Sistemas y métodos para la obtención de imágenes usando absorción.

Un sistema (1000) que comprende:

una membrana inflable (1002) que tiene una superficie;

un suministro

(1016) de un medio (1018) que absorbe más una primera longitud de onda de luz que una segunda longitud de onda de luz, en donde el suministro está acoplado a la membrana inflable para permitir la aportación selectiva del medio a la membrana inflable;

una fuente de luz (1020) dispuesta para iluminar la superficie interior de la membrana inflable;

un sensor (1024) situado dentro de la membrana inflable, dispuesto para medir una intensidad de la primera longitud de onda y una intensidad de una segunda longitud de onda reflejadas en una ubicación en la superficie, cuando dicha superficie está iluminada por la fuente de luz; y

un procesador (1026) programado para determinar un grosor del medio, en una dirección de la ubicación en la superficie, a lo largo de la trayectoria óptica de retorno a una ubicación particular del sensor, sobre la base de una función de la intensidad de la primera longitud de onda y la intensidad de la segunda longitud de onda.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/051710.

Solicitante: MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 77 MASSACHUSETTS AVENUE CAMBRIDGE, MA 02139 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HART,DOUGLAS P, FRIGERIO,FEDERICO, MARINI,DAVIDE M.

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... > G01N21/86 (Análisis de hojas móviles (G01N 21/89 tiene prioridad))

PDF original: ES-2463675_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistemas y métodos para la obtención de imágenes usando absorción Antecedentes Se han descrito diversas técnicas para la captura de mediciones de grosor, utilizando la Absorción de Emisión de Fluorescencia Inducida por Láser (“ERLIF”, por sus siglas en inglés) tal como se describe, por ejemplo, en la bibliografía siguiente: Hidrovo, C, Hart, D.P., "Excitation NonLinearities in Emission Reabsorption Laser Induced Fluorescence (ERLIF) Techniques, " Journal of Applied Optics, Vol. 43, No. 4, Februar y 2004, pp. 894-913; Hidrovo, C, Hart, D.P., "2-D Thickness and Temperature Mapping of Fluids by Means of a Two Dye Laser Induced Fluorescence Ratiometric Scheme, " Journal of Flow Visualization and Image Processing, Volume 9, Issue 2, June 2002; Hidrovo, C, Hart, D. P., "Emission Reabsorption Laser Induced Fluorescence for Film Thickness Measurement, " Measurement Science and Technology, Vol. 12, No. 4, 2001, pp. 467-477; e Hidrovo, C, Hart, D.P., "Dual Emission Laser Induced Fluorescence Technique (DELIF) for Oil Film Thickness and Temperature Measurement, " ASME/JSME Fluids Engineering Division Summer Meeting, July 23-28, 2000, Boston, MA.

Aunque estas técnicas existentes ofrecen un método útil para obtener mediciones de grosor, dependen de diversas mezclas de dos o múltiples tinciones fluorescentes.

El documento US 2008 0015445 A describe un dispositivo para obtener imágenes de tejidos de un organismo, que emplea una membrana inflable y un suministro de medio al interior de la membrana.

Sigue existiendo la necesidad de otras técnicas de medición de grosor que no requieran el uso de múltiples tinciones, así como de técnicas para adaptar las mediciones de grosor a distintos contextos físicos para la obtención de imágenes tridimensionales.

Resumen La atenuación y otras propiedades ópticas de un medio se utilizan para medir un grosor del medio entre un sensor y una superficie diana. En este documento se describen diversos medios, adaptaciones de hardware y técnicas de procesamiento que se pueden usar para capturar estas mediciones de grosor y obtener imágenes tridimensionales de la superficie diana en una diversidad de contextos de obtención de imágenes. Se incluyen técnicas generales para obtener imágenes tanto de superficies interiores/cóncavas como de superficies exteriores/convexas, así como adaptaciones específicas de estas técnicas para la obtención de imágenes de canales auditivos, la dentadura humana, etc.

En un aspecto, un sistema que se describe en este documento incluye una membrana inflable provista de una superficie; un suministro de medio que absorbe más una primera longitud de onda de luz que una segunda longitud de onda de luz, en donde el suministro está acoplado a la membrana inflable para permitir el aporte selectivo del medio a la membrana inflable; una fuente de luz capaz de iluminar la superficie de la membrana inflable; un sensor situado en el interior de la membrana inflable para medir una intensidad de la primera longitud de onda y una intensidad de la segunda longitud de onda en una ubicación de la superficie cuando la ilumina la fuente de luz; y un procesador programado para determinar un grosor del medio en una dirección de la ubicación, basado en una función de la intensidad de la primera longitud de onda y la intensidad de la segunda longitud de onda. La membrana inflable puede ser una membrana elástica. El medio puede tener un coeficiente de atenuación sustancialmente mayor para la primera longitud de onda que para la segunda longitud de onda. El medio puede incluir uno o más de un gas, un líquido y un gel. La membrana inflable puede incluir un material fluorescente que exhibe fluorescencia en respuesta a la fuente de luz. El sensor puede incluir un acoplamiento óptico con un dispositivo electrónico de obtención de imágenes, situado fuera de la membrana inflable. El sensor puede incluir un dispositivo electrónico de obtención de imágenes acoplado electrónicamente con el procesador. El sensor puede incluir un fibroscopio con una lente para capturar imágenes de la superficie. El procesador puede estar programado para construir una imagen tridimensional de una región de interés en la superficie, basada en una pluralidad de mediciones de grosor. El procesador puede estar programado para construir una imagen tridimensional de la superficie, basada en una pluralidad de imágenes tridimensionales de una pluralidad de regiones de interés. La superficie puede tener un color uniforme conocido. La membrana inflable puede tener una forma y dimensiones apropiadas para la inserción en un canal auditivo humano. El suministro del medio puede estar acoplado con la membrana inflable a través de una bomba. La bomba puede suministrar el medio al interior de la membrana inflable con una presión controlada. El sistema puede incluir un puerto que proporcione un espacio de acceso hacia el interior de la membrana inflable para uno o más de los medios del suministro, una fuente de energía para la fuente de luz, un suministro óptico para la fuente de luz, un acoplamiento óptico con el sensor y un acoplamiento eléctrico con el sensor. La fuente de luz puede estar situada en el interior de la membrana inflable. La fuente de luz puede ser capaz de iluminar con una o múltiples longitudes de onda electromagnéticas. La fuente de luz puede ser capaz de iluminar con una fuente de luz visible de banda ancha.

En un aspecto, un método que se describe en este documento incluye situar una membrana inflable en una cavidad; inflar la membrana inflable con un medio que absorbe más una primera longitud de onda de luz que una segunda longitud de onda de luz; iluminar una superficie de la membrana inflable; medir una intensidad de la primera longitud

de onda de luz y una intensidad de la segunda longitud de onda en una dirección de una ubicación en la superficie cuando se ilumina; y calcular un grosor del medio en la dirección de la ubicación, en base a una función de la intensidad de la primera longitud de onda de luz y la intensidad de la segunda longitud de onda. La cavidad puede ser un canal auditivo humano.

Breve descripción de los dibujos La invención (Figuras 10-13) y la siguiente descripción detallada de ciertas realizaciones de las mismas se pueden entender haciendo referencia a las siguientes figuras:

Fig. 1 muestra un sistema de obtención de imágenes tridimensionales.

Fig. 2 muestra los espectros de emisión y absorción para fluoresceína sódica.

Fig. 3 muestra un sistema de obtención de imágenes tridimensionales que utiliza una superficie luminiscente aplicada a un objeto.

Fig. 4 muestra un sistema de obtención de imágenes tridimensionales que utiliza una superficie pasiva aplicada a un objeto.

Fig. 5 es un diagrama de flujo de un método para la obtención de imágenes tridimensionales que utiliza una capa fluorescente aplicada a una superficie diana de un objeto.

Fig. 6 es un diagrama de flujo de un método para la obtención de imágenes tridimensionales que utiliza una sola tinción fluorescente.

Fig. 7 es un diagrama de flujo de un método para la obtención de imágenes tridimensionales basado en la absorción.

Fig. 8 ilustra un método para la obtención de imágenes tridimensionales, equipado con un ordenador, que utiliza la técnica descrita anteriormente.

Fig. 9 muestra un método para usar una sola cámara para medir el grosor.

Fig. 10 ilustra una adaptación de las técnicas descritas en este documento para obtener imágenes de un espacio interior tal como un canal auditivo humano.

Fig. 11 es un diagrama de flujo de un método para la obtención de una imagen tridimensional de un espacio interior.

Fig. 12 muestra una vejiga auto-inflable para utilizar en mediciones interiores.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema (1000) que comprende:

una membrana inflable (1002) que tiene una superficie;

un suministro (1016) de un medio (1018) que absorbe más una primera longitud de onda de luz que una segunda longitud de onda de luz, en donde el suministro está acoplado a la membrana inflable para permitir la aportación selectiva del medio a la membrana inflable;

una fuente de luz (1020) dispuesta para iluminar la superficie interior de la membrana inflable;

un sensor (1024) situado dentro de la membrana inflable, dispuesto para medir una intensidad de la primera longitud de onda y una intensidad de una segunda longitud de onda reflejadas en una ubicación en la superficie, cuando dicha superficie está iluminada por la fuente de luz; y

un procesador (1026) programado para determinar un grosor del medio, en una dirección de la ubicación en la superficie, a lo largo de la trayectoria óptica de retorno a una ubicación particular del sensor, sobre la base de una función de la intensidad de la primera longitud de onda y la intensidad de la segunda longitud de onda.

2. El sistema según la reivindicación 1, en el que la membrana inflable es una membrana elástica.

3. El sistema según la reivindicación 1, en el que el medio tiene un coeficiente de atenuación sustancialmente mayor para la primera longitud de onda que para la segunda longitud de onda.

4. El sistema según la reivindicación 1, en el que el medio incluye uno o más elementos de un gas, un líquido y un gel.

5. El sistema según la reivindicación 1, en el que la membrana inflable incluye un material fluorescente que emite fluorescencia en respuesta a la fuente de luz.

6. El sistema según la reivindicación 1, en el que el sensor incluye un acoplamiento óptico con un dispositivo electrónico de obtención de imágenes fuera de la membrana inflable.

7. El sistema según la reivindicación 1, en el que el sensor incluye un dispositivo electrónico de obtención de imágenes acoplado electrónicamente con el procesador.

8. El sistema según la reivindicación 1, en el que el sensor incluye un fibroscopio con una lente para capturar imágenes de la superficie.

9. El sistema según la reivindicación 1, en el que el procesador está programado para construir una imagen tridimensional de una región de interés en la superficie, basada en una pluralidad de mediciones de grosor.

10. El sistema según la reivindicación 9, en el que el procesador está programado para construir una imagen tridimensional de la superficie basada en una pluralidad de imágenes tridimensionales de una pluralidad de regiones de interés.

11. El sistema según la reivindicación 1, en el que la superficie tiene un color uniforme conocido.

12. El sistema según la reivindicación 1, en el que la membrana inflable tiene la forma y tamaño para la inserción en un canal auditivo humano.

13. El sistema según la reivindicación 1, en el que el suministro de medio está acoplado a la membrana inflable a través de una bomba.

14. El sistema según la reivindicación 13, en el que la bomba suministra el medio con una presión controlada hacia la membrana inflable.

15. El sistema según la reivindicación 1, que comprende además un puerto que proporciona un espacio de acceso hacia un interior de la membrana inflable para uno o más de los medios desde el suministro, una fuente de alimentación para la fuente de luz, un aprovisionamiento óptico para la fuente de luz, un acoplamiento óptico con el sensor, y un acoplamiento eléctrico con el sensor.

16. El sistema según la reivindicación 1, en el que la fuente de luz está situada dentro de la membrana inflable.

17. El sistema según la reivindicación 1, en el que la fuente de luz es capaz de iluminar con una fuente de luz visible de banda ancha.

18. Un método que comprende:

situar una membrana inflable (1002) en una cavidad;

inflar la membrana inflable con un medio (1018) que absorbe más una primera longitud de onda de luz que una segunda longitud de onda de luz;

iluminar una superficie interior de la membrana inflable;

medir con un sensor situado dentro de la membrana inflable una intensidad reflejada de la primera longitud de onda y una intensidad reflejada de la segunda longitud de onda en una dirección de una ubicación en la superficie cuando se ilumina; y calcular un grosor del medio, en la dirección de la ubicación en la superficie a lo largo de la trayectoria óptica de retorno hacia una ubicación particular del sensor, sobre la base de una función de la intensidad de la primera longitud de onda y la intensidad de la segunda longitud de onda.