基于光谱分析的耳镜及耳镜检查的方法与流程

本发明涉及一种特别配置成在其应用过程中由使用者操控的耳镜装置，该耳镜装置包括配置成引入在患者外耳的耳道中的部分；以及被配置成用于捕获患者外耳(特别是耳膜)的至少一张图像的电子成像单元。本发明还涉及一种识别和/或定位在受试者耳朵中的对象的方法，该方法包括以下步骤：提供电子成像单元；捕获患者外耳、特别是耳膜的至少一张图像；确定光谱信息以通过电子和/或光学装置识别在至少一张图像中显示的对象，特别是以识别健康耳膜。具体地，本发明涉及一种根据权利要求书1所述的耳镜装置并且涉及一种用于识别和/或定位受试者耳朵中的对象的方法或涉及一种根据各独立方法权利要求之一所述的识别耳膜的方法。

检查耳朵被称为“耳镜检查”。耳镜检查是在100多年前确立的标准医学检查技术。医科学生在生理学实际课程期间在其学习早期学习耳镜检查。耳镜检查帮助熟练医师检查可能受(例如)中耳炎(OM)、渗出性中耳炎(OME)、外耳炎、及耳膜穿孔影响的耳道或耳膜。OME定义为存在中耳积液，即，在完整鼓膜(tympanic membrane)(耳膜(eardrum))后的液体，而无炎症感染的迹象或症状。OME是最常见的儿科诊断之一。在耳镜检查中辨认对象还涉及识别可能阻塞耳道或覆盖耳膜的颗粒或任何物料，例如头发、耳垢、异物等。高度期望这种应用用于常规护理。

针对耳镜的任何应用或其使用模式而言，期望允许其使用者区分定位耳道中或其末端处的对象、特别是耳膜本身或黏附至耳膜的任何对象。

背景技术：

可靠且牢固地握住本领域的耳镜当前仅由受过良好训练的医师控制并且不适合更大的实践者群体。具体地，使用本领域的耳镜，可靠识别耳道内的对象仅可由受过良好训练的医师进行。作为调查结果在美国公布的研究已经表明甚至医师也通常不能(正确)确定例如受试者耳膜的状态或不能正确解释由耳镜提供的图像(即，正确且有意义的对象识别)。这种不足导致误解内耳道或耳膜的状态。因此，例如，由于医师宁愿过于谨慎，或发生无意义的图像解释，出现用于治疗假想耳膜炎症的抗生素用药过度。

在本领域中已知的耳镜方法，事实上，由受经过良好训练的医师控制，该医师能够解释耳道内捕获的图像，特别是为了进行诊断。根据所捕获的图像内容，医师通常必须调节耳镜，诸如耳道内的照明或耳镜的相对位置。

由此，直至今日耳镜几乎专门由受过良好训练的医师使用。然而，期望提供一种辅助更可靠地确定/分辨耳道内的不同对象的耳镜。另外，期望将耳镜的能力扩展至受过训练的专业人士以外。由于其广泛应用，应使其适合于任何外行人员，诸如可能期望例如检查尘土或颗粒是否位于儿童的耳道中的父母。同样，在童年期，可能多次发生中耳炎(OM)或渗出性中耳炎(OME)。因此，应使耳镜适合于不熟练的父母，至少以执行一类预诊断，或评估耳膜炎症的可能性。应为父母提供有助于其决定是否需要拜访医师的信息。可由医师进行任何更先进或最后的疾病诊断。

US 8,617,061 B2描述一种用于测量并分析外耳及耳道的色彩的装置，其中，提供了分别与用于传导发射及反射的光的光纤结合的三色发射器及三色传感器，其中，在其三个组件中独立控制由发射器发射光。该三色传感器适用于现存耳镜。US 8,617,061旨在客观测量在耳朵炎症情况下红移色彩反射。然而，US 8,617,061未解决需要熟练的专业人员来执行该步骤的前述问题，其还未解决识别和/或定位耳膜以从那个结构获得临床有关信息的挑战。US8,617,061还无法获得关于反射光的光谱特性的空间信息。例如，具有收集至光导中的红移的反射光可能来自微红耳膜或来自微红耳道。

本发明的一个目的是提供一种装置，特别是耳镜，该装置被配置成用于以可靠方式电子识别和/或定位受试者耳朵内的对象，优选地提供由未经专业训练的外行人员使用的装置/耳镜。本发明的另外一个目的是提供一种以可靠方式识别和/或定位受试者耳朵内、特别是耳膜内的对象的方法。还可将该目的描述为一旦具体对象已经被识别和/或定位，就准确表征该对象。

技术实现要素：

具体地，上述目的中的至少一个目的通过一种特别被配置成在其应用期间由使用者操纵的耳镜装置来实现，该耳镜装置包括：被配置成被引入患者外耳的耳道内的部分；以及被配置成用于特别是基于由至少一个辐射源发射的辐射的反射辐射来捕获患者外耳、特别是耳膜的至少一张图像的电子成像单元；其中，该耳镜装置进一步包括电子和/或光学装置、特别是逻辑单元，该电子和/或光学装置被配置成用于确定光谱信息或被配置用成于分析至少一张图像，特别是关于比550nm更短的波长，并且被配置成根据图像的具体量蓝色成分和/或UV或从对象反射的辐射的具体量蓝色成分和/或UV成分来识别和/或定位至少一张图像中显示的对象、特别是耳膜。具体地，电子和/或光学装置被配置成用于根据至少一张图像或图像的像素或像素区的光谱组成识别和/或定位对象，该图像显示出具体最小量具体光谱成分、特别是具体最小量的蓝色光谱成分或具有比550nm更短、优选地比480nm更短的波长的光谱成分。优选地，评估色彩信息，特别是关于蓝色。可评估采集的图像内和/或关于反射辐射的色彩信息。

由此，可进行图像评估以准确定位耳道内的若干对象。同样，可确定状况特别是具体对象的医学状况。优选地，识别耳膜。然而，同样，可(特别是不直接)确定其它对象，例如，阻塞耳道的组织。在具体对象(即，所捕获图像的具体部分或区段)并未显示出蓝色光的波长范围和/或UV辐射的波长范围中的任何光谱成分的情况中，耳道的此对象或部分并不仅仅是耳膜的可能性是高的。

480nm至500nm的范围可理解为适于界定蓝光或UV辐射与具有例如绿光(约480nm至560nm)、黄光(约560nm至580nm)、橙色光(约580nm至630nm)或红光(约630nm至790nm)的较长波长的辐射的任何范围。

措辞“一定量光谱成分”优选地指具体部分光谱成分。

电子成像单元可包括例如拜耳滤光片(Bayer filter)，即，彩色滤光片阵列。

该电子和/或光学装置可包括被配置成用于根据光谱成分的具体组成，特别是根据蓝色成分的程度/量/比率/百分比的具体阈值来确定/识别对象的逻辑单元或处理单元。

本发明是基于发现识别或定位对象(特别是耳膜)，其可基本上由两个因素复杂化或妨碍，即过度辐射(辐射强度过高)和/或不参考任何定位的反射评估。实际上，由于耳道的几何结构，由耳镜捕获的反射可来自耳朵的多个不同部分，例如，由于相同辐射的耳道内多次反射。参考蓝色/UV光谱成分可降低这种效应，此举允许促进光谱分析。

本发明是基于进一步发现在耳道(特别是耳膜)中的不同组织，其显示出具有个体光学反射特性的非常单独的组织特性。可评估光或近可见光辐射的反射以确定每个单独对象，特别是耳膜。换言之：可进行光谱分析，不仅用于评估具体色彩，还用于识别和/或定位不同对象，特别是用于准确识别和/或定位耳膜。由此，根据一方面，特别是在使用反射性光谱特性定位耳膜区域之后还可确定耳膜炎症的可能性。

本发明是还基于发现可评估耳膜组织的特性以可靠地识别健康耳膜或发炎耳膜的透明部分。已经发现耳膜反射具有具体光谱组成的光或不可见光辐射，该具体光谱组成不同于由耳膜周围组织反射的光谱组成。具体地，已经发现由健康耳膜反射的可见或近可见光辐射显示光谱组成，该光谱组成大体上由在UV辐射光谱中或在蓝光光谱中的波长表征，即，比550nm或500nm更短，特别是比480nm至500nm更短或甚至比450nm更短的波长。相比之下，由耳膜周围组织(例如阻塞耳道的组织)反射的光显示光谱组成，该光谱组成主要由在红光光谱中的波长表征，即，远长于500nm或550nm或甚至600nm、特别是高达780nm的波长。换言之：已经发现耳膜显示组织特性，这些组织特性明显不同于周围组织的组织特性，并且可评估这些区别以可靠地识别耳膜，或甚至以便在医药/临床上表征耳膜，即，以确定耳膜的医学状况。

本发明是还基于发现耳膜是相对薄的组织，具有仅对应于数层细胞及纤维的厚度。在耳膜的某些区中，可提供红色光谱中的任何反射的血管是稀少的或根本不存在。具体地，在耳膜的中心区域，平均厚度在约例如40μm、50μm或120μm的范围内。另外，已经发现耳膜的一些区(例如，紧张部)显示与蓝色或UV辐射相比红色或绿色辐射的非常低的反射系数。相比之下，除了耳膜之外的组织和物质的反射率，特别是像皮肤组织的组织或像耳垢的物质，显示不同光谱反射组成，即当与蓝色或UV成分相比时高绿色和/或红色光谱成分的高反射系数。这种其它组织可显示与针对比约480nm或500nm更短的波长的反射率相比针对比约500nm更长的波长的更高反射率。因此，评估反射辐射中的蓝色光谱成分和/或UV光谱成分可改良耳膜的可靠评定或识别。进一步地，已经发现耳膜的一些部分，特别是松弛部或附接至锤骨柄的部分，还可在绿色/红色光谱中优选地被反射。因此，彩色图像的光谱分析可揭示允许识别并定位耳膜的典型图案。

本发明是还基于可基于与周围组织相比完全不同的光谱响应可靠地识别耳膜的概念。周围组织提供由长波长(红光)主要表征的光谱反射，而耳膜组织提供由短波长(蓝光)主要表征的光谱反射。在可见光的范围/光谱(色彩光谱)中，蓝色及红色布置在光谱的相反端上。换言之，这种两种颜色的波长或反射强度比的差处于最大值。因此，与较长波长相比，基于分析具有比500nm更短、优选地比480nm更短的波长的光谱成分可靠地进行识别耳膜。

进一步地，已经发现在照明强度较高的情况下，在位于耳膜后的中耳内的黏膜的反射率可主导反射辐射的光谱。黏膜在表面上基本上是红色，特别是当照明强度是高的时。因此，特别是为达到高评估准确度，当执行光谱分析时可调节照明强度。

在由经训练的专业人员使用的耳镜中，通常在黑暗与一定最大强度之间调节光强度。因此，未标准化照明强度。反射光的感知光谱组成可受到选择的强度影响。例如，当使用白光源在低照明水平下观察半透明耳膜时，耳膜可呈现暗至带青色。当增加照明强度时，因为从中耳腔内耳膜后的黏膜壁反射的红光，该耳膜可呈现微红。

本发明还是基于发现耳膜中的辐射(特别是光)反射机制不同于耳膜周围组织中的反射机制。具体地，耳膜的半透明部分的主要反射机制是瑞利散射(Rayleigh scattering)，而耳膜周围的组织中的主导反射机制是米氏散射(Mie scattering)。瑞立散射可由透光薄膜中的分子成分引起。这种成分包括胶原纤维、细胞器及细胞膜层，以及细胞质及胞外分子。相比之下，由于血红蛋白封装的红血球及不透明细胞与细胞外粒子，米氏散射是主导散射。在黏膜、皮肤等中，短波长将大部分被完全吸收，特别是由于多次散射及光路延伸。换言之：已经发现由于部分耳膜的组织特性，由耳膜反射的辐射的光谱组成明显不同于由在耳道中任何其它组织或对象/物质反射的辐射的光谱组成，特别是在照明源的光谱组成在比500nm至480nm更短的波长的光谱中含有主要成分或照明源的光谱组成关于此光谱进行调节的情况下。本发明还是基于可基于评估这种不同反射机制可靠地识别和/或定位耳膜的概念。因此，优选地关于比500nm或480nm更短的波长光谱，特别是可见光辐射的蓝色光谱(蓝光)，基于分析光谱组成，可以可靠方式，特别是与比500nm更长的波长光谱相比进行识别耳膜，特别是识别健康耳膜。

本发明还是基于发现在第二步骤中，一旦已经识别和/或定位耳膜，可从先前定义的区确定表征耳膜的炎症指数。就光谱反射特性而言，评定紧靠先前定位的耳膜区适合行执诊断。发炎耳膜一般显示与健康耳膜相比更大的厚度。毛细血管变宽并存在免疫系统细胞。因此，在这种状况下，反射光谱可从短波长远离朝向较长波长变化，并且反射辐射的比率改变，例如蓝色与红色的比率降低。同样，由于含有免疫细胞及细胞碎片的粘液，在透明耳膜后的积液通常显示变色。在本上下文中，已经发现评定炎症的可能性可根据照明/辐射具体等级进行，特别是基于照明/辐射的最小等级，以减少由周围组织反射的散射光。由于周围组织一般将反射红光，降低照明/辐射等级可有助于确定由耳膜反射的红色光谱成分。降低照明/辐射等级可允许可靠地评估耳膜的光谱比率。具体地，仅评估从与反射蓝色光谱成分相同的区域反射的那些红色光谱成分。仅评估表征附近区域的那些光谱比率，该附近区域显示蓝色光谱成分的关于红色光谱成分的高比率。

本发明还是基于发现在第二或另外一步骤中，可确定针对OM或OME的可能性指数，以便为使用者提供由医师进一步咨询的建议。

确定光谱信息可指分析反射辐射，特别是带青色或蓝色辐射，和/或一旦采集到图像，分析至少一张图像，特别是该图像的带青色或蓝色光谱成分的分析。“蓝色与红色的比率”可同样指UV光谱成分与红色成分的比率。由于图像被认为是反射辐射的空间分辨测量，本发明可指直接在反射辐射中及在采集的图像中二者的反射辐射的光谱分析。

表达“耳镜装置”优选地应该理解为可用作耳镜的任何装置。并非必须以人工耳镜形式提供耳镜装置。例如，该耳镜装置可集成在包括若干装置或满足若干功能的医疗装置中。

表达“光”优选地必须应当理解为在380nm至780nm或甚至1000nm的范围中的可见辐射。表达“辐射”优选地必须理解为10nm至780nm的范围中的可见或不可见辐射，其中优选地不包括X光辐射。表达“UV辐射”优选地必须理解为在10nm至380nm，特别是100nm至380nm的范围中的不可见辐射。表达“UV成分”优选地必须理解为在10nm至380nm的范围中的辐射的任何光谱成分或相应图像信息。

表达“光谱”或“光谱组成”优选地不仅是指可见光谱，而且是指包括比可见光短的波长的电磁光谱。

表达“红色光谱成分”或“蓝色光谱成分”优选地不仅是指发射或反射光的特性，而且是指捕获的图像内的彩色信息。

耳膜的组成可分为三层：

1.胶原结缔组织的核心；

2.覆盖复层扁平上皮(SSE)的外层；

3.单层立方上皮(SCE)的内层，该内层面对中耳腔。

已经发现通过光谱分析，可识别这些层中的每一层以识别、表征和/或定位耳膜，特别是所有这些层含有稀少或不含有血管，松弛部及锤骨柄区域除外。

根据本发明的一个实施例，耳镜进一步包括被配置成用于辐射耳道的至少一个辐射源。借助于辐射源，特别是发射UV辐射和/或蓝色光的辐射源，可更高效和更可靠地识别和分析耳膜。

表达“辐射源”优选地必须被理解为发射UV辐射和/或光的源或与至少一个辐射导件(例如，光纤或用于引导UV辐射的纤维)结合的辐射源。

“辐射导件”优选地必须被理解为用于从第一点向第二点引导辐射、特别是蓝光的任何装置。根据一个实施例，该辐射导件是光导件。

根据本发明的一个实施例，至少一个辐射源被配置成用于发射特别是在500nm至10nm范围内、优选地低于480nm的蓝光和/或UV辐射。这种辐射源有助于识别及分析耳膜。优选地，该至少一个辐射源被配置成用于不发射具有高于550nm或600nm的范围中的波长的辐射或光。优选地，该至少一个辐射源被配置成用于仅发射具有比红光或橙色光短的、特别是比580nm或560nm短的波长的辐射。

根据本发明的一个实施例，该至少一个辐射源是在低于500nm、优选地低于480nm的可见光光谱中具有具体光谱最大值的辐射源，特别是在380nm与500nm之间、特别是在420nm与480nm之间的蓝光光谱中具有光谱最大值的LED。可以提供以白色(优选地冷白)LED形式的LED。由此，可将发射光的红色光谱最小化。可将红色(特别是高度血管化)组织的光反射最小化。

根据本发明的一个实施例，电子和/或光学装置被配置成用于特别是关于低于550nm、优选地低于480nm的具体波长、尤其是关于380nm至500nm、特别是420nm至480nm的光谱内的光谱最大值调节由该至少一个辐射源发射的辐射的光谱组成。调节发射辐射的光谱组成可进一步改良识别耳膜的可靠性。具体地，在发射具有相对宽的光谱的辐射期间可捕获第一图像，并且在发射UV辐射或蓝光期间可捕获第二图像或另外一张图像。可彼此结合地比较或分析这些图像。

根据本发明的一个实施例，电子和/或光学装置被配置成用于校准由至少一个辐射源发射的辐射的光谱组成，并且用于比较反射辐射的经确定的光谱组成与反射辐射的经校准的光谱组成。这种电子和/或光学装置允许可靠地识别和/或定位对象，特别是耳膜。具体地，准确地确定哪些光谱成分已经由耳道中的组织/对象吸收，和哪些光谱成分是反射的光谱成分。还可关于辐射的亮度或强度进行校准。

相应地，本发明还可涉及一种方法，该方法包括校准电子成像单元的光谱灵敏度和/或校准至少一个辐射源的光谱组成和/或至少一张图像的亮度。校准允许更可靠分析反射辐射的光谱组成，并且因此，更可靠地识别对象。已经发现在光强度非常高从而允许光穿过健康耳膜(其是半透明)的情况下，在红色光谱中大量光可由鼓室(特别是由于照亮阻塞中耳的红色黏膜)反射。因此，校准图像亮度或校准发射辐射的强度实现更准确评估红色通道反射(绝对)度及其光源。换言之，与照明装置的光谱校准结合的图像传感器的光谱校准允许更准确评估组织类型及状况。

具体地，一种方法，包括校准用于进行该方法的耳镜的任何电池的任何(实际)不断变化的电压，该方法不隐含或暗指任何误差源。使用传统的耳镜，在低电压下，照明的光谱很可能朝向红色光谱变化，即，特别是在使用卤素灯泡时，使能量强度波长降低。校准光谱范围和/或照明/辐射强度有助于绝对光谱分析。换言之：可对该电子成像单元提供已校准的色彩平衡。

一旦已经识别对应的对象或组织，就可例如基于关于不同对象或不同类型组织反馈照明控制进行校准。由此，关于不同光强度的光谱标准曲线可基于可进行校准提供另外数据。

根据本发明的一个实施例，电子和/或光学装置被配置成用于关于发射辐射的光谱组成分析反射辐射的蓝色成分和/或UV成分的量。参考发射辐射的光谱可提供更高准确度。同样，准确度与任何具体类型的辐射源无关。换言之：参考反射辐射的光谱允许例如在辐射源是无效的或不再工作的情况下更换辐射源。即使在由另一种类型的辐射源(错误地)更换该辐射源的情况下，也可确保准确度。另外，准确度与耳镜装置的任何电池的任何(实际)变化的电压无关。

根据本发明的一个实施例，电子和/或光学装置被配置成用于调节至少一个辐射源的辐射强度，特别是被配置成用于在至少一张图像显示出超过具体最大量的具有长于550nm的波长的光谱成分、特别是红色光谱成分的光谱组成的情况下降低辐射强度。如上所述，在辐射强度允许辐射穿过耳膜的情况下，在红色光谱中大量辐射可由鼓室反射。因此，减小强度/亮度使得辐射不穿过耳膜(或使得特别是耳膜而非耳膜后面的任何组织反射全部辐射)实现了红色通道反射的(绝对)度和其源的更准确评估。

根据本发明的一个实施例，电子和/或光学装置被配置成用于关于发射光/辐射的具体光谱成分调节至少一个辐射源的辐射强度。可在蓝光的光谱内，特别是在不改变不同于蓝光或UV辐射的任何其它光谱成分的辐射强度的情况下调节辐射强度。由此，在具体光谱范围中的反射辐射的量、特别是反射蓝光或UV辐射的量可在具体状况下被评定或评估，此举还可提高准确度及可靠性。

根据本发明的一个实施例，耳镜装置是被配置成用于人工应用的人工耳镜，该耳镜装置进一步包括：在其应用期间允许使用者来操纵该耳镜的手柄部；以及显示基本上沿着头部纵轴延伸的锥形的头部，其中，该头部具有邻近该手柄部的近端及被配置成引入患者外耳的耳道中的较小的远端。优选地，该至少一张图像由图像传感器捕获，该图像传感器布置在该头部的远侧尖端上。该图像可由成像单元直接捕获。无需在近端方向朝向头部的近端引导任何光纤中的反射光。

根据本发明的一个实施例，至少一个辐射源中和/或该电子成像单元的至少一个单独布置于该耳镜的远侧尖端，其中，至少一个辐射源中和/或该电子成像单元中的至少一个单独径向偏置和/或至少一个辐射源和/或该电子成像单元的视轴单独倾斜。这种布置允许捕获耳膜图像并且允许基本上不考虑耳镜头部在耳道中的相对位置来辐射(特别是照亮)耳膜。此举还允许简化/有助于由外行人员使用。

耳镜装置还实现了上述目的中的至少一个目的，耳镜装置包括被配置成用于确定耳道内反射的辐射的光谱信息并且被配置成用于根据在反射辐射内检测的具体量蓝色成分和/或UV成分来识别耳膜的电子和/或光学装置。换言之：关于反射辐射，可直接进行确定光谱信息，这与图像分析的任何方式/方法无关。具体地，已经发现耳膜的“蓝色/带青颜色特性”是可直接基于反射辐射的分析以可靠方式识别耳膜的相异标记。

上述目的中的至少一个目的还通过一种识别和/或定位受试者耳朵内的对象的方法、特别是通过根据前述权利要求中任一项所述的耳镜装置来实现，该方法包括以下步骤：

(S1)提供电子成像单元，特别是通过将该电子成像单元引入受试者外耳的耳道中；

(S2)特别是基于由至少一个辐射源发射的辐射中的反射辐射，借助于该电子成像单元捕获患者外耳、特别是耳膜的至少一张图像；

(S3)通过电子和/或光学装置、特别是通过逻辑单元确定光谱信息以识别至少一张图像中显示的对象，以自动地识别至少一个对象，特别是耳膜；并且

(S4)根据图像或从对象反射的辐射的具体量蓝色成分和/或UV成分，特别是根据显示出具体最小量具体光谱成分、特别是具体最小量蓝色光谱成分或具有比550nm更短、优选地比480nm更短的波长的光谱成分的光谱组成来识别至少一个对象，特别是耳膜。这种方法提供在耳镜装置的上下文中描述的至少一些优点。可基于/根据该至少一张图像或图像的像素或像素区的光谱组成进行识别和/或定位对象。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括以下步骤：

(S1a)将至少一个辐射源引入耳道；并且

(S1b)借助于该至少一个辐射源、特别是借助于被配置成用于发射蓝光的LED、和/或借助于被配置成用于发射UV辐射的辐射源、优选地使用具有在蓝光光谱中的光谱最大值的辐射辐射耳道。特别是使用具有具体光谱组成的辐射来辐射耳道可有助于评估光谱信息。

根据本发明的一个实施例，基于低于550nm或480nm的波长与高于550nm或600nm的波长的比率(特别是蓝色光谱成分于红色光谱成分的比率)确定光谱信息，其中，评估该比率，并且其中，高比率(对应于大量具有低于550nm或480nm波长的光谱成分，特别是大量蓝光)被评估为耳膜、特别是健康耳膜的指标。参考这种比率及评估该比率可允许更可靠地确定耳膜。评估该比率可允许区分相对量的短波长与绝对量的短波长。

根据本发明的一个实施例，特别是根据发射和/或反射辐射的具体辐射强度，基于该至少一张图像或该图像的像素或像素区的亮度确定光谱信息。根据具体照明强度评估反射辐射可提供杂散光成分或由耳膜后面的任何组织或液体反射的光/辐射的更精确评定。

根据本发明的一个实施例，关于至少一张图像的具体像素或像素区确定部分中的光谱信息。这个允许图形识别和准确定位图像中的对象。换言之：识别和/或定位对象可包括基于至少一张图像的像素或像素区的图形识别，该至少一张图像显示出最小量具体光谱成分和/或具体光谱组成、尤其是最小量蓝色光谱成分(特别是蓝光)和/或低于550nm、特别是介于380nm与480nm或500nm之间的波长的光谱中的具体光谱组成(例如，具体光谱峰)。

根据本发明的一个实施例，方法包括辐射耳道，其中，调节辐射强度、特别是降低至用于采集至少一张图像的最小强度。这种控制步骤允许更可靠地评定反射辐射的来源。优选地，电子和/或光学装置被配置成进行这种控制或强度降低。优选地，在至少一张图像超过具体最大量红色光谱成分的情况下，特别是根据蓝色光谱成分与红色光谱成分的具体比率来降低辐射强度。

根据本发明的一个实施例，在该至少一张图像超过具体最大量、具有长于550nm的波长的光谱成分、特别是红色光谱成分的情况下，特别是根据蓝色光谱成分与红色光谱成分的具体比率来降低辐射强度。这种调节或控制可减少任何杂散光的量。

根据本发明的一个实施例，确定光谱信息包括分析蓝色光谱成分，其中，识别至少一个对象包括识别耳膜并且根据蓝色光谱成分的量、特别是相对于红色光谱成分的量来进行。分析蓝色光谱成分的量允许聚焦于耳膜的组织特性，以更好地区分耳膜与任何周围组织。

根据本发明的一个实施例，确定光谱信息包括红色光谱成分的单像素减法。此方法步骤允许具体分析可以指示耳膜或耳膜的位置的光谱信息。

根据本发明的一个实施例，方法进一步包括根据显示出具体最小或最大量具体光谱成分、特别是具体最小量蓝色光谱成分的光谱组成来确定该至少一个对象的状况、特别是医疗状况的步骤。确定用于具体光谱成分、特别是蓝色和/或红色成分的阈值允许用于自动识别具体对象、特别是耳膜的简单方法。不一定需要任何尖端、相当复杂的算法。

根据本发明的一个实施例，识别耳膜，其中，确定状况包括在光谱组成显示出具体最小量蓝色光谱成分的情况下确定健康耳膜。可将具体最小量蓝色或UV成分评估为指示并未显示出任何毛细血管扩大的耳膜。

根据本发明的一个实施例，识别耳膜，其中，确定状况包括在该光谱组成显示出具体最大量蓝色光谱成分的情况下，特别是根据具体最小量红色光谱成分来确定不健康耳膜。可将具体最大量蓝色或UV成分评估为指示显示出毛细血管扩大的耳膜。

根据本发明的一个实施例，识别耳膜，其中该方法进一步包括特别是在蓝色光谱成分的量并未超出具体最小量的情况下，根据至少一个捕获的图像的光谱组成向使用者提供指数、特别指示耳膜炎症可能性的炎症指数的步骤。换言之：如果蓝色光谱成分仅可被识别为相对较低程度或根本无法识别，那么结论是耳膜炎症的可能性是高的。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括向使用者提供炎症指数，从而指示耳膜炎症可能性。

根据本发明的一个实施例，基于关于瑞利散射确定的光谱信息来识别耳膜。几个粒微部件或细胞层结合(光学)透明度可引发瑞利散射，其可被评估为耳膜的指标。关于瑞立散射的特点/特性评估/采集光谱信息可改良区分耳道中的耳膜与其它对象的准确度。

上述目的中的至少一个目的还通过一种识别受试者耳朵中的耳膜的方法来实现，该方法包括以下步骤：

(S3)确定受试者耳朵中的耳道内反射的辐射的光谱信息以自动地识别该耳膜；并且

(S4)根据在该反射辐射内检测到的具体量蓝色成分和/或UV成分来识别耳膜。换言之：关于反射辐射，可直接进行确定光谱信息，这与图像分析的任何方式/方法无关。

上述目的中的至少一个目的还通过一种识别受试者耳朵内的健康耳膜的方法来实现，该方法包括以下步骤：

(S2)借助于电子成像单元(40)，特别是基于由至少一个辐射源发射的辐射的反射辐射来捕获该耳膜的至少一张图像；

(S3)通过电子和/或光学装置(44)、特别是通过逻辑单元确定光谱信息以自动识别在该至少一张图像中显示的耳膜；

(S4)根据在该反射辐射内检测到的具体量蓝色成分和/或UV成分来识别耳膜；并且

(S5a)根据光谱组成确定该耳膜是健康耳膜，该光谱组成显示出具体量蓝色光谱成分或具有比550nm更短、优选地比480nm更短的波长的光谱成分。此方法允许自动进行诊断，或至少预诊断。具体地，该方法允许为使用者提供风险指数。可由医师进行任何更先进或最后的疾病诊断。

上述目的中的至少一个目的还通过识别受试者耳朵内的发炎耳膜的方法来实现，该方法包括以下步骤：

(S2)借助于电子成像单元(40)，特别是基于由至少一个辐射源发射的辐射的反射辐射来捕获耳膜的至少一张图像；

(S3)通过电子和/或光学装置(44)、特别是通过逻辑单元确定光谱信息以自动识别在至少一张图像中显示的耳膜；

(S4)根据在该反射辐射内检测到的具体量蓝色成分和/或UV成分来识别耳膜；并且

(S5b)根据显示出具体最小量红色光谱成分或具有比550nm更长的波长的光谱成分和/或具体最大量蓝色光谱成分或具有比550nm更短、优选地比480nm更短的波长的光谱成分的光谱组成将耳膜识别为发炎耳膜。此方法允许自动进行诊断，或至少预诊断。具体地，该方法允许为使用者提供风险指数。可由医师进行任何更先进或最后的疾病诊断。

附图说明

在下图中，以实例的方式描述本发明，其中

图1示意地示出了根据本发明的第一实施例的耳镜装置，其中，该耳镜装置被引入耳道中尽可能远的位置，从该位置该耳镜装置能“环顾拐角”；

图2示意地示出了根据本发明的第二实施例的耳镜装置，其中，该耳镜装置显示出方便其(甚至由外行人员)使用的多个技术特征；并且

图3示意地示出了根据本发明的实施例识别和/或定位受试者耳朵内的对象的若干方法的流程图；

图4示意地示出了由多个像素构成的获得的图像，其中，一些像素示出耳膜的一部分。

在各图中未明确描述任何参考符号的情况下，可参考其它图。换言之：在不同视图中相同参考符号指相同部分或相同类型或相同组装置。

具体实施方式

在图1中，示出了具有手柄部12及头部14的耳镜10，该头部14包括电子成像单元40，该电子成像单元40包括摄像机40.1，其中，该摄像机40.1关于头部14的纵轴A偏心放置(即径向偏移)。摄像机40.1位于头部14的远侧尖端35。例如，偏心(径向偏移)在1.5mm至2mm的范围内。将头部14引入耳道C，并且头部14的外表面或探头盖(未示出)与耳道周围的软结缔组织C1接触。与耳道的硬骨部分C2相反，软结缔组织C1是弹性的及可由头部14加宽。摄像机40.1与耳膜ED视觉接触。

在中心部分，头部14具有具体直径，特别是处于由具体长度L2定义的轴向位置，该具体长度优选地在28mm至32mm的范围内，特别是20mm。沿着长度L2，头部14可呈圆锥形。可将具体长度L2定义为长度，沿着该长度，头部14可与患者的组织接触，特别是与阻塞外耳道的软结缔组织C1至少部分地接触。具体长度L2优选地在18mm至22mm的范围内，特别是20mm。远侧尖端35的直径优选地在4.7mm至5.2mm、更优选地4.8mm至5mm的范围内，特别是4.9mm。头部14的中间部分的直径(特别是在距远侧尖端3520mm距离处)优选地是在8mm至9mm的范围内，特别是8.5mm。

将耳镜10引入耳道C中几乎远至弯曲部C4，即，几乎远至软结缔组织C1与硬骨部分C2间的过渡区C3。不需要将耳镜10引入得更远/更深。在图1中所示的位置上，耳镜10能够“环顾拐角”，以扫描耳膜ED。出于此目的，径向偏移地布置摄像机40.1。“拐角”可定义为耳道C的弯曲部C4。

摄像机40.1具有优选地圆锥形视野41。在几何结构上，视野41可描述为具有开口角度的圆锥，该开口角度在至少80°，优选地至少110°的范围内，例如120°。摄像机40.1优选地是广角彩色摄像机。关于纵轴以角β布置(倾斜)摄像机40.1的光轴X，从而允许该装置更有效地“环顾拐角”。角β优选地在20°至40°的范围内。

耳镜10显示例如通过有线或无线与摄像机40.1通信的电子和/或光学装置44。可将电子和/或光学装置44布置在手柄部12处/中和/或在头部14处/中。电子和/或光学装置44被配置成用于确定光谱信息或用于对由摄像机40.1采集的图像(或对应图像的像素、或具体图像部分)的光谱分析。电子和/或光学装置44可连接至至少一个辐射源42，特别是光源，可将辐射源42布置在手柄部12处/中和/或在头部14处/中。具体地，可将辐射源42至少部分布置于头部14的远侧尖端。辐射源42可包括至少一个LED(特别是冷白色或蓝色LED)及还包括至少一个光导件。电子和/或光学装置44可被配置成控制辐射源42，特别是调节辐射/照明强度。

图2示出了具有手柄部12及头部14的耳镜10。头部14具有远端18，该远端18包括远侧尖端35，其中远端18具有圆锥形或圆柱形(如由虚线指示)。红外线传感器单元140同心地位于远端18。此位置仅作为实例而例示。远端18可提供有缺口14.3以用于容纳探头盖(未示出)的储存部。在头部14，提供电子成像单元40，包括摄像机40.1，该摄像机40.1具有关于头部14的纵轴A径向偏移地布置的光轴X，其中，光轴X的径向偏移r1优选地在1.5mm与2mm之间的范围内。邻近远端18的内侧面布置摄像机40.1。

耳镜10显示电子和/或光学装置44，并且还可显示辐射源42。在电子和/或光学装置44及辐射源42的上下文中，参考图1的说明。

为将摄像机40.1定位在对于采集耳膜图像而言有利的位置上，该头部可进一步包括可移动部20和支撑结构30。可移动部20可由运动机构24转动，该运动机构24被布置在手柄部12中。可移动部20可关于支撑结构30转动。运动机构24包括连接可移动部20与手柄部12的驱动轴24.1。运动机构24包括连接至驱动轴24.1的电机26，特别是无刷电机26a。可选地，在电机26a与驱动轴24.1之间提供齿轮24.2。可移动部20由轴承28支撑，该轴承由手柄部12支撑。支撑结构30由手柄部12支撑。支撑结构30提供头部14的外侧面的一部分。借助于轴承28将支撑结构30固定于手柄部12处。

图2中所示的耳镜10允许由外行人员的简化应用。摄像机40.1自动地定位于有利的偏心位置上，该摄像机单元与耳膜视觉接触。在图2中显示的耳镜10甚至允许由其耳朵必须被扫描的同一人员(例如独自生活的人)应用。图2中所示的耳镜10甚至允许第一(预)诊断而不经任何帮助。图1中所示的耳镜的技术特征可与在图2中所示的耳镜的技术特征组合。

图3示出了识别和对象的方法的实例的流程图。对应的方法起始于提供电子成像单元的第一步骤S1，特别是通过将电子成像单元引入受试者外耳的耳道中。具体地，该电子成像单元可包括布置在耳镜头部的远侧尖端的摄像机。可替换地，对应的方法可直接开始于步骤S3。

步骤S1可包括将至少一个辐射源引入耳道中的步骤S1a。可替代地或此外，步骤S1可包括辐射(特别是照亮)耳道的步骤S1b。在后续步骤S2中，可捕获至少一张图像。在后续步骤S3(或，可替换地作为第一步骤)中，确定光谱信息以识别对象。步骤S3可包括基于波长比率(具体范围的波长与另一个具体范围的波长的比率)确定光谱信息的步骤S3a。可替代地或此外，步骤S3可包括基于辐射强度或基于亮度确定光谱信息的步骤S3b。可替代地或此外，步骤S3可包括确定关于具体图像部分的光谱信息的步骤S3c。如在图3中所指示，步骤S3a、S3b、S3c可彼此独立地进行。在后续步骤S4中，根据图像或从对象反射的辐射的具体量蓝色成分和/或UV成分来识别至少一个对象，特别是耳膜。可根据显示出具体最小量具体光谱成分、特别是蓝色光谱成分来识别至少一个对象，特别是耳膜。步骤S4可包括步骤S4a：给使用者提供指示耳膜已经被识别和/或该耳镜已经被正确地放置/引入耳道中的信息。换言之：基于分析光谱成分，特别是蓝色成分，该耳镜可自动评定耳膜是否可见，和外行人员或医师是否已经正确地引入该耳镜。因此，步骤S4a可允许最小化任何使用不当风险(偶发)或任何误诊风险。

在后续步骤S5中，可确定至少一个对象的状况，特别是医学状况。在此步骤中，外行人员可被提供有帮助评定咨询/拜访医师的任何需求的信息。具体地，已经发现不同于在蓝色或UV辐射范围内的具体光谱组成的光谱组成可潜在地指示耳膜炎症。发炎耳膜显示少量蓝色组织成分，或仅反射少量蓝色或UV辐射，或根本不反射任何蓝色或UV辐射。确定耳膜的反射的光谱组成可帮助外行人员决定是否应拜访医师。任何更先进或最终疾病诊断可由医师，例如，在由医师观察或由医师进一步检查受试者显示的其它症状的基础上进行。因此可不需要由根据本发明方法的实施例提供的输出来推导疾病诊断。采集的信息基于图像和/或反射辐射的光谱分析。确定一定度/量/比率/百分数蓝色成分，特别是具体最小量蓝色成分，可帮助外行人员决定不拜访医师。然而，步骤S4和/或步骤S5可不仅帮助外行人员，还帮助医师。换言之，步骤S5可允许最小化任何误诊的风险和提供关于感染/炎症风险的提示。

步骤S5可包括在该光谱组成显示出具体最小量蓝色光谱成分的情况下确定不健康耳膜的步骤S5a，和/或在该光谱组成显示出具体最小量红色光谱成分和/或具体最小量蓝色光谱成分的情况下确定不健康耳膜的步骤S5b。步骤S5a及S5b可允许进一步最小化任何误诊风险，在上下文中由外行人员或医师使用。

在步骤S4或S5之后的步骤S6中，使用者被提供有根据该至少一个捕获的图像的光谱组成的指数，例如，炎症指数。炎症指数还可含有关于健康耳膜的信息。具体地，在具有大量蓝色光谱成分，特别是与少量红色光谱成分组合的情况下，该炎症指数是较低值(例如在比例1比10中1至3范围内的值)。

通过分别比较该至少一张图像的光谱信息与光谱标准曲线或与该耳膜的具体光谱成分的具体(预定)值来分别进行步骤S3、S4、S5和/或S6。优选地，光谱标准曲线或具体(标准化)值指UV光谱和/或光(特别是蓝光)的光谱。

在图4中，示意地示出了由多个像素P构成的所采集的图像IP。图像IP由像素P1构成，这些像素表征对象或不同于耳膜的耳道的部分，而像素P2表征耳膜。像素P2显示在低于480nm至500nm的光谱中的光谱成分与在高于480nm至500nm的光谱中的光谱成分的比率，该比率高于像素P1各自的比率。像素P2指表征耳膜发炎部分的像素P2a和表征耳膜未发炎部分的像素P2b二者。

具体地，像素P2a各自的比率高于像素P1的比率。换言之：甚至在发炎耳膜ED的情况下，可基于光谱比率(特别是蓝色与绿色和/或蓝色与红色的比率)定位和表征耳膜ED。

参考符号列表

10 耳镜装置

12 手柄部

14 头部

14.3 缺口

18 远端

24 运动机构

24.1 驱动轴

24.2 齿轮

26 电机

26a 无刷电机

28 轴承

30 支撑结构

35 远侧尖端

40 电子成像单元

40.1 摄像机

41 视野

42 辐射源，特别是光源

44 电子和/或光学装置，特别是逻辑单元

140 红外线传感单元

A 纵轴

C 耳道

C1 软组织

C2 硬骨

C3 过渡区

C4 弯曲部

ED 耳膜

IP 由多个像素构成的所采集的图像

L2 具体长度

P 像素

P1 表征耳道的不同于耳膜的对象或部分的像素

P2 表征耳膜的像素

P2a 表征耳膜发炎部分的像素

P2b 表征耳膜未发炎部分的像素

r1 径向偏移

X 视轴，特别是光轴

β 倾斜角

S1 提供电子成像单元的步骤

S1a 引入至少一个辐射源的步骤

S1b 辐射耳道的步骤

S2 捕获至少一张图像的步骤

S3 确定光谱信息以识别对象的步骤

S3a 基于波长比率确定光谱信息的步骤

S3b 基于辐射强度或基于亮度确定光谱信息的步骤

S3c 确定关于具体图像部分的光谱信息的步骤

S4 识别至少一个对象的步骤

S4a 给使用者提供指示耳膜已经被识别和/或耳镜已经被正确地放置/引入耳道中的信息的步骤

S5 确定至少一个对象的状况，特别是医疗状况的步骤

S5a 在光谱组成显示具体最小量蓝色光谱成分的情况下确定健康耳膜的步骤

S5b 在光谱组成显示具体最小量蓝色光谱成分的情况下确定不健康耳膜的步骤

S6 根据至少一张捕获的图像的光谱组成向使用者提供指数的步骤