[发明专利]用于组织监测和分析的系统和方法

说明书

提出了用于从检测区域远程感测声学和/或机械振动数据的系统和技术。系统包括：用于接收输入数据的输入端口，该输入数据包括指示从检测区域返回的光中探测到的散斑图案的图像数据片的序列；被配置用于处理并分析输入数据的至少一个处理设施，该至少一个处理设施包括：相关模块，其被配置用于处理图像数据片的序列并确定指示连续图像数据片中的散斑图案之间的空间相关性的相关函数，所述相关函数指示被检测区域内的点的位置变化；滤波模块，其被配置并可操作用于接收并处理关于所确定的相关函数的数据，用于提取指示具有选择的频率范围的振动的数据，以确定指示所述检测区域的声学信号、移动和触觉振动中的至少一个的数据。

技术领域

本发明属于光学检测领域，并且特别涉及与生物组织的机械和声学振动相关联的信号的探测。

背景

各种频率范围和振幅的振动提供了相应的数据。因此，在20Hz到20KHz的频率范围内，振动可以生成声学信号或者与声学信号相关联；而在各种频率范围内并根据其振幅，这种振动可以被感测为样本的机械振动。样本的声学和机械振动都可以提供样本上的数据。

例如，声学信号通常用于对各种情况下患者的医学检查。此外，机械振动提供触觉数据，其告知医生在组织区域之间的差异并允许组织参数/状况的触摸感测。机械和/或声学信号的探测通常为医生提供关于人体(或任何其它生物体)内的生物力学活动的非侵入性指示。

常用的听诊器已经成为医生的象征，并以简单且非侵入性的方式提供声学信号的探测。正在开发其它技术以提供电子远程探测声学信号。

本发明的发明人已经开发或共同开发了几种技术，提供移动的远程感测。例如：

US 8,638,991提出了一种用于对对象成像的方法。该方法包括使用聚焦在从对象移位的平面上的成像系统来对从对象传播的相干散斑图案进行成像。

US 2013/0144137和US 2014/0148658提出了一种用于监测受试者的身体的一种或更多种状况的系统和方法。该系统包括控制单元，该控制单元包括用于接收图像数据的输入端口、存储器设施(utility)以及处理器设施。图像数据指示由像素检测器阵列测量的数据，并且是根据特定采样时间模式由受试者的身体的一部分响应于相干光对其的照明而生成的散斑图案的序列的形式。存储器设施存储一个或更多个预定模型，该模型包括指示一个或更多个可测量参数与受试者的身体的一种或更多种状况之间的关系的数据。处理器设施被配置并可操作用于处理图像数据以确定一个或更多个相应的身体状况；以及生成指示相应的身体状况的输出数据。

一般描述

在本领域中，需要一种能够监测机械和/或声学信号(例如，与生物体相关联或源自生物体内的这样的机械和/或声学振动)的新系统和技术。本发明提供了一种利用光学测量实现振动(对应于声学和/或机械振动/信号)的远程感测的系统，该系统是非侵入性的，并且提供从相对大距离的精确探测，并且允许存储探测的信号的数字数据。此外，本发明的技术能够监测可能暴露或隐藏在组织层后面的微振动或通常非常小的振动。

该系统基于包括光源单元和光收集单元的光学测量/收集系统。光学测量系统通常利用对待监测的(例如，诸如患者、人或动物的生物体的)检查区域的相干照明，以及对由来自照明区域的光的散射形成的二次散斑图案的收集。散斑图案由收集单元收集，收集单元通常被配置为相机单元，相机单元被配置为相对于照明区域散焦。收集单元被配置有成像透镜装置和检测器阵列，检测器阵列被定位用于收集与检查区域和成像透镜装置之间的中间平面相关联的图像数据。这使得能够收集与由从检查区域返回/散射的光成分的干涉形成的二次散斑图案相关联的图像数据片。