專利名稱：用于光學檢查身體部分的內(nèi)部的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于光學檢查身體部分的內(nèi)部的設備以及用于光學檢查身體部分的內(nèi)部的方法。
背景技術：
在本申請的上下文中，術語光應當被理解為表示尤其是具有400nm與1400nm之間的范圍內(nèi)的波長的非離子化電磁輻射。術語光學檢查表示借助于光的檢查。措詞身體部分表示人體或動物體的部分。近年來，開發(fā)了用于光學檢查混濁介質的內(nèi)部的若干不同類型的設備，其中利用來自光源的光照射諸如身體部分之類的受檢查的混濁介質并且通過透射或反射幾何結構的檢測器單元檢測從混濁介質發(fā)出的光。在這樣的設備中，檢測的光用來收集關于混濁介質的內(nèi)部的信息。取決于用于光學檢查混濁介質的內(nèi)部的設備的類型，可以重構混濁介質的內(nèi)部的例如二維或三維圖像，或者可以從檢測的光提取關于混濁介質內(nèi)不同物質的濃度的信息。US5415655示出了一種用于借助于光檢查組織的醫(yī)療設備。該醫(yī)療設備具有柔性光導，該柔性光導具有適于連接到光能量源的光能量輸入端以及光能量輸出端。光能量輸出端輸出光能量束。近來，已經(jīng)建議使用用于光學檢查混濁介質的內(nèi)部的設備以便通過利用光照射受檢查身體部分的關節(jié)和中間組織并且檢測從身體部分發(fā)出的光來光學檢測諸如類風濕性關節(jié)炎(RA)之類的關節(jié)疾病的疾病活性。這樣的關節(jié)疾病的治療已經(jīng)出臺。通常，患者首先接收止痛藥。這些止痛藥之后經(jīng)常是非類固醇消炎藥(NSAID)和疾病修飾抗風濕藥(DMARD)。在許多情況下，利用藥物治療的最后階段是使用生物療法。特別地，最后一類是昂貴的并且治療可能每年每患者花費數(shù)萬美元。此外，最后治療階段中使用的藥物經(jīng)常造成更嚴重的副作用。關于這樣的關節(jié)疾病，醫(yī)務人員將其決策建立在治療中疾病活性的變化的基礎上，所述疾病活性由發(fā)炎的關節(jié)數(shù)和嚴重性給出。由于類風濕性關節(jié)炎是一種進行性疾病并且早期的診斷和開始治療可能有助于推遲不利的影響和高成本治療，因而需要用于提供關于關節(jié)狀況的令人滿意的信息并且?guī)椭t(yī)務人員得出關于實際關節(jié)狀況的結論的方法和設備。常規(guī)上，風濕病學家使用所謂的疾病活性分數(shù)(DAS18)以進行診斷和治療監(jiān)控。由于該方法費時、依賴于操作者并且具有有限的靈敏度，因而需要用于檢測疾病活性的適當設備。借助于光檢查各身體部分的設備的使用作為疾病活性監(jiān)控器表現(xiàn)出有前途的結果。依照用于通過申請人已知的透照法(trans il lumination )光學檢查身體部分的內(nèi)部的設備，該設備特別地適于檢測關節(jié)疾病的疾病活性，諸如人手之類的身體部分置于由透明材料制成的板上。為了進行檢查，利用置于板下面的擴展光源照射身體部分，并且在透射幾何結構下，光由位于混濁介質的相對于光源的相對側的檢測器單元檢測。例如，該檢測
3器單元可以由CCD相機形成。然而，在這樣的布置中，例如在其中身體部分為手——這是關節(jié)疾病活性監(jiān)控的典型情形——的情況下，用于照射身體部分的光也將不穿過身體部分地從光源傳輸?shù)綑z測器單元。例如，在身體部分由手形成的情況下，光會在手指之間透過。由于這樣的光未在身體部分中衰減，因而檢測器單元上這部分光的強度與穿過身體部分的其他部分光相比將是高的。因此，未穿過身體部分的光可能使檢測器單元飽和，結果，只能以較小的精度檢測穿過身體部分的相關光。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于通過透照法檢查身體部分的內(nèi)部的設備，其中可以以更高的精度檢測由身體部分衰減的光并且防止未衰減的光使檢測器單元飽和。這個目的是通過依照權利要求1的用于通過透照法光學檢查身體部分的內(nèi)部的設備來解決的。該設備包括照射單元，其適于朝要檢查的身體部分發(fā)射偏振光；以及檢測器單元，其適于檢測透射的光。偏振器設置在檢測器單元之前。因此，所述設備適于使得受檢查的身體部分利用偏振光來照射。優(yōu)選地，偏振光是線性偏振的。穿過身體部分的光和未穿過該部分的光二者都可以到達以透射幾何結構設置的偏振器。沒有穿過身體部分的到達偏振器的光部分，即仍然具有原始偏振的光部分，可以容易地被偏振器阻擋。形成對照的是，穿過身體部分的光的偏振將不同于原始偏振，使得適當設置的偏振器不會阻擋這部分光。結果，只有穿過身體部分的光被允許傳遞到檢測器單元。因此，可以以更高的精度檢測穿過身體部分的光并且防止未衰減的光使檢測器單元飽和。優(yōu)選地，所述設備特別適于檢查包含至少一個關節(jié)的身體部分。優(yōu)選地，照射單元適于使得偏振光在第一方向上偏振并且偏振器被設置成使得在第一方向上偏振的光被阻擋。在這種情況下，可靠地阻擋了到達偏振器的所有未衰減的光并且只有穿過身體部分的光可以傳遞到檢測器單元。依照一個方面，所述設備包括適于容納要檢查的身體部分的支撐。在這種情況下， 身體部分相對于照射單元和偏振器的位置是預定的，并且因而允許精確的測量。優(yōu)選地，該支撐適于容納作為要檢查的身體部分的人手。在這種情況下，所述設備特別適合對于諸如類風濕性關節(jié)炎之類的關節(jié)疾病進行診斷和治療監(jiān)控。依照一個方面，所述照射單元包括支撐并且該支撐包括用于產(chǎn)生偏振光的另一偏振器。在這種情況下，可以在照射單元中使用不提供偏振光的(較不昂貴的)光源，并且仍然以非常緊湊的布置實現(xiàn)用于照射的偏振光。如果照射單元適于發(fā)射準直光，那么最小化了由于受檢查身體部分的邊界上的去偏振反射而引起的對于檢測的光的不利影響。如果照射單元包括作為光源的至少一個激光器，那么不必另一偏振器用于產(chǎn)生偏振光，因為激光發(fā)射是線性偏振的。光源可以例如由單個激光器形成或者由包括多個激光器的激光器陣列形成。優(yōu)選地，所述設備是醫(yī)療光學檢查裝置。依照一個方面，該設備適于光學檢測關節(jié)疾病。在這種情況下，可以方便地監(jiān)控例如類風濕性關節(jié)炎的疾病活性。所述目的也通過依照權利要求10的用于通過透照法光學檢查身體部分的內(nèi)部的方法來解決。該方法包括步驟利用偏振光照射身體部分；將與身體部分相互作用的光和未與身體部分相互作用的光定向到偏振器；以及檢測穿過偏振器的光。依照該方法，利用偏振光照射身體部分并且將穿過身體部分的光和未穿過身體部分的光二者定向到偏振器。只有穿過偏振器的光被檢測到。因此，可以在寬的區(qū)域上(或者甚至整個地)照射要檢查的身體部分，并且同時，由于只有穿過偏振器的光被檢測到這一事實，可以以高精度檢測由身體部分衰減的光并且防止未衰減的光使用于檢測光的檢測器單元飽和。優(yōu)選地，受檢查的身體部分包含至少一個關節(jié)。優(yōu)選地，用于照射的偏振光在第一方向上偏振并且分析偏振器被設置成使得在第一方向上偏振的光被阻擋。在這種情況下，可靠地阻擋了到達偏振器的所有未衰減的光并且只有穿過身體部分的光可以傳遞到檢測器單元。優(yōu)選地，將準直光用于照射身體部分。在這種情況下，最小化了由于受檢查身體部分的邊界上的去偏振反射而引起的對于檢測的光的不利影響。依照一個方面，至少一個激光器用來產(chǎn)生偏振光。在這種情況下，不必另一偏振器用于產(chǎn)生偏振光，因為激光器發(fā)射線性偏振光。例如，可以使用單個激光器或者激光器陣列。
根據(jù)參照附圖的實施例的詳細描述，將產(chǎn)生本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點。圖1示意性地示出了用于通過透照法光學檢查身體部分的內(nèi)部的已知設備中的總體布置。圖2示意性地示出了作為要檢查的身體部分的實例的人手中的關節(jié)位置。圖3示意性地示出了用于通過透照法光學檢查身體部分的內(nèi)部的設備的實施例。
具體實施例方式下面將參照圖1描述用于通過透照法光學檢查身體部分的內(nèi)部的設備1的實施例。該設備特別適于檢查關節(jié)狀況。圖1示意性地示出了這種設備的布置。由圖1可見，要檢查的身體部分5置于透明支撐4上。該支撐可以例如由玻璃或者透明塑料材料制成。在該實例中，身體部分5由人手形成并且支撐4由透明板形成。圖2示例性地示出了用于關節(jié)疾病活性監(jiān)控的感興趣區(qū)域，即身體部分5中存在的關節(jié)7。盡管在圖2所示的實例中，身體部分5由人手形成，用于檢查關節(jié)的狀況，但是可以檢查包含至少一個關節(jié)的其他身體部分。在支撐4之下，即在支撐相對于身體部分5的相對側，放置了發(fā)射用于照射身體部分5的光8的照射單元2。照射單元2包括發(fā)射用于照射的光的至少一個光源3。光源3 可以例如由寬帶光源形成，例如白熾燈，或者由單色光源形成，例如LED (發(fā)光二極管)或者激光器?？梢蕴峁┒鄠€光源3，例如LED陣列或者激光器陣列。依照該實施例，照射單元2 適于使得偏振光8被發(fā)射。發(fā)射的偏振光8具有第一偏振方向。優(yōu)選地，發(fā)射線性偏振光。 例如，通過使光源3 (或者多個光源)發(fā)射的光透射通過附加偏振器12 (由圖1中的虛線表示)而產(chǎn)生偏振光8。在這種情況下，照射單元2包括至少一個光源3和附加偏振器12。作為可替換方案，如果激光器或激光器陣列用于產(chǎn)生光，那么無需單獨的附加偏振器12，因為激光已經(jīng)是線性偏振的。因此，在這種情況下，照射單元2不包括附加偏振器12。優(yōu)選地，照射單元2適于發(fā)射準直光。這可以例如通過在照射單元2中提供附加的準直器或者通過選擇發(fā)射準直光的一個適當光源(或者多個適當光源)來實現(xiàn)。在身體部分5的從照射單元2觀看的相對側，檢測器單元6被設置用于檢測從身體部分5發(fā)出的光(再次用箭頭示意性地表示)。檢測器單元6可以例如由CCD相機形成或者由能夠獲取空間分辨的二維圖像的另一光檢測器陣列形成。在從身體部分5觀看的檢測器單元6之前，設置了偏振器10。依照該實施例，偏振器10被設置成使得具有第一偏振方向(即來自照射單元2的光具有的偏振)的光被阻擋并且具有不同偏振的光被允許通過。因此，偏振器10被設置成與偏振光8的偏振方向正交。例如，如果照射單元2發(fā)射的偏振光在第一方向上線性偏振，那么偏振器10被設置成使得僅僅具有與第一方向正交的方向上的偏振的光被透射。例如，相似的偏振器可以用于偏振器10和附加偏振器12并且偏振器 10可以被設置成圍繞光軸相對于附加偏振器12旋轉90度。在所示的設備中，通過照射單元2利用偏振光8照射整個身體部分5 (以及支撐4 的部分)并且到達身體部分5的另一側的光在以二維分辨方式被檢測器單元6檢測之前穿過偏振器10。由于偏振光8用于照射并且偏振器10設置在檢測器單元6之前的光路中，因而未與身體部分5相互作用(并且因而保持原始偏振)的光將被偏振器10阻擋。因此，很可能會使得檢測器單元6過度曝光的這部分光被可靠地阻擋。形成對照的是，行經(jīng)身體部分5的光部分經(jīng)歷多次散射并且結果，喪失了原始偏振。因此，行經(jīng)身體部分5的光(部分地)被允許到達檢測器單元6，同時偏振器10阻擋其余光。設備1的工作原理將參照圖3再次加以描述。應當指出的是，在圖3的示意性表示中省略了設備的一些部分。特別地，圖3中未示出支撐4。此外，應當指出的是，圖3示出了包括附加偏振器12的實施例。然而，如上面所描述的，在諸如激光器或激光器陣列之類的發(fā)射偏振光8的一個或多個光源3的情況下，可以免除附加偏振器12。由圖3可見，來自光源3的光穿過附加偏振器12，該附加偏振器使光在第一方向A 上線性偏振。要檢查的身體部分5被設置成使得偏振光8撞擊到身體部分5上。分析偏振器10設置在身體部分5之后的光路中。換言之，身體部分5被設置成使得它位于發(fā)射偏振光的照射單元與作為分析偏振器的偏振器10之間。偏振器10具有與第一方向正交的偏振方向B。穿過身體部分5的光由于散射過程而喪失了所述線性偏振并且因而不被偏振器10 阻擋。結果，檢測器單元6僅僅檢測到穿過身體部分5的光。如圖3中示意性所示，受檢查的身體部分5的邊界與身體部分5的其余部分相比可能在檢測的圖像中看起來稍微更亮。該效應歸因于邊界處的去偏振反射。這樣的反射造成光的偏振狀態(tài)的修改，導致反射的光部分地被允許通過偏振器10并且進入檢測器單元 6。然而，如果準直光用于照射身體部分5，那么可以顯著地減小該效應，因為可以顯著地抑制去偏振反射。因此，優(yōu)選的是照射單元2適于發(fā)射準直光?？偟恼f來，所述實施例提供了一種設備和方法，利用其可以可靠地防止未衰減的光到達檢測器單元6并且可以以更高的精度檢測行經(jīng)受檢查的身體部分5的光。應當指出的是，照射單元2和檢測器單元6的位置也可以互換，使得支撐4位于身體部分5與檢測器單元6之間。此外，應當指出的是，支撐4不必一定要作為單獨的單元提
6供，而是也可以集成到照射單元2或者檢測器單元6。在光源3需要附加偏振器12的情況下，可以在不同的位置提供附加偏振器12，例如在光源3 (或多個光源)與支撐4之間、在支撐4與身體部分5之間提供，或者甚至集成到支撐4中。在后兩種情況下，支撐4將被視為發(fā)射偏振光的照射單元2的一部分。優(yōu)選地，透明支撐4涂敷了抗反射涂層，以避免降低對比度的反射。在支撐4被設置成使得偏振光撞擊支撐(即附加偏振器12設置在支撐4上游的光路中或者光源3直接發(fā)射偏振光)的情況下，支撐4優(yōu)選地適于使得它包括低雙折射。分析偏振器10不必如圖所示作為單獨的單元提供。例如，偏振器10可以緊接檢測器單元6之前而提供，例如集成或附接到檢測器單元6，或者集成或附接到檢測器單元6 的成像透鏡系統(tǒng)(像在照片或視頻相機中一樣)。此外，在支撐4設置在身體部分5與檢測器單元6之間的情況下，偏振器10也可以集成到支撐4。
權利要求
1.一種用于通過透照法光學檢查身體部分的內(nèi)部的設備，該設備包括 照射單元(2)，其適于朝要檢查的身體部分(5)發(fā)射偏振光(8);以及檢測器單元(6)，其適于檢測透射的光；其中偏振器(10 )設置在檢測器單元(6 )之前。
2.依照權利要求1的設備，其中照射單元(2)適于使得偏振光(8)在第一方向(A)上偏振并且偏振器(10)被設置成使得在第一方向上偏振的光被阻擋。
3.依照權利要求1或2的設備，其中該設備包括適于容納要檢查的身體部分(5)的支撐⑷。
4.依照權利要求3的設備，其中支撐(4)適于容納作為要檢查的身體部分(5)的人手。
5.依照權利要求3或4中任何一項的設備，其中照射單元(2)包括支撐并且該支撐包括用于產(chǎn)生偏振光的附加偏振器(12)。
6.依照權利要求1-5中任何一項的設備，其中照射單元(2)適于發(fā)射準直光。
7.依照權利要求1-6中任何一項的設備，其中照射單元(2)包括作為光源(3)的至少一個激光器。
8.依照權利要求1-7中任何一項的設備，其中該設備是醫(yī)療光學檢查裝置。
9.依照權利要求1-8中任何一項的設備，其中該設備適于光學檢測關節(jié)疾病。
10.一種用于通過透照法光學檢查身體部分(5)的內(nèi)部的方法，該方法包括步驟 利用偏振光照射身體部分(5)；將與身體部分相互作用的光和未與身體部分相互作用的光定向到偏振器(10);以及檢測穿過偏振器(10)的光。
11.依照權利要求10的方法，其中用于照射的偏振光在第一方向(A)上偏振并且偏振器(10)被設置成使得在第一方向上偏振的光被阻擋。
12.依照權利要求10或11的方法，其中準直光用于照射身體部分(5)。
13.依照權利要求10-12中任何一項的方法，其中至少一個激光器用來產(chǎn)生偏振光。
全文摘要
提供了一種用于通過透照法光學檢查身體部分的內(nèi)部的設備。該設備包括照射單元(2)，其適于朝要檢查的身體部分(5)發(fā)射偏振光(8)；以及檢測器單元(6)，其適于檢測透射的光。偏振器(10)設置在檢測器單元(6)之前。
文檔編號A61B5/00GK102196765SQ200980142611
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權日2008年10月27日
發(fā)明者M·I·博亞姆法, W·H·J·倫森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司