專利名稱：用于對不透明介質(zhì)的內(nèi)部進(jìn)行光學(xué)成像的方法、用于重建不透明介質(zhì)內(nèi)部的圖像的方法 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于采用圖像重建算法對不透明(turbid)介質(zhì)的內(nèi)部 進(jìn)行光學(xué)成像的方法。本發(fā)明還涉及用于重建不透明介質(zhì)內(nèi)部的圖像的方法。本發(fā)明還涉及用于對不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像的設(shè)備。本發(fā)明還涉及醫(yī)療圖像采集設(shè)備。本發(fā)明還涉及用于上述方法和設(shè)備中的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
技術(shù)背景歐洲專利申請05111164.9 (律師案巻號PH004270)記載了這種類型 的方法和設(shè)備的實(shí)施例。所描述的方法和設(shè)備可以用于通過使用漫射光 學(xué)層析對諸如生物組織之類的不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像。在醫(yī)療診斷中， 所述方法和設(shè)備可以用于例如對女性胸部的內(nèi)部成像。接納體積 (receiving volume )接納不透明介質(zhì)，例如胸部。接著，來自光源的光 耦合到接納體積中。該光被選擇成激發(fā)包含在接納體積內(nèi)的熒光劑。當(dāng) 對例如女性胸部的內(nèi)部成像時(shí)，被選擇成激發(fā)包含在接納體積內(nèi)的熒光 劑的光典型地具有400nm-950nm的范圍內(nèi)的波長。通過使用光電檢測器單元，檢測作為將來自光源的光耦合到接納體 積中的結(jié)果的從接納體積中發(fā)出的光。接著，將基于檢測的光的數(shù)據(jù)集 傳送到圖像重建單元，該圖像重建單元然后基于檢測的光重建不透明介 質(zhì)(例如女性胸部)內(nèi)部的圖像。代替將來自光源的光選擇成激發(fā)包含 在接納體積內(nèi)的熒光劑的是，可以選擇來自光源的光，使得它能夠通過不透明介質(zhì)傳播以便允許實(shí)現(xiàn)對不透明介質(zhì)的透射式檢查。在透射式檢 查中，來自光源的光耦合到不透明介質(zhì)中，穿過該不透明介質(zhì)而不激發(fā) 可能存在的熒光劑，并且在穿過該不透明介質(zhì)之后被檢測。當(dāng)在透射式 檢查中對女性胸部的內(nèi)部成像時(shí)，典型地使用具有400nm-1400nm的范圍到接納體積中的結(jié)果的從接納體積中發(fā)出的光。然后，將基于檢測的光 的數(shù)據(jù)集傳送到圖像重建單元，并且將其用于基于檢測的光重建不透明 介質(zhì)內(nèi)部的圖像。該已知方法和設(shè)備的特征在于，有時(shí)難于對包含在介質(zhì)中的小的和低對比度的成分(element)成像。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提高重建圖像的質(zhì)量，以便改善包含在不透明介質(zhì) 內(nèi)的小的和低對比度的成分的可檢測性。依照本發(fā)明，這個(gè)目的是通過 對數(shù)據(jù)集操作的圖像重建算法來實(shí)現(xiàn)的，所述數(shù)據(jù)集滿足該圖像重建算 法隱含的輸入假設(shè)。因此，在第一方面中，本發(fā)明涉及用于采用圖像重 建算法對不透明介質(zhì)(100)的內(nèi)部進(jìn)行光學(xué)成像的方法，其中圖像重 建算法對滿足該圖像重建算法隱含的輸入假設(shè)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行操作。本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)如果將不滿足包含在圖像重建算法內(nèi)的輸入 假設(shè)的數(shù)據(jù)集傳送到圖像重建算法，那么重建圖像的質(zhì)量受到負(fù)面的影 響。假定圖像重建算法用來重建包含均勻分布的熒光劑的介質(zhì)內(nèi)部的圖 像，其中熒光劑由來自光源的激發(fā)光激發(fā)。進(jìn)一步假定獲得的數(shù)據(jù)集包 括熒光和透射的激發(fā)光(即穿過所述介質(zhì)而不激發(fā)包含在該介質(zhì)內(nèi)的熒 光劑的激發(fā)光的一部分)的強(qiáng)度之比，所述熒光和透射的激發(fā)光從包括 所述介質(zhì)的接納體積中發(fā)出，在將來自光源的激發(fā)光耦合到接納體積中 所在的位置與焚光和透射的激發(fā)光從接納體積中發(fā)出所在的位置之間 的不同距離下被測量。再進(jìn)一步假定隱含在圖像重建算法之下的是以下 假設(shè)焚光和透射的激光的強(qiáng)度之比是將來自光源的激發(fā)光耦合到接納 體積中所在的位置與焚光和透射的激發(fā)光從接納體積中發(fā)出所在的位 置之間的距離的線性遞增函數(shù)，而實(shí)際上該趨勢比線性增加得更多。該 假設(shè)的背景的解釋在本節(jié)的結(jié)尾處給出。作為假設(shè)了線性關(guān)系而實(shí)際上 該關(guān)系超過線性這一事實(shí)的結(jié)果，圖像重建算法于是將隨著將來自光源 的激發(fā)光耦合到接納體積中所在的位置與熒光和透射的激發(fā)光從接納 體積中發(fā)出所在的位置之間的距離的增加而"看到，，超過它應(yīng)該看到的 更多熒光。這是因?yàn)閳D像重建算法期望熒光和透射的激光之比線性遞 增，而在測量的數(shù)據(jù)中，該比值比線性增加得更多。因此，圖像重建算 法將在將來自光源的光耦合到接納體積中所在的位置與熒光從接納體 積中發(fā)出所在的位置之間的更大距離下重建太多的熒光。這個(gè)問題的一個(gè)可能的解決方案是改變圖像重建隱含的假設(shè)。然而，這通常是非常復(fù) 雜且耗時(shí)的。本發(fā)明通過改變數(shù)據(jù)集使得它滿足圖像重建算法隱含的假 設(shè)而給出更容易的方法。在上面給出的實(shí)例中，依照本發(fā)明的方法將具 有超過線性的趨勢的數(shù)據(jù)集映射到線性趨勢上。為了總結(jié)本節(jié)，現(xiàn)在將解釋在上面給出的實(shí)例中如何可以得到以下 假設(shè)熒光和透射的激發(fā)光的強(qiáng)度之比是將來自光源的激發(fā)光耦合到包 括包含熒光劑的光學(xué)不透明介質(zhì)的接納體積中所在的位置與熒光和透 射的激發(fā)光從接納體積中發(fā)出所在的位置之間的距離的線性遞增函數(shù)。 在基于檢測的焚光和透射的激發(fā)光并且使用圖像重建算法重建包含焚 光劑的光學(xué)不透明介質(zhì)內(nèi)部的圖像中面臨的正向問題的基本解決方案 是求解描述光通過所述介質(zhì)傳播的擴(kuò)散方程。然而，這通常是非常復(fù)雜且耗時(shí)的。簡化該問題的一種方法是使用玻恩(Born)近似。在該近似 中，下列模型用來解釋焚光和透射的激發(fā)光的強(qiáng)度之比與激發(fā)光源的位 置和檢測熒光和透射的激發(fā)光所在的位置之間的距離的函數(shù)關(guān)系。激發(fā) 光從將激發(fā)光耦合到介質(zhì)中所在的位置行進(jìn)到熒光劑所在的位置。由該 位置處的激發(fā)光和熒光劑之間的相互作用而產(chǎn)生的熒光然后從該位置 行進(jìn)到檢測焚光所在的位置。然而，實(shí)際上不是所有的激發(fā)光都激發(fā)熒 光劑。 一些激發(fā)光將到達(dá)其中它被檢測的位置而不產(chǎn)生熒光。如果這時(shí) 在介質(zhì)中的所有可能的位置上對熒光和透射的激發(fā)光的貢獻(xiàn)進(jìn)行積分， 那么就得到針對給定檢測位置的熒光和透射的激發(fā)光的強(qiáng)度的總體比 值。眾所周知，對于無限均勻介質(zhì)而言，光的強(qiáng)度是以某個(gè)衰減因子為 參數(shù)的距離的指數(shù)遞減函數(shù)。所述衰減因子考慮了光的衰減過程，例如 吸收和激發(fā)。熒光劑的激發(fā)造成激發(fā)熒光劑的激發(fā)光的強(qiáng)度降低。使用 玻恩近似并且1^為激發(fā)光的衰減因子，kf為熒光的衰減因子，c(x)為熒光 劑濃度與位置的函數(shù)關(guān)系，s為激發(fā)光源的位置，d為用于檢測熒光和透 射的激發(fā)光的檢測器的位置，以及d(q,p)為位置q和位置p之間的距離， 這導(dǎo)致下列方程(欲知更多信息，另外參見Ntziachristos and Weissleder, 'Experimental three-dimensional fluorescence reconstruction of diffuse media by use of a normalized Born approximation', Z/e/Teny, vol. 26, No. 12,June 15, 2001, pp. 893-895 ):If 一 fe—kxd(x's)C(X)p-kfd"d)假設(shè)c(x)為常數(shù)并且積分，那么該方程變?yōu)镮 e-(k「kx)dM丄=c-Ix kf-kx對于小值的kH^，可以將指數(shù)函數(shù)展開成冪級數(shù)，其表明在這種情 況下熒光和透射的激發(fā)光的強(qiáng)度之比隨著d(s,d)的增大而增大。這意味著 熒光和透射的激發(fā)光之比隨著源位置與檢測位置之間的距離的增加而 線性增加，增加的強(qiáng)度由熒光劑的濃度決定。這正好是本節(jié)給出的實(shí)例 中的圖像重建算法隱含的那種假設(shè)。對于較大值的krkx,期望的性態(tài)將 是非線性的。隨著熒光劑濃度的增加，諸如熒光劑對激發(fā)光的吸收以及熒光劑對 熒光的自吸收之類的過程變得越發(fā)重要。熒光和透射的激發(fā)光之比與激 發(fā)光源的位置和熒光及透射的激發(fā)光的檢測位置之間的距離的期望依 賴關(guān)系這時(shí)將是非線性的。本發(fā)明的目的還利用基于通過檢測作為將來自光源的光耦合到接 納體積中的結(jié)果的從接納體積中發(fā)出的光而獲得的數(shù)據(jù)集，重建不透明 介質(zhì)內(nèi)部的圖像的方法來實(shí)現(xiàn)，其中接納體積包含不透明介質(zhì)并且所述 方法采用了圖像重建算法，其中將所述數(shù)據(jù)集改變?yōu)榱硗獾臄?shù)據(jù)集，該另外的數(shù)據(jù)集滿足圖像 重建算法隱含的輸入假設(shè)并且該另外的數(shù)據(jù)集被傳送到圖像重建算法。依照本發(fā)明的方法的實(shí)施例的特征在于，作為選取的變量的函數(shù)的 數(shù)據(jù)集具有測量的趨勢，輸入假設(shè)要求數(shù)據(jù)集具有作為選取的變量的函 數(shù)的要求的趨勢，并且通過將所述數(shù)據(jù)集映射到要求的趨勢上來將該數(shù) 據(jù)集改變?yōu)樗隽硗獾臄?shù)據(jù)集。這個(gè)實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，它允許在 其中圖像重建算法隱含的輸入假設(shè)隱含了存在數(shù)據(jù)集與選取的變量的 特定依賴關(guān)系(例如線性依賴關(guān)系)的情形中將數(shù)據(jù)集改變?yōu)闈M足該輸 入假設(shè)的另外的數(shù)據(jù)集。依照本發(fā)明的方法的另外的實(shí)施例的特征在于，將選取的變量的參 數(shù)化函數(shù)與數(shù)據(jù)集擬合，并且這樣確定的至少 一個(gè)參數(shù)的值隨后用于所 述要求的趨勢。存在其中測量的趨勢和假設(shè)的趨勢取決于一個(gè)或多個(gè)共 享的變量的情形。例如在本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容中給出的實(shí)例中，測量的指 數(shù)趨勢和假設(shè)的線性趨勢取決于包含在介質(zhì)中的熒光劑的濃度。當(dāng)前實(shí) 施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，通過適當(dāng)?shù)剡x取與數(shù)據(jù)集擬合的參數(shù)化函數(shù)，可以確定與特定情形相應(yīng)的要求的趨勢。在上面提到的實(shí)例中，適當(dāng)?shù)剡x 取參數(shù)化函數(shù)將意味著該參數(shù)化函數(shù)被選擇成使得可以根據(jù)包含在該 參數(shù)化函數(shù)中的參數(shù)確定熒光劑的濃度。本發(fā)明的主要思想是將測量的 數(shù)據(jù)趨勢映射到圖像重建算法期望的數(shù)據(jù)趨勢。該期望的數(shù)據(jù)趨勢是已 知的，因?yàn)橹亟ㄆ魇轻槍庠谙到y(tǒng)中如何表現(xiàn)的特定模型而構(gòu)造的。這 個(gè)模型隱含地定義了期望的數(shù)據(jù)趨勢。依照本發(fā)明的方法的另外的實(shí)施例的特征在于，重建算法基于玻恩 近似。玻恩近似通常用在圖像重建算法中。由于它是一種近似，實(shí)際中 并不總是滿足使用玻恩近似的圖像重建算法中包含的假設(shè)。這個(gè)實(shí)施例 具有的優(yōu)點(diǎn)在于，它允許提高通過使用包括經(jīng)常使用的近似的算法而重 建的圖像的質(zhì)量。依照本發(fā)明的方法的另外的實(shí)施例的特征在于，來自光源的光被選 擇成激發(fā)包含在接納體積中的熒光劑，光電檢測器單元被設(shè)置用于檢測 作為將來自光源的光耦合到接納體積中的結(jié)果的從接納體積中發(fā)出的 熒光，并且數(shù)據(jù)集包括與檢測的熒光有關(guān)的數(shù)據(jù)。這個(gè)實(shí)施例具有的優(yōu) 點(diǎn)在于，它解決了如本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容中所說明的在重建圖像中指示了 太多或太少的熒光這個(gè)特定的問題。依照本發(fā)明的方法的另外的實(shí)施例的特征在于，通過從所述另外的 數(shù)據(jù)集中移除要求的趨勢中的至少一部分來將所述另外的數(shù)據(jù)集改變 為對比度增強(qiáng)的數(shù)據(jù)集。這個(gè)實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，通過從所述另外 的數(shù)據(jù)集中移除要求的趨勢中的至少 一部分增強(qiáng)了根據(jù)依照本發(fā)明的 方法重建的圖像中的對比度。從所述另外的數(shù)據(jù)集中移除要求的趨勢的 例如p。/。移除了所述另外的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)所在的背景的p% 。依照本發(fā)明的方法的另外的實(shí)施例的特征在于，所述不透明介質(zhì)包 括生物組織。這個(gè)實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，它允許檢查生物組織。依照本發(fā)明的方法的另外的實(shí)施例的特征在于，所述介質(zhì)包括哺乳 動(dòng)物的胸部。這個(gè)實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，它允許檢查例如人類女性的 胸部以便檢測諸如潛在的腫瘤之類的病變。本發(fā)明的目的還利用用于對不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備包括-接納體積，其用于容納不透明介質(zhì)；-光源，其用于產(chǎn)生要耦合到接納體積中的光；8-光電檢測器單元，其用于檢測作為將來自光源的光耦合到接納體 積中的結(jié)果的從接納體積中發(fā)出的光；-圖像重建單元，其用于基于檢測的光重建不透明介質(zhì)內(nèi)部的圖像， 其特征在于，該設(shè)備還包括-數(shù)據(jù)處理單元，其用于執(zhí)行依照前面任何一個(gè)實(shí)施例的方法。這 個(gè)實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，用于對不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像的設(shè)備將受益 于依照本發(fā)明的方法的前面任何一個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的目的還利用醫(yī)療圖像采集設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該醫(yī)療圖像采集設(shè) 備包括-接納體積，其用于容納不透明介質(zhì)； -光源，其用于產(chǎn)生要耦合到接納體積中的光； -光電檢測器單元，其用于檢測作為將來自光源的光耦合到接納體 積中的結(jié)果的從接納體積中發(fā)出的光；-圖像重建單元，其用于基于檢測的光重建不透明介質(zhì)內(nèi)部的圖像，其特征在于，該設(shè)備還包括誦數(shù)據(jù)處理單元，其用于執(zhí)行依照前面任何一個(gè)實(shí)施例的方法。這 個(gè)實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)在于，醫(yī)療圖像采集設(shè)備將受益于依照本發(fā)明的方 法的前面任何 一 個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的目的還利用計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包 括執(zhí)行以下動(dòng)作的指令-獲取滿足圖像重建算法隱含的輸入假設(shè)的數(shù)據(jù)集；-將圖像重建算法應(yīng)用到獲取的數(shù)據(jù)集。依照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)針對依照本發(fā)明的方法 的任何 一 個(gè)實(shí)施例而#皮提及。本發(fā)明的目的還利用計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品用 于使得處理器在將數(shù)據(jù)集傳送到圖像重建算法之前將該數(shù)據(jù)集改變?yōu)?另外的數(shù)據(jù)集，其中該另外的數(shù)據(jù)集滿足圖像重建算法隱含的輸入假設(shè) 并且所述數(shù)據(jù)集、所述另外的數(shù)據(jù)集以及圖像重建算法用在依照前面任 何一個(gè)實(shí)施例的方法中。依照本發(fā)明的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)針對 依照本發(fā)明的方法的任何 一 個(gè)實(shí)施例而被提及。


下面將參照附圖進(jìn)一 步闡明和描述本發(fā)明的這些和其他方面，其中圖1示出了依照本發(fā)明的對不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像的方法的實(shí)施例；圖2示出了將數(shù)據(jù)集改變?yōu)闈M足圖像重建算法的輸入假設(shè)的另外的 數(shù)據(jù)集；圖3示意性地示出了依照本發(fā)明的用于對不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像的 設(shè)備的實(shí)施例；圖4示意性地示出了依照本發(fā)明的醫(yī)療圖像采集設(shè)備的實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖1示出了依照本發(fā)明的對不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像的方法的實(shí)施 例。在步驟5中，將不透明介質(zhì)容納在接納體積內(nèi)。接下來，在步驟IO 中，將來自光源的光耦合到接納體積中。將來自光源的光選擇成激發(fā)包 含在不透明介質(zhì)內(nèi)的熒光劑?？商鎿Q地，可以選擇來自光源的光，使得 光能夠通過不透明介質(zhì)傳播而不引起熒光。通過使用光電檢測器單元檢 測作為將來自光源的光耦合到接納體積中的結(jié)果的從接納體積中發(fā)出 的光。這是在步驟15中完成的。在步驟20中，基于檢測的光獲得數(shù)據(jù)集。 該數(shù)據(jù)集可以例如包括與從接納體積中發(fā)出的熒光的強(qiáng)度有關(guān)的數(shù)據(jù)， 其是將來自光源的光耦合到接納體積中所在的位置與熒光從接納體積 中發(fā)出的位置之間的距離的函數(shù)。依照本發(fā)明，數(shù)據(jù)集被改變?yōu)榱硗獾?數(shù)據(jù)集，使得該另外的數(shù)據(jù)集滿足包含在圖像重建算法中的輸入假設(shè)。 將數(shù)據(jù)集改變?yōu)樗隽硗獾臄?shù)據(jù)集是在步驟25中完成的。這可以通過使 用軟件來完成。在步驟30中，然后將所述另外的數(shù)據(jù)集傳送到圖像重建 算法。最后，在步驟35中，通過使用圖像重建單元并且使用所述另外的 數(shù)據(jù)集重建不透明介質(zhì)內(nèi)部的圖像。圖2示出了將數(shù)據(jù)集改變?yōu)闈M足圖像重建算法的輸入假設(shè)的另外的 數(shù)據(jù)集。沿著水平軸繪出的是來自光源的光進(jìn)入接納體積中所在的位置 與熒光從接納體積中發(fā)出所在的位置之間的以米為單位的距離，其中來 自光源的光被選擇成激發(fā)包含在接納體積中的熒光劑。沿著豎直軸繪出的是從接納體積中發(fā)出的熒光和激發(fā)光的強(qiáng)度之比。使用玻恩近似，圖 像重建算法具有以下輸入假設(shè)從接納體積中發(fā)出的熒光和激發(fā)光的強(qiáng) 度之比是將激發(fā)光耦合到接納體積中所在的位置與熒光和激發(fā)光從接 納體積中發(fā)出所在的位置之間的距離的線性遞增函數(shù)。原則上，該假設(shè) 是合理的，因?yàn)檩^大的距離意味著其中可以激發(fā)焚光劑的較大的體積。所述線性關(guān)系的假設(shè)是以下假設(shè)的結(jié)果激發(fā)光和熒光在接納體積內(nèi)經(jīng) 歷相同的衰減。在圖2中，由直線40示出了熒光和激發(fā)光的強(qiáng)度之比之 間的線性關(guān)系。然而，當(dāng)測量從包含均勻分布的熒光劑的接納體積中發(fā) 出的熒光和激發(fā)光的強(qiáng)度之比時(shí)，結(jié)果表明，獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)不是沿著直 線40,而是位于虛線區(qū)域45內(nèi)。代替線性的是，區(qū)域45內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的趨 勢更確切地為指數(shù)函數(shù)。該指數(shù)趨勢由以下事實(shí)產(chǎn)生與早先的假設(shè)相 反的是，接納體積內(nèi)的衰減對于激發(fā)光和熒光不相同。結(jié)果，有關(guān)從接 納體積中發(fā)出的熒光和激發(fā)光的強(qiáng)度之比是距離的線性函數(shù)的圖像重 建算法的輸入假設(shè)不成立。這種情形的一種解決方案是調(diào)節(jié)圖像重建算 法，使得它考慮到激發(fā)光和熒光的衰減差異。換言之， 一種可能的解決 方案是放棄熒光和激發(fā)光的強(qiáng)度之比是距離的線性函數(shù)的輸入假設(shè)。然 而，調(diào)節(jié)圖像重建算法是復(fù)雜的。本發(fā)明提出了可替換的解決方案。依 照本發(fā)明，將包含在區(qū)域4 5內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)映射到直線4 0所示的線性趨勢 上。在依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，這是通過將把激發(fā)光耦合到接納體 積中所在的位置與焚光和激發(fā)光從接納體積中發(fā)出所在的位置之間的 距離作為變量的參數(shù)化函數(shù)與包含在區(qū)域45內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合來實(shí) 現(xiàn)的。在圖2中，該參數(shù)化函數(shù)由曲線50表示。接下來，可以通過從包 含在區(qū)域45內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)中減去曲線50并且加上直線40來將這些數(shù)據(jù)點(diǎn) 映射到直線40上?？商鎿Q地，可以將數(shù)據(jù)除以兩條趨勢曲線之比。這具 有的優(yōu)點(diǎn)在于，數(shù)據(jù)的符號不會(huì)因尺度改變而改變。依照本發(fā)明，通過 將參數(shù)化函數(shù)與數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合而確定的參數(shù)的值可以用來確定所述假設(shè) 的關(guān)系的參數(shù)。在這個(gè)實(shí)例中，這例如意味著，通過將參數(shù)化函數(shù)與數(shù) 據(jù)點(diǎn)擬合，確定出包含在接納體積中的熒光劑的濃度，其中熒光劑的濃 度是參數(shù)化函數(shù)的參數(shù)。該確定的濃度于是確定了直線40的斜率。顯然， 直線40的斜率隨著包含在接納體積中的熒光劑的濃度的增大而增大。事 實(shí)的確如此，因?yàn)闊晒獾牧坎粌H隨著距離的增大并且從而隨著其中在光 耦合進(jìn)和耦合出接納體積所在的位置之間產(chǎn)生熒光的體積的增大而增大，而且隨著包含在該體積內(nèi)的熒光劑的濃度的增大而增大。圖3示意性地示出了依照本發(fā)明的用于對不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像的設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。設(shè)備90適合用于進(jìn)行漫射光學(xué)層析測量。設(shè)備90包 括用于接納不透明介質(zhì)100的接納體積95。接納體積95受限于壁105。來 自照射光源1 IO的光通過使用選擇單元l 15耦合到接納體積95中。來自光 源110的光被選擇成激發(fā)包含在不透明介質(zhì)100內(nèi)的熒光劑?？商鎿Q地， 可以選擇來自光源110的光，使得它可以通過不透明介質(zhì)100傳播，而不 引起熒光。在其中設(shè)備90可以用于例如對女性胸部的內(nèi)部成像的醫(yī)療診 斷中，具有例如600nm-1400nm的范圍內(nèi)的波長的光適合用于該目的。115 處的選擇單元用來從光的多個(gè)入射位置120中連續(xù)選擇光的一定入射位 置。作為將來自照射光源110的光耦合到接納體積9 5中的結(jié)果的從接納 體積95中發(fā)出的光通過使用光的多個(gè)出射位置125出射到接納體積95。述光的多個(gè)入射位置120通過使用光導(dǎo)130光學(xué)耦合到選擇單元115。所 述光的多個(gè)出射位置125通過使用光導(dǎo)135光學(xué)耦合到光電檢測器單元 140。圖像重建單元145用來基于檢測的光重建不透明介質(zhì)100內(nèi)部的圖 像。依照本發(fā)明，設(shè)備90還包括數(shù)據(jù)處理單元150,該單元用于執(zhí)行依 照根據(jù)本發(fā)明的方法的任何一個(gè)實(shí)施例的方法。在接納體積95內(nèi)部，不 透明介質(zhì)100可以由匹配介質(zhì)155包圍。匹配介質(zhì)155具有諸如吸收系數(shù) 之類的光學(xué)特性，其與不透明介質(zhì)100的光學(xué)特性類似。通過這種方式， 降低了起源于將來自照射光源110的光耦合進(jìn)和耦合出不透明介質(zhì)100 的邊界效應(yīng)，并且防止了不透明介質(zhì)100周圍的光學(xué)短路。在圖3中，接 納體積95受到壁105的限制。然而，情況不必總是如此。用于對不透明 介質(zhì)的內(nèi)部成像的設(shè)備的另 一實(shí)施例是手持設(shè)備的實(shí)施例，其可以例如 壓在不透明介質(zhì)的側(cè)面上。在這種情況下，測量體積是不透明介質(zhì)的一 定部分所占據(jù)的體積，來自該部分的光作為照射不透明介質(zhì)的結(jié)果而被 檢測。圖4示意性地示出了依照本發(fā)明的醫(yī)療圖像采集設(shè)備的實(shí)施例。醫(yī) 療圖像采集設(shè)備160包括圖3中示出的設(shè)備90的元件，如虛線方形所 示。此外，醫(yī)療圖像采集設(shè)備160還包括用于顯示不透明介質(zhì)100內(nèi)部 的重建圖像的165中的屏幕以及操作接口 170,例如鍵盤，其允許操作 者與醫(yī)療圖像采集設(shè)備160交互。應(yīng)當(dāng)指出的是，上述實(shí)施例說明了而不是限制了本發(fā)明，并且本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下設(shè)計(jì)出許 多可替換的實(shí)施例。在權(quán)利要求中，置于括號中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被視為對權(quán)利 要求的限制。措詞"包括"或"包含"并沒有排除存在權(quán)利要求中未列 出的元件或步驟。元件之前的措詞"一"或"一個(gè)"并沒有排除存在多 個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于 經(jīng)過適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的系統(tǒng)權(quán)利要求中， 這些裝置中的一些可以由同一計(jì)算機(jī)可讀軟件或硬件項(xiàng)實(shí)現(xiàn)。在相互不 同的從屬權(quán)利要求中陳述某些技術(shù)措施這一事實(shí)并不意味著這些技術(shù) 措施的組合不可以加以利用。
權(quán)利要求
1.一種用于采用圖像重建算法對不透明介質(zhì)(100)的內(nèi)部進(jìn)行光學(xué)成像的方法，其特征在于，所述圖像重建算法對滿足該圖像重建算法隱含的輸入假設(shè)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行操作。
2. —種用于基于數(shù)據(jù)集重建不透明介質(zhì)(100)內(nèi)部的圖像的方法， 該數(shù)據(jù)集通過檢測(15)作為將來自光源(110)的光耦合(10)到接 納體積(95)中的結(jié)果的從接納體積(95)中發(fā)出的光而獲得，接納體 積(95)包含不透明介質(zhì)(100)并且所述方法采用了圖像重建算法，其特征在于，將所述數(shù)據(jù)集改變?yōu)榱硗獾臄?shù)據(jù)集(25),該另外的數(shù)據(jù)集滿足所 述圖像重建算法隱含的輸入假設(shè)并且該另外的數(shù)據(jù)集被傳送到所述圖 像重建算法。
3. 依照權(quán)利要求2的方法，其中作為選取的變量的函數(shù)的數(shù)據(jù)集具 有測量的趨勢，其中所述輸入假設(shè)要求該數(shù)據(jù)集具有作為所述選取的變 量的函數(shù)的要求的趨勢，并且其中通過將所述數(shù)據(jù)集映射到所述要求的 趨勢上來將該數(shù)據(jù)集改變?yōu)樗隽硗獾臄?shù)據(jù)集。
4. 依照權(quán)利要求3的方法，其中將所述選取的變量的參數(shù)化函數(shù)與 所述數(shù)據(jù)集擬合，并且其中這樣確定的至少 一 個(gè)參數(shù)的值隨后用于所述 要求的趨勢。
5. 依照權(quán)利要求l-4中任何一項(xiàng)的方法，其中所述重建算法基于玻 恩近似。
6. 依照權(quán)利要求2-5中任何一項(xiàng)的方法，其中來自光源(110)的光 被選擇成激發(fā)包含在接納體積(95)中的熒光劑，其中光電檢測器單元(140 )被設(shè)置用于檢測作為將來自光源(110 )的光耦合到接納體積(95 ) 中的結(jié)果的從接納體積(95)中發(fā)出的熒光，并且其中所述數(shù)據(jù)集包括 與檢測的熒光有關(guān)的數(shù)據(jù)。
7. 依照權(quán)利要求3-6中任何一項(xiàng)的方法，其中通過從所述另外的數(shù) 據(jù)集中移除所述要求的趨勢中的至少一部分來將所述另外的數(shù)據(jù)集改 變?yōu)閷Ρ榷仍鰪?qiáng)的數(shù)據(jù)集。
8. 依照權(quán)利要求l-7中任何一項(xiàng)的方法，其適用于生物組織。
9. 依照權(quán)利要求8的方法，其適用于哺乳動(dòng)物的胸部。
10. —種用于對不透明介質(zhì)(100)的內(nèi)部成像的設(shè)備(90),包括 -接納體積(95)，其用于容納不透明介質(zhì)(100);-光源(110),其用于產(chǎn)生要耦合到接納體積(95)中的光；-光電檢測器單元(140)，其用于檢測作為將來自光源(110)的光 耦合到接納體積(95)中的結(jié)果的從接納體積(95)中發(fā)出的光；-圖像重建單元(145),其用于基于檢測的光重建不透明介質(zhì)(100) 內(nèi)部的圖像，其特征在于，該設(shè)備(90)還包括-數(shù)據(jù)處理單元(150),其用于執(zhí)行依照權(quán)利要求l-9中任何一項(xiàng)的 方法。
11. 一種醫(yī)療圖像采集設(shè)備(160),包括-接納體積(95),其用于容納不透明介質(zhì)(100);-光源(110),其用于產(chǎn)生要耦合到接納體積(95)中的光；-光電檢測器單元(140),其用于檢測作為將來自光源(110)的光 耦合到接納體積(95)中的結(jié)果的從接納體積(95)中發(fā)出的光；-圖像重建單元(145)，其用于基于檢測的光重建不透明介質(zhì)(100) 內(nèi)部的圖像，其特征在于，該醫(yī)療圖像采集設(shè)備(160)還包括畫數(shù)據(jù)處理單元(150),其用于執(zhí)行依照權(quán)利要求l-9中任何一項(xiàng)的 方法。
12. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括執(zhí)行以下動(dòng)作的指令 -獲取滿足圖像重建算法隱含的輸入假設(shè)的數(shù)據(jù)集；-將該圖像重建算法應(yīng)用到獲取的數(shù)據(jù)集。
13. —種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其用于使得處理器將數(shù)據(jù)集改變?yōu)榱硗?的數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集通過檢測(15)作為將來自光源(110)的光耦 合(10)到接納體積(95)中的結(jié)果的從接納體積(95)中發(fā)出的光而 被獲得，所述接納體積(95)包含不透明介質(zhì)(100)，所述數(shù)據(jù)集要 被傳送(30)到圖像重建算法，并且所述另外的數(shù)據(jù)集滿足該圖像重建 算法隱含的輸入假設(shè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及對不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像的方法、用于對不透明介質(zhì)的內(nèi)部成像的設(shè)備以及醫(yī)療圖像采集設(shè)備。不透明介質(zhì)容納在接納體積中(5)，來自光源的光耦合進(jìn)(10)且耦合出接納體積，并且被檢測(15)，之后根據(jù)檢測的光獲得數(shù)據(jù)集(20)。然后，將該數(shù)據(jù)集傳送到圖像重建算法(30)，并且基于檢測的光重建不透明介質(zhì)內(nèi)部的圖像(35)。依照本發(fā)明，在將數(shù)據(jù)集傳送到圖像重建算法之前將該數(shù)據(jù)集改變?yōu)榱硗獾臄?shù)據(jù)集(25)，其中另外的數(shù)據(jù)集滿足圖像重建算法隱含的輸入假設(shè)。
文檔編號A61B5/00GK101600387SQ200780047487
公開日2009年12月9日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月21日
發(fā)明者R·約徹姆森, T·尼爾森 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司