CZ304711B6 - Kombinovaná optická sonda pro neinvazivní diagnostiku - Google Patents

Abstract

Kombinovaná optická sonda (1) pro neinvazivní diagnostiku obsahuje k sobě připevněné - optickou kameru (2) pro vytvoření optického obrazu zkoumaného objektu, jejíž řídicí vstup je spojen s řídicím výstupem počítače (8), - sondu (3) optické koherenční tomografie pro vytvoření tomografického snímku hloubkové struktury zkoumaného objektu, spojenou optickým vláknem (9) s blokem (11) optického koherenčního tomografu, - sondu (4) pro konfokální Ramanovu spektroskopii, spojenou výstupním optickým vláknem (12) se vstupem spektrometru (13) konfokální Ramanovy spektroskopie a - jednotku (7) pro rotaci kombinované optické sondy (1) pro posun sondy (3) optické koherenční tomografie a sondy (4) pro konfokální Ramanovu spektroskopii po kružnici a pro vertikální posuv kombinované optické sondy (1) nad zkoumaným objektem pro zaostření excitačního paprsku dopadajícího na zkoumaný objekt a pro sběr rozptýleného Ramanova záření ze zkoumaného objektu, - přičemž optické osy sondy (3) optické koherenční tomografie a sondy (4) pro konfokální Ramanovu spektroskopii jsou mimo osu rotace kombinované optické sondy (1) a - sonda (4) pro konfokální Ramanovu spektroskopii obsahuje objektiv (5) pro zaostřování excitačního paprsku dopadajícího na zkoumaný objekt a k objektivu (5) připojenou optiku (6) konfokální Ramanovy spektroskopie.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká kombinované optické sondy pro neinvazivní diagnostiku.

Dosavadní stav techniky

Optické metody jsou z celého oboru diagnostických technik velice perspektivní, neboť jsou velmi šetrné k živým tkáním, zejména živým tkáním lidského organismu a mohou poskytnout velmi vzácné informace o sledovaném vzorku. Proto je výzkum optických metod a přístrojů velice aktuální a světově rozšířený. Neinvazivní diagnostické metody lze však používat nejen v oblastech biomedicíny, ale uplatnění mohou nalézt napříč celým spektrem současného stavu techniky např. v průmyslových aplikacích.

V oblasti techniky Ramanovy spektroskopie určených pro medicínu byly provedeny již některé klinické studie a s jejich komerčním využitím se počítá v příštích zhruba pěti letech [Amaud, C. H., Raman Heads For The Clinic. C&EN. Chemical & Engineering News, 2010. 88(38): p. 812.]. Ramanova spektroskopie se plánuje využít pro sledování kostní tkáně při léčbě osteoporózy [Matoušek, P., et al., Noninvasive Raman Spectroscopy of Human Tissue In Vivo. Appl. Spectrosc., 2006. 60(7): p. 758-763], rozkladu zubní hmoty, krevního složení, samozřejmě pro studium nejrůznějších druhů rakovinových onemocnění [Keller, M. D., Raman Spectroscopy for Cancer Diagnosis. Spectroscopy, 2006. 21(11): p. 33-41, Darvin, M.E., et al., Non-invasive in vivo detection of the carotenoid antioxidant substance lycopene in the human skin using the resonance Raman spectroscopy. Laser Physics Letters, 2006. 3(9): p. 460^463, Ly, E. et al., Probing tumor and peritumoral tissues in superficial and nodular basal cell carcinoma using polarized Raman microspectroscopy. Experimental Dermatology, 2009. 19(1): p. 68-73.], a mnoho dalších [Lewis, I. R., Handbook of Raman Spectroscopy. 2001, New York: Marcel Dekker lne, ChooSmith, L. P., et al., Medical applications of Raman spectroscopy: From proof of principe to clinical implementation. Biopolymes, 2002. 67(1): p. 1-9.]. Konkrétně v současné dermatologii závisí diagnostika onemocnění kůže na zkušenostech vyšetřujících lékařů. Při podezření na onemocnění je nejčastější vyšetřovací metodou biopsie následovaná histopatologickým vyšetřením odebrané tkáně. Předem nelze určit potřebný rozsah pro odběry tkání pro histologii a hlavně tyto metod jsou bolestivé a časově náročné (zjednoho místa lze odebrat pouze jeden vzorek, nelze sledovat působení látek podaných na kůži, apod.). Dále s využitím sond připojených pomocí optických vláken [Tarcea, N., et al., Raman Spectroscopy-A Powerfull Tool for in sítu Planetary Science. Space Science Reviews, 2008. 135(1): p. 281-292.] přispívá k včasné diagnostice pomocí endoskopických vyšetření. V kosmetickém průmyslu a farmacii je důležitý monitoring účinků kosmetických přípravků, sledování penetrace látek kůží, apod. [Vankeirsbilck, T., et la., Applications of Raman spectroscopy in pharmaceutical analysis. Trends in Analytical Chemistiy, 2002. 21(12): p. 869-877.]. Ramanova spektroskopie tedy poskytuje informace o chemickém složení kůže (hydratace, NMF, lipidy, proteiny, laktát, močovina, kolagen, atd.) [Pappas, D., B. W. Smith, and

J. D. Winefordner, Raman spectroscopy in bioanalysis. Talanta, 2000. 51(1): p. 131-144.]. Všechny tyto obsáhlé kategorie moderní medicíny vyžadují nové přístupy, které může Ramanova spektroskopie nabídnout. Naopak z obrazů kůže získané pomocí optické koherentní tomografie můžeme v mikrometrovém rozlišení rozpoznat velké homogenní útvary (potní žlázy, kožní cysty), zánětlivé reakce kůže a nádorové útvary.

V patentové přihlášce US 7 508 524 (Al) je zařízení pro sledování in vivo, in vitro vzorků (neinvazivní diagnostika normální zdravé a rakovinové tkáně), která se skládá ze dvou světelných zdrojů, přičemž první je širokopásmový druhý monochromatický (tj. generující měřicí svazek pro optickou koherentní tomografii 1310 nm a Ramanovu spektroskopii 830 nm). Celá aparatura je integrována do jediného celku se společnou optickou sondou. Optická sonda je k přístrojové

- 1 CZ 304711 B6 technice připojena optickými vlákny, přičemž paprsek Ramanovy spektroskopie je veden optickou osou a paprsek optické koherentní tomografie je před výstupní čočkou rozmítán galvanickým zrcátkem. Přestože je paprsek Ramanovy spektroskopie fokusován objektivem na teoreticky 3 pm, nejedená se o skutečný konfokální systém (měřený paprsek Ramanovy spektroskopie neprochází tenkou clonou, ale je fokusován do výstupního multimodového svazkového vlákna, jednotlivě o průměru 100 pm). Vyhodnocení obou měřených signálů probíhá v jednotném panelu PC programu. Celé uspořádání zařízení uvedeno v nárocích tohoto spisu není výhodné z důvodu fixace optického paprsku signálu Ramanovy spektroskopie do optické osy. Po obdržení snímků optické koherentní tomografie musí být sonda přemístěna tak, aby oblast zájmu byla v optické ose a mohlo zde dojít ke snímání signálu Ramanovy spektroskopie. To výrazně komplikuje a zpomaluje celý proces snímání. Další práce vycházející z uvedeného popisu jsou postupně publikovány v těchto článcích: v publikaci [Patil, C. A., et al., A clinical instrument for combined raman spectroscopy-optical coherence tomography of skin cancers. Lasers in Surgery and Medicíně, 2011. 43(2): p. 143-151.] jejíž prezentováno kompletní zařízení pro morfologickou a biochemickou charakterizaci kůže. Získané Ramanovy signály i signály optické koherentní tomografie jsou vyvedeny z optické sondy, přičemž pohyblivá sonda je umístěna v dílu o rozměrech asi (10 x 13 x 20) cm³. Publikace [Patil, C. A., et al., Integrated systém for combined Raman spectroscopy-spectral domain optical coherence tomography. Joumal of Biomedical Optics, 2011. 16(1): p. 011007] uvádí systém, který již využívá pro analýzu oční rohovky a lidské kůže. Během záznamu Ramanova spektra jsou pozastavena zrcátka galvanického systému určeného pro skenování systémem optické koherentní tomografie a signál z optické koherentní tomografie odkloněn od vstupu do spektrometru. Příčný řez je metodou optické koherentní tomografie zaznamenán až v dalším kroku. Ramanovo spektrum může být tedy zaznamenáno z libovolného místa v daném rozsahu, i když nej lepších parametrů je dle autorů dosaženo při měření pouze v optické ose. Pokud je tedy požadováno Ramanovo spektrum z jiného místa než v optické ose, je nutné celou sondu posunout a opakovat celé měření, včetně optické koherentní tomografie, dokud se zájmové místo nepřiblíží ke středu snímku optické koherentní tomografie.

Kombinace metod Ramanovy spektroskopie a optické koherentní tomografie je v patentovém řešení WO 2010/144 714 uspořádáno v zařízení s katetrem pro intravaskulámí použití. Měřený signál z katetru je veden přes optické přepínače, které přivádějí do jednoho spektrometru požadovaný Ramanovův signál nebo signál optické koherentní tomografie. Tato detekce slouží k záznamu informací o chemickém složení a hloubkové morfologické struktuře sledované tkáně. Katetr je zakončen optickým vláknem, které je umístěno v jeho ose nebo směřuje do boku. Nárokovaná je optovláknová sonda schopná excitace a detekce obou metod pro Ramanovu spektroskopii a optickou koherentní, tomografii. V uvedeném systému je optická sonda řešena pouze pomocí optických vláken svedených do jednoho válcového katetru. Značně se liší od konstrukčního řešení popsaného v tomto vynálezu, neboť nevyužívá konfokální systém s fokusovaným excitačním a detekčním paprskem. Patentový spis neuvádí konkrétní specifikaci ani výsledky detekce.

Patent WO 2008/154 460 nárokují kombinací Ramanovy spektroskopie s optickou nízko-koherentní reflektometrií (LCR), která patří do stejné skupiny detekčních metod jako je optická koherentní tomografie, protože jsou postaveny na stejném interferometrickém principu. V patentovém spisu se již hovoří o optické koherentní tomografii. V nárocích je uvedeno opět uspořádání katétru, jako systému optické sondy.

Kombinace metod Ramanovy spektroskopie a optické koherentní tomografie k vyšetření prvních náznaků onemocnění zubů (resp. demineralizace) US 2005/0 283 058 (autor též publikoval článek s obecným zamýšlením využití Ramanovy spektroskopie v klinické praxi [Choo-Smith, L.P., et al., Medical applications of Raman spectroscopy: From proof of principe to clinical implementation. Biopolymers, 2002. 67(1): p. 1-9.]). Obě metody jsou součástí zařízení, které se při skenování zubů nepohybuje a přímo poskytuje výstupy pro zubního lékaře. K těmto vyšetřením je uzpůsobena také optická sonda, která je tenká s nakloněným koncem. Do sondy jsou přivedeny pomocí optických vláken excitační signály. V ústí sondy jsou umístěny miniaturní optické kom-2CZ 304711 B6 ponenty. Prakticky se jedná o miniaturizaci optické sondy známé z předešlých konstrukcí. Zde jsou použita dvě optická vlákna pro Ramanovu spektroskopii a jedno pro optickou koherentní tomografii. Nejedná se o konfokální systém. Velikost optické sondy není zmíněna. Spis nárokuje metodu pro detekci a sledování změn v mineralizaci tkání pomocí kombinace metod Ramanovy spektroskopie a optické koherentní tomografie. Optická koherentní tomografie je primárně určena k proskenování zájmové oblasti a Ramanova spektroskopie pouze k lokální detekci požadovaného složení a uvedených změn právě ve vybrané oblasti pomocí optické koherentní tomografie (během obou záznamů se sonda nepohybuje. Jedna z modifikací využívá polarizovaného světla.

WO 9838907, US 6 485 413 a WO 2009/124 242 a další uvedené níže v tabulce jsou velmi obecné, prakticky se jedná o kombinaci jakýchkoliv dvou metod ze dvou oblastí (IVUS, optická koherentní tomografie, CLSM apod.) s (NIR, Ramanova spektroskopie, apod.), neuvádějí konkrétní řešení nebo jsou jejich řešení uplatňována pro invazivní katetry, což se velmi odlišuje od technického řešení popsaného v tomto vynálezu, a proto není třeba se jimi zde blíže zabývat).

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje kombinovaná optická sonda pro neinvazivní diagnostiku podle vynálezu, jehož podstatou je, že tato sonda obsahuje k sobě připevněné následující prvky: optickou kameru pro vytvoření optického obrazu zkoumaného objektu, jejíž řídicí vstup je spojen s řídicím výstupem počítače, sondu optické koherenční tomografie pro vytvoření tomografického snímku hloubkové struktury zkoumaného objektu, spojenou optickým vláknem s blokem optického koherenčního tomografů, a sondu pro konfokální Ramanovu spektroskopii, spojenou výstupním optickým vláken se vstupem spektrometru bloku konfokální Ramanovy spektroskopie. Kromě těchto tří vzájemně mechanicky spojených sond obsahuje kombinovaná sonda i pohonnou jednotku pro rotaci kombinované optické sondy pro posun sondy optické koherenční tomografie a sondy pro konfokální Ramanovu spektroskopii po kružnici a pro vertikální posuv kombinované optické sondy nad zkoumaným objektem pro zaostření excitačního paprsku dopadajícího na zkoumaný objekt a ke sběru rozptýleného Ramanova záření ze zkoumaného objektu. Optické osy sondy optické koherenční tomografie a sondy pro konfokální Ramanovu spektroskopii jsou přitom mimo osu rotace kombinované optické sondy. Sonda pro konfokální Ramanovu spektroskopii pak obsahuje objektiv pro zaostřování excitačního paprsku dopadajícího na zkoumaný objekt a k objektivu připojenou optiku konfokální Ramanovy spektroskopie.

Ve výhodném provedení kombinované optické sondy podle vynálezu obsahuje blok optického koherenčního tomografu spektrometr optického koherenčního tomografu, jednotku světelného zdroje, zdroj referenčního signálu a optický dělič optického koherenčního tomografu. Vstup/výstup sondy optické koherenční tomografie je pak optickým vláknem spojen se vstupem/výstupem optického děliče optického koherenčního tomografu, jehož první vstup je spojen s výstupem zdroje referenčního signálu a jeho druhý vstup je spojen s výstupem jednotky světelného zdroje, přičemž výstup optického děliče optického koherenčního tomografu je připojen ke vstupu spektrometru optického koherenčního tomografu, jehož vstup/výstup je připojen ke vstupům/výstupům spektrometru bloku konfokální Ramanovy spektroskopie, jednotky řízení pohonu kombinované optické sondy a řídicího počítače.

V dalším výhodném provedení kombinované optické sondy podle vynálezu obsahuje blok konfokální Ramanovy spektroskopie jednotku řízení pohonu kombinované optické sondy, zdroj laserového signálu a spektrometr bloku konfokální Ramanovy spektroskopie. Jednotka řízení pohonu kombinované optické sondy je přitom svým výstupem spojena s pohonnou jednotkou rotačního a vertikálního posunu kombinované optické sondy. Výstup zdroje laserového signálu je připojen ke vstupu optiky konfokální Ramanovy spektroskopie kombinované optické sondy a výstup optiky konfokální Ramanovy spektroskopie kombinované optické sondy je připojen ke vstupu spektrometru bloku konfokální Ramanovy spektroskopie.

-3 CZ 304711 B6

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji popsán podle přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněno schéma zapojení kombinované optické sondy podle vynálezu a její propojení s externími obvody, na obr. 2 je znázorněno příkladné provedení kombinované sondy podle vynálezu a na obr. 3 jsou znázorněny snímané plochy a kruhové oblasti skenované kombinovanou optickou sondou.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněno zapojení kombinované optické sondy i podle vynálezu a její propojení s externími obvody. Vlastní kombinovaná optická sonda i obsahuje optickou kameru 2, sondu 3 optické koherenční tomografie pro vytvoření tomografického snímku hloubkové struktury zkoumaného objektu a sondu 4 pro konfokální Ramanovu spektroskopii. Sonda 4 pro konfokální Ramanovu spektroskopii obsahuje objektiv 5 pro zaostřování excitačního paprsku dopadajícího na zkoumaný objekt, k objektivu 5 připojenou optiku 6 konfokální Ramanovy spektroskopie a pohonnou jednotku 7 pro rotaci kombinované optické sondy i a pro její vertikální posuv. Vstup optické kamery 2 je připojen k výstupu počítače 8. Vstup/výstup sondy 3 optické koherenční tomografie je optickým vláknem 9 propojen se vstupem/výstupem optického děliče 10 bloku JJ. optického koherenčního tomografu. Optika 6 konfokální Ramanovy spektroskopie je spojena výstupním optickým vláknem 12 se vstupem spektrometru 13 bloku 14 konfokální Ramanovy spektroskopie. Pohonná jednotka 7 pro rotaci kombinované optické sondy i a pro její vertikální posuv je svým vstupem spojena s výstupem jednotky 15 řízení pohonu kombinované optické sondy i. Ke vstupu optiky 6 konfokální Ramanovy spektroskopie je vstupním optickým vláknem 16 připojen výstup zdroje 17 laserového signálu. Optický dělič 10 bloku optického koherenčního tomografu je svým prvním vstupem spojen s výstupem zdroje J_8 referenčního signálu, svým druhým vstupem je spojen s výstupem jednotky 19 světelného zdroje, přičemž výstup optického děliče 10 bloku 11 optického koherenčního tomografu je připojen ke vstupu spektrometru 20 bloku 11 optického koherenčního tomografu. Vstup/výstup počítače 8 pak je spojen se vstupem/výstupem spektrometru 20 bloku 11 optického koherenčního tomografu, vstupem/výstupem jednotky 15 řízení pohonu kombinované optické sondy i a spektrometru 13 konfokální Ramanovy spektroskopie.

Na obr. 2 je znázorněno příkladné provedení kombinované optické sondy J_. Na sondu 4 pro konfokální Ramanovu spektroskopii dole navazuje ústrojí 21 lineárního vertikálního posuvu jednotky 7 pro rotaci kombinované optické sondy I a pro její vertikální posuv a na ni pak navazuje objektiv 5. Z jedné strany k sondě 4 pro konfokální Ramanovy spektroskopii přiléhá sonda 3 optické koherenční tomografie a z druhé strany k ní přiléhá optická kamera 2, kterou je v příkladném provedení CCD kamera. Na sondy 3, 4 shora navazuje ústrojí 22 rotačního pohybu jednotky 7 pro rotaci kombinované optické sondy L Z kombinované optické sondy i pak dále vystupují optické vlákno 9 spojující sondu 3 optické koherenční tomografie s optickým děličem W a výstupní a vstupní optické vlákno 12 a 16, spojující optiku 6 konfokální Ramanovy spektroskopie se spektrometrem 13 konfokální Ramanovy spektroskopie a se zdrojem 17 laserového signálu.

Na obr. 3 je schematicky znázorněn princip skenovacího pohybu vedeného po kruhovém oblouku, a to při pohledu osou sondy kolmo k povrchu vzorku. Kombinovaná optická sonda I je v základní poloze připravena ke snímání snímku metodu optické koherenční tomografie, a to pro zvolené kruhové trajektorii 23 vizuálně vybrané přes průhledné okénko 24 snímané optickou kamerou 2. Sonda 3 optické koherenční tomografie je v základní poloze 25 a sonda 4 pro konfokální Ramanovu spektroskopii je v základní poloze 26. Na obr. 3 jsou dále naznačeny přesunutá poloha 27 sondy 3 optické koherenční tomografie a krajní poloha 28 sondy 4 pro konfokální Ramanovu spektroskopii.

V činnosti kombinované optické sondy 1 pro neinvazivní diagnostiku se jako první krok diagnostického procesu provede sondou 3 optické koherenční tomografie sken zkoumaného objektu,

-4CZ 304711 B6 jehož výstupem bude tomografický řez znázorňující morfologické struktury zkoumaného objektu. Poté se sonda 3 optické koherenční tomografie přesune do přesunuté polohy 27. Na zobrazeném skenu tomografického řezu se zvolí oblast pro snímání Ramanova spektra sondou 4 pro konfokální Ramanovu spektroskopii, což je na obr. 3 krajní poloha 28 s jednoznačně určenými prostorovými souřadnicemi, kam se přemístí i mikroskopový objektiv 5. Posuv do dané lokality po kruhové dráze zajistí ústrojí 22 rotačního pohybu jednotky 7 pro rotaci kombinované optické sondy 1 a pro její vertikální posuv a axiální neboli hloubkové ostření bude uskutečněno pomocí ústrojí 21 lineárního vertikálního posuvu jednotky 7 pro rotaci kombinované optické sondy i a pro její vertikální posuv, které vertikálně pohybuje mikroskopovým objektivem 5.

Snímání po kruhovém oblouku, tj. při rotaci vnitřních komponent, má výhody zejména z hlediska miniaturizace celé kombinované optické sondy i a tudíž i obsluhy a ovládání. Výhody rotačního uspořádání dále spočívají v prodloužení rozsahu skenovací trajektorie při zachování minimalizace velikosti sondy. Ve výsledku má vyšetřující nebo obsluha přístroje k dispozici trojí odlišné informace, tj. o povrchu vzorku, struktuře pod povrchem a chemickém složení ve zvolené mikroskopické oblasti.

Mimo ústrojí 22 rotačního pohybu jednotky 7 pro rotaci kombinované optické sondy i a pro její vertikální posuv je v kombinované optické sondě i umístěno také ústrojí 21 lineárního vertikálního posuvu jednotky 7 pro rotaci kombinované optické sondy I a pro její vertikální posuv zajišťující axiální polohování pro změnu polohy ohniska z mikroskopového objektivu 5 fokusovaného laserového svazku konfokální Ramanovy spektroskopie. Tímto posunem ohniska se dociluje maximálního zisku konfokální Ramanovy spektroskopie ze zvolené hloubky zkoumaného objektu.

Kombinovaná optická sonda 1 se dále skládá z běžných komponent pro konfokální Ramanovu spektroskopii a optické koherenční tomografie. Pro konfokální Ramanovu spektroskopii přivádí světlovodné vstupní optické vlákno 16 monochromatické laserové záření do části určené pro konfokální Ramanovu spektroskopii. Tam je světlo vystupující z optického vlákna kolimováno a přefiltrováno přes pásmový filtr. Pomocí dalších optických elementů je transportováno až na selektivní filtr reprezentovaný dichroickým zrcátkem. Tak bude v incidenčním úhlu 45° docházet k odrazu záření o kratších vlnových délkách, včetně monochromatického zdroje. To znamená, že laserový svazek je pomocí něj odražen do mikroskopového objektivu 5, který slouží nejen k fokusaci a vytvoření ohnisek, detekčního objemu pro zisk Ramanova záření, ale také plní funkci kolektorové neboli sběrné opticky. Na povrchu zkoumaného objektu v radiačním, respektive detekčním, objemu dojde dle principu Ramanova jevu k rozptylu optického záření v závislosti na přítomnosti chemických vazeb a jejich vibračních stavů. Sebrané záření je selektivně filtrované dichroickým zrcadlem tzn., že vlnové délky kratší než je vlnová délka incidenčního záření včetně, jsou reflektovány, zatímco záření rozptýlené interakcí se vzorkem na bázi Ramanova jevu selektivním filtrem prochází. Záření je dále znovu přefiltrováno long pass filtrem přizpůsobeným opět vlnové délce zdroje záření. Systém pracující v konfokálním režimu vyžaduje, aby došlo k prostorovému oddělení signálů pocházejících z jiných rovin než ohniskové roviny. Přefiltrovaný optický svazek rozptýleného záření je proto fokusován pomocí achromatického elementu na jádro výstupního optického vlákna 12. Volba fyzických rozměrů výstupního vlákna pak určuje konfokální charakter kombinované optické sondy 1. Pro optickou koherenční tomografii je část na straně sondy 3 optické koherenční tomografie velice jednoduchá, skládá se totiž pouze z optického vlákna a optické soustavy, plnící úlohu jak fokusujícího, tak i sběrného prvku. Širokopásmové optické záření je přivedeno a fokusováno na zkoumaný objekt, respektive do zkoumaného objektu, a stejnými optickými prvky je odražené světlo sebráno. Externí zařízení nutné k funkci kombinované optické sondy 1 jsou zdroje optického záření pro Ramanovu spektroskopii, které je monochromatické o vlnových délkách využívaných k Ramanově spektroskopii, a optické koherenční tomografii, což je širokopásmový zdroj z oblasti VIS-NIR-IR. Samotná jednotka optické koherenční tomografie, což je optický dělič a referenční rameno, spektrometry odděleně pro Ramanovu spektroskopii a optickou koherenční tomografii. Spojení mezi kombinovanou optickou sondou I a externími moduly je pro optické cesty uskutečňováno prostřednictvím

-5CZ 304711 B6 optických vláken 9, 12, 16. Celý systém je následně řízen, hodnocen a zobrazován pomocí počítače 8.

Průmyslová využitelnost

Vynález lze využít jako neinvazivní kombinovanou optickou sondu, která umožňuje spojením optické koherenční tomografie a konfokální Ramanovou spektroskopií zjištění hloubkového morfologického profilu a následně lokální chemickou analýzu vybrané lokality na principech vibrační Ramanovy spektroskopie. Primárně je využití opto-mechanické sondy možné v oborech lékařství zejména pro sledování morfologických a chemických změn ve svrchních vrstvách kůže, dále v základním i pokročilém biomedicínském výzkumu, tkáňovém inženýrství, materiálovém inženýrství, zejména pro polymemí materiály, a v diagnostických systémech a metodách pro průmysl.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Kombinovaná optická sonda (1) pro neinvazivní diagnostiku, vyznačující se tím, že obsahuje k sobě připevněné

   - optickou kameru (2) pro vytvoření optického obrazu zkoumaného objektu, jejíž řídicí vstup je spojen s řídicím výstupem počítače (8),

   - sondu (3) optické koherenční tomografie pro vytvoření tomografického snímku hloubkové struktury zkoumaného objektu, spojenou optickým vláknem (9) s blokem (11) optického koherenčního tomografu,

   - sondu (4) pro konfokální Ramanovu spektroskopii, spojenou výstupním optickým vláknem (12) se vstupem spektrometru (13) konfokální Ramanovy spektroskopie a

   - jednotku (7) pro rotaci kombinované optické sondy (1) pro posun sondy (3) optické koherenční tomografie a sondy (4) pro konfokální Ramanovu spektroskopii po kružnici a pro vertikální posuv kombinované optické sondy (1) nad zkoumaným objektem pro zaostření excitačního paprsku dopadajícího na zkoumaný objekt a pro sběr rozptýleného Ramanova záření ze zkoumaného objektu,

   - přičemž optické osy sondy (3) optické koherenční tomografie a sondy (4) pro konfokální Ramanovu spektroskopii jsou mimo osu rotace kombinované optické sondy (1) a

   - sonda (4) pro konfokální Ramanovu spektroskopii obsahuje objektiv (5) pro zaostřování excitačního paprsku dopadajícího na zkoumaný objekt a k objektivu (5) připojenou optiku (6) konfokální Ramanovy spektroskopie.
2. 2. Kombinovaná optická sonda podle nároku 1, vyznačující se tím, že jednotka bloku (11) optického koherenčního tomografu obsahuje spektrometr (20) optického koherenčního tomografu, jednotku (19) světelného zdroje, zdroj (18) referenčního signálu a optický dělič (10) optického koherenčního tomografu, přičemž vstup/výstup sondy (3) optické koherenční tomografie je optickým vláknem (9) spojen se vstupem/výstupem optického děliče (10) optického koherenčního tomografu, jehož první vstup je spojen s výstupem zdroje (18) referenčního signálu a jehož druhý vstup je spojen s výstupem jednotky (19) světelného zdroje, přičemž výstup optického děliče (10) optického koherenčního tomografu je připojen ke vstupu spektrometru (20) optického koherenčního tomografu, jehož vstup/výstup je připojen ke vstupům/výstupům spektrometru (13) bloku (14) konfokální Ramanovy spektroskopie, jednotky (15) řízení pohonu kombinované optické sondy (1) a řídicího počítače (8).

   -6CZ 304711 B6
3. 3. Kombinovaná optická sonda podle nároku 1, vyznačující se tím, že spektrometr (13) konfokální Ramanovy spektroskopie je uspořádán v bloku (14) konfokální Ramanovy spektroskopie, který dále obsahuje jednotku (15) řízení pohonu kombinované optické sondy (1) a zdroj (17) laserového signálu, přičemž jednotka (15) řízení pohonu kombinované optické sondy ⁵ (1) je svým výstupem spojena s jednotkou (7) pro rotaci kombinované optické sondy (1) a pro její vertikální posuv, výstup zdroje (17) laserového signálu je připojen ke vstupu optiky (6) konfokální Ramanovy spektroskopie kombinované optické sondy (1) a výstup optiky (6) konfokální Ramanovy spektroskopie kombinované optické sondy (1) je připojen ke vstupu spektrometru (13) bloku (14) konfokální Ramanovy spektroskopie.