用於檢測混濁介質內部中不均勻性的存在的方法和用於對混濁介質內部成像的設備的製作方法

2023-04-30 22:42:11

專利名稱：用於檢測混濁介質內部中不均勻性的存在的方法和用於對混濁介質內部成像的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於檢測混濁介質內部中不均勻性的存在的方法，並且涉及一種 被相應地調適用於對混濁介質內部成像的設備。
背景技術：
在本申請的上下文中，術語混濁介質被理解為意指由具有高光散射係數的材料構 成的物質，比如英脫利匹特溶液或生物組織。而且，光被理解為意指波長範圍從400nm到 1400nm的電磁輻射。術語「光學屬性」涵蓋約化散射係數μ s』和吸收係數μ a。而且，「匹 配光學屬性」被理解為具有相似的約化散射係數μ /和相似的吸收係數ya。近年來，已經發展出若干種用於檢查例如女性乳腺組織的混濁介質的方法和設 備。特別地，用於檢測和分析乳腺癌的新設備已經得到發展並且現有技術已經得到改進。乳 腺癌是發生率最高的癌症類型例如在2002年，全世界超過110萬婦女被診斷出患有乳腺 癌並且超過410000婦女死於乳腺癌。已經發展出若干類型的用於通過使用光來對混濁介 質內部成像的設備。這種設備的實例是乳房造影設備和用於檢查人類或動物身體的其它部 分的設備。用於對混濁介質內部成像的方法的突出實例是擴散光學層析成像(DOT)。特別 地，這種設備旨在用於在女性身體乳房的一部分的活體乳腺組織中定位不均勻性。惡性腫 瘤是這種不均勻性的一個實例。所述設備旨在用於在這種不均勻性仍然很小時檢測它們， 使得例如能夠在早期檢測出癌症。這種設備的一個特別優點是，患者不必暴露於藉助如X 射線的電離輻射來檢查的風險。而且，基於X射線的裝置具有有限的可檢測性和靈敏度。US 5，907, 406公開了一種用於通過使用光源照射混濁介質和使用光電檢測器測 量傳輸通過混濁介質的光的一部分來對混濁介質內部成像的設備。提供了一種用於基於所 測量的強度重構混濁介質內部的圖像的控制單元。所公開的設備特別地適於檢查女性乳 房。為了允許檢查混濁介質，所述設備具有作為包圍測量容積並被布置成接納混濁介質的 接納容積的容器。來自光源的光被耦合到該接納容積內以及該混濁介質內。所述光被選擇 成使得它能夠通過混濁介質傳播。為了對女性乳房內部成像，典型地使用波長在400nm到 1400nm範圍內的光。作為將光耦合進入接納容積的結果而從混濁介質發射的散射光被耦 合出接納容積。耦合出接納容積的光用於重構混濁介質內部的圖像。用於檢查混濁介質的 光必須從光源傳輸到混濁介質並且從混濁介質傳輸到光電檢測器。由於待檢查的混濁介質 的不同尺寸，所述用於接納混濁介質的容器的尺寸不完全匹配混濁介質的尺寸，即在容器 與混濁介質之間留有空間。所研究的混濁介質的一部分被填充接納容積中的所述空間的匹 配介質所環繞。所述匹配介質被選擇成使得所述匹配介質的光學參數(比如吸收和散射系 數)基本等同於混濁介質的相應光學參數。以此方式，可以減少由於當光被稱合進入混濁 介質並被耦合出混濁介質時發生的光學邊界效應而導致的圖像偽影。此外，匹配介質的使 用阻止了混濁介質周圍的接納容積中光學短路的發生。當光被檢測到沿著接納容積內部但 在混濁介質外部的路徑傳播並且因此未被充分散射和衰減時，發生光學短路。在這種情況下，非充分散射和衰減的檢測光的強度會使已經通過混濁介質行進的被散射和衰減的檢測 光的強度相形見絀。光源隨後從不同方向照射混濁介質並且光電檢測器測量傳輸通過混濁 介質的光的一部分。利用從不同方向導向混濁介質的光執行多個這種測量，並且基於測量 結果(即所獲得的數據集)，控制單元重構所檢查的混濁介質的圖像。在這種設備中，所研究的混濁介質內部的圖像典型地通過例如濾波反投影或 代數重構技術來重構。例如，在"Tomographic imagereconstruction from optical projections in light-diffusing media」，Appl. Optics 36,180(1997)中公開了利用 濾波反投影重構的細節。例如，在「Photon Propagation in Tissues III」，Pro. SPIE Vol. 3194，184(1997)中的「First results from the Philips Optical Mammoscope，，中公 開了關於用於光學乳房造影的代數重構技術的信息。已經獲得了用於進一步增強用於通過使用光檢測乳腺癌的方法的精確性的新方 法。例如，已經發展出可以用作螢光造影劑的螢光染料。為此目的，它可以被注射到身體中 並且將在癌細胞中積聚。如果該螢光造影劑隨後用適當波長的光激勵，則局部發射的光可 被檢測到。基於所發射的光，可以確定癌的尺寸和位置。因此，提供了一種用於檢測和定位 乳腺癌的強有力的方法。在這種情況下，為了根據所述多個測量來重構所檢查的混濁介質 內部的圖像，必須重構螢光造影劑在混濁介質內部中的空間分布。在已知的用於重構所研究的混濁介質的圖像的方法中，在實際測量之前執行參考 測量。在該參考測量中，用於在檢查期間接納混濁介質的接納容積(具有例如杯式形狀)完 全充滿了匹配介質。隨後，執行完整的參考測量，其中產生一數據集。其後，將待檢查的混 濁介質(例如女性乳房)放置在接納容積中並且浸入匹配介質中。實際的測量隨後執行， 其中產生與參考測量的數據集對應的數據集。在參考測量期間產生的該數據集被用作在實 際測量期間產生的數據集的參考。為了重構處理的目的，隨後假設所檢查的混濁介質內部 的結構僅僅構成相對於在參考測量期間已經使用的均勻匹配介質(例如匹配流體)的較小 偏離。基於該假設，在已知的方法中，隨後使用具有線性近似的擾動理論來重構混濁介質內 部的圖像，因為相對於均勻匹配介質的偏離被視為對均勻匹配介質的小擾動。然而，已經發現，在僅僅具有光學匹配介質的第一測量與混濁介質浸入匹配介質 中的第二測量之間的線性逼近通常是無效的。因此，使用該線性近似實現的重構並不總是 提供滿意的結果。

發明內容
本發明的目的是提供一種允許使用線性近似以滿意的精確度檢測混濁介質內部 中不均勻性的存在的方法和設備。該目的通過根據權利要求1的方法來解決。提供了一種用於檢測混濁介質內部中 不均勻性的存在的方法。該方法包括以下步驟將待檢查的混濁介質置於用於檢查混濁介 質內部的設備的接納容積中，執行第一測量；將待檢查的混濁介質置於用於檢查混濁介質 內部的設備的接納容積中，執行第二測量；其中在第一測量後經過一時間間隔之後，執行第 二測量。第一測量和第二測量的每一個包括隨後用來自至少一個光源的光從多個不同源 位置照射混濁介質，並且對於每個源位置，在多個不同檢測位置檢測從混濁介質發射的光， 以及將所檢測的值存儲為測量結果。該方法進一步包括以下步驟通過使用第一測量和第二測量之一的測量結果作為參考並且使用第一測量和第二測量的相應另一個的測量結果 確定相對於該參考的偏離，來檢測混濁介質內部中的不均勻性的存在。通過在第一測量後經過一時間間隔之後執行第二測量，執行兩個基本相同的測量 並且在第一測量和第二測量之間將會發生混濁介質中結構的微小偏離。這些偏離將僅僅是 小的，並且因此線性近似的假設將是有效的。結果，可以使用線性近似以滿意的精確度定位 所檢查的混濁介質內部中的不均勻性。第一測量和第二測量使用混濁介質和接納容積的相 同設置來執行，並且在第一測量和第二測量中產生相應的數據集。優選地，計算乘數以便檢測不均勻性的存在，並且計算乘數包括對於源位置和檢 測位置的每一個組合，計算來自第一測量和第二測量之一的測量結果與來自第一測量和第 二測量的相應另一個的相應測量結果之間的比率。當計算乘數時，可以容易地識別出相對 於第一測量在第二測量中發生的混濁介質中的偏離。用於重構混濁介質內部的圖像的方程 可以被線性化。根據一方面，根據下述方程計算平均項(M)
_〈M〉4 Hl·其中N為源位置與檢測位置的不同組合的數量，η為源位置和檢測位置的特定組 合的索引，Φ為所檢測的光子密度，、為第一測量的時間，以及t2為第二測量的時間。在這 種情況下，可以容易地基於該平均項計算歸一化評價函數，其具有相對於零的僅僅小偏離。 因此線性擾動理論可被應用並且產生滿意的結果。優選地，基於第一測量和第二測量的測量結果重構混濁介質內部的圖像。使用一階玻恩近似以便重構混濁介質內部的圖像從計算的觀點來看是非常吸引 人的，因為所需的計算可以容易實現。優選地，通過基於第一測量和第二測量的測量結果產生直方圖來檢測不均勻性的 存在。在這種情況下，甚至可以無需重構混濁介質內部的圖像或在重構之前檢測不均勻性 的存在和定位。根據一方面，第一測量和第二測量是在一時間間隔上執行的，其中在該時間間隔 內，混濁介質中的氧水平和/或血含量(blood content)由於所施加壓力的變化或者由於 吸氣/呼氣呼吸周期內的差異而發生變化。因此，可以以方便的方式提供滿足線性近似假 設的兩個測量。根據一方面，在執行第一測量之前，將造影劑注射到混濁介質中。第一測量和第二 測量之間的時間間隔被選擇為造影劑的衰減時間的量級。在這種情況下，可以識別造影劑 的非平均洗出時間的發生，這有助於識別患病組織。所述目的進一步通過根據權利要求9的用於檢測混濁介質內部中不均勻性的存 在的設備來解決。該設備包括用於接納待檢查的混濁介質的接納容積；用於照射接納容 積內部的至少一個光源；用於檢測從接納容積內部發射的光的至少一個檢測器；以及用於 控制該設備用以便對混濁介質內部成像的控制單元。該控制單元適於控制該設備以便對混 濁介質的內部成像，使得執行具有混濁介質放置在接納容積中的第一測量，並且在第一測 量後經過一時間間隔之後，執行具有混濁介質放置在接納容積中的第二測量。在第一測量 和第二測量的每一個中，隨後用來自至少一個光源的光從多個不同源位置照射混濁介質，並且對於每個源位置，通過至少一個檢測器在多個不同檢測位置檢測從混濁介質發射的 光，以及將所檢測的值存儲為測量結果。該控制單元進一步適於使得通過使用第一測量和 第二測量之一的測量結果作為參考並且使用第一測量和第二測量的相應另一個的測量結 果確定相對於該參考的偏離，來檢測混濁介質內部中不均勻性的存在。由於該控制單元適 於使得在第一測量後經過一時間間隔之後執行第二測量，所以執行兩個基本相同的測量並 且在第一測量和第二測量之間將發生混濁介質中結構的微小偏離。這些偏離將僅僅是小的 並且因此線性近似的假設將是有效的。結果，可以使用線性近似以滿意的精確度檢測並定 位所檢查的混濁介質內部中的不均勻性。根據一方面，該控制單元適於使得計算乘數以便檢測不均勻性的存在並定位不 均勻性的位置，並且計算乘數包括對於源位置和檢測位置的每一個組合，計算來自第一測 量和第二測量之一的測量結果與來自第一測量和第二測量的相應另一個的相應測量結果 之間的比率。優選地，該控制單元適於使得根據下述方程計算平均項 其中N為源位置與檢測位置的不同組合的數量，η為源位置和檢測位置的特定組 合的索引，Φ為所檢測的光子密度，、為第一測量的時間，以及t2為第二測量的時間。根據另一方面，該控制單元適於使得基於第一測量和第二測量的測量結果重構混 濁介質內部的圖像。優選地，該控制單元適於基於第一測量和第二測量的測量結果提供直方圖以便檢 測不均勻性的存在。優選地，該設備是醫學圖像採集設備。優選地，定位該不均勻性的位置。


在從參照附圖對實施例的詳細描述中會產生本發明的另外特徵和優點。圖1示意性示出了用於對混濁介質內部成像的設備中的容器。圖2示意性示出了用於對混濁介質內部成像的設備中的容器與控制單元之間的 光學連接。圖3示出根據一修改例用於檢測不均勻性的存在的直方圖。
具體實施例方式現在將參照圖1和圖2描述本發明的實施例。在實施例中，用於對混濁介質內部 成像的設備由用於擴散光學層析成像(DOT)的設備形成，特別地由乳房造影設備形成。由 於這種設備的整體構造是技術人員公知的，所以將不給出該設備的詳細描述。在所述實施例的設備中，待檢查的混濁介質1是女性乳房。該設備設有容器2(接 納容積)，該容器包圍測量體積並布置成接納混濁介質1 (如圖1示意性所示)。容器2具 有相對於垂直軸Z旋轉對稱的杯式形狀並且設有開口 3。在圖1中可見，待檢查的混濁介質 1(即乳房)放置在容器2中，以使得它從開口 3側自由地懸垂在容器2中。所述容器的面向混濁介質3的內表面設有由連接到光源6並連接到多個檢測器7的光導纖維形成的光導 5的多個端部。光導5的這些端部分布在容器2的內表面上，使得設有光導5的容器2仍然 包括基本的旋轉對稱。所述設備進一步被構造成使得來自光源6的光可從不同方向導向混濁介質1並且 從混濁介質1發射的光可以被多個檢測器7檢測，所述檢測器的相應光導5分布在容器2 的內表面上。所述設備包括控制單元8，其基於來自檢測器7的信號重構混濁介質1內部 的圖像。為了重構，使用了在其中光從不同方向導向混濁介質1的掃描期間所採樣的信號。 出於簡化的原因，在圖2中僅僅示意性示出了用於對混濁介質內部成像的設備中的這些元 件。在圖2中，控制單元8包括光源6和多個檢測器7。例如，在根據所述實施例的設備中， 在容器的內表面上提供了 256個不同的源位置和256個檢測器位置(即光導的相應端部)。 來自光源6的光隨後從256個源位置導向混濁介質1，並且對於每個源位置，在所述256個 檢測位置檢測從混濁介質1發射的光。然而，本發明不限於這些特定數字。容器2的尺寸是這樣的以使得容器2的內表面與混濁介質1之間留有一定空間。 為了檢查，該空間充滿光學匹配介質4，該光學匹配介質4用於提供待成像的混濁介質1與 容器2的內表面之間的光學耦合。光學匹配介質4進一步用於防止來自光源6的光導5與 耦合到檢測器7的光導5之間的光學短路。而且，光學匹配介質4用於抵消由於混濁介質 1的內部與容器2中的剩餘空間之間的光學對比度差異引起的重構圖像中的邊界效應。為 此目的，光學匹配介質4設有與待檢查的混濁介質1的光學屬性基本上匹配的光學屬性。所述設備特別地適用於光學螢光層析攝影，其中使用了螢光造影劑，該螢光造影 劑在檢查之前被注射到待檢查的混濁介質1中並在癌細胞中積聚。在用於重構混濁介質內部的圖像的常規方法中，在執行實際測量之前，利用容器2 完全充滿光學匹配介質4且混濁介質沒有放置在容器中來執行參考測量。在實際測量中， 待檢查的混濁介質1放置在容器2中並且執行所述測量。隨後，假設與其中僅光學匹配介 質4存在於容器2中的參考測量相比，混濁介質1形成僅僅較小的「擾動」，並且一階玻恩 (Born)近似用於重構混濁介質1內部的圖像，這意味著由於介質中特定不均勻性引起的對 信號的影響不會干擾由於另一不均勻性引起的信號變化，即所有的影響可以被線性相加。然而，已經發現，一階玻恩近似在乳房組織的擴散光學層析成像(DOT)的情況下 無效。這可以從下面的情況推知在重構圖像時，執行正向計算，並且使用圖像的最佳推測 並解擴散方程來計算(ΦΜ1。)(預期的)光子密度Φ。對於所有的源_檢測器組合，將結果 與光子密度Φ的測量值(Φ_3)進行比較(參考上文引言部分中引用的現有技術可獲得關 於重構的進一步細節)。下面的誤差函數描述了測量結果(Φω_)和計算結果(ΦΜ1。)彼此 對應情況有多好 其中N為源-檢測器組合的數量，且在所有組合上求和。在操作中，如果X大，則 更新圖像並開始新的正向計算。在該迭代過程的最後，誤差函數的值應當與測量的不精確 度基本相同。對於由具有有限數量(例如3個)的小對象的均勻混濁介質構造的體模(即 具有與真實組織相似的光學屬性的人造組織材料)，這是真實的。然而，對於乳房組織的活體測量，已經發現使用玻恩近似的所有重構的誤差函數大約是測量不精確度的10倍。因 此，常規方法不能滿足線性近似足以解決所述問題的假設。當使用僅具有光學匹配介質4 置於容器2中的參考測量和具有混濁介質1置於容器2中的實際測量時所必須解決的重構 問題通常應該使用更高階的擾動方法。通過考慮所已經發生的、僅僅是與某個穩態解的小差異而可以使非線性問題線性 化。然而，特別地對於活體乳房組織的擴散光學層析成像，這是困難的，因為將對沒有病變 的混濁介質的測量結果與對帶有病變的混濁介質的測量結果進行比較是不可能的。然而，根據所述實施例，提供一種將所述問題線性化的方法，以使得一階玻恩近似 產生滿意的結果。這通過提供參考測量和實際測量來實現，其中與參考測量相比，實際測量 中μ /和Pa的空間擾動較小。第一實施例根據第一實施例，在檢查混濁介質1期間使用傾向於在癌細胞中積聚的螢光造影 劑。例如，將由Bayer Schering Pharma生產的螢光造影劑SF64注射到被檢查的組織中。 該造影劑在病灶中積聚的濃度高於在正常健康組織中積聚的濃度，這尤其是由於在病灶中 或其周圍血管化程度更高。而且，在比如女性乳房的混濁介質1中，由混濁介質1內的各種 結構對造影劑的佔用和洗出(wash-out)將在不同的時間刻度發生。與正常健康組織相比， 螢光造影劑的濃度在病灶部位的衰減更慢。因此，在所述實施例中，使用這樣的事實患病 組織與健康組織相比具有不同的清除時間。根據第一實施例，所述造影劑已經給藥到的混濁介質1放置在用於檢查混濁介質 的設備的容器2中。首先，在對患者注射螢光造影劑之後，要等待比濃度達到其最高值所花 費的時間更長的時間。在來自混濁介質1的造影劑的洗出(衰減)期間，在兩個完全分離 的時間、和t2執行兩個測量。時間間隔Δ t ( Δ t = Vt1)被選擇為使得它具有造影劑濃 度的衰減時間的量級。接下來，根據下面的方程計算平均項(平均乘數) 其中在所有N個源-檢測器組合上求和，且Φη是對於這些源_檢測器組合的相 應歸一化的所檢測的光子強度。該平均項是造影劑濃度的平均衰減常數τ的指數函數，即 exp [ (Vt1) / τ ]。應當注意的是，例如可以由經適當校準的檢測器測量確切的光子通量。 然而，也可以直接使用由檢測器輸出的電壓或電流值(如根據下文而變得清楚的那樣)。現 在，新的評價函數(Δ Ofluor/Φ)定義如下 其中Mn= Φηα^/Φηα》。對於所有N個源-檢測器組合，計算該評價函數。根 據定義，所述評價函數平均起來為零。而且，它被歸一化。源強度或檢測器靈敏度的差異被 自動校準。由於與總混濁介質相比病灶體積相對較小，因此將存在相對於零的僅僅小偏離。 這個新的評價函數滿足了線性擾動的所有屬性。因此，可以應用使用線性玻恩近似的基於 該評價函數的圖像重構。例如，在一簡單方法中，根據上述方程的評價函數用作如在X射線 層析成像中使用的標準反投影算法的輸入。更複雜圖像重構可以例如使用混濁介質的吸收和散射係數的平均值並且計算給定源檢測器對的平均光子密度。在該方法中，隨後吸收和 散射的值依賴於位置而更新以考慮評價函數中的小偏離。因此，可以使用線性近似以滿意 的精確度重構混濁介質內部的圖像。應當注意，在所有實施例中，時間、和t2應當足夠不同以得到用於乘數並且因此 用於評價函數的有意義值。應當注意，根據所述實施例，沒有重構隨後被比較的混濁介質內部的兩個圖像。相 反地，直接使用測量結果，即檢測的值。因此，第一測量的檢測值被直接用作第二測量的檢 測值的參考。本發明在圖像重構之前將在時間、的直接測量作為在時間t2對相同介質的 相似測量的參考。第二實施例根據第二實施例，不使用螢光造影劑。可以使用其它對比機制代替螢光，比如施加 到混濁介質的壓力的變化、光學吸收造影劑的注射或者在呼吸的呼氣或吸氣期間組織屬性 之間的差異。在特定時間點，執行用於對混濁介質內部成像的第一測量。對於該第一測量， 待檢查的混濁介質1 (例如乳房)被放置在設備的容器2中，並且執行其中光從不同方向導 向混濁介質1的掃描。由多個檢測器7檢測的信號被採樣並存儲。隨後該測量的結果，即 在該第一測量中產生的數據集，被存儲在例如用於對混濁介質成像的設備的存儲器中或個 人計算機的存儲器中。例如在施加壓力或在等待半個呼吸周期之後，以與第一測量完全相 同的方式執行第二測量。該測量的結果再次被存儲在存儲器中。為了重構混濁介質1內部的圖像，第一測量的結果被用作第二測量的結果的參 考。相對於所述參考測量，所檢查的混濁介質1在第二測量中的光學屬性的差異將是小的， 例如當混濁介質1是女性乳房並且執行成像以用於識別和/或觀察乳房腫塊時。因此作為 結果，與參考測量相比，來自第二測量的數據集中將僅存在輕微的偏離，使得給出了線性重 構問題並且滿足了用於應用一階玻恩近似的條件。隨後，根據第二實施例，計算與第一實施 例所述相似的評價函數並且將該評價函數用於重構混濁介質內部的圖像。修改例對於所有實施例，通過為所有源-檢測器組合繪製在時間、和t2處的所有測量的 比率的直方圖而不是繪製單個平均值，可以採取更巧妙的方法。將參照圖3描述該方法。根據該修改例，繪製所有源-檢測器組合在時間、和t2處的所有測量的比率的直 方圖。換言之如圖3所示，為所有源-檢測器對繪製第一和第二測量的比率對比特定比率 的發生頻率(被指定為概率)。這意味著，對於所有N個源-檢測器組合從測量的結果計算 比率Mn= Φηα^/Φηα》。隨後，創建曲線圖，其中在X軸上是特定比率Mn，且在y軸上是 特定比率的發生數量，即提供該特定比率的源_檢測器對的數量。因此，y軸是關於某一比 率的發生概率。在所述曲線圖中，正常健康組織將產生對於特定值Mn的最大值，在該最大 值周圍是高斯分布。具有某種程度病灶或其它不均勻性的貢獻的源-檢測器組合的那些測 量將展示較小的比率並且將導致相對於標準高斯分布的偏離，該偏離表現為在更小比率處 的另一最大值(MlesitJ。以此方式，甚至在全重構被執行之前，可以看見病灶或其它不均勻 性的存在。通過觀察偏離高斯分布的源檢測器對組合，可以推知不均勻性的位置，因為這些 組合的所有從源到檢測器的線都將通過該不均勻性。然而，通過提供直方圖所實現的結果也可以用於稍後的圖像重構。根據該另一可能性，取代採用所述分布的一階矩(即平均乘數)的是，對應於正常健康組織的直方圖 中最大值Mtisslffi的位置(參見圖3)被採用作為乘數的值，而不使用關於第一實施例描述的 方程中的。所得的評價函數用於以非常類似的方式進行重構。上面關於第一和第二實施例描述的評價函數是基於所測量的信號相對於時間的 一階導數。然而，在另一修改例中，評價函數可以基於更高階的導數，例如二階導數。在二 階的情況下，得到下面的評價函數(ΔΦ2/Φ)
其中 ti<t2< t3其中和是在相應的時間間隔處的測量結果的平均比率。以下面的方式在所有源檢測器組合上進行所述平均 可以認為所述實施例和它們的修改例具有以下缺點在第一和第二測量中容器2 中的混濁介質1的位置是不同的。這可以是由於以下事實造成的在第二實施例中，混濁介 質1從容器2中移除並且再次放置在其中，或在第一實施例中，例如在活體乳房造影的情況 下由於婦女的移動，混濁介質1已被移動。在第一實施例中，在光學乳房造影的情況下，測 量之間的差異將是數分鐘或數十分鐘。然而，對於上述實施例的實際的實例實現方式，如果 不存在測量誤差並且所述重構沒有缺陷，則圖像解析度將是2. 5mm(容器體積的立方根除 以源-檢測器對的數量)。由於這兩個條件都不是真實的，所以容器2中混濁介質1的位置 的再現性應當是可以容易實現的5-10_的量級。儘管上面已經描述了特定實施例，但是本發明不限於這些實施例。儘管所述接納 容積已經被描述為具有杯式形狀的容器，但是它不限於此。它可以具有其它適當的形狀。特 別地，所述實施例及其修改例的特徵的組合是可能的。
權利要求
用於檢測混濁介質(1)內部中的不均勻性存在的方法，該方法包括以下步驟利用待檢查的混濁介質(1)置於用於檢查所述混濁介質內部的設備的接納容積(2)中，執行第一測量；利用待檢查的混濁介質(1)置於用於檢查所述混濁介質內部的設備的接納容積(2)中，執行第二測量；其中在該第一測量後經過一時間間隔(Δt)之後，執行該第二測量；第一測量和第二測量中的每一個包括隨後用來自至少一個光源(6)的光從多個不同源位置照射該混濁介質(1)，並且對於每個源位置，在多個不同檢測位置檢測從該混濁介質發射的光，以及將所檢測的值存儲為測量結果；該方法進一步包括以下步驟通過使用該第一測量和第二測量之一的測量結果作為參考並且使用該第一測量和第二測量的相應另一個的測量結果確定相對於所述參考的偏離，來檢測該混濁介質(1)內部中的不均勻性。
2.根據權利要求1所述的方法，其中計算乘數(Μη，<Μ 以便檢測不均勻性的存在，並 且計算該乘數包括對於源位置和檢測位置的每一個組合(η)，計算來自該第一測量和第 二測量之一的測量結果以及來自該第一測量和第二測量的相應另一個的相應測量結果之 間的比率(Mn)。
3.根據權利要求2所述的方法，其中根據下述方程計算平均項 其中N為源位置與檢測位置的不同組合的數量，η為源位置和檢測位置的特定組合的 索引，Φ為所檢測的光子密度，、為該第一測量的時間，以及t2為該第二測量的時間。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中基於該第一測量和第二測量的測量 結果重構該混濁介質(1)內部的圖像。
5.根據權利要求4所述的方法，其中使用一階玻恩近似以便重構該混濁介質(1)內部 的圖像。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中通過基於該第一測量和第二測量的 測量結果產生直方圖來檢測不均勻性的存在。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中該第一測量和該第二測量在一時間 間隔上執行，其中在該時間間隔內，該混濁介質(1)中的氧水平和/或血含量由於所施加壓 力的變化或者由於吸氣/呼氣呼吸周期內的差異而發生變化。
8.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中在執行第一測量之前，將造影劑注射 到該混濁介質中，並且該第一測量和第二測量之間的時間間隔(At)被選擇為處於該造影 劑的衰減時間(τ)的量級。
9.用於檢測混濁介質內部中不均勻性的存在的設備，該設備包括用於接收待檢查的混濁介質(1)的接納容積(2)；用於照射該接納容積(2)內部的至少一個光源(6)；用於檢測從該接納容積(2)內部發射的光的至少一個檢測器(7)；以及用於控制所述設備用以對該混濁介質內部成像的控制單元(8)；其中所述控制單元(8)適於控制所述設備以便對該混濁介質的內部成像，以使得利用將混濁介質放置在該接納容積(2)中執行第一測量，以及在該第一測量後經過一時間間隔(At)之後，利用將該混濁介質(1)放置在該接納容 積(2)中執行第二測量，在該第一測量和第二測量的每一個中，隨後用來自至少一個光源(6)的光從多個不同 源位置照射該混濁介質(1)，並且對於每個源位置，通過該至少一個檢測器(7)在多個不同 檢測位置檢測從該混濁介質(1)發射的光，以及將所檢測的值存儲為測量結果；其中所述控制單元(8)進一步適於使得使用該第一測量和第二測量之一的測量結果作為參考並且使用該第一測量和第二測 量的相應另一個的測量結果確定相對於該參考的偏離，來檢測該混濁介質內部(1)中不均 勻性的存在。
10.根據權利要求9所述的設備，其中所述控制單元適於使得計算乘數(Μη，<Μ 以 便檢測該不均勻性的存在並定位該不均勻性位置，並且計算該乘數包括對於源位置和檢 測位置的每一個組合(η)，計算來自該第一測量和第二測量之一的測量結果以及來自該第 一測量和第二測量的相應另一個的相應測量結果之間的比率(Mn)。
11.根據權利要求9或10中任一項所述的設備，其中所述控制單元適於使得根據下述 方程計算平均項 其中N為源位置與檢測位置的不同組合的數量，η為源位置和檢測位置的特定組合的 索引，Φ為所檢測的光子密度，、為該第一測量的時間，以及t2為該第二測量的時間。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的設備，其中所述控制單元適於使得基於該第 一測量和第二測量的測量結果重構該混濁介質(1)內部的圖像。
13.根據權利要求9至11中任一項所述的設備，其中所述控制單元適於基於該第一測 量和第二測量的測量結果提供直方圖以便檢測不均勻性的存在。
14.根據權利要求9至13中任一項所述的設備，其中所述設備是醫學圖像採集設備。
全文摘要
提供了一種用於檢測混濁介質(1)內部中不均勻性的存在的方法。該方法包括以下步驟利用待檢查的混濁介質(1)置於用於檢查混濁介質內部的設備的接納容積(2)中，執行第一測量；利用待檢查的混濁介質(1)置於用於檢查混濁介質內部的設備的接納容積(2)中，執行第二測量。在第一測量後經過一時間間隔(Δt)之後，執行第二測量。第一測量和第二測量的每一個包括隨後用來自至少一個光源(6)的光從多個不同源位置照射混濁介質(1)，並且對於每個源位置，在多個不同檢測位置檢測從混濁介質發射的光，以及將所檢測的值存儲為測量結果。該方法進一步包括以下步驟通過使用第一測量和第二測量之一的測量結果作為參考並且使用第一測量和第二測量的相應另一個的測量結果確定相對於該參考的偏離，來檢測混濁介質(1)內部中的不均勻性的存在。
文檔編號A61B5/00GK101902952SQ200880121218
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月11日 優先權日2007年12月17日
發明者G·特胡夫特, M·B·范德馬克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司