从混浊介质获取图像数据的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种使用扩散光学断层扫描装置从混浊介质（１０２）获取图像数据的方法，其包括：在多个第一空间位置（１０６）处照射混浊介质（１０２），在多个第二空间位置（１３６）处收集从混浊介质（１０２）发射的光；将从每个第二空间位置（１３６）所收集的光分成至少两个光学通道（１４０）；使用光探测器（１４２）来测量至少两个光学通道（１４０）的每个光学通道中的分离光的强度；根据所测量的强度重建（１５２）混浊介质（１０２）的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使混浊介质成像的装置，以及一种从混浊介质(turbidmedium)获取图像数据的方法和一种包括从混浊介质获取图像数据的计算机可执行指令的计算机程序产品。
技术介绍
X射线计算机断层扫描术，超音波计算机断层扫描术以及核磁共振成像(MRI)是用于在混浊介质中定位物体(尤其用于定位乳腺癌和肿瘤)的公知方法。光学计算机断层扫描术使用以下事实近红外光对于生物组织呈现很高的透射性，且肿瘤或癌症的成长可以通过乳腺组织中光的特征吸收来监测。使用光学计算机断层扫描装置的优点还在于，可以使用具有荧光标记的特殊对比剂，便于在乳腺组织中定位癌症区域。由此，荧光对比剂适于在癌症区域中累积。因此，用荧光对比剂标记的癌症区域在用某一波长的激光照射时或者在用某一带宽的光源照射时，发射特征荧光。 可以在US 6,687,532B2中看出用于在混浊介质中定位物体的典型装置。使用光学计算机断层扫描设备的共同缺点是从所照射的混浊介质发射的光的强度动态范围相当大。因此，相应的光探测器必须覆盖很大的动态灵敏度范围。这需要复杂和相当昂贵的电子器件。另外，对于扩散光学荧光测量，来自混浊介质的光学荧光信号典型地非常小，并且直到100倍大的透射贡献必须和很小的荧光信号一起同时检测。这还需要复杂和昂贵的光学器件，其具有精确限定光谱范围的大动态范围光探测器。
技术实现思路
本专利技术提供了一种使用扩散(diffuse)光学断层扫描装置从混浊介质获取图像数据的方法。方法包括在多个第一空间位置处照射混浊介质，并在多个第二空间位置处收集从混浊介质发射的光。从每个第二空间位置所收集的光分成至少两个光学通道，并使用光探测器来测量至少两个光学通道的每个光学通道中的分离光的强度。最后，根据所测量的强度重建混浊介质的图像。任何系统误差必须由例如适当的校正程序来抵消。 将从每个第二空间位置所收集的光分成两个或更多个光学通道的这个方法具有如下优点在每个光学通道中，可以使用相应的光探测器，所述光探测器适用于例如关于特定动态光学范围或特定光谱范围的特定测量。 根据本专利技术的实施例，以多个不同的波长照射混浊介质。这允许获得重建图像对于混浊介质的不同光学特征的最佳对比。 根据本专利技术的实施例，测量分离光的强度是利用对于至少两个光学通道内的每个通道的不同光探测器灵敏度来完成。这允许使用复杂度较低和价格便宜的电子器件，因为单个光探测器的动态敏感度范围可以降低。 根据本专利技术的实施例，测量分离光的强度以对于至少两个光学通道的单个通道的不同波长来完成。这具有如下优点例如在荧光测量中，可以同时测量源于荧光贡献和更大的透射贡献的光学信号，即使荧光贡献比透射贡献低约两个量级。该实施例不仅减少了探测器必需的动态灵敏度范围，其也加速了测量，且减少了源于流体不稳定性、病人运动伪影和激光器能量波动的系统误差，因为在相同的时间、相同的位置测量荧光和透射贡献。 很值得注意的是，荧光和透射光信号都用于图像重建。为了进一步改进例如测量荧光和透射信号贡献，对于至少两个光学通道的每一个通道，使用不同的滤光器(optical filter)来完成对分离光的强度的测量。 根据本专利技术的实施例，选择至少两个光学通道的至少一个光学通道，用于根据相应的至少两个光学通道中所测量的分离光强度的质量测量进行图像重建。这具有如下优点例如具有不同光谱和/或动态灵敏度特性的不同光探测器可以用于所有光学通道中的同时测量，而对于图像重建，仅仅选择和使用来自最适当的光探测器的信号。 这可以例如应用于级联(cascaded)动态灵敏度的光探测器，其中，在本专利技术的实施例中，在至少两个光学通道的每个光学通道中测量光探测器的光强饱和度，其中，仅仅选择具有相应的非饱和光探测器的光学通道用于图像重建。 在另一方面，本专利技术涉及用于从混浊介质获取图像数据的扩射光学断层扫描装置，其包括用于在多个第一空间位置处照射混浊介质的光源，用于在多个第二空间位置处收集从混浊介质发射的光的收集器，用于在每个第二空间位置处将光分成至少两个光学通道的装置，用于在至少两个光学通道的每个通道中测量分离光强度的光探测器以及根据所测量的强度重建混浊介质的图像的数据处理系统。 根据本专利技术的实施例，用于分离所探测的光的工具适于为光纤Y型耦合器和/或半透明面镜。这允许使用标准光学组件，其减少光学断层扫描装置的维护和建设费用。 根据本专利技术的实施例，扩散光学断层扫描装置进一步包括适用于对每个光学通道中所测量的光学信号强度进行质量监测的工具。由此，优选的，数据处理系统适于完成对所测量的光学信号强度的质量进行监测。 根据本专利技术的实施例，在至少两个光学通道内，用于测量光学信号强度的相应光探测器适用于探测具有不同光强灵敏度(sensitivity)和/或不同光波长灵敏度(sensitivit)的光。 根据本专利技术的实施例，在至少两个光学通道内，光探测器的灵敏度范围重叠。通过使用光探测器的重叠灵敏度范围，可以获得从混浊介质发射的光强度的所有动态范围的最优覆盖。 根据本专利技术的实施例，扩散光学断层扫描装置进一步包括用于光学通道的滤波器。滤波器可以例如适用于阻挡混浊介质的透射光并透射混浊介质的荧光。这具有如下优点可以有效地使用对于混浊介质的透射和荧光测量具有很适合的光谱和动态范围的光探测器。可以避免包括大动态范围的探测器的相当昂贵和复杂的光学器件。 根据本专利技术的实施例，扩散光学断层扫描装置进一步包括选择单元，选择单元适用于选择光学通道。 在另一方面，本专利技术涉及计算机程序产品，其包括计算机可执行指令，用于控制在扩散光学断层扫描装置中的多个第一空间位置处对混浊介质的光照射，以及控制选择单元。由此，选择单元适用于选择光探测器，光探测器与至少两个光学通道的一个光学通道连接，至少两个光学通道与用于分离光的工具连接，并且在扩散光学断层扫描装置中每个第二空间位置处收集光。计算机程序产品进一步包括计算机可执行指令，其用于根据所测量的信号强度重建混浊介质的图像，借此，信号强度源自所选的光探测器。 重建可以由重建软件来完成，所述重建软件独立于每个空间探测位置的光分离工作。 重建可以升级，以考虑相应光学通道处所探测的信号水平，例如考虑相应通道的透射率差别。 附图说明 以下，仅参考附图示例性地更详细描述优选的实施例，其中 图1是扩散光学断层扫描装置的实施例框图， 图2示出了说明使用扩散光学断层扫描装置从混浊介质获取图像数据的方法的流程图， 图3示出了说明根据光探测器的相应光强饱和度来选择光探测器、从而从混浊介质获取图像数据的方法的流程图。 具体实施例方式 图1是扩散(diffuse)光学断层扫描装置的实施例框图。扩散光学断层扫描装置包括适用于接收混浊介质102的保持器(holder)100，混浊介质102浸入校正介质(calibration medium)104中。校正介质104与散射流体(scattering fluid)对应，该散射流体的散射性质与混浊介质102的散射性质紧密匹配。 使用光源108在多个第一空间位置106处照射混浊介质102。光源108优选地适合为例如不同的激光器，每个激光器发射不同波长的光，例如680nm，780nm，870nm。光源108与多路光学开关110连接。多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用扩散光学断层扫描装置从混浊介质（１０２）获取图像数据的方法，其包括：　－在多个第一空间位置（１０６）处照射混浊介质（１０２），　－在多个第二空间位置（１３６）处收集从混浊介质（１０２）发射的光，　－将每个第二空间位 置（１３６）所收集的光分成至少两个光学通道（１４０），　－使用光学探测器（１４２）来测量在所述至少两个光学通道（１４０）的单个光学通道中的分离光的强度，　－根据所测量的强度重建（１５２）混浊介质（１０２）的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：LP巴克，MB范德马克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]