handheld housing, can be easily operated by a person and aligned with the open mouth and throat of a test person.
  • the relevant arrangement of the device technology consists of materials that meet the medical requirements in terms of disinfectability.
  • the recording technology used includes, among other things, electronic image stabilizers and a focus that is automatically programmable on selected image content.
  • the arrangement is not only provided with an infrared recording technique, but also has corresponding image sensors which allow recordings in the range of the visible spectrum. This allows reliable identification of the person being examined.
  • the recording system according to the invention can preferably be supplied inductively with electrical energy.
  • Integrated accumulators can be charged inductively in this way, i.e. without cable connections.
  • the arrangement according to the invention is implemented in such a way that it does not emit any thermal radiation which, under certain circumstances, falsifies or adversely affects measurement results.
  • the data obtained can be transmitted to a server for evaluation via a standard radio network, for example a WLAN network, and stored there.
  • a standard radio network for example a WLAN network
  • diagnosis results can be transferred to admission tickets in a personalized manner or used for access authorization, which is an advantage in the case of major events or other controls.
  • the method according to the invention and the software used search for thermal textures or temperature patterns on the test subject's mucous membrane in previously defined areas. Thermal artifacts are compared with previously defined threshold values. These threshold values can be provided by healthy test persons from a corresponding database.
  • Another aspect of the invention consists in examining the thermal artifacts with regard to their temporal characteristics and changes, since a virus-infected cell has a temporally different energy and temperature signature compared to a healthy cell.
  • the overall picture then results in a positive or negative medical finding with regard to an infection with a specific virus.
  • the system can also react to suspected cases and provide data for a subsequent PCR test for further clarification.
  • the method according to the invention can be used in conjunction with a ticketing system.
  • the generated personal diagnosis activates and deactivates machine-readable admission tickets, flight tickets, travel tickets or the like via a database connection. Identification documents or travel visas can also be included.
  • the method according to the invention can be used to issue a medical certificate.
  • thermographic analysis is based on a set of image data captured by means of an infrared-based camera system, which includes at least one significant, but in particular several, individual recordings or a video sequence. Local hyperthermias are localized in this captured or determined amount of image data and classified according to distribution and frequency.
  • the mucous membrane of the oral cavity and / or nasal cavity and / or the back of the throat is scanned thermographically.
  • the corresponding recording system is placed in front of the subject's open mouth.
  • the recording system with display unit is also able to not display a diagnosis result directly on the device, but to transmit it wirelessly to a mobile device or to output such a result in coded form in order to meet the requirements of data protection.
  • radiation control enables areas that are not in the direct line of sight of the optics to be recorded.
  • An electronic and / or external mechanical image stabilization ensures a high level of recording and evaluation reliability.
  • the handling is simplified by means of a programmable autofocus.
  • a single-use, optically transparent protective film is provided for the area of the optics that may come into contact with the test person's mouth.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration of an exemplary arrangement for determining the two-dimensional-spatial
  • FIG. 2 shows an illustration of the arrangement according to the invention in perspective, three-dimensional form with a view of a display with an exemplary infrared image
  • FIG. 3 shows an exemplary infrared image with a false color display of a healthy test person, 28 years old, male;
  • FIG. 6 shows a further false-color infrared image of an in-patient patient, 55 years of age, female, who tested positive for COVID-19 and who had no elevated temperature, that is to say no fever, at the time of the examination.
  • the exemplary infrared-based camera system according to the representations according to FIGS. 1 and 2 has a foot area 1
  • An induction arrangement is implemented over a base plate in order to enable inductive charging.
  • a capacitive sensor 3 enables recording and storage to be started.
  • Entrance optics are arranged behind a pane 4 that is transparent to radiation in a defined manner.
  • the housing 5 of the arrangement is as seamless as possible and easy to disinfect and consists, for example, of a stainless steel material.
  • the display 6 recognizable in FIG. 2 is designed as a touch screen and enables operating operations to be triggered and a control image of the corresponding thermographic recording to be displayed with the following analysis.
  • the image recording sequence is preferably triggered immediately after drinking.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der flächig-räumlichen und gegebenenfalls zeitlichen Temperaturverteilung im Mund- und Rachenraum eines Probanden mittels thermographischer Analyse auf der Basis einer mittels eines Infrarot-basierten Kamerasystems ermittelten Bilddatenmenge. Erfindungsgemäß wird in der ermittelten Bilddatenmenge überprüft, ob lokale Hyperthermien vorliegen. Diese werden dann lokalisiert und nach Verteilung und Häufigkeit klassifiziert. Vorhandene typische Hyperthermiemuster werden bestimmt und mit Vorgabewerten verglichen, um hieraus eine Datenmenge für eine automatisierte Echtzeitbefundung des jeweiligen Probanden bereitzustellen.

Description

Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der flächig-räumlichen Temperaturverteilung im Mund- und Rachenraum eines Probanden
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der flächig-räumlichen Temperaturverteilung im Mund- und Rachenraum eines Probanden mittels thermographischer Analyse auf der Basis einer mittels eines Infrarot-basierten Kamerasystems ermittelten Bilddatenmenge, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 7.
Aus der DE 10 2012 216 013 Al ist ein System und ein Verfahren zur Bild-basierten Bestimmung der Konzentration von Kohlendioxid in ausgeatmetem Atem bekannt.
Gemäß einer dortigen Ausführungsform wird ein Bild des ausgeatmeten Luftstroms eines Individuums empfangen. Das Bild wird mit Hilfe eines Infrarotkamerasystems aufgenommen, das einen optischen Filter aufweist, der auf die C02-Infrarot-Absorptionsbande eingestellt ist. Das Bild wird einer Bearbeitung unterzogen, um eine Region von Pixels zu isolieren, die den ausgeatmeten Luftstrom enthalten. Intensitätswerte von Pixeln in einer identifizierten Region werden mit einem Wert einer bekannten Strahlendichte, beispielsweise der Nase oder des Gesichtes des Individuums, normiert.
Die C02-Konstellation wird dann mit Hilfe einer Kalibrierungskurve bestimmt, wobei die Kalibrierungskurve unter Verwendung eines parametrisierten Modells abgeleitet ist.
Bei der Bildaufnahmevorrichtung mit mehreren Bildaufnahmemodi gemäß DE 10 2004 011 147 B3 besteht die Aufgabe, eine effektivere Kehlkopf- bzw. Stimmlippenuntersuchung zu ermöglichen.
Diesbezüglich kommt eine Bildaufnahmevorrichtung, vorzugsweise eine Farbbildaufnahmevorrichtung mit drei Modi, zur Anwendung. Zunächst ist ein flächenhaft aufnehmender Aufnahmemodus mit einer niedrigen Aufnahmefrequenz aber großen Auflösung vorhanden. Ein weiterer flächenhaft aufnehmender Aufnahmemodus besitzt eine höhere Bildwiederholfrequenz mit geringer Auflösung. Hinzu kommt ein eindimensionaler Zeilen-Aufnahmemodus mit einer ebenfalls höheren Bildwiederholfrequenz. Durch die Umschaltbarkeit der Bildaufnahme vorrichtung zwischen diesen Modi ist es einem untersuchenden Arzt möglich, sich zunächst mittels des langsamen Bildaufnahmemodus einen Überblick zu verschaffen, um dann weitere Untersuchungsschritte durchzuführen. Die gemäß DE 10 2004 011 147 B3 eingesetzte Kamera ist nicht nur zur Untersuchung von Stimmlippen geeignet, sondern allgemein zur Untersuchung von sich mit hoher Frequenz bewegenden Objekten, wie zum Beispiel neben Stimmlippen auch zur Untersuchung von künstlichen oder natürlichen Herzklappen oder zur zeitlichen Aufnahme von Stimmersatzgebung durch Kehlkopfentfernung.
Die SARS-CoV-2-Pandemie ist eine der größten medizinischen und ökonomischen Herausforderungen seit Ende des zweiten Weltkrieges. Aktuell wird eine Infektion von SARS-CoV-2 mittels Rachenabstrich und genetischem PCR-Test nachgewiesen. Diese Methode ist aufgrund der hohen Kosten, ihrer Durchlaufzeit und der insgesamt noch begrenzten Kapazität für zeitlich eingetaktete Massentests ungeeignet.
Um die Effizienz der PCR-Tests zu erhöhen, wäre ein kostengünstiges, echtzeitbasiertes und nichtinvasives Prescreening von großem Vorteil. Ein derartiges Verfahren hätte das Potential, das Management zahlreicher Patienten deutlich zu verbessern.
So könnte in einer Notaufnahme innerhalb weniger Sekunden auf das Vorliegen einer SARS-CoV-2-Infektion getestet werden. Großereignisse mit vielen Besuchern wären wieder möglich, da die Besucher im Vorfeld zeitnah und schnell getestet werden können. Gleiches gilt für Flugreisen und notwendige Kontrollen hierfür.
Auch zahnärztliche Behandlungen sowie medizinische Eingriffe mit Aerosol-Bildung wären wieder risikofrei möglich.
Zudem könnte ein derartiges Prescreening dazu dienen, Mitarbeiter im Gesundheitssystem oder in der Altenpflege täglich auf SARS-CoV-2 zu testen.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren zur Bestimmung einer flächig-räumlichen Temperaturverteilung und auch deren zeitlicher Änderung im Mund- und Rachenraum eines Probanden mittels thermographischer Analyse anzugeben, welches letztendlich eine schnelle, nichtinvasive und kostengünstige Typisierung hinsichtlich einer viralen Infektion, insbesondere COVID-19, ermöglicht.
Weiterhin soll erfindungsgemäß eine Anordnung zur Bestimmung der flächig-räumlichen Temperaturverteilung im Mund- und Rachenraum eines Probanden mittels thermographischer Analyse angegeben werden.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt verfahrensseitig mit der Lehre gemäß Anspruch 1 sowie hinsichtlich der Anordnung mit der Merkmalskombination nach Anspruch 7, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Erfindungsgemäß wird die Schleimhaut der zu bewertenden Person mit einem Infrarot-basierten optischen Aufnahmesystem betrachtet. Anschließend wird mit Hilfe eines Software-gestützten Algorithmus das Vorgefundene Temperaturmuster bewertet und es erfolgt eine Suche nach lokal begrenzten Hyperthermien, das heißt Arealen, deren Temperatur sich von derjenigen gesunder Probanden unterscheidet. Bei Überschreiten eines entsprechenden Schwellwertes wird der Proband als positiv befunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in vorteilhafter Ausführung als ein Prescreening für folgende genetische Tests einsetzen. Die dem Verfahren zugrundeliegende Lehre basiert auf dem physiologischen Effekt, dass bestimmte Viren in der Schleimhaut von Mund, Nase und Rachen eine lokale Immunreaktion auslösen, welche wiederum mit einer lokalen Hyperthermie einhergeht.
Die energetische Bilanz einer von einem Virus befallenen Zelle ist stets höher als die einer benachbarten gesunden Zelle.
Erfindungsgemäß wird eine Detektion dieses Energieüberschusses durch eine empfindliche und hochauflösende Infrarotkamera sowie mittels einer automatisierten Auswertung der thermischen Struktur und einer daraus abgeleiteten medizinischen Befundung über den Infektionsstart bzw. einen Verdacht und einer folgenden Empfehlung zu einem genetischen Kontrolltest vorgenommen.
Das für das Verfahren nötige Aufnahmesystem ist hinsichtlich seiner thermischen Empfindlichkeit, graphischen Bildauflösung, Apertur und Rechnerleistung für die Aufnahme von infraroten Bildern des menschlichen Mundraumes, der Nasenhöhle sowie des Rachens ausgerichtet.
In einer Ausführungsform wird die Infrarot-basierte Aufnahmetechnik in ein Gehäuse integriert, das als Handheld-Gehäuse von einer Person mühelos betätigt und auf den offenen Mund- und Rachenraum eines Probanden ausgerichtet werden kann. Die diesbezügliche Anordnung der Gerätetechnik besteht aus Materialien, die den medizinischen Anforderungen hinsichtlich der Desinfizierbarkeit genügen. Die eingesetzte Aufnahmetechnik beinhaltet bei einer bevorzugten Ausführungsform unter anderen elektronische Bildstabilisatoren und einen auf ausgewählte Bildinhalte automatisch programmierbaren Fokus.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, das Bildaufnahmegerät extern mechanisch zu stabilisieren.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung nicht nur mit einer Infrarotaufnahmetechnik versehen, sondern verfügt auch über entsprechende Bildsensoren, welche Aufnahmen im Bereich des sichtbaren Spektrums gestatten. Hierdurch kann eine sichere Identifizierung der untersuchten Person erfolgen.
Das erfindungsgemäße Aufnahmesystem ist bevorzugt induktiv mit elektrischer Energie versorgbar. Integrierte Akkumulatoren können auf diesem Wege induktiv, das heißt ohne Kabelverbindungen, geladen werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist so umgesetzt, dass selbige keine Wärmestrahlung emittiert, die unter Umständen Messergebnisse verfälscht oder diese beeinträchtigt.
Über eine Luftschnittstelle können die gewonnenen Daten zur Befundung über ein Standard-Funknetz, zum Beispiel ein WLAN-Netz, zur Auswertung an einen Server übertragen und dort abgespeichert werden.
Mittels der Möglichkeit einer QR-Erkennung können zum Beispiel Befundungsergebnisse personalisiert auf Eintrittskarten übertragen oder zur Zutrittsberechtigung verwendet werden, was bei Großereignissen oder bei sonstigen Kontrollen von Vorteil ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die eingesetzte Software suchen auswerteseitig in vorab definierten Bereichen nach thermischen Texturen bzw. Temperaturmustern auf der Schleimhaut des Probanden. Thermische Artefakte werden mit vorab definierten Schwellwerten abgeglichen. Diese Schwellwerte können von gesunden Probanden aus einer entsprechenden Datenbank bereitgestellt werden.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Aspekt besteht darin, die thermischen Artefakte hinsichtlich ihrer zeitlichen Ausprägung und Veränderung zu untersuchen, da eine virusbefallene Zelle eine zeitlich andere Energie- und Temperatursignatur aufweist im Vergleich zu einer gesunden Zelle.
Aus dem Gesamtbild ergibt sich dann eine positive oder negative medizinische Befundung im Hinblick auf eine Infektion mit einem spezifischen Virus. Ebenso kann das System auf Verdachtsfälle reagieren und zur weiteren Abklärung Daten für einen anschließenden PCR-Test liefern.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in Verbindung mit einem Ticketing-System erfolgen. Die erzeugte personenbezogene Befundung aktiviert und deaktiviert bei Bedarf über eine Datenbank anbindung maschinenlesbare Eintrittskarten, Flugtickets, Fahrscheine oder dergleichen. Auch Ausweisdokumente oder Reisevisa können einbezogen werden.
Für geplante, möglicherweise risikobehaftete medizinische Eingriffe oder Untersuchungen kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu dienen, ein medizinisches Attest auszustellen.
Verfahrensseitig wird also auf eine Bestimmung der flächig-räumlichen sowie zeitlichen Temperaturverteilung im Mund- und Rachenraum eines Probanden mittels thermographischer Analyse orientiert. Diese thermographische Analyse basiert auf einer mittels eines Infrarot-basierten Kamerasystems erfassten Bilddatenmenge, diese umfassend mindestens eine signifikante, insbesondere jedoch mehrere Einzelaufnahmen oder eine Videosequenz. In dieser erfassten bzw. ermittelten Bilddatenmenge werden lokale Hyperthermien lokalisiert und diese nach Verteilung und Häufigkeit klassifiziert.
Vorhandene typische Hyperthermiemuster werden bestimmt und mit Vorgabewerten verglichen, um hieraus eine Datenmenge für eine automatisierte Echtzeitbefundung des jeweiligen Probanden bereitzustellen.
In Weiterbildung der Erfindung wird die Schleimhaut von Mundraum und/oder Nasenhöhle und/oder Rachenhintergrund thermographisch abgetastet.
Das entsprechende Aufnahmesystem wird vor dem geöffneten Mund des Probanden platziert.
Wie erwähnt, ist das Aufnahmesystem mit Anzeigeeinheit auch in der Lage, ein Befundungsergebnis nicht unmittelbar am Gerät anzuzeigen, sondern auf ein mobiles Endgerät drahtlos zu übertragen oder ein solches Ergebnis kodiert auszugeben, um den Anforderungen des Datenschutzes genüge zu leisten.
Bei der Anordnung zur Bestimmung der flächig-räumlichen Temperatur verteilung wird über eine Strahlungslenkung ermöglicht, dass auch Bereiche, welche nicht in der direkten Sichtlinie der Optik liegen, erfasst werden können.
Über eine elektronische und/oder externe mechanische Bildstabilisierung wird für eine hohe Aufnahme- und Auswertesicherheit gesorgt. Mittels eines programmierbaren Autofokus wird die Handhabung vereinfacht. Für den Bereich der Optik, der womöglich mit dem Mund des Probanden in Kontakt kommt, ist eine einmal verwendbare, optisch transparente Schutzfolie vorgesehen. Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Zeichnungen näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung auf eine beispielhafte Anordnung zur Bestimmung der flächig-räumlichen
Temperaturverteilung im Mund- und Rachenraum eines Probanden mittels thermographischer Analyse, und zwar mit Blick auf die Eingangsoptik;
Fig. 2 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung in perspektivischer, dreidimensionaler Form mit Blick auf ein Anzeigedisplay mit beispielhaftem Infrarotbild;
Fig. 3 ein beispielhaftes Infrarotbild mit Falschfarbendarstellung eines gesunden Probanden, 28 Jahre, männlich;
Fig. 4 ein beispielhaftes Infrarotbild in Falschfarbendarstellung eines gesunden Probanden, 29 Jahre, männlich;
Fig. 5 ein beispielhaftes Infrarotbild eines positiv getesteten
18-jährigen männlichen Patienten, der zum Zeitpunkt der Untersuchung keine erhöhte Temperatur, das heißt kein Fieber, aufwies; und Fig. 6 ein weiteres Falschfarben-Infrarotbild eines COVID-19-positiv getesteten stationären Patienten, 55 Jahre, weiblich, der zum Zeitpunkt der Untersuchung keine erhöhte Temperatur, das heißt kein Fieber, aufwies.
Das beispielhafte Infrarot-basierte Kamerasystem gemäß den Darstellungen nach Figur 1 und 2 weist in einem Fußbereich 1 einen
Akkumulator auf, um einen netzfreien Betrieb zu ermöglichen. Über eine Bodenplatte ist eine Induktionsanordnung ausgeführt, um ein induktives Laden zu ermöglichen. Ein kapazitiver Sensor 3 ermöglicht das Starten der Aufnahme und Abspeichern.
Eine Eingangsoptik ist hinter einer definiert strahlungsdurchlässigen Scheibe 4 angeordnet. Das Gehäuse 5 der Anordnung ist möglichst fugenlos und leicht desinfizierbar ausgeführt und besteht zum Beispiel aus einem Edelstahlmaterial. Das in der Figur 2 erkennbare Display 6 ist als Touch-Screen ausgeführt und ermöglicht das Auslösen von Bedienungsoperationen sowie das Anzeigen eines Kontrollbi Ides der entsprechenden thermographischen Aufnahme mit folgender Analyse.
Aus dem Vergleich der Abbildungen nach den Figuren 3 bis 6 gesunder Proband/positiv getesteter Proband lässt sich sehr gut erkennen, dass im Bereich des hinteren Rachenraumes lokale Flyperthermien lokalisiert wurden, und zwar unabhängig von der Tatsache, dass die betreffenden Probanden bzw. Patienten noch keine erhöhte Temperatur, das heißt kein Fieber, aufwiesen.
Um die Genauigkeit der Erfassung und der Auswertung der Bilddaten zu erhöhen, ist es von Vorteil, für eine gewisse Temperatur ausgeglichenheit in der Mundhöhle zu sorgen. Hierbei kommt als Möglichkeit das Trinken einer geeigneten Flüssigkeit zum Einsatz. Bevorzugt wird vor dem Einsetzen eines Speichelflusses unmittelbar nach dem Trinken die Bildaufnahmefolge ausgelöst.
Bei Bild- oder Videosequenzen sollten die Einzelaufnahmen bzw. das Erarbeiten der Sequenz zwischen mehreren Atemzügen vorgenommen werden.
Vorteilhaft ist darüber hinaus das Aufnehmen von Bilddatenmengen sowohl im kurzwelligen als auch im langwelligen infraroten Bereich des Spektrums.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Bestimmung der flächig-räumlichen Temperaturverteilung im Mund- und Rachenraum eines Probanden mittels thermographischer Analyse auf der Basis einer mittels eines Infrarot-basierten Kamerasystems ermittelten Bilddatenmenge, dadurch gekennzeichnet, dass in der ermittelten Bilddatenmenge lokale Hyperthermien lokalisiert und diese nach Verteilung und Häufigkeit und/oder zeitlichen Verlauf klassifiziert werden, wobei vorhandene typische Hyperthermiemuster bestimmt und mit Vorgabewerten verglichen werden, um hieraus eine Datenmenge für eine automatisierte Echtzeitbefundung des jeweiligen Probanden bereitzustellen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleimhäute von Mundraum und/oder Nasenhöhle und/oder Rachenhintergrund thermographisch abgetastet und erfasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Infrarot-basierte Kamerasystem vor dem geöffneten Mund des jeweiligen Probanden platziert und eine Bildfolge aus mehreren Einzelaufnahmen oder eine Bildvideosequenz aufgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur thermographischen Analyse eine Aufnahme im Bereich des sichtbaren Lichtes erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach interner Bildanalyse, umfassend Bewertung des Aufnahmewinkels, der Bildinhalte, des Aufnahmeabstandes und der Tiefenschärfe überprüft wird, ob die ermittelte Bilddatenmenge signifikant oder nicht-signifikant ist und nur signifikante Bilddatenmengen der weiteren Verarbeitung unterzogen werden.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verglichene Ergebnis zur Befundung neben oder alternativ zur unmittelbaren am oder im Kamerasystem erfolgenden Anzeige auf ein mobiles Endgerät, einen Server oder dergleichen Einrichtung, bevorzugt drahtlos, übertragen wird.
7. Anordnung zur Bestimmung der flächig-räumlichen Temperaturverteilung im Mund- und Rachenraum eines Probanden mittels thermographischer Analyse auf der Basis einer mittels eines Infrarot basierten Kamerasystems ermittelten Bilddatenmenge, dadurch gekennzeichnet, dass
Mittel vorgesehen sind, um Bereiche, die nicht in der direkten Sichtlinie zur Optik des Aufnahmesystems liegen, mit Hilfe einer Strahlungslenkung erfassen zu können.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische und/oder externe mechanische Bildstabilisierungseinrichtung vorhanden ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmesystem einen auf ausgewählte Bildinhalte programmierbaren Autofokus aufweist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass optische Elemente des Aufnahmesystems, die womöglich mit dem Mund oder Rachenraum eines Probanden in Kontakt kommen, mit einer einmal verwendbaren Abdeckung, insbesondere in Form einer Kunststofffolie, abgedeckt sind oder abgedeckt werden können.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zum Infrarot-basierten Kamerasystem eine Aufnahmeeinrichtung vorhanden ist, welche Bereiche des sichtbaren Lichtes erfasst.
PCT/EP2020/071471 2020-05-26 2020-07-30 Verfahren und anordnung zur bestimmung der flächig-räumlichen temperaturverteilung im mund- und rachenraum eines probanden WO2021239261A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020114078.9 2020-05-26
DE102020114078 2020-05-26
DE102020118976.1 2020-07-17
DE102020118976.1A DE102020118976A1 (de) 2020-05-26 2020-07-17 Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der flächig-räumlichen Temperaturverteilung im Mund- und Rachenraum eines Probanden

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021239261A1 true WO2021239261A1 (de) 2021-12-02

Family

ID=78718832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/071471 WO2021239261A1 (de) 2020-05-26 2020-07-30 Verfahren und anordnung zur bestimmung der flächig-räumlichen temperaturverteilung im mund- und rachenraum eines probanden

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020118976A1 (de)
WO (1) WO2021239261A1 (de)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004011147B3 (de) 2004-03-08 2005-11-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Bildaufnahmevorrichtung mit mehreren Bildaufnahmemodi
US20060052661A1 (en) * 2003-01-23 2006-03-09 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Minimally invasive control surgical system with feedback
DE102012216013A1 (de) 2011-09-27 2013-03-28 Xerox Corporation Minimal invasive bildbasierte Bestimmung der Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in ausgeatmetem Atem
US20130177972A1 (en) * 2009-11-17 2013-07-11 David Green Bioreactors, systems, and methods for producing and/or analyzing organs
US20150150457A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 Children's National Medical Center Method and system for wound assessment and management
US20180085006A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-29 International Business Machines Corporation Detecting oral temperature using thermal camera
US20190133519A1 (en) * 2016-06-27 2019-05-09 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Monitoring tissue treatment using thermography
US20190200872A1 (en) * 2017-12-31 2019-07-04 Google Llc Infant monitoring system with observation-based system control and feedback loops

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060052661A1 (en) * 2003-01-23 2006-03-09 Ramot At Tel Aviv University Ltd. Minimally invasive control surgical system with feedback
DE102004011147B3 (de) 2004-03-08 2005-11-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Bildaufnahmevorrichtung mit mehreren Bildaufnahmemodi
US20130177972A1 (en) * 2009-11-17 2013-07-11 David Green Bioreactors, systems, and methods for producing and/or analyzing organs
DE102012216013A1 (de) 2011-09-27 2013-03-28 Xerox Corporation Minimal invasive bildbasierte Bestimmung der Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in ausgeatmetem Atem
US20150150457A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 Children's National Medical Center Method and system for wound assessment and management
US20190133519A1 (en) * 2016-06-27 2019-05-09 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Monitoring tissue treatment using thermography
US20180085006A1 (en) * 2016-09-23 2018-03-29 International Business Machines Corporation Detecting oral temperature using thermal camera
US20190200872A1 (en) * 2017-12-31 2019-07-04 Google Llc Infant monitoring system with observation-based system control and feedback loops

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020118976A1 (de) 2021-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69830564T2 (de) Darstellung von krankhaft verändertem gewebe mittels autofluoreszenz
DE19850350C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Daten für die Diagnose des Schädigungsgrades von Hautgewebe eines Patienten
DE10021431C2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Klassifizierung von optisch beobachtbaren Haut- oder Schleimhaut-Veränderungen
AT403654B (de) Einrichtung zur optischen untersuchung von human-haut sowie derselben zugeordnete auswertungs-einrichtung
Andermann et al. Chronic cellular imaging of mouse visual cortex during operant behavior and passive viewing
DE60021738T2 (de) Gerät und verfahren zur identifikation von individuen durch das nahinfrarotspektrum
DE102013008278B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur 3 D-Vermessung der Hautoberfläche und oberflächennaher Hautschichten
DE102009044962A1 (de) Dermatoskop und Elevationsmessgerät
DE102004002918B4 (de) Vorrichtung zur Untersuchung der Haut
CN107320112A (zh) 微循环的多参数成像检测方法及装置
WO2021156117A1 (de) Klobrille mit einer vorrichtung zum erfassen von werten
Aragon et al. Multiphoton imaging of neural structure and activity in Drosophila through the intact cuticle
Hariri et al. Photoacoustic imaging as a tool for assessing hair follicular organization
DE112011100032T5 (de) Methodologie und Vorrichtung für objektive, nichtinvasive und in-vivo-Einschätung und-Bewertung der Schuppigkeit von Schuppenflechtewunden unter Verwendung digitalerBildgebung
Wilkinson et al. The use of craniofacial superimposition for disaster victim identification
JP2008086412A (ja) 網膜画像データ取得表示装置および網膜画像データ取得表示方法
WO2021239261A1 (de) Verfahren und anordnung zur bestimmung der flächig-räumlichen temperaturverteilung im mund- und rachenraum eines probanden
EP3741290A1 (de) Vorrichtung zur abbildungserzeugung von hautläsionen
EP3155588B1 (de) Ganzkörperbildaufnahme- und bildverarbeitungssystem sowie verfahren zu dessen betrieb
KR102400588B1 (ko) 단말 기기 커버를 이용한 사용자 질병과 식품의 신선도 외 맞춤형 피부 관리 시스템
DE102022001943A1 (de) Verfahren zur Analyse des Temperaturmusters im Mundraum, der Nasenhöhle und der Rachenhinterwand mittels eines lnfrarot-basierten Aufnahmesystems zum nichtinvasiven Echtzeit-Nachweis von viralen Erkrankungen
Corsellis et al. Cell counting in the human brain: traditional and electronic methods
DE102016208743A1 (de) Operationsmikroskop zur Untersuchung des Cortex
Engel et al. Pilot study of fluorescence imitating brightfield imaging for rapid, slide‐free dermatopathology
DE60116772T2 (de) Verfahren zum anonymen registrieren, speichern und verwenden von körpermaterial und/oder davon abgeleiteter information

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20753896

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20753896

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1