Sistema de gestión de imágenes para la visualización de un objeto por óptica de fluorescencia.

Sistema de gestión de imágenes para la visualización por óptica de fluorescencia de un objeto bidimensional o tridimensional

(4) en forma de órganos, orgánulos o zonas de tejido de un paciente con fines médicos, con

- una unidad de iluminación (2) que está configurada y prevista para emitir radiación óptica en un intervalo de longitudes de onda predeterminado para la iluminación del objeto (4) y para excitar una sustancia fluorescente contenida en el objeto (4),

- una unidad de toma (3) que está configurada y prevista para captar una señal óptica (S) procedente de la región del objeto (4) y dividir la señal óptica (S) en una señal de fluorescencia (S1) con un primer intervalo de longitudes de onda y una señal de luz visible (S2) con un segundo intervalo de longitudes de onda,

en donde la unidad de toma óptica (3) presenta un convertidor optoelectrónico (C) que presenta varias zonas parciales (301', 302') para convertir la señal de fluorescencia (S1) en una primera señal de datos electrónica (D1) y la señal de luz visible (S2) en una segunda señal de datos electrónica (D2),

en donde la unidad de toma óptica (3) presenta un prisma dicroico (30) para la división de la señal óptica captada (S) en la señal de fluorescencia (S1) y la señal de luz visible (S2),

caracterizado por que

el convertidor optoelectrónico (C) conectado al prisma dicroico (30) está dispuesto directamente sobre el prisma dicroico (30) y de esa manera está conectado al prisma dicroico (30).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/057995.

Solicitante: W.O.M. World of Medicine GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Salzufer 8 10587 Berlin ALEMANIA.

Inventor/es: BOCK, MARTIN, LUTZ, ANDREAS, SCHÖNBORN,KARL-HEINZ, BEMBENEK,ANDREAS, BECKER,JÖRN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de los materiales por... > G01N21/64 (Fluorescencia; Fosforescencia)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > A61B1/00 (Instrumentos para proceder al examen médico de las cavidades o conductos del cuerpo por inspección visual o fotográfica, p. ej. endoscopios (examen de las cavidades o conductos del cuerpo utilizando ondas ultrasónicas, sónicas o infrasónicas A61B 8/12; instrumentos endoscópicos para la toma de muestras celulares o para biopsias A61B 10/04; con fines quirúrgicos A61B 17/00; instrumentos quirúrgicos que utilizan un rayo láser dirigido a lo largo o a través de un conducto flexible A61B 18/22 ); Dispositivos de iluminación al efecto (para los ojos A61B 3/00))
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > A61B5/00 (Medidas encaminadas a establecer un diagnóstico (diagnóstico por medio de radiaciones A61B 6/00; diagnóstico por ondas ultrasónicas, sónicas o infrasónicas A61B 8/00 ); Identificación de individuos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Detalles de los sistemas de televisión en color > H04N9/04 (Generadores de señales de imagen)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Detalles de los sistemas de televisión (detalles... > H04N5/33 (Transformación de radiación infrarroja)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Microscopios (oculares G02B 25/00; sistemas polarizantes... > G02B21/36 (dispuestos para la fotografía o la proyección (G02B 21/18 tiene prioridad))
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Instrumentos para proceder al examen médico de las... > A61B1/05 (caracterizados porque el captador de imágenes, p. ej. la cámara, está situado el extremo distal)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION > Detalles de los sistemas de televisión (detalles... > H04N5/225 (Cámaras de televisión)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Instrumentos para proceder al examen médico de las... > A61B1/06 (con dispositivos de iluminación)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Instrumentos para proceder al examen médico de las... > A61B1/04 (combinados con dispositivos fotográficos o de televisión)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Medidas encaminadas a establecer un diagnóstico... > A61B5/1455 (utilizando sensores ópticos, p. ej. oxímetros de fotometría espectral)
  • SECCION G — FISICA > OPTICA > ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene... > Microscopios (oculares G02B 25/00; sistemas polarizantes... > G02B21/16 (adaptados para iluminación ultravioleta)

PDF original: ES-2544804_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de gestión de imágenes para la visualización de un objeto por óptica de fluorescencia La presente invención se refiere a un sistema de gestión de imágenes para la visualización por óptica de fluorescencia de un objeto bidimensional o tridimensional de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1.

Un sistema de gestión de imágenes de este tipo para la visualización por óptica de fluorescencia de un objeto bidimensional o tridimensional, en particular del cuerpo de un paciente y de sus órganos y/o regiones tisulares, presenta una unidad de iluminación y una unidad de toma que por una parte ilumina el objeto, es decir, lo irradia con una radiación óptica de luz visible y/o infrarroja, y por otra parte capta la señal óptica generada por la irradiación en o junto al objeto. La unidad de iluminación está configurada para emitir radiación óptica en un intervalo de longitudes de onda predeterminado para la iluminación del objeto y para la excitación de una sustancia fluorescente contenida en el objeto, mientras que la unidad de toma está configurada y prevista para captar una señal óptica desde la zona del objeto y dividir la señal óptica en una señal de fluorescencia con un primer intervalo de longitudes de onda y una señal de luz visible con un segundo intervalo de longitudes de onda.

En un cuerpo humano, la señal de fluorescencia se genera, por ejemplo, por excitación de un medio de contraste apropiado, por ejemplo en forma de un colorante tal como verde de indocianina (ICG) , que corresponde a una sustancia colorante fluorescente que en el campo de la medicina se usa convencionalmente como sustancia indicadora (por ejemplo, para el diagnóstico fotométrico de la función hepática y angiografía de fluorescencia) en enfermedades cardíacas, circulatorias, hepáticas y oculares. Para esto, el ICG es administrado, por ejemplo, por vía intravenosa o también por intradifusión cutánea y es eliminado del cuerpo de una manera natural con una vida media biológica de aproximadamente 3-4 minutos, dependiendo de la función hepática. El ICG puede usarse como sal de sodio en forma de polvo y puede ser disuelto en diferentes agentes disolventes. El espectro de absorción y fluorescencia del ICG se ubica en el intervalo del infrarrojo próximo. El máximo del espectro de fluorescencia varía en función del medio disolvente: En la sangre se ubica en una longitud de onda de aproximadamente 830 nm, en el agua en aproximadamente 820 nm (con una longitud de onda de excitación de, por ejemplo, 765 nm) .

En un sistema de gestión de imágenes conocido por el documento US2006/0108509 A1, se irradia luz visible junto con una radiación de excitación en el intervalo infrarrojo sobre un objeto, y desde la región del objeto se capta una señal óptica. Por medio de divisores de haz en forma de una disposición de espejos, la señal óptica es dividida entonces en una primera señal, correspondiente a una señal de fluorescencia en el intervalo infrarrojo, y una segunda señal en el intervalo de la luz visible. A continuación, las señales son convertidas por varios convertidores optoelectrónicos en señales de datos electrónicos que luego son procesadas en una unidad de procesamiento y visualizadas en un monitor.

En un sistema de gestión de imágenes conocido por el documento US 6.293.911 B1, un objeto es excitado de manera similar y se capta una señal óptica procedente de la zona del objeto. La señal óptica es dividida por medio de una disposición de espejos en una señal de luz visible y una señal de fluorescencia, en donde la señal de luz visible posteriormente se descompone en una porción roja, una porción verde y una porción azul (los así llamados colores RGB) mediante el uso de un prisma dicroico y luego se procesa adicionalmente, tal como se conoce también, por ejemplo, para las cámaras de video a color.

Tanto la disposición de acuerdo con el documento US2006/0108509 A1 como también del sistema de acuerdo con el documento US 6.293.911 B usan espejos separados para separar las señales de fluorescencia de las señales de luz visible. Las disposiciones resultantes de esta requieren un cierto espacio constructivo para la ubicación de los espejos y la propagación de la luz entre los espejos. Además, una ampliación de los canales de la disposición, por ejemplo por división y procesamiento de señales adicionales, no es posible fácilmente.

Los documentos US 6 826 424 B1 y US 2008/228037 A1 desvelan sistemas de gestión de imágenes de acuerdo con el concepto general de la reivindicación independiente 1. El objetivo de la presente invención consiste en proveer un sistema de gestión de imágenes y un procedimiento para la visualización por óptica de fluorescencia de un objeto, en los que la unidad de toma esté construida de forma compacta y el número de canales para el procesamiento de diferentes señales pueda ser ampliado de manera fácil.

Este objetivo se logra a través de un sistema de gestión de imágenes con las características de la reivindicación 1.

A este respecto, está previsto que la unidad de toma óptica presente un convertidor optoelectrónico con varias zonas parciales para la transformación de la señal de fluorescencia en una primera señal de datos electrónica y de la señal de luz visible en una segunda señal de datos electrónica.

En un sistema de gestión de imágenes de acuerdo con las reivindicaciones, en lugar de varios convertidores optoelectrónicos separados se usa un solo convertidor optoelectrónico que presenta varias zonas parciales para la transformación de las señales generadas. La división de la señal óptica excitada se produce en un prisma dicroico de varios canales que divide la señal óptica de la manera deseada entre las mencionadas zonas parciales. Las

señales divididas son dirigidas entonces al convertidor optoelectrónico, donde se transforman en señales de datos electrónicas y luego se transfieren, por ejemplo, a una unidad de control y procesamiento para su procesamiento adicional.

Debido al uso de un solo convertidor optoelectrónico con varias zonas parciales, la construcción se simplifica sustancialmente. En particular, no es necesario proveer varios convertidores optoelectrónicos paralelos, cableados con las respectivas líneas de conexión. Adicionalmente, también se puede simplificar el proceso de lectura de señales, ya que las señales son generadas por un solo convertidor optoelectrónico y procesadas correspondientemente.

Por ejemplo, de las zonas parciales del convertidor optoelectrónico una primera zona parcial convierte la señal de fluorescencia en una primera señal de datos electrónica y una segunda zona parcial convierte la señal de luz visible en una segunda señal de datos electrónica. Por lo tanto, en el convertidor optoelectrónico se proveen zonas espacialmente separadas, a las que se dirigen las distintas señales y que convierten las señales de una manera espacialmente separada. Una separación de la señal de fluorescencia de la señal de luz visible y una transformación en zonas parciales espacialmente separadas entre sí es necesaria, para que la señal de fluorescencia de intensidad mucho más débil pueda ser recibida de manera no perturbada por la señal de la luz visible y pueda ser convertida con una sensibilidad suficiente.

Mediante el uso de un prisma dicroico conectado al convertidor optoelectrónico para la división de la señal óptica recibida en una señal de fluorescencia y una señal de luz visible, se crea una disposición que puede prescindir de espejos divisores de haz adicionales para la división de la señal óptica. La señal de fluorescencia y la de la señal de luz visible son separadas entre sí por medio de un prisma dicroico. De esta manera... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de gestión de imágenes para la visualización por óptica de fluorescencia de un objeto bidimensional o tridimensional (4) en forma de órganos, orgánulos o zonas de tejido de un paciente con fines médicos, con -una unidad de iluminación (2) que está configurada y prevista para emitir radiación óptica en un intervalo de longitudes de onda predeterminado para la iluminación del objeto (4) y para excitar una sustancia fluorescente contenida en el objeto (4) , -una unidad de toma (3) que está configurada y prevista para captar una señal óptica (S) procedente de la región del objeto (4) y dividir la señal óptica (S) en una señal de fluorescencia (S1) con un primer intervalo de longitudes de onda y una señal de luz visible (S2) con un segundo intervalo de longitudes de onda, en donde la unidad de toma óptica (3) presenta un convertidor optoelectrónico (C) que presenta varias zonas parciales (301, 302) para convertir la señal de fluorescencia (S1) en una primera señal de datos electrónica (D1) y la señal de luz visible (S2) en una segunda señal de datos electrónica (D2) , en donde la unidad de toma óptica (3) presenta un prisma dicroico (30) para la división de la señal óptica captada (S) en la señal de fluorescencia (S1) y la señal de luz visible (S2) , caracterizado por que el convertidor optoelectrónico (C) conectado al prisma dicroico (30) está dispuesto directamente sobre el prisma dicroico (30) y de esa manera está conectado al prisma dicroico (30) .

2. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que de las zonas parciales (301, 302) del convertidor optoelectrónico (C) una primera zona parcial (301) convierte la señal de fluorescencia (S1) en una primera señal de datos electrónica (D1) y una segunda zona parcial (302) convierte la señal de luz visible (S2) en una segunda señal de datos electrónica (D2) .

3. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el primer intervalo de longitudes de onda de la señal de fluorescencia (S1) comprende longitudes de onda mayores de 800 nm y el segundo intervalo de longitudes de onda de la señal de luz visible (S2) comprende longitudes de onda menores de 700 nm.

4. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el convertidor optoelectrónico (C) presenta un número de elementos de píxel (P) que en cada caso están formados por 4 píxeles individuales (P1-P4) , en donde 3 píxeles individuales (P1-P3) están configurados para convertir la señal de luz visible (S2) y 1 píxel individual (P4) está configurado para convertir la señal de fluorescencia (S1) .

5. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que los 3 píxeles individuales (P1-P3) para la conversión de la señal de luz visible (S2) están configurados adicionalmente también para la conversión de la señal de fluorescencia (S1) .

6. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la señal óptica captada (S) adicionalmente es dividida en una señal de excitación de fluorescencia (S3) con un tercer intervalo de longitudes de onda que es diferente del primer intervalo de longitudes de onda y del segundo intervalo de longitudes de onda.

7. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la señal de excitación de fluorescencia (S3) presenta un intervalo de longitudes de onda de entre 700 nm y 800 nm.

8. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que el convertidor optoelectrónico (C) que presenta varias zonas parciales (301, 302) presenta una tercera zona parcial (301, 302) que convierte la señal de excitación de fluorescencia (S3) en una tercera señal de datos electrónica (D3) .

9. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que una región parcial (302) del convertidor optoelectrónico (C) que presenta varias zonas parciales (301, 302) convierte tanto la señal de luz visible (S2) como también la señal de excitación de fluorescencia (S3) .

10. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de toma (3) puede ser conectada a un objetivo (31) para la toma de la señal óptica (S) en el exterior del objeto (4) y/o con un dispositivo de toma (32) para captar la señal óptica (S) desde el interior del objeto (4) .

11. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de iluminación (2) presenta dos fuentes de luz (21, 22) , de las que una primera fuente de luz (21) genera radiación de excitación de fluorescencia y una segunda fuente de luz (22) genera radiación en el intervalo de la luz visible.

12. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

la unidad de iluminación (2) presenta un elemento de acoplamiento óptico (23) para acoplar la radiación de excitación de fluorescencia y la radiación en el intervalo de la luz visible y para acoplar la radiación óptica acoplada así generada en un conductor de luz (24) para la iluminación del objeto (4) .

13. Sistema de gestión de imágenes de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que el conductor de luz

(24) puede ser conectado a un elemento para la adaptación de la característica de radiación de la radiación óptica para iluminar el objeto (4) desde el exterior o para iluminar zonas en el interior del objeto (4) .