DE102007062367A1

DE102007062367A1 - Gerät zur photodynamischen Diagnose von Hauterkrankungen mittels verbesserter Einheitlichkeit der Beleuchtung

Info

Publication number: DE102007062367A1
Application number: DE102007062367A
Authority: DE
Inventors: Uk Gunpo Kang; Soo Jin Ansan Bae; Geun Hie Changwon Rim; Guan Hoon Kim; Geri. V Papayan
Original assignee: Korea Electrotechnology Research Institute KERI
Current assignee: Korea Electrotechnology Research Institute KERI
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-12-22
Publication date: 2008-07-31
Also published as: KR100785279B1; US20080180950A1; JP2008183394A; JP4521587B2; US8162496B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Gerät zum Betrachten mit Weißlicht und zur Fluoreszenzdiagnose von Hauterkrankungen bereit. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Gerät zur photodynamischen Diagnose bereit, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Anregungslicht-emittierenden Dioden (LEDs) in einem Bild-Abtastkopf vorgesehen sind, wobei die Anregungs-LEDs zum Beleuchten des gesamten Untersuchungsbereichs in Form eines Mosaiks angeordnet sind, indem die einzelnen Beleuchtungs-Lichtachsen der Anregungs-LEDs zum Beleuchten vorher bestimmter Einzelflächen des Untersuchungsbereichs eingestellt sind, wodurch der Untersuchungsbereich in einem großen Sichtfeld einheitlich mit Anregungslicht beleuchtet wird. In dem Gerät zur photodynamischen Diagnose sind die einzelnen Anregungs-LEDs in demselben oder in verschiedenen Winkeln, bezogen auf die Lichtachse der Objektlinse, vorgesehen, wodurch es möglich ist, die aus den LEDs zusammengesetzten Strahlen der Lichtquellen das Sichtfeld des Untersuchungsbereichs einheitlich zu beleuchten, wodurch die Einheitlichkeit der Beleuchtung verbessert wird. Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Gerät zur photodynamischen Diagnose bereit, in dem warme weiße LEDs und kalte weiße LEDs als Weißlichtquellen in geeigneter Weise angeordnet sind, so dass sie natürliche Farben liefern und dadurch Bilder in natürlichen Farben wiedergeben.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht nach 35 U.S.C. §119(a) die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2007-008234 , eingereicht am 26. Januar 2007, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Weißlichtbetrachtung und zur Fluoreszenz-Diagnose von Hauterkrankungen und insbesondere ein Gerät zur Photodynamischen Diagnose, in der eine Vielzahl von Anregungslicht-emittierenden Dioden (LEDs) in einem Bild-Abtastkopf vorgesehen ist, wobei die Anregungs-LEDs solcherart angeordnet sind, dass sie den gesamten Untersuchungsbereich in Form eine Mosaiks beleuchten, indem entsprechende Beleuchtungs-Lichtachsen der Anregungs-LEDs so eingestellt sind, dass sie vorher festgesetzte Einzelflächen des Untersuchungsbereichs beleuchten, wodurch der Untersuchungsbereich in einem weiten Sichtfeld mit Anregungslicht beleuchtet wird.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Gerät zur Photodynamischen Diagnose, in der warme weiße LEDs und kalte weiße LEDs als Weißlichtquellen in geeigneter Weise angeordnet sind, so dass sie natürliche Farben liefern und dadurch Bilder in natürlichen Farben reproduzieren.
2. Stand der Technik
In letzter Zeit können eine Reihe von Hautdiagnose-Geräten in Kosmetikläden, Kliniken für Hautpflege und ähnlichen Einrichtungen gefunden werden. Mittels des Hautdiagnose-Geräts kann ein Nutzer seinen Hautzustand analysieren und diagnostizieren, so dass er für den Hautzustand geeignete Kosmetika auswählen oder ein Problem seines Hautzustands ausmachen und eine Lösung für dieses Problem finden kann.
Darunter war ein eine diagnostische Lampe verwendendes Hautdiagnose-Gerät mittels Bestrahlens der Haut mit einem Lichtstrahl einer vorher festgelegten Wellenlänge und Analysierens einer spezifischen, von der Haut emittierten Fluoreszenz weit verbreitet.
Herkömmliche Hautdiagnose-Geräte werden im Folgenden mit Bezug auf Literaturstellen beschrieben.
Hautporen eines menschlichen Körpers weisen Talg produzierende Talgdrüsen auf, wobei die Talgdrüsen eines gesunden Körpers eine geeignete Talgmenge aus den Hautporen an die Hautoberfläche sekretieren, so dass eine als natürliche Schutzschicht wirkende Talgschicht gebildet wird.
Ein ungesunder Körper jedoch sekretiert eine überschüssige Talgmenge und der überschüssig sekretierte Talg wird bald durch die Luft oxidiert, wobei der oxidierte Talg klebriger wird und die Poren verstopft.
Bakterien breiten sich in den solchermaßen verstopften Poren aus und Porphyrine werden von den Bakterien produziert. Das produzierte Porphyrin emittiert Licht bei Anregung mit ultraviolettem Licht.
Folglich wurde ein Hautdiagnose-Gerät entwickelt, das die Eigenschaften des Porphyrins, mittels ultravioletten Lichts angeregt zu werden, ausnutzt.
Das herkömmliche Hautdiagnose-Gerät nutzt ein Verfahren, in dem eine ultraviolette Lampe das gesamte Gesicht eines Patienten in einer dunklen Box beleuchtet, um eine Änderung der Fluoreszenzintensitäten durch einen Detektor hindurch mit bloßem Auge zu beobachten.
Ferner werden auf der Grundlage der Verwendung verschiedener Arten von Lampen, wie Halogen, Xenon, Metall-Halogenid, Quecksilber etc., die für den Zweck der Photodynamischen Diagnose von Krankheiten allgemein bekannt sind, Lichtleiter-Lichtquellen entwickelt und weit verbreitet.
Solche Lampen wurden ausgewählt, um die Geräte-Anforderungen im Hinblick auf spezifische medizinische Zwecke und Mittel, technische und ökonomische Aspekte zu erfüllen. In einem eine komplizierte Funktion erfordernden Fall, in dem ein weiter Bereich von Lichtintensitäten oder verschiedene Lichtstrahlen ausgewählter Wellenlängen verwendet werden sollten, könnte die Verwendung einer einzelnen Lampe nicht ein allgemeines optimales Verfahren liefern.
In diesem Fall hat sich der Entwickler des Geräts zum Überwinden der Nachteile auf eine eine spezifische Funktion aufweisende Lampe verlassen, oder er hat eine Vielzahl von Lampen gleichzeitig verwendet. Insbesondere war es bekannt, dass es beim Diagnostizieren von Krankheiten unter Verwendung von Fluoreszenz notwendig ist, Geometrie, Position, Farbe eines Untersuchungsbereichs mittels Weißlichts zu beobachten, zusätzlich zu der Beobachtung der von dem Untersuchungsbereich mittels Bestrahlens mit Anregungslicht hervorgerufenen Fluoreszenz.
Vorzüge, Möglichkeiten und jüngste Entwicklungen bei der Verwendung der Fluoreszenzdiagnose (FD) und der Photodynamischen Therapie (PDT) von Hauterkrankungen unter Verwendung eines 5-Aminolävulinsäure (5-ALA) aufweisenden Photosensibilisators wurden in der Referenzliteratur beschrieben (C. Fritch und T. Ruzichka, „Fluorescence Diagnosis and Photodynamic Therapy of Skin Diseases", Atlas und Handbuch, 2003, Springer-Verlag, Wien).
Gemäß der Literatur wird ein Fluoreszenzbild einer Hautschicht in Form einer Photographie so aufgenommen, dass der Untersuchungsbereich ultraviolettem Licht einer Wood-Lampe in einem dunklen Raum für 0,25 bis 1,5 Sekunden ausgesetzt wird, um eine Photographie aufzunehmen, und die Photographie wird mittels eines hochsensitiven Films mit z. B. 1600 ASA entwickelt.
Inzwischen wurde im U.S. Patent Nr. 5,363,854 ein Verfahren zum Detektieren von Hautanomalien veröffentlicht, insbesondere Melanomen, und ein Gerät zum Durchführen des Verfahrens, in der eine gewöhnliche Videokamera verwendet wird, die mit einer Lichtquelle innerhalb einer Bildentwicklungseinheit befestigt ist, um ein Fluoreszenzbild eines Untersuchungsbereichs und ein Referenzbild aufzunehmen.
Das Gerät weist eine Lichtquelle zum Beleuchten eines in zwei Dimensionen ausgedehnten Untersuchungsbereichs der Haut auf, und zwar nacheinander mit Licht im ultravioletten Bereich und mit sichtbarem Licht.
Die Kamera nimmt ein Fluoreszenzbild des Untersuchungsbereichs auf, wobei diese Signalwerte F(x, y) an seinen Bildpunkten x, y bei Beleuchtung mit ultraviolettem Licht aufweist, und ein Referenzbild, das Signalwerte R(x, y) an seinen Bildpunkten x, y bei Beleuchtung mit sichtbarem Licht aufweist.
Außerdem speichert ein Speicher die Signalwerte von mindestens einem Fluoreszenzbild und einem genannten Referenzbild und ein auf den Speicher ansprechender Prozessor berechnet ein Ausgabebild, das entsprechende Signalwerte A(x, y) an seinen Bildpunkten x, y aufweist, die aus entsprechenden Quotienten F(x, y)/R(x, y) der Signalwerte des Fluoreszenzbildes bzw. des Referenzbildes an den gleichen Bildpunkten gebildet werden.
Das durch ein Okular des Geräts hindurch beobachtete Bild wird mit zwei Farbbildern durch einen Strahlteilerspiegel hindurch neu gebildet, wobei die Lichtquelle im kontinuierlichen Betrieb oder im Pulsbetrieb arbeitet, wobei im Pulsbetrieb Energie gespart und der Einfluss von Fremdlicht reduziert wird.
Außerdem weist das Detektionsgerät für Hauterkrankungen eine Anregungslichtquelle zur Fluoreszenzanregung aus dem Untersuchungsbereich auf. Die entlang dem Referenzlicht angeregte Fluoreszenz wird mittels eines Strahlenteilers geteilt und entlang unterschiedlicher optischer Wege geführt, wobei die jeweiligen optischen Wege Bilder des Untersuchungsbereichs produzieren und ein optischer Koppler die von den jeweiligen optischen Wegen produzierten Bilder bereitstellt, so dass ein Nutzer die Bilder mit bloßem Auge betrachten kann.
In dem U.S. Patent Nr. 5,760,407 wurde eine Vorrichtung zum Identifizieren von Akne, Mikrokomedonen und Bakterien auf der menschlichen Haut vorgeschlagen.
Inzwischen wurden zum Zwecke der Diagnose von Hauterkrankungen eine Reihe von photodiagnostischen Verfahren unter Verwendung von Spektroskopie und bildgebenden Verfahren vorgeschlagen.
Zum Zwecke der Hauttherapie wurden Phototherapieverfahren mittels elektromagnetischer Strahlung veröffentlicht, wobei Fluoreszenzdiagnose und Photodynamische Therapie eine wichtige Position innerhalb einer solchen Reihe von photodiagnostischen Verfahren einnehmen.
Im Falle der Fluoreszenzdiagnose sind die in den erkrankten Gewebebereichen und in den normalen Gewebebereichen beobachteten Fluoreszenzeigenschaften voneinander verschieden, wobei diese Verschiedenheit als emittierte Wellenlänge und Fluoreszenzintensität angezeigt wird.
Einer der Nachteile bei der spektroskopischen Wellenlängenkalibrierung ist, dass die räumliche Auflösung in dem Untersuchungsbereich gering und die Zahl der untersuchten Punkte klein ist.
Das Verfahren zum Ermitteln von Fluoreszenzbildern des Untersuchungsbereichs beseitigt den genannten Nachteil und die beobachteten Fluoreszenzbilder sind in den meisten Fällen in Form eines monochromen Fluoreszenzbildes gegeben.
Folglich wird zum Zweck einer genauen morphologischen Analyse ein gleichzeitig mittels Weißlicht erzeugtes Farbbild mit dem monochromen Fluoreszenzbild ergänzt [gleichzeitiges Erfassen und Anzeigen morphologischer (Farbbild) und physiologischer (Fluoreszenzbild) Informationen) (DYADERM professional, Biocam GmbH; http://www.biocam.de].
Da jedoch das monochrome Fluoreszenzbild Informationen beim Anzeigen der Wellenlängendifferenz in den einzelnen Hautbereichen verliert, ist die Qualität des Bildes im Wesentlichen schlecht und macht es schwer, die Ursache der Fluoreszenz bei der Untersuchung der in der Haut selber hervorgerufenen intrinsischen Fluoreszenzeigenschaften zu ermitteln.
Inzwischen ist es möglich, die Vorteile des Fluoreszenzspektroskopie-Verfahrens und des Fluoreszenz-Bildgebungsverfahrens mittels eines multispektralen Bildgebungssystems zu kombinieren [Hewett et al., 2000, „Fluorescence detection of superficial skin cancer", J. Mod. Opt. 47, 2021–2027].
Außerdem kann die zugrunde liegende spektroskopische Information der von der Haut verursachten Fluoreszenz im sichtbaren Lichtbereich erzeugt werden und dadurch ist es möglich, eine hochempfindliche Farbkamera in dem multispektralen Bildgebungssystem anzuwenden, wobei die Gestaltung des Geräts vereinfacht und die räumliche Auflösung ebenfalls verbessert wird.
Inzwischen ist es gemäß einem Gerät zur Betrachtung mit Weißlicht und Fluoreszenzdiagnose von Hauterkrankungen möglich, das Hautgewebe mittels Verwendung eines Bild-Abtastkopfes zu beobachten, wobei der Bild-Abtastkopf eine Bild-Abtastvorrichtung zum Abtasten eines Bildes der Haut durch ein mit der Haut in Kontakt stehendes Sichtfenster hindurch und ein Beleuchtungssystem aufweist.
Im Allgemeinen wurden Licht-emittierende Dioden (LEDs) mit einem Beleuchtungsbereich von 395 nm bis 405 nm als Fluoreszenzanregungs-Lichtquellen in dem Beleuchtungssystem des Bild-Abtastkopfes verwendet und weiße LEDs wurden als Weißlichtquellen verwendet.
Außerdem ist das Sichtfeld des Untersuchungsbereichs, d. h. des durch das Sichtfenster hindurch zu untersuchenden Bereichs, im Allgemeinen etwa 20 mm groß. Die Beobachtung des Lichts kann durch eine Fernsehkamera erfolgen, beispielsweise eine Farb-CCD-415: ½ Zoll, 782 × 582), wobei die Bildaufnahme und das Bildprozessieren des Fluoreszenzlichts und des Weißlichts gleichzeitig verfügbar sind.
Als eine Anregungs-Lichtquelle zum Anregen der von dem erkrankten Bereich emittierten Fluoreszenz wurde eine Diode verwendet, die Licht im ultravioletten Bereich emittiert. Jedoch weist die Lichtbestrahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich die folgenden Schwierigkeiten auf.

(1) Da das Anregungslicht in dem Anregungs-Wellenlängenbereich von Collagen (320 nm bis 380 nm) ausgestrahlt wird, ist es schwierig, aufgrund einer vom extensiv in der Haut vorhandenen Collagen hervorgerufenen blauen Fluoreszenz im Bereich von 400 nm die von anderen Fluoreszenzquellen der Haut hervorgerufene Fluoreszenz zu beobachten.
(2) Da die Hauptabsorptionsbande von Porphyrinen in Propionibakterien acnes im Bereich von einer Wellenlänge von 400 nm liegt, ist die Lichteffizienz zum Anregen der Fluoreszenz abgesenkt.
(3) Die verwendeten ultravioletten Strahlen sind schädlich für den menschlichen Körper und dringen nicht leicht in subkutanes Gewebe ein.

Außerdem sollten sich, wenn die LEDs mit ultraviolettem Licht kreisförmig um die Bildabtast-Lichtachse herum angeordnet sind und die Beleuchtungs-Lichtachsen im Zentrum des Sichtfensters gesammelt werden, die von den LEDs beleuchteten Bereiche einander bezogen auf die Bildabtast-Lichtachse überlappen, um ein UV-Beleuchtungslicht von einheitlicher Intensität im Sichtfenster zu erzeugen, wobei die mittels der LEDs beleuchteten Bereiche auf einen sehr engen Bereich begrenzt sind.
Das heißt, wenn die LEDs als Lichtquellen verwendet werden, gibt es ein grundlegendes Problem der Nicht-Einheitlichkeit aufgrund der Eigenschaft, dass die Beleuchtungsintensität im Zentrum der LEDs groß ist, aber zum Rand hin abnimmt.
Natürlich wird das Problem der Nicht-Einheitlichkeit in dem Fall etwas gelöst, dass eine Vielzahl von LEDs kreisförmig in dem Bild-Abtastkopf angeordnet ist, wenn die LEDs (Anregungs-LEDs) 10 in demselben Beleuchtungswinkel angeordnet sind, so dass die beleuchteten Bereiche einander basierend auf der Lichtachse überlappen, wie in 6 dargestellt. Jedoch ist die Bildqualität in dem äußeren Bereich aufgrund von unzureichender Beleuchtungsintensität immer noch nicht gut, während die Qualität des Fluoreszenzbildes im Zentrum des Sichtfeldes des Untersuchungsbereichs zufrieden stellend ist. Insbesondere ist es notwendig, eine ausreichend große Distanz zwischen den LEDs und dem Untersuchungsbereich zu gewährleisten, wobei die mittels der LEDs beleuchteten Bereiche auf einen schmalen Bereich begrenzt sind.
Wenn die Empfindlichkeit der Kamera erhöht wird, um die Peripherie ausreichend zu beleuchten, erreicht der zentrale Bereich einen Sättigungszustand.
Im Folgenden wird das Problem der Nicht-Einheitlichkeit der Beleuchtung gemäß des herkömmlichen Hautdiagnosegeräts näher beschrieben.
Damit die Licht-emittierende Diode selber eine Beleuchtung hoher Einheitlichkeit liefert, ist es notwendig, wenn möglich, die Differenz der Intensitäten zwischen dem Zentrum eines von der LED beleuchteten Feldes und seinem Randbereich zu verringern.

Bei Verwendung von RL-UV2030 (405 nm), einer der LEDs mit herausragenden Eigenschaften, als Proben-LED und mittels Veränderns der Distanz zwischen der Emissionsmaximum der LED und dem Objektbereich, wurden die Strahlungsdichten im Feldzentrum des Beleuchtungsstrahls in Abhängigkeit von den Abständen und die Durchmesser der Felder, die eine Intensität von 50% der Maximalintensität des Feldzentrums aufweisen, gemessen (unter Verwendung eines Detektors von 8 mm Durchmesser in einem optischen Leistungsmessgerät Q8230) und die Messergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt: [Tabelle 1]

Abstand zwischen Emissionsmaximum der LED und Objektbereich (mm)	20	25	30	35	40	45	50	55
Strahlungsdichte (mit Filter) (mW/cm²)	5.7 (4.27)	4.6 (3.45)	3.4 (2.55)	2.6 (1.95)	2.0 (1.5)	1.5 (1.12)	1.3 (0.97)	1.1 (0.82)
Durchmesser bei 50% Intensität (mm)	8.8	10.5	12.3	14.1	15.9	17.6	19.4	21.4

Wie in Tabelle 1 zu erkennen, ist es schwierig, eine gewünschte Beleuchtung zu erhalten, wenn eine einzelne LED zum Erreichen einer zum Beobachten des Sichtfeldes notwendigen Beleuchtung verwendet wird.
Das heißt, wenn der Objektbereich aus einer geringen Entfernung beleuchtet wird, ist der Durchmesser des Beleuchtungsstrahls unzureichend, während die Strahlungsdichte des Beleuchtungsstrahls unzureichend ist, wenn aus einer großen Entfernung beleuchtet wird.
Folglich ist es notwendig, die Zahl der LEDs zu erhöhen, um die Strahlungsdichte der Beleuchtung zu erhöhen, wobei verschiedene Anordnungen der LEDs für eine einheitliche Beleuchtung in Betracht gezogen werden können.
Das einfachste Verfahren ist es, z. B. zwölf LEDs 10 vor einer Kamera 1 zu verwenden und die Beleuchtungs-Lichtachsen C2 der LEDs 10 zum Zentrum des Sichtfeldes hin auszurichten, wie in 6 dargestellt. In diesem Fall ist es möglich, eine einheitliche Beleuchtung zu erhalten, da der Durchmesser des Sichtfeldes 21,4 mm beträgt, in dem die für das Zentrum des Sichtfeldes berechnete Strahlungsdichte 9,9 mW/cm² beträgt.
Jedoch erfordert eine solche Anordnung eine beträchtliche Menge an freiem Raum zwischen einer Befestigungsplatte der LEDs und dem Untersuchungsbereich, d. h. dem Sichtfensterbereich im Falle des Bild-Abtastkopfes, und zwischen den LEDs und dem Untersuchungsbereich. Folglich ist es notwendig, einen ausreichenden Abstand zwischen den LEDs und dem Untersuchungsbereich zu gewährleisten.
Beispielsweise sollte ein solcher Abstand mehr als 60 mm betragen.
Da der Abstand zwischen den LEDs 10 und dem mit dem Untersuchungsbereich in Kontakt stehenden Sichtfenster groß wird, ist es als ein Ergebnis unvermeidbar, dass die gesamte Länge des Bild-Abtastkopfes lang wird, um einen ausreichenden Abstand zu gewährleisten.
In einem anderen Verfahren werden die LEDs in größerer Nähe zu dem Sichtfenster des Gehäuses angeordnet, um die Menge an freiem Raum zu reduzieren, indem die Zahl der LEDs erhöht wird. Die Anordnung und der Beleuchtungszustand der als Anregungs-Lichtquellen verwendeten LEDs sind für diesen Fall in 7 und 8 dargestellt.
In diesem Fall werden zwanzig LEDs 10 als Fluoreszenzanregungs-Lichtquellen verwendet, von denen zwölf LEDs in einem Kreis von 20 mm Durchmesser in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, wie in 7 dargestellt. Außerdem sind die LEDs, wie in 8 dargestellt, in einem Winkel α von 16° der Beleuchtungs-Lichtachse C2 bezogen auf eine Bildabtast-Lichtachse C1, d. h. eine zentrale Achse der Kamera 1, und in einem Abstand von etwa 30 mm von dem Untersuchungsbereich, d. h. dem Sichtfensterbereich, angeordnet.
Die anderen acht LEDs sind in einem Kreis von 28 mm Durchmesser angeordnet, wie in 7 dargestellt, wobei jeweils vier LEDs auf der linken und der rechten Seite der Abbildung angeordnet sind, wobei sie in demselben Winkel geneigt sind wie die zwölf LEDs, so dass sie den gleichen Winkel α der Beleuchtungs-Lichtachse C2 aufweisen. Außerdem sind die acht LEDs angrenzend an den Untersuchungsbereich positioniert, beispielsweise etwa 8 mm dichter als die zwölf LEDs.
Die in größerer Nähe zu dem Untersuchungsbereich angeordneten zusätzlichen acht LEDs sind, wie oben beschrieben, zusätzliche Beleuchtung zum Beleuchten des linken und rechten Randbereichs bezogen auf die Abtast-Lichtachse.
In einer solchen Anordnung beträgt der für die einzelnen LEDs erforderliche gemessene Strom 20 mA, maximal 30 mA. Die Beleuchtungs-Strahlungsdichte im Zentrum des Sichtfeldes, d. h. im Zentrum des Untersuchungsbereiches, beträgt 8,5 mW/cm² unter Messbedingungen (20 mA) bzw. 12 mW/cm² unter der verstärkten Bedingung (30 mA).
Die aus einem Untersuchungsbereich mittels eine solchen Beleuchtungssystems erzeugten Bilder sind in 9A dargestellt. Wie in der Abbildung gezeigt, ist die Qualität des Randbildes aufgrund von unzulänglicher Beleuchtungsintensität nicht gut, während die Qualität des Fluoreszenzbildes im Zentrum des Sichtfelds relativ gut ist.
9 zeigt Fluoreszenzbilder, die mittels des Beleuchtungssystems erzeugt wurden, in dem die LEDs kreisförmig angeordnet sind, so dass sie im gleichen Winkel leuchten, wobei 9A ein Fluoreszenzbild aus dem Untersuchungsbereich zeigt (Verstärkung 8, N = O, gamma = 20, R = G = B = 0) bei 160 mA und 9B ein Fluoreszenzbild zeigt, das mittels Erhöhung der Lichtempfindlichkeit eines Detektors (Kamera) unter den gleichen Bedingungen wie in 9A erzeugt wurde.
Außerdem zeigt 9C ein Fluoreszenzbild eines Standardmodells, in dem Umrisse wie beispielsweise bei Intensitätsintervallen wie 30, 40, 50 und 70% der maximalen Intensität eingezeichnet wurden. Die Durchmesser der Umrisse entsprechen 72, 63, 54 und 40% der diagonalen Abmessung des Sichtfeldes (20,8 mm).
Außerdem zeigt 9D eine dreidimensionale Graphik einer Intensitätsverteilung unter den Bedingungen wie in 9C. Wenn die Kameraempfindlichkeit erhöht wird, um den Randbereich genauer zu untersuchen, erreicht der zentrale Bereich einen Sättigungszustand wie das Bild in 9B, wobei eine solche Nicht-Einheitlichkeit in der Beleuchtung als „Hot-Spot" bezeichnet wird. Der Hot-Spot kann mittels der dreidimensionalen Graphik für die Beleuchtungsintensität leicht beobachtet werden (s. 9D).
Inzwischen ist es möglich, eine einheitliche Beleuchtung bereitzustellen, wenn das Beleuchtungslicht der LED eine Lambert'sche Verteilung aufweist. Da jedoch die Lambert'sche Beleuchtung das Licht in einem weiten Bereich verteilt, ist die Strahlungsdichte des aus einem spezifischen Untersuchungsbereich stammenden Lichts relativ niedrig und es ist unmöglich, ein gewünschtes Bild zu erhalten.
Um die Strahlungsdichte des Beleuchtungslichts für ein gewünschtes Bild zu erhöhen, ist eine große Zahl von LEDs notwendig, was zu vergrößerten Abmessungen des Diagnosegeräts führt.
Außerdem erwärmt die Strahlung des durch die LEDs gestreuten Lichts in der Lambert'schen Beleuchtung das Gehäuse und andere Komponenten des Geräts, was bei einem Patienten zu einer Verbrennung oder Beschwerden führen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde in der Bemühung gemacht, die oben genannten Probleme zu lösen, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zur Photodynamischen Diagnose bereitzustellen, in dem eine Vielzahl von Anregungslicht-emittierenden Dioden (LEDs) in einem Bild-Abtastkopf vorgesehen ist, wobei die Anregungs-LEDs zur Beleuchtung des gesamten Untersuchungsbereiches in Form eines Mosaiks eingerichtet sind, indem die jeweiligen Lichtachsen der Anregungs-LEDs zur Beleuchtung vorher festgelegter Einzelflächen des Untersuchungsbereichs eingestellt sind, wodurch der Untersuchungsbereich in einem weiten Sichtfeld einheitlich mit Anregungslicht beleuchtet wird.
Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zur Photodynamischen Diagnose bereitzustellen, in dem warme weiße LEDs und kalte weiße LEDs als Weißlichtquellen zum Liefern von natürlichen Farben und dadurch zur Wiedergabe von Bildern mit natürlichen Farben angeordnet sind.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Gerät zur Photodynamischen Diagnose bereit, in dem eine Vielzahl von Weißlicht-emittierenden Dioden (LEDs) als Weißlichtquellen und eine Vielzahl von Anregungs-LEDs als Fluoreszenzanregungs-Lichtquellen in einem Gehäuse eines Bild-Abtastkopfes zur Weißlichtbetrachtung und zur Fluoreszenzdiagnose eines Untersuchungsbereiches verwendet werden, wobei das Gerät zur Photodynamischen Diagnose dadurch gekennzeichnet ist, dass die einzelnen Anregungs-LEDs so angeordnet sind, dass sie eine vorher festgelegte Beleuchtungs-Lichtachse bezogen auf eine Bildabtast-Lichtachse aufweisen, so dass die Vielzahl von Anregungs-LEDs vorher festgelegte Einzelflächen des Untersuchungsbereichs, der mit einem Sichtfenster vor dem Gehäuse des Bild-Abtastkopfes in Kontakt steht, in Form eines die vorher festgelegten Einzelflächen verbindenden Mosaiks beleuchten.
Vorzugsweise ist jede der Fluoreszenzanregungs-LEDs eine eine sichtbare Lichtwellenlänge von 400 nm nutzende LED.
Die Vielzahl von eine sichtbare Lichtwellenlänge von 400 nm nutzenden LEDs sind als Fluoreszenzanregungs-LEDs geeigneterweise kreisförmig oder rechteckig bezogen auf die Bildabtast-Lichtachse angeordnet.
Außerdem sind die vielen als Weißlichtquellen verwendeten LEDs so angeordnet, dass einen großen Rotanteil aufweisende warme Weißlichtquellen-LEDs und einen großen Blauanteil aufweisende kalte Weißlichtquellen-LEDs abwechseln.
Außerdem sind die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs kreisförmig oder rechteckig um die Fluoreszenzanregungs-LEDs herum angeordnet.
Zusätzlich sind die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs eine nach der anderen abwechselnd angeordnet.
In einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Gerät zur Photodynamischen Diagnose bereit, in dem eine Vielzahl von weißen Licht-emittierenden Dioden (LEDs) als Weißlichtquellen verwendet werden und eine Vielzahl von als Fluoreszenzanregungs-Lichtquellen genutzte Anregungs-LEDs in einem Gehäuse eines Bild-Abtastkopfes zur Betrachtung mit Weißlicht und zur Fluoreszenzdiagnose eines Untersuchungsbereichs vorgesehen ist, wobei das Gerät zur Photodynamischen Diagnose dadurch gekennzeichnet ist, dass die vielen als Weißlichtquellen genutzten LEDs so angeordnet sind, dass die einen großen Rotanteil im Lichtspektrum aufweisenden warmen Weißlichtquellen-LEDs und die einen großen Blauanteil im Lichtspektrum aufweisenden kalten Weißlichtquellen-LEDs abwechseln.
Vorzugsweise sind die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs kreisförmig um die Fluoreszenzanregungs-LEDs herum angeordnet.
Die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs sind geeigneterweise eine nach der anderen abwechselnd angeordnet.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt eine Anordnung und Beleuchtungszustand von Anregungs-Lichtquellen und Weißlichtquellen in einem Gerät zur Photodynamischen Diagnose gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Diagramm der Anregungs-Lichtquellen in einem Gerät zur Photodynamischen Diagnose gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt zwei Beispiele einer mosaikförmigen Beleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der in 3A zwölf LEDs und in 3B dreizehn LEDs verwendet werden;
4 zeigt mit einem Standardmodell erzeugte Fluoreszenzbilder und einen Untersuchungsbereich, von dem Fluoreszenz gleichförmig emittiert wird, wobei ein Gerät zur Photodynamischen Diagnose verwendet wird, bei dem eine mosaikförmige Beleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wurde;
5 zeigt von dem gleichen Hautbereich mittels verschiedener weißer LEDs erzeugte Farbbilder;
6 zeigt ein Diagramm der Anregungs-Lichtquellen in einem herkömmlichen Gerät zur Photodynamischen Diagnose;
7 und 8 zeigen eine Anordnung und Beleuchtungszustand von als Anregungs-Lichtquellen verwendeten LEDs in einem herkömmlichen Gerät zur Photodynamischen Diagnose; und
9 zeigt mit einem Beleuchtungssystem erzeugte Fluoreszenzbilder, in dem kreisförmig angeordnete LEDs im gleichen Winkel beleuchten.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Bezug wird nun im Detail genommen auf die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Beispiele derselben in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, wobei sich ähnliche Bezugszeichen durchwegs auf ähnliche Teile beziehen. Die Ausführungsformen sind im Folgenden beschrieben, um die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die Abbildungen zu erläutern.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Gerät zum Betrachten mit Weißlicht und zur Fluoreszenzdiagnose von Hauterkrankungen bereit. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Gerät zur Photodynamischen Diagnose bereit, das die Einheitlichkeit der Beleuchtung unter Verwendung von Licht-emittierenden Dioden (LEDs) verbessert.
Insbesondere optimiert das Gerät zur Photodynamischen Diagnose der vorliegenden Erfindung die Licht-Strahlungsrichtungen der in einem Bild-Abtastkopf angeordneten LEDs, um die Einheitlichkeit der Beleuchtung zu verbessern. Das heißt, die Anordnung der LEDs ist optimiert, so dass die Beleuchtung in Form eines Mosaiks in der Beleuchtung des Sichtfeldes bereitgestellt wird, d. h. in dem durch ein Sichtfenster hindurch zu beobachtenden und untersuchenden Hautbereich.
Als erstes wird eine sichtbares Licht im Bereich einer Wellenlänge von 400 nm, was der maximalen Absorptionsbande von Fluoreszenzfarbstoffen wie Porphyrin in Propionibacterium acnes, 5-Aminolävulinsäure (5-ALA), entspricht, verwendende Licht-emittierende Diode LED als eine Anregungs-Lichtquelle für die Fluoreszenzanregung verwendet.
Unter Verwendung einer solchen LED ist es möglich, die Lichtabsorptionseffizienz zu verbessern und blaue, extensiv gestreute Fluoreszenz auszuschließen, da die Wellenlänge des verwendeten Beleuchtungslichts nicht mit dem Anregungslichtbereich von Collagen übereinstimmt, wodurch von subkutanem Gewebe, Kapillaren und ähnlichem hervorgerufene Fluoreszenz leicht beobachtet werden kann.
Da eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Verbessern der Einheitlichkeit der Fluoreszenzbilder mittels einer geeigneten Anordnung der LEDs ist, müssen die von den LEDs und optischen Filtern beanspruchten Flächen ebenso berücksichtigt werden wie die Einschränkungen bezüglich der Größe verschiedener zusätzlich bereitgestellter Teile. Unter Berücksichtigung der gegebenen Einschränkungen ist in 1 bis 3 eine gewünschte Gestaltung zur Gewinnung eines einheitlichen Fluoreszenzbildes dargestellt.
1 zeigt eine Anordnung und Beleuchtungszustand von bezogen auf einer Bildabtast-Lichtachse, d. h. einer Kameraachse, kreisförmig in einem Gehäuse eines Bild-Abtastkopfes in einem Gerät zur Photodynamischen Diagnose gemäß der vorliegenden Erfindung angeordneten Anregungs-Lichtquellen und Weißlichtquellen; 2 zeigt ein Diagramm der kreisförmig in einem Gehäuse des Bild-Abtastkopfes in einem Gerät zur Photodynamischen Diagnose gemäß der vorliegenden Erfindung angeordneten Anregungs-Lichtquellen; und 3 zeigt zwei Beispiele einer mosaikförmigen Beleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der in 3A zwölf LEDs und in 3B dreizehn LEDs verwendet werden.
In dem Gerät zur Photodynamischen Diagnose sind eine Vielzahl von als Anregungs-Lichtquellen verwendete Anregungs-LEDs vor einer Kamera 1 angeordnet, so dass der Untersuchungsbereich durch ein Sichtfenster im vorderen Ende des Gehäuses beleuchtet wird. Wie in den Abbildungen dargestellt, sind die jeweiligen Anregungs-LEDs 10 so angeordnet, dass sie den Untersuchungsbereich in Form eines Mosaiks beleuchten.
Um eine solche mosaikförmige Beleuchtung in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzuwenden, sind die vielen Anregungs-LEDs 10 in einer vorher festgelegten Form wie z. B. einem Kreis, einem Rechteck etc. bezogen auf die Bildabtast-Lichtachse C1, d. h. eine zentrale Achse der Kamera 1, in regelmäßigen Abständen im Gehäuse des Bild-Abtastkopfes angeordnet, wie in 1 bis 3 dargestellt. Außerdem sind die einzelnen Anregungs-LEDs 10 in demselben oder einem anderen Winkel α der Beleuchtungs-Lichtachse C2 bezogen auf die Bildabtast-Lichtachse C1 vorgesehen.
Insbesondere sind in dem Gerät zur Photodynamischen Diagnose die Winkel α der Beleuchtungs-Lichtachsen C2 so eingestellt, dass die einzelnen Anregungs-LEDs 10 die vorher festgelegten Einzelflächen des mit dem Sichtfenster im vorderen Ende des Gehäuses in Kontakt stehenden Untersuchungsbereichs beleuchten, wie in 1 bis 3 dargestellt. Folglich können die Vielzahl von in dem Gehäuse vorgesehenen Anregungs-LEDs 10 den gesamten Untersuchungsbereich in Form eines die vorher festgelegten Einzelflächen verbindenden Mosaiks beleuchten.
Bezugnehmend auf 1, in der die Anordnung der Anregungs-LEDs 10 für die mosaikförmige Beleuchtung dargestellt ist, deuten doppelte konzentrische Kreise 12 mit einem Durchmesser von 5 bzw. 6 mm die festgelegten Positionen der Anregungs-LEDs 10 zur Fluoreszenzanregung an. Ein Rechteck 2 kennzeichnet einen Sichtfeldbereich, d. h. ein Sichtfensterbereich des Bild-Abtastkopfes, was dem mit dem Sichtfenster in Kontakt stehenden Untersuchungsbereich entspricht, und kennzeichnet damit einen Bereich, in dem eine einheitliche Beleuchtung mittels der Anregungs-LEDs 10 für die Diagnose bereitgestellt werden sollte.
Die mittels dünner schräger Linien markierten Kreise 3 kennzeichnen den mittels der jeweiligen LEDs 10 beleuchteten Bereich, d. h. den Bereich, in dem die jeweiligen LEDs 10 die vorher festgelegten Einzelflächen in dem gesamten Untersuchungsbereich beleuchten. Die von den jeweiligen LEDs 10 beleuchteten Flächen sind durch die Winkel α der Beleuchtungs-Lichtachsen C2 bezogen auf die Bildabtast-Lichtachse C1 festgelegt.
Die Mittelpunkte der mittels der schrägen Linien markierten Kreise 3 entsprechen den Einschnitten/Lücken zwischen den Beleuchtungs-Lichtachsen C2 und den Oberflächen der Untersuchungsbereiche.
Als Weißlichtquellen zum Erhalten eines Farbbildes verwendete Licht-emittierende Dioden (LEDs) 20 sind in einer vorher festgelegten Form wie z. B. einem Kreis, einem Rechteck etc. außerhalb der Anordnung der Anregungs-LEDs 10 angeordnet. In 1 kennzeichnet ein außerhalb angeordneter Kreis 21 mit einem Durchmesser von 3 mm die festgelegte Position der Weißlichtquellen. In 2 ist dargestellt, dass die jeweiligen Anregungs-LEDs 10 bezogen auf die Bildabtast-Lichtachse C1 mittels Variierens der Winkel α der Beleuchtungs-Lichtachsen C2 angeordnet sind. Für die mosaikförmige Beleuchtung sollten die jeweiligen LEDs 10 die vorher festgelegten Einzelflächen im Bereich des Sichtfeldes beleuchten. Dementsprechend werden die Winkel α der Beleuchtungs-Lichtachsen C2 der jeweiligen LEDs 10 einzeln eingestellt.
Bezugszeichen 11 in 2 kennzeichnet Anregungsfilter.
3 zeigt zwei Beispiele, in denen eine Vielzahl von LEDs 10 kreisförmig in dem Gerät zur Photodynamischen Diagnose angeordnet sind und die mosaikförmigen Beleuchtungen in dem Sichtfeld des Untersuchungsbereichs vorgesehen sind, um die Einheitlichkeit der Beleuchtung zu verbessern.
Die Zahl der Anregungs-LEDs 10 kann in geeigneter Weise angepasst werden. Das heißt, wenn wie in 3A eine Gesamtzahl von zwölf LEDs 10 verwendet wird, können die Licht-Strahlungsrichtungen der jeweiligen LEDs so eingestellt werden, dass sie insgesamt eine mosaikförmige Beleuchtung auf einem rechteckigen Bereich bereitstellen (rechteckige Mosaikbeleuchtung). Wenn wie in 3B eine Gesamtzahl von dreizehn LEDs 10 verwendet wird, können die Licht-Strahlungsrichtungen der jeweiligen LEDs so eingestellt werden, dass sie insgesamt eine mosaikförmige Beleuchtung auf einem hexagonalen Bereich bereitstellen (hexagonale Mosaikbeleuchtung).
Solchermaßen werden gemäß dem Gerät zur Photodynamischen Diagnose der vorliegenden Erfindung die vielen Anregungs-LEDs 10 in verschiedenen Winkeln bezogen auf eine Lichtachse einer Objektlinse, d. h. der zur Kameraachse werdenden Bildabtast-Lichtachse, bereitgestellt, um das Sichtfeld des Untersuchungsbereichs individuell zu beleuchten. Folglich ist es möglich, dass die aus den LEDs zusammengesetzten Strahlen der Lichtquellen das Sichtfeld des Untersuchungsbereichs einheitlich beleuchten, wodurch die Einheitlichkeit der Beleuchtung verbessert wird.
4 zeigt mit einem Standardmodell erhaltene Fluoreszenzbilder und einen Untersuchungsbereich, von dem Fluoreszenz gleichförmig emittiert wird, wobei ein Gerät zur Photodynamischen Diagnose verwendet wird, bei dem eine mosaikförmige Beleuchtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wurde, wobei 4A ein von dem Standardmodell aufgenommenes Fluoreszenzbild darstellt, 4B eine Fluoreszenz-Intensitätsverteilung des Standardmodells in einer dreidimensionalen Graphik darstellt, 4C ein Fluoreszenzbild des Untersuchungsbereichs (Verstärkung 8, N = 0, gamma = 20, R = G = B = 0) bei 160 mA zeigt und 4D ein Weißlichtbild desselben Untersuchungsbereichs zeigt.
Eine rote Linie in 4A, in dem das Fluoreszenzbild des Standardmodells in 4 gezeigt ist, kennzeichnet eine Grenzlinie des Intensitätspegels von 70% des maximalen Fluoreszenzwertes und die Fluoreszenzintensität des Standardmodells ist in der dreidimensionalen Graphik in 4B dargestellt.
Bezugnehmend auf 4A und 4B befindet sich der größte Teil des Sichtfeldes innerhalb der Grenzlinie und es ist erkennbar, dass es möglich ist, die Einheitlichkeit der Beleuchtung im Vergleich zu dem herkömmlichen Beleuchtungssystem beträchtlich zu verbessern, wenn das Beleuchtungssystem mit der Mosaikbeleuchtung eingesetzt wird.
Außerdem ist es gemäß dem Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung möglich, ein gewünschtes Fluoreszenzbild 4C aufgrund des geringen Abstands zwischen den LEDs und dem Untersuchungsbereich bereitzustellen, selbst wenn eine geringere Anzahl an LEDs verwendet wird.
Eine Wellenlänge im Bereich von 400 nm aufweisende LEDs 10 wurden als Anregungs-Lichtquellen verwendet, um das Fluoreszenzbild aus 4 zu erhalten, und Kurzpass- oder Bandpass-Anregungsfilter 11 sind vor den LEDs 10 vorgesehen, um den Kontrast des Fluoreszenzbildes zu verbessern (s. 2). Hierin werden Anregungsfilter 11 verwendet, um von der im oberen Bereich der Anregungs-LEDs 10 vorgesehenen Linse hervorgerufene parasitäre Fluoreszenz zu entfernen.
Außerdem ist es möglich, die Längsseite der Anregungs-LED mit einem hitzebeständigen, undurchsichtigen Schlauch zu ummanteln.
Inzwischen ist es möglich, einen Barrierefilter vor einem Lichtdetektor, d. h. einer CCD-Fernsehkamera, anzubringen, um das Eindringen des von der Haut reflektierten Anregungslichts in den Lichtdetektor zu verhindern.
Der Barrierefilter filtert auf dem Lichtweg zu dem Detektor, während die als Weißlichtquellen verwendeten LEDs angeschaltet sind, wodurch die Farbqualität des mittels des weißen Lichts erzeugten Bildes verbessert wird.
Eine ausreichende Intensität und Einheitlichkeit der Weißlicht-Beleuchtung kann leicht erreicht werden. Das heißt, dass es ausreicht, dass die weißen LEDs in den vier Ecken des Sichtfeldes des Untersuchungsbereiches vorgesehen sind und die weißen LEDs eine diffuse Beleuchtung bewirken.
Unter Weißlichtbedingungen besteht die Schwierigkeit darin, genaue Farben abzubilden, wobei das Weißlicht im Allgemeinen keine einheitliche Intensität über den gesamten sichtbaren Lichtbereich aufweist.
Solch ein Intensitätsunterschied aufgrund der Wellenlängen wird durch die Leuchtstoffzusammensetzung bestimmt. Im Falle der weißen LEDs können diese einen Wellenlängenbereich aufweisen, der eine größere Intensität im Bereich des sichtbaren Lichts aufweist.
Zum Beispiel ist im Lichtspektrum ein roter Anteil (warmes Weiß) stärker bei HB3b-449 AWD (Huey Jann El., Taiwan – hueyjann.com), während ein blauer Anteil (kaltes Weiß) bei BL-BZ43V1 (Bright Led Electronics corp., Taiwan) vorherrscht.
In dem erfindungsgemäßen Gerät zur Photodynamischen Diagnose, in dem eine Vielzahl von LEDs 20 kreisförmig oder rechteckig angeordnet ist, sind einen großen Rotanteil aufweisende warme Weißlichtquellen-LEDs und eine großen Blauanteil aufweisende kalte Weißlichtquellen-LEDs in geeigneter Weise angeordnet.
Das heißt die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs sind abwechselnd angeordnet, um unter Weißlichtbedingungen natürlichere Farben zu erbringen. Dementsprechend ist es mit der abwechselnden Anordnung der weißen LEDs möglich, ein besseres Farbbild zu erzeugen.
Hier können die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs eine nach der anderen abwechselnd angeordnet sein.
Außerdem können die Weißlichtquellen eine diffuse Beleuchtung für eine einheitliche Beleuchtung erzeugen.
5 zeigt von dem gleichen Hautbereich mittels verschiedener weißer LEDs aufgenommene Farbbilder, wobei 5A ein bei Verwendung von den einen großen Rotanteil aufweisenden warmen weißen LEDs (HB3b-449 AWD) aufgenommenes Farbbild zeigt, 5B ein bei Verwendung von den einen großen Blauanteil aufweisenden kalten weißen LEDs (BL-BZ43V1) aufgenommenes Farbbild zeigt und 5C ein Farbbild zeigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung bei abwechselnd angeordneten warnen weißen LEDs und kalten weißen LEDs (HB3b-449 AWD + BL-BZ43V1) aufgenommen wurde (Verstärkung 8, N = 0, Gamma = 20, R = G = B = 0).
Im hauptsächlich in roten Tönen abgebildeten Bild aus 5A und in blauen Tönen abgebildeten Bild aus 5B ist ersichtlich, dass die natürlichen Farben nicht wiedergegeben werden.
Jedoch kann, wie in Bild 5C ersichtlich, mit der abwechselnden Anordnung der warmen weißen LEDs und der kalten weißen LEDs ein in natürlichen Farben wiedergegebenes Farbbild erzeugt werden.
In dem wie oben beschrieben eingerichteten Gerät zur Photodynamischen Diagnose überlappen sich das durch die Kamera aufgenommene Fluoreszenzbild und Weißlichtbild pixelweise mittels des Computers, um den Gewebezustand genau zu untersuchen, wobei sie durch Transparenz mittels eines Computerbildschirms betrachtet werden können.
Außerdem kann die die Bilder anzeigende Anzeige direkt in dem Bild-Abtastkopf vorgesehen sein, d. h. zugunsten der Einfachheit der Diagnose in dem Kamerakopf des Geräts zur Photodynamischen Diagnose. Außerdem kann das optische System des Kamerakopfes eine präzise Fokussiervorrichtung aufweisen, um ein präzises Bild des außerhalb der Sichtfenster-Ebene des Kamerakopfes befindlichen Hautbereichs zu erhalten.
Zusätzlich kann die präzise Fokussiereinrichtung mittels einer elektronischen Ansteuerungsvorrichtung oder einer automatischen Fokussiereinrichtung zugunsten der Einfachheit des Betriebs erreicht werden, und der Kamerakopf kann ein optisches System oder ein digitales Zoomsystem aufweisen, um den Hautbereich mit verschiedenen Vergrößerungen zu unterscheiden.
Wie oben beschrieben weist das Gerät zur Photodynamischen Diagnose gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Vorteile im Vergleich mit dem herkömmlichen Gerät auf:

(1) Da eine Vielzahl von Anregungslicht-emittierenden Dioden (LEDs) in einem Bild-Abtastkopf vorgesehen ist, wobei die Anregungs-LEDs zur Beleuchtung des gesamten Untersuchungsbereichs in Form eines Mosaiks angeordnet ist, indem die jeweiligen Anregungs-Lichtachsen der Anregungs-LEDs zum Beleuchten vorher festgelegter Einzelflächen des Untersuchungsbereichs eingestellt werden, ist es möglich, den Untersuchungsbereich in einem großen Sichtfeld mit Anregungslicht einheitlich zu beleuchten. Außerdem werden die jeweiligen Anregungs-LEDs in demselben oder in verschiedenen Winkeln bezogen auf die Lichtachse der Objektlinse bereitgestellt und dadurch ist es möglich, dass die von den LEDs zusammengesetzten Strahlen der Lichtquellen das Sichtfeld des Untersuchungsbereichs einheitlich beleuchten, wodurch die Einheitlichkeit der Beleuchtung verbessert wird.
(2) Da die das sichtbare Licht im Bereich einer Wellenlänge von 400 nm, was der maximalen Absorptionsbande von Fluoreszenzfarbstoffen wie Porphyrinen in Propionibacterium acnes, 5-Aminolävulinsäure (5-ALA), u. ä. entspricht, verwendenden Anregungs-LEDs als Anregungs-Lichtquelle verwendet werden, ist es möglich, die von subkutanem Gewebe, Kapillaren u. ä. hervorgerufene Fluoreszenz mittels hochqualitativer Fluoreszenzbilder zu beobachten.
(3) Mittels der einheitlichen Beleuchtungslichter ist es möglich, sowohl eine quantitative Auswertung der Lichtintensität als auch eine einfache Beobachtung des Untersuchungsbereichs vorzunehmen.
(4) Mittels der abwechselnden Anordnung der warmen weißen LEDs und der kalten blauen LEDs als Weißlichtquellen ist es möglich, natürliche Farben abzubilden. Das heißt, es ist möglich, dank der geeigneten Farbkombination gemäß der Farbcharakteristiken der weißen LEDs ein Bild mit natürlichen Farben zu erzeugen.
(5) Da die Fluoreszenz das weiße Hintergrundlicht überlappt, ist es möglich, die Position genau zu bestimmen, an der die Fluoreszenz hervorgerufen wird.

Die Erfindung wurde im Detail unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist es für den Fachmann offensichtlich, dass Änderungen in diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Richtlinien und dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, deren Anwendungsbereich in den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- KR 10-2007-008234 [0001]
- US 5363854 [0017]
- US 5760407 [0023]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- C. Fritch und T. Ruzichka, „Fluorescence Diagnosis and Photodynamic Therapy of Skin Diseases", Atlas und Handbuch, 2003, Springer-Verlag, Wien [0015]
- DYADERM professional, Biocam GmbH; http://www.biocam.de [0029]
- Hewett et al., 2000, „Fluorescence detection of superficial skin cancer", J. Mod. Opt. 47, 2021–2027 [0031]
- Huey Jann El., Taiwan – hueyjann.com [0111]

Claims

Gerät zur Photodynamischen Diagnose, das eine Vielzahl von als Weißlichtquellen verwendeten Weißlicht-emittierenden Dioden (LEDs) und eine Vielzahl von als Fluoreszenzanregungs-Lichtquellen verwendeten Anregungs-LEDs in einem Gehäuse eines Bild-Abtastkopfes zur Weißlichtbetrachtung und Fluoreszenzdiagnose eines Untersuchungsbereiches aufweist, wobei das Gerät zur Photodynamischen Diagnose dadurch gekennzeichnet ist, dass die jeweiligen Anregungs-LEDs so angeordnet sind, dass sie einen vorher festgelegten Winkel der Beleuchtungs-Lichtachse bezogen auf eine Bildabtast-Lichtachse aufweisen, so dass die Vielzahl von Anregungs-LEDs vorher bestimmte, mit einem Sichtfenster im Vorderteil des Gehäuses des Bild-Abtastkopfes in Kontakt stehende Einzelflächen des Untersuchungsbereichs in Form eines die vorher bestimmten Einzelflächen verbindenden Mosaiks beleuchten.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Fluoreszenzanregungs-LEDs eine eine Wellenlänge des sichtbaren Lichts von 400 nm verwendende LED ist.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von eine Wellenlänge des sichtbaren Lichts von 400 nm verwendenden LEDs als Fluoreszenzanregungs-LEDs kreisförmig oder rechteckig bezogen auf die Bildabtast-Lichtachse angeordnet sind.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der als Weißlichtquellen verwendeten LEDs so angeordnet sind, dass die einen großen Rotanteil im Lichtspektrum aufweisenden warmen Weißlichtquellen-LEDs und die einen großen Blauanteil im Lichtspektrum aufweisenden kalten Weißlichtquellen-LEDs abwechseln.
Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs kreisförmig oder rechteckig um die Fluoreszenzanregungs-LEDs herum angeordnet sind.
Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs eine nach der anderen abwechselnd angeordnet sind.
Gerät zur Photodynamischen Diagnose, das eine Vielzahl von als Weißlichtquellen verwendete Weißlicht-emittierende Dioden (LEDs) und eine Vielzahl von als Fluoreszenzanregungs-Lichtquellen verwendete Anregungs-LEDs in einem Gehäuse eines Bild-Abtastkopfes zur Weißlichtbetrachtung und Fluoreszenzdiagnose eines Untersuchungsbereichs aufweist, wobei das Gerät zur Photodynamischen Diagnose dadurch gekennzeichnet ist, dass die vielen als Weißlichtquellen verwendeten LEDs so angeordnet sind, dass die einen großen Rotanteil im Lichtspektrum aufweisenden warmen Weißlichtquellen-LEDs und die einen großen Blauanteil im Lichtspektrum aufweisenden kalten Weißlichtquellen-LEDs abwechseln.
Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs kreisförmig um die Fluoreszenzanregungs-LEDs herum angeordnet sind.
Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die warmen Weißlichtquellen-LEDs und die kalten Weißlichtquellen-LEDs eine nach der anderen abwechselnd angeordnet sind.