APARATO DE DETECCION Y DE CARACTERIZACION DE LOS TEJIDOS BIOLOGICOS.

Procedimiento de detección y de localización de la diferencia de densidad y/o de estructura y/o de composición química de un tejido biológico (7) que se somete a una iluminación continua en una primera banda de frecuencias determinada,

apropiada para generar un fenómeno de fluorescencia, de autofluorescencia, o de luminiscencia en una segunda banda de frecuencias, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en:

- efectuar una adquisición de imagen del tejido biológico iluminado de esta forma, mediante unos medios de vídeo en color provistos de unos sensores de imágenes con un mosaico de píxeles provistos de filtros de colores complementarios, teniendo estos filtros un campo de reacción más amplio que el de los colores fundamentales,

- para cada punto de la imagen obtenida de esta forma:

a) recoger una información en relación con la energía recibida por cada píxel, de manera que se reconstituya la imagen del tejido biológico (7),

b) amplificar la señal correspondiente a la energía recibida en la segunda banda de frecuencias para caracterizar, o hacer aparecer sobre la imagen obtenida, dicha diferencia del tejido biológico (7), realizándose esta amplificación de la señal correspondiente a la energía recibida en la segunda banda de frecuencias progresivamente para el conjunto de los píxeles del sensor de imagen actuando sobre las dos señales de colores complementarios asociados a cada uno de los colores fundamentales

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2004/002026.

Solicitante: SOPRO (SOCIETE ANONYME).

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: ZAC ATHELIA IV, AVENUE DES GENEVRIERS,13705 LA CIOTAT CEDEX.

Inventor/es: DIERAS, FRANCIS, MAZUIR,ALAIN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 26 de Mayo de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61B5/00P8
  • G06T5/00D
  • G06T5/10 SECCION G — FISICA.G06 COMPUTO; CALCULO; CONTEO.G06T TRATAMIENTO O GENERACION DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL (especialmente adoptados para aplicaciones particulares, ver las subclases apropiadas, p. ej. G01C, G06K, G09G, H04N). › G06T 5/00 Perfeccionamiento o restauración de imagen, p. ej. desde un mapeado binario a un mapeado binario creando una imagen similar. › utilizando el filtrado en el dominio no espacial.
  • G06T7/00B2

Clasificación PCT:

  • A61B5/00 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61B DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de material biológico G01N, p.ej. G01N 33/48). › 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.
  • H04N5/14 SECCION H — ELECTRICIDAD.H04 TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS.H04N TRANSMISION DE IMAGENES, p. ej. TELEVISION. › H04N 5/00 Detalles de los sistemas de televisión (detalles de la exploración o su combinación con la producción de las tensiones de alimentación H04N 3/00; adaptados especialmente para la televisión en color H04N 9/00; servidores especialmente adaptados para la distribución de contenido H04N 21/20; Dispositivos de cliente específicamente adaptados para la recepción de, o interacción con, contenidos H04N 21/40). › Circuitos de señal de imagen para la región de frecuencias de video (H04N 5/222 tiene prioridad).

Clasificación antigua:

  • A61B5/00 A61B […] › 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.
  • H04N5/14 H04N 5/00 […] › Circuitos de señal de imagen para la región de frecuencias de video (H04N 5/222 tiene prioridad).

Fragmento de la descripción:

Aparato de detección y de caracterización de los tejidos biológicos.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo de detección, de localización, y de caracterización de las diferencias de densidad, de estructura o de composición química de un tejido biológico.

En el estado de la técnica anterior, se han propuesto diversos procedimientos de detección, o de demostración, de diferencias tisulares, de origen fisiológico, o histológico, patológicas o no, que utilizan la autofluorescencia de los tejidos que contienen unos cromóforos endógenos o la fluorescencia provocada por unos colorantes administrados o cromóforos exógenos.

Se ha podido realizar así una cartografía en tiempo real de la fluorescencia de los tejidos vivos, basándose en el principio según el cual: el contenido en cromóforos es diferente según que la zona observada esté sana o lesionada.

Así, se ha utilizado un método de este tipo para la observación directa de las lesiones cariosas en tejidos duros tales como el esmalte de los dientes, o en tejidos blandos tales como la piel o la mucosa bucal, o, por vía endoscópica, en las mucosas endocavitarias torácicas o abdominales.

También se han propuesto diversos procedimientos de detección y de caracterización de diferencias tisulares, en los que se iluminan unos tejidos mediante una luz monocromática de una longitud de onda determinada, de tal manera que ésta emita en retorno unas radiaciones por luminiscencia a una longitud de onda diferente.

Según este principio y a título de ejemplo comparando la intensidad de la luminiscencia emitida por una zona sana de un diente y una zona cariada de éste, se determina, mediante unas mediciones respectivas en estas dos longitudes de onda específicas, en particular mediante una operación matemática, calculando la diferencia entre estas dos intensidades, la presencia de una caries o la puesta en evidencia de una diferenciación tisular o una alteración de superficie, en función del valor obtenido.

También se ha utilizado un método de este tipo para la detección de procesos inflamatorios del páncreas in vivo sobre unos modelos animales en los que se ha obtenido una discriminación tisular significativa entre tejidos sanos y tejidos lesionados comparando los espectros y las relaciones de intensidad entre el azul y el rojo.

El documento US 2001/0049473 describe un método y un sistema para detectar y localizar una diferencia de composición de un tejido biológico sometido a una iluminación continua en una primera banda de frecuencia capaz de producir un fenómeno de fluorescencia, autofluorescencia o luminiscencia del tejido. Para la adquisición de una imagen de fluorescencia, este documento utiliza unas imágenes almacenadas adquiridas con por lo menos tres píxeles diferentes de colores complementarios de manera que se aumenta la sensibilidad de detección de la fluorescencia de una manera conocida por el experto en la materia.

Para alcanzar su objetivo, este documento utiliza la diferencia de fluorescencia extrínseca e intrínseca entre tejido normal y tejido enfermo. En efecto, la fluorescencia intrínseca es menos importante para las zonas enfermas que para las zonas normales y, a la inversa, la fluorescencia extrínseca es más importante en las zonas enfermas que en las zonas normales.

Para hacer visible esta diferencia, este documento propone comparar la fluorescencia observada en una banda de frecuencia particular con la fluorescencia total que se evalúa independientemente. Así, este documento propone adquirir dos imágenes: una imagen ordinaria y una imagen de fluorescencia como entidades distintas y compararlas con el fin de apreciar la diferencia en las bandas espectrales de las fluorescencias intrínsecas y extrínsecas. Se trata de un procedimiento complejo que trata dos imágenes adquiridas independientemente.

Se encuentran asimismo en la bibliografía otras aplicaciones, en particular en el caso de la detección in vivo de cánceres del árbol traqueo-bronquial, en el que se ha constatado que la autofluorescencia de los bronquios se modifica cuando el tejido pasa de un estado displásico a un estado carcinomatoso. En este caso, se ha constatado que las lesiones provocaban una disminución de la fluorescencia en el verde alrededor de los 500 nm y un aumento en la banda de espectro del rojo alrededor de los 600 nm.

También se ha utilizado este mismo principio en oftalmología para valorar el grado de transparencia del cristalino cuyas proteínas foto-oxidadas se pueden poner en evidencia mediante florescencia.

Este tipo de aplicaciones recurren a unos dispositivos que utilizan unos medios ópticos convencionales que utilizan unos filtros de separación espectral.

En particular el documento US nº 6.393.315 describe un aparato para detectar y localizar unas zonas inflamadas del tejido vivo utilizando la fluorescencia de estos tejidos. Se obtiene una imagen de fluorescencia utilizando tres imágenes de fluorescencia adquiridas cada una para una de tres bandas espectrales que corresponden a las bandas de fluorescencia de los diferentes tipos de tejidos. A continuación, se propone normalizar las señales de fluorescencia en las tres bandas espectrales entre sí o con unas señales recibidas en otras bandas espectrales de tal manera que se hagan aparecer estas señales juntas con un máximo de contraste de color en la imagen final. Con el objetivo de obtener una imagen combinada de este tipo, se ha utilizado un conjunto de filtros pasa banda adaptado a la selección de fluorescencias de los cromóforos en cuestión.

Dichos filtros adolecen del inconveniente de necesitar unos dispositivos costosos, voluminosos y frágiles. La intensidad de la luz debe ser por otra parte importante, lo que puede provocar unas emisiones de fluorescencia parásitas susceptibles de deteriorar la relación señal/ruido y enmascarar la detección de la señal pertinente.

La presente invención tiene por objetivo proponer un procedimiento y un dispositivo que permitan asegurar la detección, la localización, y la caracterización de diferencias de estructura, u otros, de un tejido biológico, siendo este dispositivo de constitución simple, de bajo coste, fácil de realizar, y capaz de eliminar los diferentes artefactos unidos a los diversos imprevistos susceptibles de actuar sobre la superficie del tejido y susceptibles de perturbar la medición.

Así, la presente invención tiene por objeto un procedimiento de detección y de localización de la diferencia de densidad y/o de estructura y/o de composición química de un tejido biológico que es sometido a una iluminación continua en una primera banda de frecuencias determinada, apropiada para generar un fenómeno de fluorescencia, de autofluorescencia, o de luminiscencia en una segunda banda de frecuencias, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en:

- efectuar una adquisición de imagen del tejido biológico iluminado de esta forma, mediante unos medios de vídeo en color provistos de unos sensores de imágenes con un mosaico de píxeles provistos de filtros de colores complementarios,

- para cada punto de la imagen obtenida de esta forma:

a) recoger una información en relación con la energía recibida por cada píxel, de manera que se reconstituya la imagen del tejido biológico,

b) amplificar la señal correspondiente a la energía recibida en la segunda banda de frecuencias para caracterizar de esta forma, o hacer aparecer sobre la imagen obtenida, dicha diferencia del tejido biológico.

Según la invención, se podrá realizar un tratamiento de las informaciones recogidas en la segunda banda de frecuencias, de manera que se caracteriza la diferencia de estructura obtenida en un color distinto que el correspondiente naturalmente a esta segunda zona de frecuencias.

La presente invención tiene asimismo por objeto un dispositivo de detección y de localización de la diferencia de densidad y/o de estructura y/o de composición química de un tejido biológico, caracterizado porque comprende:

- unos medios apropiados para iluminar en continuo el tejido biológico con una luz que se sitúa en una primera banda de frecuencias determinada, de manera que genera un fenómeno de fluorescencia en una segunda banda de frecuencias,

- unos medios de vídeo en color provistos de sensores de imágenes con un mosaico de píxeles provistos de filtros de colores complementarios,

- unos medios de adquisición...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de detección y de localización de la diferencia de densidad y/o de estructura y/o de composición química de un tejido biológico (7) que se somete a una iluminación continua en una primera banda de frecuencias determinada, apropiada para generar un fenómeno de fluorescencia, de autofluorescencia, o de luminiscencia en una segunda banda de frecuencias, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en:

- efectuar una adquisición de imagen del tejido biológico iluminado de esta forma, mediante unos medios de vídeo en color provistos de unos sensores de imágenes con un mosaico de píxeles provistos de filtros de colores complementarios, teniendo estos filtros un campo de reacción más amplio que el de los colores fundamentales,

- para cada punto de la imagen obtenida de esta forma:

a) recoger una información en relación con la energía recibida por cada píxel, de manera que se reconstituya la imagen del tejido biológico (7),

b) amplificar la señal correspondiente a la energía recibida en la segunda banda de frecuencias para caracterizar, o hacer aparecer sobre la imagen obtenida, dicha diferencia del tejido biológico (7), realizándose esta amplificación de la señal correspondiente a la energía recibida en la segunda banda de frecuencias progresivamente para el conjunto de los píxeles del sensor de imagen actuando sobre las dos señales de colores complementarios asociados a cada uno de los colores fundamentales.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los colores complementarios son el cian, el magenta y el amarillo.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se añade un filtro verde a los filtros de colores complementarios.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque, como el esmalte de un diente que ha sufrido un inicio de alteración debido a una caries emite una radiación de fluorescencia en el dominio de los 650 nm, dicho de otra forma a nivel de las radiaciones rojas, se realiza una amplificación de la señal de fluorescencia generada alrededor de los 650 nm por las partes alteradas del diente, realizándose esta amplificación progresivamente para el conjunto de los píxeles del sensor CCD de la siguiente forma:

- si un píxel amarillo recibe una energía luminosa, se consulta el píxel vecino que comprende, a su vez, un filtro verde,

- si éste está saturado, implicará que la radiación es verde en su totalidad y que no hay radiación roja que amplificar para este píxel amarillo que no es por lo tanto amplificada,

- si no, la energía luminosa recibida sobre el píxel amarillo corresponde a una radiación roja, en cuyo caso es amplificada.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se realiza un tratamiento de las informaciones recogidas en la segunda banda de frecuencias, de manera que se caracteriza la diferencia de estructura obtenida en un color distinto del que corresponde naturalmente a esta segunda zona de frecuencias.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se añade a la banda de frecuencias del espectro de iluminación unas radiaciones apropiadas para modificar el espectro de fluorescencia para desplazar la banda de fluorescencia de las fluorescencias parásitas.

7. Dispositivo de detección y de localización de la diferencia de densidad y/o de estructura y/o de composición química de un tejido biológico (7), caracterizado porque comprende:

- unos medios (1) apropiados para iluminar en continuo el tejido biológico (7) con una luz que se sitúa en una primera banda de frecuencias determinada, de manera que genera un fenómeno de fluorescencia en una segunda banda de frecuencias,

- unos medios de vídeo en color (11) provistos de sensores de imágenes con un mosaico de píxeles provistos de filtros de colores complementarios, teniendo estos filtros un campo de reacción más amplio que el de los colores fundamentales,

- unos medios de adquisición y de cálculo apropiados, para cada punto de la imagen obtenida de esta forma, recoger una información en relación con la energía recibida por cada píxel para reconstituir la imagen del tejido biológico (7),

- unos medios de amplificación de la señal correspondiente a la energía recibida en la segunda banda de frecuencias de manera que se caracteriza, o se hace aparecer sobre la imagen obtenida, dicha diferencia del tejido biológico, realizándose esta amplificación de la señal correspondiente a la energía recibida en la segunda banda de frecuencias progresivamente para el conjunto de los píxeles del sensor de imagen actuando sobre las dos señales de los colores complementarios asociados a cada uno de los colores fundamentales.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque comprende unos medios de tratamiento (13) de las informaciones recogidas en la segunda banda de frecuencias, de manera que se caracteriza la diferencia de estructura obtenida en un color diferente al correspondiente naturalmente a esta segunda zona de frecuencias.


 

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