用于皮肤镜和其它光学仪器中的一次性校准端盖的制作方法_3

文档序号:9931897阅读:来源:国知局
新端盖应该被使用并且新的校准应该被执行。如果从端盖用于校准开始,太多时间已经过 去,则端盖可能已经暴露给环境污染物,并且可能是不卫生的并且应该被丢弃。新端盖应该 被使用并且新的校准被执行。如果从端盖用于校准开始,太多时间已经过去,则由于系统变 化校准可能不再有效,并且新的校准被执行。
[0043] 识别符114或214允许系统软件认识到端盖管的形状并且因此构造成像系统。在一 些实施例中,端盖成形为提供对较小区域的组织的增强访问。当图像被采集时,与标准的成 像视场相比,视场可以被减少。系统软件可以调节其需要采集的图像的尺寸、采集速度或系 统分辨率,以为特定的解剖区域或特定的端盖提供最优的成像。
[0044] 再次参照图1,探针10由操作员使用以在动物主体,通常为人,的不同的解剖位置 处进行测量。探针提供照射、波长和偏振选择以及皮肤镜的检测构件。探针连接到工作站16 并且被工作站16控制,工作站16包括系统控制器、光源、数据采集界面、操作员界面和可选 择的构件,例如条形码读取器或射频识别扫描器以及系统软件。端盖1〇〇(以虚线表示)可以 可移除地连接到探针。当不再使用手持件时,防尘盖可以可移除地连接到手持件。当系统用 于皮肤测量时,在系统被启动之后,系统必须被允许加热和平衡。在系统软件确定对于系统 足够的时间已经过去以用于系统稳定之后,防尘盖可以被移除并且端盖可以连接到探针。 探针的唯一识别符然后可以被输入或被扫描以被系统软件识别。
[0045] 工作站中的多模式光学成像系统软件使用唯一识别符以从已知特性的数据库中 识别被使用的端盖和校准目标的特性。工作站中的多模式光学成像系统软件然后配置多模 式光学成像系统设置,例如视场、针对每个波长的暴露时间等。系统软件然后对校准目标进 行校准测量以针对被成像的皮肤的类型使系统响应标准化。在校准步骤之后,校准目标将 从端盖移除,允许访问无菌表面,并且皮肤成像步骤可以开始。
[0046] 用于采集和处理多模式光学测量值的皮肤镜系统300的典型方块图被示出在图7 中。系统包括用于将照射光展示到待检测的组织区域的照射光束路径302,被发出光采集路 径或其它的数据处理单元306,以用于控制照射和被检测光并且处理被检测光。照射光束路 径302包括光源308、照射光谱选择单元310和照射偏振选择单元312。被发出光采集路径包 括被发出光偏振选择单元314和被发出光光谱选择单元316和探测器318。照射光源308可以 是宽带灯中的至少一个,例如钨灯或弧光灯、单波长激光器、多波长激光器、超级连续激光 器、发光二极管或现在或此后在本领域已知的相似的源。光谱选择单元310和316可以是光 学滤波器、光学滤波器轮、衍射光栅、液晶可调谐滤波器、声光可调谐滤波器、基于等离子的 光谱选择装置,例如金属纳米结构或现在或此后在本领域已知的相似的光谱选择装置。偏 振选择单元312和314可以是常规的偏振片,例如可转动水晶或线栅偏振片或液晶可变减速 器、基于等离子金属纳米结构的滤波器或现在或此后在本领域已知的相似的装置。光学系 统320可以包括自由空间光学器件,例如透镜、反射镜和棱镜、光纤光学器件、一体式光学器 件、液体光导或可以执行相同作用的现在或此后在本领域已知的其它技术。
[0047] 照射光源310可以例如包括结合在光谱可编程光源中的氙弧光灯,例如由温哥华 市BC的OneLight公司以OneOgbt?Spectra商标售卖的仅在一个线性状态下极化的产品。 使用分光器和两个正交定向的偏振片,来自组织样品的被检测光可以被分成包括交叉和平 行偏振的两个光程,每个偏振图像在每个光程中由单独的CCD照相机检测到,如在本领域的 技术人员所知的。
[0048] 可选地,从组织样品发出的光可以被在光谱上过滤并且传输通过偏振选择单元, 所述偏振选择单元包括液晶可变减速器和与照射偏振正交地定向的线性偏振片。在将从组 织样品发出的光传输通过线性偏振片之前,液晶可变减速器可以被控制以选择性地转动从 组织样品发出的光的偏振,使得固定的线性偏振片可以用作交叉、45°、平行的或任意其它 角度的偏振滤波器,并且来自每个状态的信号可以通过单个CCD照相机被有序地采集。
[0049] 在图7中,根据本发明的端盖322适于用于前述皮肤镜系统300。端盖322在图7中被 示出联接到系统300的光学器件302,系统可以被封装,如上述图1和2所示。
[0050] 本发明的端盖也可以用在通过光管道或光纤传输高光谱光并且通过相同的或单 独的光管道或光纤接收发出的光的多模式内窥镜测量中。适用的偏振选择和光谱滤波方法 可以被本领域的技术人员选择。
[0051] 皮肤镜,例如包括如上所述的系统300的皮肤镜必须通过这样进行校准:扫描参照 目标以校正照射不均匀性,调节用于每个光谱带的暴露时间以确保可接受的信噪比,去除 黑暗的当前图像,从照相机移除热的或劣质的像素缺陷,并且存储仪器光谱响应特性使得 被测量的组织光学数据独立于系统响应并且反映组织的真实特征响应。图8示出被执行以 校准皮肤镜然后开始皮肤测量的典型步骤(350)的概览。典型步骤可以包括识别测量的皮 肤类型和解剖位置(352);通过颜色代码图表选择具有适当的皮肤类型、尺寸和形状特性的 端盖(354);将端盖唯一的识别符114扫描进入成像系统中(356);基于端盖特性配置成像采 集系统(358);启动校准步骤(在下文中描述)(360);在校准完成之后移除端盖(362)以使皮 肤对于皮肤镜手持件的检测部件可见,使得皮肤可以通过探针被检测;并且启动皮肤测量 (364)〇
[0052] 在图8的步骤360处执行的根据本发明的典型校准方法370被图示在图9中。首先皮 肤镜系统从与唯一识别符相关的已知特性的数据库确定端盖特性(372);基于端盖特性,皮 肤镜成像采集系统配置被初始化,即,成像配置被设置(374);在不同波长下和在不同的偏 振状态下有序地采集校准目标的多个图像(376);通过比较测量的图像数据和预期的数据 以确保其适合于分析而确认采集的图像(378);如果有必要,图像配置装配被改变并且校准 目标的图像被再采集直到其适合于分析(380);否则通过比较测量值与用于目标的已知值 以存储和分析采集的图像(382);并且计算校准校正因子使得校正的图像与用于校准目标 的已知值和预期值对应,最终成像配置设置被存储(384)。
[0053]已知特性的数据库可以包括端盖的形状、用于端盖生产中的大量构件、被测量参 照目标响应、端盖是否在之前已经被使用和可能有用的其它特性。皮肤镜成像采集系统配 置包括调节暴露时间、波长范围、偏振设置、照射功率、照相机增益、像素合并和其它相似图 像采集设置。图像确认检查图像具有用于分析的足够亮度,图像是不饱和的,图像失焦,图 像集中的所有图像被采集,由于无用的皮肤镜或目标移动而造成的图像未模糊、图像在容 许的温度范围中被采集和其它相似的因素。校准过程生成校正因子,校正因子针对用于每 个像素的依赖波长响应和依赖空间响应进行校正。这些校正因子可以存储成多维图像数据 立方体的形式。
[0054]多模式多光谱高光谱/高光谱皮肤镜,例如加利福尼亚的贝弗利山庄的Spectral Molecular Imaging公司提供的SkinSpect?多模式成像系统,可以将高光谱、偏振和自发焚 光成像特征进行组合以采集皮肤的图像用于分析。
[0055] 图10图示了相对于图8描述的皮肤镜系统300,但是皮肤镜系统300具有如图所示 位于324处的被构造成用于皮肤测量的端盖,其中校准目标被移除。端盖然后抵靠皮肤326 放置。然后如下进行根据本发明的典型的皮肤测量方法。
[0056] 参见图11,在用于皮肤测量390的方法中,皮肤镜系统首先核查以确定端盖校准所 针对的患者是相同的,并且确定从校准在容许范围内的时间(392)。在优选的实施例中,校 准和皮肤测量之间的合理的一段时间是仪器将没有显著地影响成像响应的物理和环境改 变的时间,其中所述时间的长度取决于特定装置的物理特性和环境条件,典型的最大容许 的一段时间可以在10分钟-60分钟的范围内,但是优选地小于30分钟。如果太多时间已经过 去,则校准过程应该利用新端盖被再次执行。为继续进行,操作员必须确保校准目标从端盖 移除并且无菌表面接触患者皮肤以用于测量。然后,在不同波长下和在不同的偏振状态下 有序地采集皮肤的多个图像(394)。通过比较测量的图像数据与预期的数据以确认采集的 图像以确保其适合于分析(396)。如果图像确认失效或不适当地定位在视场中,则图像需要 被再次采集(398)。否则,采集的图像被分析和存储(400)。如果需要并且在校准之后允许的
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