LV15059A - Method and device for mapping tissue chromophore and/or fluorophore by smartphone - Google Patents

Abstract

Invention relates to imaging technologies and particularly to remote imaging of tissue chromophore and/or fluorophore distribution. The invention provides for a specific supplemental device for smartphones and similar mobile devices and a method of processing the images.

Description

LV 15059LV 15059

IZGUDROJUMA APRAKSTSDESCRIPTION OF THE INVENTION

Tehnikas nozare [001] Izgudrojums attiecas uz attēlošanas tehnoloģijām, konkrēti - uz audu hromofom un/vai fluoroforu sadalījuma bezkontakta attēlošanu, izmantojot viedtālruni vai līdzīgu mobilu ierīci.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to display technologies, in particular, to the non-contact display of tissue hromofom and / or fluorophore distribution using a smartphone or similar mobile device.

Zināmais tehnikas līmenis [002] Audu sastāvdaļu, piemēram, ādas hromofora, sadalījuma kartes sniedz diagnostisku informāciju par audu stāvokli un tā izmaiņām fizioloģisku procesu (iekaisumu, pēcoperāciju atjaunošanās, apdegumu dzīšanas, rētu veidošanās, audzēju attīstības u.c.) laikā. Ādas krāsu normālos apstākļos nosaka trīs hromoforas - melanīns, oksihemoglobīns un deoksihemoglobīns (A. R. Young, “Chromophores in human skin”, Phys. Med. Biol. 42, 789, 1997). Citas hromoforas - bilirubīna - klātbūtne ādā pieaug aknu darbības traucējumu un mehāniskas mijiedarbības rezultātā: sasitumi, operāciju griezumu sadzīšana (L.L.Randeberg et al., “Skin changes following minor trauma. ” Lasers Surg. Med. 39(5), 403-413, 2007). Ātra un uzticama minēto hromofora kartēšana patoloģiju gadījumos ir noderīga dermatoloģijā, onkoloģijā, tiesu medicīnā, intensīvajā terapijā, ģimenes ārstu praksēs, personalizētai medicīnai, veselības stāvokļa paškontrolei u.c.Background Art Distribution maps of tissue components, such as skin chromophore, provide diagnostic information on tissue condition and its changes during physiological processes (inflammation, postoperative recovery, burns, scar formation, tumor development, etc.). The skin color under normal conditions is determined by three chromophores - melanin, oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin (A. R. Young, "Chromophores in human skin", Phys. Med. Biol. 42, 789, 1997). The presence of other chromophore - bilirubin in the skin increases as a result of hepatic dysfunction and mechanical interactions: bruises, healing of surgical incisions (LLRandeberg et al., "Skin changes following minor trauma." Lasers Surg. Med. 39 (5), 403-413, 2007). Fast and reliable mapping of these chromophore cases in pathologies is useful in dermatology, oncology, forensic medicine, intensive care, family doctor practices, personalized medicine, self-control of health status, etc.

[003] Audu hromofora kartes iespējams iegūt no apjomīgiem multispektrālās vai hiperspektrālās refleksijas attēlu datu masīviem, izmantojot izmērīto un modelēto spektra saskaņošanas algoritmus ( D. Jakovels, J. Spīgulis, “2-D mapping of skin chromophores in the spectral range 500-700 nm”, J. Biophoton. v.3, No. 3, pp. 125-129, 2010). Lai novērstu ar audu virsmas atstarošanos saistītās kļūdas, šādās sistēmās parasti izmanto divus savstarpēji perpendikulāri orientētus polarizatorus - vienu aiz gaismas avota un otra pirms attēlu uztverošās kameras (US2005030372 Al). Digitālās RGB kameras arī labi noder hromofora kartēšanai, jo sarkanajā (R), zaļajā (G) un zilajā (B) diapazonā uztvertos spektrālos attēlus iespējams atdalīt un/vai specifiski attiecināt (Kapsokalyvas D. et al,. “Spectral morphological analysis of skin lesions with a polarization multispectral dermoscope. ” Opt. Express. 21(4), 4826-40, 2013).Tissue chromophore maps can be obtained from large multispectral or hyperspectral reflection image data arrays using measured and modeled spectrum matching algorithms (D. Jakovels, J. Spigulis, “2-D mapping of skin chromophores in the spectral range 500-700 nm ”, J. Biophoton. V.3, No. 3, pp. 125-129, 2010). In order to prevent errors associated with tissue surface reflection, such systems typically use two mutually perpendicular polarizers, one behind the light source and the other before the imaging camera (US2005030372 A1). Digital RGB cameras are also well suited for chromophore mapping, as the red (R), green (G) and blue (B) spectral images can be separated and / or specifically attributed (Kapsokalyvas D. et al., "Spectral morphological analysis of skin lesions"). with a polarization multispectral dermoscope. ”Opt. Express. 21 (4), 4826-40, 2013).

[004] Spektrālos attēlus var iegūt arī vairāku krāsu šaurjoslas gaismas diožu (LED) apgaismojumā (D. Jakovels et al, “Noncontact monitoring of vascular lesion phototherapy efficiency by RGB multispectral imaging”, J. Biomed. Opt. 18(12), 126019, 2013). Šajā un līdzīgos pētījumos izmanto tiīs apgaismotas joslas, katra no kurām ir ietverta vienā no attēlu sensora krāsu jutības joslām (R, G vai B). Triju hromoforu saturu katrā attēla zonā (pikselī vai izvēlētajā pikseļu grupā) nosaka, atrisinot 3 vienādojumu sistēmu: logī=iMK(A)LBW'a:‘CilWE|TO)d^- ’+/^MKa)LG(A)-Q;,Cil(A)E,(A))<U+ /^ΜκωΜλί-α,ΟιΚλΜλ))*Spectral images can also be obtained by multi-color narrowband LEDs (D. Jakovels et al., Noncontact monitoring of vascular lesion phototherapy efficiency by RGB multispectral imaging, J. Biomed. Opt. 18 (12), 126019) , 2013). This and similar studies use those illuminated bands, each of which is contained in one of the color sensitivity bands of the image sensor (R, G or B). The content of three chromophores in each image area (pixel or selected pixel group) is determined by solving the system of 3 equations: log = iMK (A) LBW'a: 'CilWE | TO) d ^ -' + / ^ MKa) LG (A) -Q ;, Cil (A) E, (A)) < U + / ^ ΜκωΜλί-α, ΟιΚλΜλ)) *

K = R, G, B (1), kur C.- meklējamā konkrētās hromoforas koncentrācija, ε- attiecīgās hromoforas ekstinkcijas koeficients, I , I , I - detektētie R, G, B signāli no balta atstarotāja (references), I , I , I - detektētie R, G, B signāli no mērķa audiem, Μ (λ), Μ (λ), Μ (λ) - attēlu sensora R, G un B joslu spektrālās jutības, L (λ), L (λ), L (λ) - apgaismojumaK = R, G, B (1), where C.- searchable specific chromophore concentration, ε- extinction coefficient of the corresponding chromophore, I, I, I - detected R, G, B signals from white reflector (reference), I, I , I - detected R, G, B signals from target tissues, Μ (λ), Μ (λ), Μ (λ) - spectral sensitivity of R, G and B band of image sensor, L (λ), L (λ), L (λ) - lighting

RGB spektri trijos spektrālajos intervālos, 1(λ)- absorbcijas ceļš mērķa audos pie attiecīgiem viļņu garumiem.RGB spectra at three spectral intervals, 1 (λ) - absorption pathway to target tissues at appropriate wavelengths.

[005] Aiī fluorescence sniedz vērtīgu informāciju par audu iekšējo struktūru (US2014364745 AI). Ādas fluoroforu sadalījumu iespējams kartēt, izmantojot fluorescences dzīves laika attēlošanas tehniku (.A.Ehlers et al., "Fluorescence lifetime imaging of human skin and hair”, Proc. SPIE, v. 6089, 6089ON, 2006) vai attēlojot fluorescences fotoizbalēšanas ātrumus (J. Spīgulis et al., "Imaging of laser-excited tissue autofluorescence bleaching rātes," Appl. Opt., v. 48, No. 10, pp. D163-D168, 2009). Dzīves laika attēlošanas ierīču izmēri parasti ir lieli, kas apgrūtina to izmantošanu klīniskiem mērījumiem, savukārt fluorescences fotoizbalēšanas ātrumu attēlošanai papildus izmanto datoru, kas arī rada neērtības. Fluorescences metožu plašākam pielietojumam nepieciešami kompaktāki risinājumi.This fluorescence provides valuable information on the internal structure of tissues (US2014364745 AI). Diffusion of skin fluorophores can be mapped using fluorescence lifetime imaging techniques (.A.Ehlers et al., &Quot; Fluorescence Lifetime Imaging of Human Skin and Hair, Proc. SPIE, v. 6089, 6089ON, 2006) or by depicting fluorescence photodevelopment rates (J. Spigulis et al., &Quot; Imaging of laser-excited tissue autofluorescence bleaching rams, " Appl. Opt., Vol. 48, No. 10, pp. D163-D168, 2009). The size of life-time display devices is usually large, making it difficult to use them for clinical measurements, while a computer that also causes inconvenience is used to display fluorescence photo-rate rates. More extensive use of fluorescence methods requires more compact solutions.

[006] Ir zināmas arī portatīvas ierīces ar iebūvētiem apgaismošanas, attēlošanas un signālu apstrādes blokiem (LV14749 un “Sklmager: a concept device for in-vivo skin assessment by multimodal imaging”, Proc. Est. Acad Sci. 63(3), 213-220, 2014), bet zināmās ierīces vēl ir agrīnā attīstības fāzē un nav pietiekami klīniski aprobētas.Portable devices with built-in lighting, display and signal processing units (LV14749 and "Sklmager: a concept device for in-vivo skin assessment by multimodal imaging" are also known, Proc. Est. Acad Sci. 63 (3), 213). -220, 2014), but known devices are still in the early development phase and are not sufficiently clinically approved.

[007] Pašlaik pasaulē ir ap 2 miljardiem viedtālruņu lietotāju (http://www.emarketer.com/Article/Smartphone-Users-Worldwide-Will-Total-175-Billion-2014/1010536). Daļa no tiem, īpaši veselības aprūpē iesaistītās personas, labprāt izmanto viedtālruņus arī veselības stāvokļa un/vai audu sastāva novērtēšanai. Jaunākās paaudzes viedtālruņi, planšetdatori, klēpj datori un līdzīgas mobilas ierīces satur elementus, kas 3 3LV 15059 parasti tiek izmantoti audu komponentu kartēšanai augstas izšķirtspējas digitālas krāsu fotokamerās, šķidro kristālu displejos, jaudīgos procesoros un LED gaismas avotos. Optiskam ādas novērtējumam tiek piedāvāts izmantot viedtālruņus (US2014313303, JP2014131121).There are currently around 2 billion smartphone users worldwide (http://www.emarketer.com/Article/Smartphone-Users-Worldwide-Will-Total-175-Billion-2014/1010536). Some of them, especially those involved in healthcare, are also eager to use smartphones to assess their health and / or tissue composition. The latest generation of smartphones, tablets, laptops and similar mobile devices contain elements that 3 3LV 15059 are commonly used for mapping tissue components in high resolution digital color cameras, liquid crystal displays, powerful processors, and LED light sources. Optical skin evaluation is suggested using smartphones (US2014313303, JP2014131121).

[008] Viedtālrunis komplektā ar vairāku krāsu kalibrēšanas kartīti ir izmantojams ādas bilirubīna noteikšanai baltā apgaismojumā (http://www.sciencedaily.com/releases/2014/08/140827122511 .htm). Pievienojot ārējus, piemēram, vairāku caurlaidības joslu optiskos filtrus (http://www.semrock.com/multiband-filter-set-terminology.aspx) baltās gaismas diodei un/vai fotokameras objektīvam, kuri atrodas uz viedtālruņa aizmugurējā paneļa, iespējams modificēt sistēmas spektrālo jutību. Šādi filtri tomēr ir dārgi un ir nepieciešamas īpašas tehnoloģijas, lai ar tiem nodrošinātu vairāku hromoforu noteikšanu.A smartphone with a multi-color calibration card can be used to detect skin bilirubin in white light (http://www.sciencedaily.com/releases/2014/08/140827122511 .htm). Connecting external devices such as multiple bandwidth optical filters (http://www.semrock.com/multiband-filter-set-terminology.aspx) to a white LED and / or camera lens on the back panel of your smartphone can modify your systems spectral sensitivity. However, such filters are costly and require special technologies to detect multiple chromophors.

[009] Ari viedtālruņa priekšējā kamera ir izmantojama audu analīzei, piemēram, šķidro kristālu displeja apgaismojumā (US2015005644). Šo tehniku principā ir iespējams tālāk attīstīt arī audu hromoforu kartēšanai. Spektrāli specifiskā apgaismojumā ir iespējama ļoti ātra audu hromoforu kartēšana ar RGB kamerām, pat ar vienu momentuzņēmumu. Vienlaikus apgaismojot audus ar atdalītām spektrāllīnijām, izdodas no viena RGB attēla datu kopas izdalīt vairākus monohromatiskus spektrālos attēlus (WO2013135311). Nesen bija demonstrēta iespēja ar vienu momentuzņēmumu kartēt trīs galvenās ādas hromoforas trīs lāzera līniju apgaismojumā (J.Spīgulis and lOshina, “Snapshot RGB mapping of skin melanin and haemoglobin”, J.BiomedOpt, 20(5), 050503, 2015). Šī pieeja attēla uzņemšanā var tikt tālāk attīstīta, izmantojot viedtālruņa fotokameru.Both the front camera of the smartphone can be used for tissue analysis, for example in liquid crystal display light (US2015005644). In principle, this technique can be further developed for mapping tissue chromophores. Spectrically specific illumination allows for very fast mapping of tissue chromophores with RGB cameras, even with one snapshot. At the same time, by illuminating the tissues with separated spectral lines, several monochromatic spectral images can be isolated from one RGB image set (WO2013135311). Recently, the possibility to map three major skin chromophores in three laser lines under a single snapshot was recently demonstrated (J.Spīgulis and lOshina, "Snapshot RGB mapping of skin melanin and hemoglobin", J. BiomedOpt, 20 (5), 050503, 2015). This approach to image capture can be further developed with a smartphone camera.

[010] Aplūkotie zināmie risinājumi visumā apstiprina iespēju izmantot viedtālruņus un/vai līdzīgas mobilas ierīces attālinātai audu hromoforu un/vai fluoroforu kartēšanai, ja ir pieejamas šim mērķim atbilstošas metodes un ierīces.The known solutions discussed generally confirm the possibility of using smartphones and / or similar mobile devices for remote mapping of tissue chromophores and / or fluorophores if methods and devices suitable for this purpose are available.

Izgudrojuma izklāsts [011] Izgudrojuma mērķis ir nodrošināt ērtu viedtālruņu vai līdzīgu mobilu ierīču, kas satur vismaz vienu fotokameru, displeju, procesoru bloku un bateriju, izmantošanu audu hromoforu un/vai fluoroforu bezkontakta kartēšanai. {012] Šim nolūkam tiek piedāvāts izmantot viedtālruņu tehniskās iespējas - uz displeja attēlot audu hromoforu un/vai fluoroforu sadalījuma kartes un/vai patoloģiju raksturojošu parametru kritiskās vērtības, pārveidojot ar savu fotokameru uzņemtos 4 noteikta audu apgabala attēlus spektrāli specifiskā apgaismojumā un izmantojot datu apstrādei savus iekšējos resursus. Izgudrojums ietver attēlu apstrādes metodes un piecus ierīču variantus. Γ013Ί Zīmējumu īss aprakstsDISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the invention is to provide convenient use of smartphones or similar mobile devices comprising at least one camera, display, processor block, and battery for mapping tissue chromophore and / or fluorophore contactless. {012] For this purpose, it is proposed to use the technical capabilities of smartphones - displaying the critical values of tissue chromophore and / or fluorophore distribution maps and / or pathological characteristics, transforming the images of 4 defined tissue areas into your camera spectrally in specific light and using your data for processing internal resources. The invention includes image processing methods and five device variants. Γ013Ί Short description of drawings

Fig. 1 ir attēlots ierīces variants bez viedtālruņa (a) un ar to (b).FIG. 1 shows the device variant without the smartphone (a) and with it (b).

Fig.2 ir attēlota gredzenveida gaismas avota ierīce ar difuzom un polarizatoru.Fig. 2 shows a ring-shaped light source device with a diffuser and a polarizer.

Fig.3 ir attēlots ierīces konstruktīvais risinājums ar konisku gaismas aizsegsienu.Fig. 3 shows a constructive solution of the device with a conical light cover.

Fig.4 ir attēlota ierīces ar cilindrisku (a) un konisku (b) gaismas aizsegsienu shēma.Fig. 4 is a diagram of a device with a cylindrical (a) and conical (b) light cover.

Fig.5 ir attēloti izmērītie viedtālruņa SonyXperia Go displeja vienkrāsas emisijas (B - zils, G -zaļš, R - sarkans) spektri.Figure 5 shows the measured monochrome emissions of the SonyXperia Go smartphone display (B-blue, G-green, R-red).

Fig.6 ir attēlota shēma attēlu uzņemšanai ar viedtālruņa priekšējo kameru un audu apgaismojumu ar sāniski noliektu displeja starojumu.Figure 6 is a schematic diagram for capturing images with a smartphone front camera and tissue illumination with a laterally tilted display radiation.

Fig.7 ir attēlots ierīces variants bez viedtālruņa (a) un ar to (b).Fig. 7 shows a variant of the device without the smartphone (a) and with it (b).

Fig.8 ir attēlota ierīces optiskā shēma audu apgaismošanai ar vairākiem lāzeru viļņu garumiem.Fig. 8 shows an optical diagram of the device for illuminating tissues with several laser wavelengths.

Fig.9 ir attēlota ierīces lāzera apgaismošanas sistēmas uzbūve.Fig. 9 shows the structure of the laser lighting system of the device.

Fig. 10 ir attēlots attēlu apstrādes algoritms audu hromofora kartēšanai.FIG. Figure 10 depicts an image processing algorithm for mapping tissue chromophore.

Fig.l 1 un Fig. 12 ir attēlots detalizēts attēlu apstrādes algoritms audu hromofora kartēšanai. Fig. 13 ir attēlots attēlu apstrādes algoritms audu fluorofora kartēšanai. 1.variants: universāla platforma audu hromofora kartēšanai ar viedtālruni.1 and FIG. Figure 12 shows a detailed image processing algorithm for mapping tissue chromophore. FIG. Figure 13 depicts an image processing algorithm for mapping tissue fluorophore. Option 1: Universal platform for mapping tissue chromophore to your smartphone.

[014] Piedāvātā ierīce (fig.l) ietver plakanu platformu 1, kurā izveidota ar pirmo polarizatoru aizklātu atveri 2 viedtālruņa 3 (vai līdzīgas mobilas ierīces ar instalētu atbilstošu programmu) aizmugurējā paneļa kamerai. Platformas 1 virsma klāta ar lipīgu, nesmērējošu vielu, kas nodrošina viedtālruņa, planšetdatora vai līdzīgas mobilas ierīces kameras fiksāciju pret atveri 2 attēlu uzņemšanas laikā. Šī konstrukcija ir universāla un ir savienojama ar jebkuru viedtālruni, planšetdatora vai līdzīgu mobilo ierīci, neatkangi no izmēra, kameras novietojuma un citiem parametriem.The proposed device (Fig. 1) comprises a flat platform 1, which comprises a smartphone 3 (or similar mobile devices with a suitable program installed) for the rear panel camera of the first 3 polarizers. The surface of the platform 1 is covered with a sticky, non-smearing substance that secures the camera of the smartphone, tablet or similar mobile device to the aperture 2 during image capture. This design is versatile and compatible with any smartphone, tablet, or similar mobile device, regardless of size, camera position, and other features.

[015] Platformas 1 otrajā pusē ir nostiprināts nodalījums 4 uzlādējamām baterijām un elektronikas shēmām, kā arī gaismu necaurlaidīga cilindriska aizsargsiena 5, kas vienlaikus fiksē attālumu starp kameras objektīvu un kontaktā ar to esošo izmeklējamo audu virsmu. Mazāku virsmas laukumu attēlošanai cilindra 5 apakšdaļā atrodas regulējama 5 5LV 15059 atvēruma īrisa diafragma vai ekranējošu disku komplekts ar dažāda diametra apaļām atverēm centrā.On the second side of the platform 1, a compartment 4 is mounted for rechargeable batteries and electronic circuits, as well as a light-tight cylindrical guard wall 5, which simultaneously fixes the distance between the camera lens and the surface of the tissue being examined. For displaying smaller surface areas at the bottom 5 of the cylinder, there is an adjustable 5 5LV 15059 opening iris diaphragm or a shielding disc set with round diameters of different diameters in the center.

[016] Spektrāli specifisku audu apgaismojumu nodrošina vairāku piemērotu šauijoslas emisijas gaismas diožu (LED) gredzens 7, kura diametrs pārsniedz atveres 2 diametru (fig.2). Gredzens 7 ir nostiprināts platformas 1 pretējā pusē ekranējošā cilindra 5 iekšpusē un ir pārklāts ar difuzora plēvi 8, kas nodrošina mērķa virsmas vienmērīgu apgaismojumu, un aiz tās ar polarizatora plēvi 9, kuras polarizācijas virziens ir orientēts perpendikulāri pirmajam polarizatora 10 polarizācijas virzienam, lai novērstu audu virsmas atstarojumu detektēšanu. Gredzenu 7 veido šaurjoslas LED komplekts, kas ietver vismaz zilo, zaļo un sarkano spektra apgabalu. Nodalījumā 4 esošais draivers, kuru caur USB kabeli vai bezvadu savienojumu vada viedtālrunī instalēta programma, secīgi ieslēdz katru apgaismojuma krāsu uz laiku 0,1...1,0 s, kurā tiek uzņemts vismaz viens spektrālais attēls. Vienlaikus visas ieslēgtās gaismas diodes nodrošina baltu apgaismojumu audu krāsu attēla uzņemšanai. Visi iegūtie attēli tiek tālāk apstrādāti ar viedtālrunī instalētu programmu, izmantojot zemāk aprakstīto algoritmu. Aprēķinātās hromoforu kartes parādās uz viedtālruņa ekrāna dažu sekunžu laikā un var tikt analizētas vizuāli vai noglabātas viedtālruņa atmiņā tālākai apstrādei.[016] Spectral specific tissue illumination is provided by a plurality of suitable shotglass emitting diodes (LEDs) 7 having a diameter greater than the diameter of the orifice 2 (FIG. 2). The ring 7 is secured on the opposite side of the platform 1 inside the shielding cylinder 5 and is covered with a diffuser film 8 that provides a uniform surface illumination of the target surface and behind it with a polarizer film 9 whose polarization direction is oriented perpendicularly to the first polarization direction of the polarizer 10 to prevent tissue polarization 10 surface reflection detection. Ring 7 consists of a narrow band LED set that includes at least a blue, green, and red spectrum area. The driver in the compartment 4, which is run by a program installed on the smartphone via a USB cable or wireless connection, turns on each color of light for a period of 0.1 ... 1.0 s, at least one spectral image is taken. At the same time, all LEDs on the white provide white illumination of the tissue color image. All the resulting images are further processed by the application installed on the smartphone using the algorithm described below. Calculated chromophore cards appear on your smartphone screen within seconds and can be analyzed visually or stored in your smartphone's memory for further processing.

[017] Cits ierīces konstruktīvais risinājums ir ilustrēts fig.3. Lai nodrošinātu labāku piekļuvi izliektām, ieliektām vai citādi grūti pieejamām audu virsmām, ekranējošais cilindrs 5 ir aizvietots ar ekranējošu konusu 11, kuram ir attiecīgi samazināta attēla zona. 2.variants: universāla platforma audu fluoroforu kartēšanai ar viedtālruni Γ0181 2.variants ietver 1.varianta elementus ar dažām modifikācijām, kas nodrošina audu fluorescences attēlošanu. Gredzenveida avots 7 nav pārklāts un satur vienu vai vārākās fluorescences ierosmei noderīgas LED, piemēram, ar starojumu spektra rajonā 400-450 nm, un vienu vai vairākas baltās gaismas LED audu krāsu attēla uzņemšanai ar viedtālruņa fotokameru. Pirmajā polarizatora 10 vietā atvere 2 ir aizklāta ar optisko filtru, kas aiztur fluorescences ierosmes starojuma viļņus.[017] Another constructive solution of the device is illustrated in FIG. To provide better access to curved, concave or otherwise hard-to-reach tissue surfaces, the shielding cylinder 5 is replaced by a shielding cone 11 having a correspondingly reduced image area. Variant 2: A universal platform for mapping fluorophores of tissue with a smartphone Γ0181 Option 2 includes elements of variant 1 with some modifications that render tissue fluorescence visualization. The ring source 7 is uncoated and contains one or more flux fluorescent light-emitting LEDs, e.g., in the spectral range of 400-450 nm, and one or more white light-emitting dye fabrics for capturing a color image on the smartphone camera. In the first polarizer 10, the opening 2 is covered with an optical filter that retains the fluorescence excitation radiation waves.

[019] Gaismas diodes staro nepārtrauktā režīmā un audu apstarojuma ilgumu nosaka viedtālrunī instalētā programma. Viena audu apgabala fluorescences attēlus uzņem ar viedtālruņa fotokameru video režīmā vismaz 20 sekundes ar kadru maiņas intervālu vismaz 1 kadrs sekundē. Katra attēla pikseļa (vai izvēlētās pikseļu grupas) B-izejas signālus izmanto referencei, kamēr G- un R-izejas signāli veido fluorescences attēlus 6 attiecīgajās spektra joslās un reģistrē fluorescences fotoizbalēšanu laikā. Ja tiek ierosinātas vienlaikus vairākas audu fluoroforas, to fotoizbalēšanas ātrumi var atšķirties, attiecīgi izmainot signālu laika atkarības G un R reģistrācijas kanālos. Audu fluoroforas un/vai to grupas tiek identificētas un kartētas, izmantojot viedtālrunī instalētu programmu ar aprakstīto fluoroforu kartēšanas algoritmu (fig.13). Fluoroforu sadalījuma kartes un/vai attiecīgais video parādās uz viedtālruņa ekrāna dažu sekunžu laikā; attēlu faili var tikt saglabāti viedtālruņa atmiņā turpmākai analīzei. 3. variants: konstrukcija audu hromoforu un/vai fluoroforu kartēšanai ar viedtālruni.[019] LEDs are in continuous mode and the duration of tissue irradiation is determined by the application installed on the smartphone. Fluorescence images of a single tissue area are captured with a smartphone camera in video mode for at least 20 seconds with a frame rate of at least 1 frame per second. The pixel (or selected pixel groups) of each image is used as a reference for the B-output signals, while the G- and R-output signals produce fluorescence images in the 6 spectral bands concerned and record the fluorescence at the time of photo-dyeing. If several fluorophors of tissues are induced simultaneously, their rate of photo-stimulation may vary, by varying the signal time dependence on the G and R registration channels, respectively. Tissue fluorophores and / or their groups are identified and mapped using a program installed on the smartphone with the described fluorophor mapping algorithm (Figure 13). Fluorophor distribution maps and / or relevant video appear on the smartphone screen within seconds; image files can be stored in the smartphone memory for further analysis. Option 3: Design for tissue chromophore and / or fluorophor mapping with a smartphone.

[020] Lai samazinātu 1. un/vai 2. ierīces variantu izmērus, platforma 1 ir izveidota diska formā ar ārējo diametru, kas vienāds ar ekranējošā cilindra 5 vai ekranējošā konusa 11 pamatnes diametru (fig.4). LED gredzena 7 barošanu un vadību nodrošina, attiecīgi, viedtālruņa baterija un viedtālrunī instalētā programma, savienojumam izmantojot kabeli, kas pieslēgts viedtālruņa USB portam. Audu hromoforu un/vai fluoroforu karšu aprēķins un to izvade uz viedtālruņa ekrāna notiek ar tajā instalētām programmām atbilstoši augstāk sniegtajiem aprakstiem. Šis risinājums nodrošina ērtāku audu sastāvdaļu kartēšanu, tomēr nav tik universāls kā divi iepriekš aprakstītie, jo viedtālruņa vai līdzīgas mobilās ierīces konkrētā modeļa baterijas parametri ierobežo strāvas stiprumu LED gredzena 7 barošanai. 4. variants: viedtālruņa turētājs ar gaismu noliecošu elementu audu hromoforu kartēšanai [021] Laboratorijas mērījumi apliecināja, ka viedtālruņa vienkrāsas displejs var emitēt samērā šaurās spektra joslās, kas ir salīdzināmas ar LED emisijas joslām (fig.5). Tas paver iespēju audu hromoforu kartēšanai, spektrāli selektīvi apgaismot audus no viedtālruņa displeja, atsakoties no vairāku krāsu LED gaismas avota. Spektrālo attēlu uzņemšanai ir izmantojama viedtālruņa priekšējā fotokamera, kas parasti ir novietota priekšējā paneļa augšējā stūrī; diemžēl pretī tai esošo attēla zonu displejs apgaismo nevienmērīgi, ja netiek izmantoti papildu optiskie elementi.In order to reduce the size of the variations of device 1 and / or device 2, the platform 1 is formed in the form of a disc with an outer diameter equal to the diameter of the shielding cylinder 5 or the base of the shielding cone 11 (FIG. 4). The power supply and control of the LED ring 7 is provided by the smartphone battery and the software installed on the smartphone, respectively, using a cable connected to the USB port of the smartphone. Calculation of tissue chromophores and / or fluorophore cards and their output on the smartphone screen is done with the programs installed in it according to the descriptions above. This solution provides a more convenient mapping of tissue components, but is not as versatile as the two described above, because the battery characteristics of a particular model of a smartphone or similar mobile device limit the power of the LED ring 7 to power. Option 4: Smartphone Holder with Light-Bending Element for Chromophore Tissue Laboratory measurements confirmed that a single-color display of a smartphone can emit relatively narrow spectrum bands that are comparable to LED emission bands (Figure 5). It opens up the possibility of mapping tissue chromophores, spectrally selectively illuminating tissues from the smartphone display, giving up a multi-color LED light source. The front camera of the front panel is usually used to capture spectral images; Unfortunately, the display area opposite to it illuminates unevenly when no additional optical elements are used.

[022] Lai nodrošinātu vienmērīgu audu virsmas apgaismojumu iepretim viedtālruņa priekšējai fotokamerai, tā displejam tiek pievienota mikrostrukturētu prizmu plēve (http://www.film-optics.co.uk/index.php/lighting) vai līdzīgs gaismu novirzošs optisks elements, ievērojot ģeometrisku nosacījumu attālumam x starp viedtālruņa priekšējo paneli un audu virsmu: x = A * ctg a, kur A ir attālums starp viedtālruņa displeja un priekšējās kameras viduspunktiem, bet oc ir gaismas nolieces leņķis (fig.6). 7 7LV 15059 [023] Ierīces 4. variantā ir dobs turētājs ar gaismu ekranējošām malām 13, kurš novietots uz audu virsmas. Turētāja augšējā virsma atrodas attālumā x no audu virsmas un ir daļēji klāta ar atbilstoši orientētu mikrostrukturētu prizmu plēvi (vai līdzīgu gaismu noliecošu elementu) 14, kas ir kontaktā ar uz tās uzliktā viedtālruņa displeju (fig.7). Augšējā virsmā pretī viedtālruņa priekšējai kamerai ir izveidota atvere; iespējams, ka atvere ir aizklāta ar attiecīgi orientētu polarizatora plēvi audu virsmas atstarojuma aizturēšanai. Ekranējošās malas paplašinājums 15 nodrošina pilnu audu attēla zonu iepretim viedtālruņa priekšējai kamerai.In order to provide smooth tissue surface illumination to the front camera of the smartphone, a microstructured prism film (http://www.film-optics.co.uk/index.php/lighting) is attached to its display, or a similar light-diverting optical element geometric condition for distance x between the front panel of the smartphone and the tissue surface: x = A * ctg a, where A is the distance between the center of the smartphone display and the front camera, while oc is the angle of inclination of the light (Fig.6). 7 7LV 15059 In a device variant 4, there is a hub holder with light shielding edges 13 positioned on the tissue surface. The top surface of the holder is located at a distance x from the tissue surface and is partially covered by a properly oriented microstructured prism film (or a similar light-bending element) 14 which is in contact with the display of the smartphone placed on it (FIG. 7). The top surface facing the front camera of the smartphone has an opening; it is possible that the aperture is covered with a properly oriented polarizer film for retaining the tissue surface reflection. Shield Edge Extension 15 provides a full tissue image area opposite the front camera of your smartphone.

[024] Tiek piedāvāts ari alternatīvs risinājums - pret viedtālruņa displeju augšējā virsmā ir izveidota atvere, bet pret tā priekšējo kameru ir novietots slīps spogulis, caurspīdīgs ķīlis vai cits optisks elements, kas noliec kameras redzes lauku par leņķi <x (ievērojot to pašu ģeometrisko nosacījumu attālumam x), lai optimāli attēlotu displeja apgaismoto audu apgabalu. 5. variants - universāla platforma audu hromoforu kartēšanai ar vienu momentuzņēmumu [025] Agrākie pētījumi demonstrēja iespēju izdalīt no viena RGB momentuzņēmuma datu kopas vairākus monohromatiskus spektrālos attēlus ar sekojošu galveno ādas hromoforu kartēšanu, ja apgaismojumam izmanto vienlaikus vairākas diskrētas spektrāllīnijas (J.Spigulis and I Oshina, “Snapshot RGB mapping of skin melanin and haemoglobin", J.BiomedOpt, 20(5), 050503, 2015). Šis paņēmiens ir izmantots šajā ierīces variantā, kas nodrošina vairāku hromoforu kartēšanu, izmantojot tikai vienu viedtālruņa momentuzņēmumu.An alternative solution is also offered - an opening is provided on the top surface of the smartphone display, and an oblique mirror, translucent wedge or other optical element is placed against its front camera, which tilts the camera's field of view to the angle < x (according to the same geometric condition distance x) to optimally display the illuminated area of the display tissue. Variant 5 - Universal platform for mapping tissue chromophores with a single snapshot [025] Earlier studies demonstrated the possibility of extracting from a single RGB snapshot dataset a number of monochromatic spectral images with subsequent mapping of major skin chromophores using multiple discrete spectral lines simultaneously for lighting (J. Spigulis and I) Oshina, "Snapshot RGB mapping of skin melanin and hemoglobin", J. BiomedOpt, 20 (5), 050503, 2015). This technique has been used in this device variant, which provides mapping of multiple chromophores using only one snapshot of a smartphone.

[026] lence satur elementus 1-5 (fig.l), kā arī gredzenveida polarizācijas plēvi 9. Audu apgaismošanai LED gredzens 7 ir aizvietots ar plakanu gredzenveida difuzora disku 16, kas izgatavots no gaismu izkliedējoša materiāla, piemēram, pienstikla. Disku 16 cieši aptver cits tā paša biezuma gredzenveida disks 17, kas izgatavots no caurspīdīga materiāla ar 45° leņķī slīpi pulētām malām; abu disku virsējās un slīpās malas pārklātas ar atstarojošu spoguļslāni (fig.8). Ekranējošā cilindra 5 iekšpusē koaksiāli ir izvietoti vairāki lāzeimoduļi ar dažādiem starojuma viļņu garumiem tā, lai to izejas stari būtu virzīti uz slīpi pulētajām diska 17 malām, bet pēc atstarošanās no tām radiāli kristu uz difuzora disku 16. Diskā 16 izkliedētā gaisma nodrošina zem cilindra 5 esošās audu virsmas vienmērīgu apgaismojumu vienlaicīgi ar visiem izmantotajiem lāzeru viļņu garumiem (fig.9). 8 [027] Alternatīvi ārējais disks 17 tiek aizvietots ar radiāli orientētām optiskām šķiedrām vai citiem piemērotiem gaismasvadiem, kas pievada diskam 16 citur novietotu lāzermoduļu starojumu.The lumen contains elements 1-5 (fig. 1) as well as a ring polarization film 9. For LED illumination, the LED ring 7 is replaced by a flat ring diffuser disc 16 made of a light-diffusing material, such as a milk bottle. The disc 16 is tightly covered by another annular disc 17 of the same thickness, made of a transparent material with an oblique edge at an angle of 45 °; the top and sloping edges of both discs are covered with a reflective mirror layer (Fig.8). Several glass modules with different wavelengths are arranged coaxially inside the shielding cylinder 5 so that their output beams are directed to the oblique edges of the disc 17, but then radially fall onto the diffuser disc 16 after reflection. smooth illumination of tissue surface simultaneously with all laser wavelengths used (Fig. 9). [027] Alternatively, the outer disk 17 is replaced by radially oriented optical fibers or other suitable light conductors that supply the disc 16 with laser modules positioned elsewhere.

[028] Salīdzinot ar zināmajām lāzeru apgaismojuma metodēm, kurās izmanto stara paplašinātājus vai izkliedējošus elementus, kas novietoti tieši starp lāzeru un mērķa apgabalu, piedāvātais risinājums nodrošina vienmērīgāku izvēlētā audu apgabala apgaismojumu, jo disks 16 funkcionē kā izotropisks virsmas starotājs, ievērojami mazinot iespēju pie audu virsmas veidoties graudveida lāzerspekliem.[028] Compared to known laser lighting techniques using beam extenders or dispersive elements positioned directly between the laser and the target area, the proposed solution provides for smoother illumination of the selected tissue area, as the disc 16 functions as an isotropic surface irradiator, greatly reducing the possibility of tissue \ t surface forming grainy laser spots.

[029] Izvēlētā audu rajona momentuzņēmumu izdara ar viedtālruņa aizmugurējā paneļa kameru, kad visi lāzeri ir ieslēgti. Attēlu apstrādi hromoforu karšu izvadam uz viedtālruņa ekrāna veic viedtālrunī instalēta programma, izmantojot piedāvāto algoritmu. Metode audu hromoforu kartēšanai [030] Aprēķinot hromoforu kartes atbilstoši vienādojumam (1) vai citā līdzīgā veidā, spektrālās reflektances vai refleksijas optiskā blīvuma noteikšanai ir nepieciešams izmērīt atstaroto signālu no specifiska references reflektora. Visbiežāk par tādu tiek izvēlēts balts papīrs, balta keramikas plāksnīte vai cits balts (neabsorbējošs) materiāls. Tomēr šāda izvēle var novest pie ievērojamām hromoforu kartēšanas kļūdām, ja virsmas atstarojuma slāpēšanai izmanto iepriekš aplūkoto krustotu polarizatoru sistēmu, ļaujot attēlu sensoram detektēt tikai difuzi atstaroto gaismu. Izkliedes anizotropijas faktors g -<cos <ļ>>, kur φ - fotona nolieces leņķis vienā izkliedes aktā, references materiālā un analizējamajos audos var būtiski atšķirties, līdz ar to ieviešot kļūdas hromoforu karšu aprēķinos.[029] The selected tissue area snapshot is done with the back panel camera of the smartphone when all lasers are turned on. The processing of images on the chromophore card output on the smartphone screen is performed by the application installed on the smartphone using the proposed algorithm. Method for Mapping Tissue Chromophores [030] When calculating chromophore maps according to equation (1) or similar, for measuring optical density of spectral reflection or reflection, it is necessary to measure the reflected signal from a specific reference reflector. Most often white paper, white ceramic plate or other white (non-absorbent) material is chosen as such. However, this choice can lead to significant chromophore mapping errors when the surface polarization system used to suppress reflection allows the image sensor to detect only diffuse reflected light. Spreading anisotropy factor g - < cos <, > >, where φ - the angle of inclination of the photon in one scatter, reference material, and tissues to be analyzed may differ significantly, thus introducing errors in chromophore map calculations.

[031] Audu hromoforu kartēšanai ar viedtālruni baltās references vietā tiek piedāvāts izmantot veselo audu apgabalu, kura struktūra un izkliedes parametri būtiski neatšķiras no analizējamā audu patoloģijas apgabala un kas atrodas tam blakus vai pietiekoši tuvu. Piemēram, ja blakus apgabals ir iekaisis vai patoloģijas rajons aizņem praktiski visu attēla zonu, referencei uzņem atsevišķu attēlu no veseliem audiem iespējami tuvu patoloģijas vietai. Ja patoloģija aizņem mazāk nekā pusi no attēla, viedtālrunī instalētā programma nosaka vienāda izmēra interešu rajonus, piemēram, attēla centrā (patoloģijas vietā) un attēla stūros vai gredzenveida zonā ap attēla centru (nebojātu audu apgabals), ar sekojošu references vērtību vidējošanu un izmantošanu hromoforu relatīvā sadalījuma karšu aprēķinos.[031] For mapping tissue chromophors with a smartphone, it is suggested to use a healthy tissue area whose structure and dispersion characteristics are not significantly different from the tissue pathology area to be analyzed and located adjacent to or near enough. For example, if the adjacent area is sore or the pathology area occupies virtually the entire area of the image, the reference takes a separate image of healthy tissue as close as possible to the pathology site. If the pathology takes less than half of the picture, the application installed on the smartphone determines the areas of interest of the same size, for example, in the center of the image (instead of pathology) and in the corners of the image or the ring area around the center of the image (intact tissue area), with the following reference values averaged and used relative to chromophore distribution cards.

[032] Attēlu apstrādes pamatalgoritma shēma ir parādīta fig.10. Hromoforu 9 9LV 15059 sadalījuma kartes iegūšanas process sākas ar references attēlu iegūšanu solī 801. Nākamajā solī 802 operators izvēlas prioritātes katram hromoforu sadalījumam. Vissvarīgākais (prioritāte #1) hromoforu sadalījums shēmā tiek apzīmēts ar PHi, vismazāk svarīgais -PH3. Solī 803 tiek iegūti trīs RGB attēli - katram apgaismojuma viļņa garuma diapazonam ir viens attēls. Pēc tam tiek uzsākta iegūto 3 attēlu apstrāde. Vispirms katram hromoforu sadalījumam tiek inicializēts dalījuma koeficients Ni 804. Dalījuma koeficients nosaka, cik lielās pikseļu grupās nākamajos apstrādes posmos apstrādājamie attēli tiks dalīti. Solī 805 katrai hromoforai tiek inicializēts ātruma koeficients SFi, kas nosaka, cik ātri apstrādes algoritms konverģē un beidz darbu. SF tiek uzstādīts atbilstoši viedtālruņa procesora iespējām un prasībām attiecībā uz ātrumu, cik ilgā laikā nepieciešams iegūt hromoforu sadalījumu. Katras grupas ietvaros individuālās pikseļu intensitātes tiek aizvietotas ar pikseļu grupas vidējo vērtību. Solī 807 apstrādājamie attēli tiek sadalīti pikseļu grupās, izmantojot dalījuma koeficientus Ni. Katras grupas ietvaros individuālās pikseļu intensitātes tiek aizvietotas ar pikseļu grupas vidējo vērtību, iegūstot attēlus Itempi.[032] The scheme for basic image processing is shown in FIG. The process of obtaining the distribution map of chromophore 9 9LV 15059 begins with obtaining reference images in step 801. In the next step 802, the operator selects priorities for each chromophore distribution. The most important (priority # 1) chromophore distribution in the scheme is represented by PHi, the least important -PH3. In step 803, three RGB images are obtained, each having one image wavelength range. After that, the processing of the resulting 3 images is started. First, the division coefficient Ni 804 is initialized for each chromophore distribution. The partition coefficient determines how large pixel groups in the next processing steps the images to be processed will be divided. In step 805, the speed factor SFi is initialized for each chromophor, which determines how fast the processing algorithm converges and terminates. SF is installed according to the capabilities of the processor of the smartphone and the speed requirements, how long it takes to obtain the chromophore distribution. Within each group, individual pixel intensities are replaced by the average of the pixel group. In step 807, the images to be processed are divided into pixel groups using the division coefficients Ni. Within each group, individual pixel intensities are replaced by the average of the pixel group, resulting in images Itempi.

[033] Fig.ll ir parādīta detalizēta attēlu dalīšanas shēma. Pēc tam solī 808 tiek sastādīta un risināta vienādojumu sistēma (1) vai ari, izmantojot matemātisko optimizāciju, tiek meklētas vērtības Ci no vienādojuma (1), kas minimizē vidējo kļūdu visu pikseļu kopā starp vērtībām attēlos Ii un vērtībām, kas iegūtas, izmantojot vienādojumu (1). Iegūtās Ci vērtības ir hromoforu sadalījuma kandidātvērtības un tiek saglabātas vēlākai apstrādei. Katrā ciklā, kas ietver soļus 806-809, katram pikselim tiek iegūtas jaunas Ci vērtības, kas tiks apstrādātas solī 810. Solī 809 tiek aprēķinātas jaunas vērtības sadalījuma koeficientam Ni, izmantojot ātruma koeficientu SFi, tiek aprēķināta jauna vērtība.Fig. 11 shows a detailed image sharing scheme. Then, in step 808, the system of equations (1) is generated and solved, or, using mathematical optimization, values Ci are searched for from the equation (1), which minimizes the average error of the total pixels between the values in the images Ii and the values obtained using the equation ( 1). The resulting Ci values are candidate values for chromophore distribution and are retained for later processing. For each cycle that includes steps 806-809, new Ci values are obtained for each pixel that will be processed in step 810. In step 809, new values for the distribution coefficient Ni are calculated using a rate factor SFi, a new value is calculated.

[034] Fig.12 parādīta detalizēta shēma sadalījuma koeficienta aprēķinam. Ja hromoforu sadalījumam ir zemākā prioritāte PH3 (attēla IPh3 platums / Nph3 < 1 vai attēla Iph3 garums / Nph3 < 1) solī 806, tad kandidātvērtību aprēķins tiek apstādināts un tiek uzsākta vērtību apstrāde solī 810. Apstrādes laikā tiek izslēgtas vērtības, kas mazākas par 0, kā arī vērtības, kas pārāk daudz atšķiras no citām vērtībām. Pēdējais solis ir hromoforu sadalījuma kaitējuma iegūšana, izmantojot atlikušās kandidātvērtības solī 811. Hromoforu sadalījums no kandidātvērtībām var tikt iegūts, aprēķinot vidējās mediānas, kā arī katram pikselim no kandidātvērtībām izvēloties to vērtību, kurai kļūda starp intensitāšu vērtībām attēlos Ii un vērtībām, kas iegūtas, izmantojot vienādojumu (1), ir vismazākā. 10 [035] Pēc hromoforu kartēšanas viedtālruņa programma aprēķina un izvada uz displeja patoloģijas rajona fizioloģiski un/vai klīniski nozīmīgu kritēriju vērtības, tajā skaitā spektrālo reflektanci Κλ) = Ι(λ)/Ιο(λ) (2), kur Ι(λ) un Ι0(λ) - pie viļņu garuma λ detektētās intensitātes, attiecīgi no mērķa zonas un references zonas, un/vai optisko blīvumu Οϋ(λ) = log k(X) (3), un/vai patoloģijas kritēriju Z = C(pat) / C(hea) (4), kas raksturo noteiktās hromoforas koncentrācijas patoloģijas rajonā C(pat) relatīvo pieaugumu vai samazinājumu, salīdzinot ar tās koncentrāciju veselos audos C(hea).Fig. 12 shows a detailed scheme for the calculation of the distribution coefficient. If chromophore distribution has the lowest priority PH3 (IPh3 width / Nph3 < 1 or image Iph3 length / Nph3 < 1) in step 806, then the candidate values calculation is stopped and processing of values in step 810 is started. about 0, as well as values that are too different from other values. The final step is to obtain chromophore distribution damage by using the remaining candidate values in step 811. The chromophore distribution from candidate values can be obtained by calculating the median median, as well as selecting the value for each pixel from the candidate values for the error between the intensity values in the images Ii and the values obtained using equation (1) is the smallest. [035] After mapping the chromophore, the smartphone program calculates and outputs values of physiologically and / or clinically relevant criteria in the display pathology area, including spectral reflection Κλ) = Ι (λ) / Ιο (λ) (2), where Ι (λ) and Ι0 (λ) - the intensity of the wavelength λ detected from the target area and the reference zone, and / or the optical density Οϋ (λ) = log k (X) (3), and / or the pathological criterion Z = C (even ) / C (hea) (4), which describes the relative increase or decrease of a certain chromophore concentration in the pathology area C (even) compared to its concentration in whole tissues C (good).

[036] Viedtālrunī instalētā programma vienu vai vārākās ar formulām (2)-(4) noteiktās parametru vērtības izvada uz displeja un salīdzina ar iepriekš klīniski novērtētajām kritiskām vērtībām, kas atbilst attiecīgās patoloģijas dažādām bīstamības pakāpēm. Par konstatēto bīstamības līmeni tiek signalizēts, izmainot uz displeja izvadīto ciparu vai displeja fona krāsu, nodrošinot ciparu mirgošanu dažādās frekvencēs, ar skaņas signāliem vai izmantojot cita veida indikāciju.The program installed in the smartphone transmits one or more of the parameters defined by the formulas (2) to (4) to the display and compares it with the previously clinically evaluated critical values corresponding to the different hazard levels of the respective pathology. The detected level of danger is signaled by changing the color of the numeric or display background displayed on the display, ensuring digital flickering at different frequencies, with audible signals, or using another indication.

[037] Tiek piedāvāta metode kartēt audu fluoroforas vai to grupas atbilstoši fotoizbalēšanas ātrumu sadalījumam dažādās audu zonās, kas noteikts atsevišķi viedtālruņa fotokameras G un R krāsu kanālos un papildus raksturot fluorescences fotoizbalēšanas dinamiku, veidojot secīgus parametriskus attēlus, kuros katrā pikselī vai to grupā ir atainota G un R kanālos detektēto signālu izmaiņa fiksētā laika momentā intervālā 0 - 20 s, un no šiem attēliem tālāk ir izveidots, piemēram, videofails. Gan statiskā fluoroforu sadalījuma karte, gan minētais videofails, vai cita veida dinamiska fluorescences procesa vizualizācija tiek izvadīta uz viedtālruņa ekrāna ar instalētās programmas palīdzību.[037] A method for mapping fluorophores of tissue or groups of tissues according to the distribution of photodevelopment rates in different tissue zones determined separately on the G and R color channels of the smartphone camera and further characterizing the fluorescence photodynamic dynamics by forming successive parametric images in each pixel or group thereof is described Changes in the signals detected on the G and R channels at a fixed time moment in the range of 0-20 s and from these images are further developed, for example, a video file. Both the static fluorophor distribution map and the video file or other dynamic fluorescence process visualization are output to the smartphone screen with the help of the installed program.

[038] Attēlu apstrādes algoritma shēma ir fig.13, kur ar AF apzīmēta autofluorescence (t.i. audu pašfiuorescence bez papildu vielu-marķeru klātbūtnes). Procedūra ietver sekojošus soļus: 901. Krāsu RGB attēla uzņemšana baltā LED apgaismojumā. 902. Periodiska spektrāli filtrētu audu AF attēlu uzņemšana vismaz 20 sekunžu laika ar periodu ne ilgāku par 1 sekundi. 903. AF attēlu pārveidošana datu kopā „koordināte-krāsa-laiks”[038] The scheme of image processing algorithm is shown in FIG. 13, where AF refers to autofluorescence (i.e., tissue self-fluorescence without the presence of additional substance markers). The procedure includes the following steps: 901. Recording a color RGB image in white LED light. 902. Periodic reception of spectral filtered tissue AF images for at least 20 seconds with a period of up to 1 second. 903. Conversion of AF images into data set "coordinate-color-time"

Ax,y,f=[R,G,B,tsec] 11 11LV 15059 904. AF fotoizbalēšanu raksturojošo fluorescences signālu starpību aprēķins, kas reģistrēti pikselī vai pikseļu grupā starta brīdī (t=0) un laika brīdī t (1 ...20 s): Dx,y,t=Gt=o - Gtun/vai D*,y,r=RM> - Rt 905. Maskas izveide atbilstoši sliekšņa vērtībām: ja Dx,y,t>0, tad Mx,y,t=255, citādi Mx,y,t=0. 906. Rx,y apgabalu iezīmēšana,, kas atbilst maskas Mx,y,t nosacījumiem. 907. Secīgu attēlus R%,y izveide atbilstoši maskas Mx,y,tnosacyumiem, piemēram, video formātā.Ax, y, f = [R, G, B, tsec] 11 11LV 15059 904. Calculation of the difference between the fluorescence signals characterizing the AF photo-dyeing recorded in the pixel or pixel group at the start (t = 0) and at time t (1 ... 20 s): Dx, y, t = Gt = o - Gtun / or D *, y, r = RM > - Rt 905. Creation of mask according to threshold values: if Dx, y, t > 0, then Mx, y, t = 255, otherwise Mx, y, t = 0. 906. Marking of Rx, y areas, corresponding to mask Mx, y, t conditions. 907. Creation of sequential images R%, y according to mask Mx, y, tnosacy such as video format.

[039] Piedāvātā ierīce un metode ir paredzētas ātrai audu hromoforu un/vai fluoroforu sadalījuma bezkontakta attēlošanai, izmantojot viedtālruni vai līdzīgu mobilu ierīci. Ierīce nodrošina ātru ādas hromoforu un eritēmas indeksa sadalījuma noteikšanu, kas noder gan ādas veidojumu ekspress diagnostikā, gan to attīstības vai dzīšanas procesu monitoringā.[039] The proposed device and method are intended for rapid contactless contactless distribution of tissue chromophores and / or fluorophores using a smartphone or similar mobile device. The device provides a quick determination of the skin chromophore and erythema index distribution, which is useful both in the express diagnosis of skin formations and in the monitoring of their development or healing processes.

Claims (8)

12 PRETENZIJAS 1. Ierīce audu hromoforu kartēšanai, kas ietver viedtālruni vai līdzīgu mobilo ierīci ar digitālo RGB fotokameru un palīgierīci pētījamās virsmas vairāku viena audu apgabala spektrālo attēlu iegūšanai un aprēķiniem, kas raksturīga ar to, ka minētā palīgierīce ietver atveri saturošu plakanu, lipīgu platformu, kura ar vienu pusi ir piestiprināta pie viedtālruņa aizmugurējā paneļa, bet platformas otrā pusē ir novietots pirmais polarizators, kas filtrē tieši atstarotos gaismas starus, fotokameras atveri aptverošs gaismas diožu (LED) gredzens un otrais polarizators, kas ir vērsts perpendikulāri pret pirmo polarizatoru, un ir izveidoti nodalījumi uzlādējamu bateriju un/vai elektronikas shēmu ievietošanai, un ir ievietotas cilindriskas vai koniskas formas gaismu ekranējošas sienas, kas nodrošina nepieciešamo attālumu līdz pētījamai virsmai, lai uzņemtu asu attēlu.12 CLAIMS 1. A device for mapping tissue chromophores comprising a smartphone or a similar mobile device with a digital RGB camera and an accessory for obtaining and calculating spectral images of several single tissue areas of the surface to be studied, characterized in that said accessory comprises an aperture flat, sticky platform, one side attached to the back panel of the smartphone, while the other side of the platform has a first polarizer filtering directly reflected light beams, a LED (LED) ring covering the camera opening, and a second polarizer pointing perpendicular to the first polarizer. compartments for inserting rechargeable batteries and / or electronics circuits, and cylindrical or conical shielding walls are inserted to provide the required distance to the surface to be studied to capture a sharp image. 2. Ierīce saskaņā ar 1. pretenziju, kurā LED gredzens ir pārklāts ar difuzoru.The device of claim 1, wherein the LED ring is coated with a diffuser. 3. Ierīce saskaņā ar 1. pretenziju, kurā LED gredzens ietver vienu vai vairākas gaismas diodes audu fluorescences ierosmei, kas staro 400-450 nm spektra diapazonā, vismaz vienu baltās gaismas diodi un optisko filtru.The device of claim 1, wherein the LED ring comprises one or more light emitting diodes for tissue fluorescence excitation in the 400-450 nm spectrum range, at least one white light diode and optical filter. 4. Ierīce saskaņā ar jebkuru no iepriekšējām pretenzijām, kuras platforma ir izveidota diska formā ar ārējo diametru, kas ir vienāds ar cilindriskas vai koniskas formas gaismu ekranējošas sienas pamatnes diametru, un kuras LED gredzena barošanu un vadību nodrošina attiecīgi viedtālruņa vai līdzīgas mobilās ierīces baterija un instalētā programma caur tās USB portam pievienotu lokanu kabeli.Device according to any one of the preceding claims, in which the platform is formed in the form of a disc having an outer diameter equal to the diameter of the base of a cylindrical or conical shielding wall, and the supply and control of which LED ring is provided by a smartphone or similar mobile device respectively. the installed program through a flexible cable connected to its USB port. 5. Ierīce saskaņā ar 1. pretenziju, kurā viedtālruņa vai līdzīgas mobilās ierīces fotokamera ir izvietota no pētījamas virsmas audu apgabala attālumā x = A * ctg a, kur A ir attālums starp fotokameras un displeja viduspunktiem, <x ir gaismas nolieces leņķis, lai nodrošinātu vienmērīgu apgaismojumu un gaismas ekranēšanu ar viedtālruņa turētāja augšējo virsmu, kurā pretī fotokamerai ir atvere vai slīps spogulis, caurspīdīga prizma vai cits elements, kas noliec redzes lauku displeja centra virzienā par leņķi a, un optimālu attēlošanu audu apgabala, kas atrodas attālumā x no neaizklāta displeja, turklāt viedtālruņa vai līdzīgas mobilās ierīces displejs ir pārklāts ar atstarojošu plēvi vai citu gaismu noliecošu elementu.Device according to claim 1, wherein the camera of a smartphone or similar mobile device is disposed from the surface of the subject at the distance of the tissue area x = A * ctg a, where A is the distance between the camera and the center of the display, < x is the angle of inclination of the light to Ensure smooth illumination and light shielding with the top surface of the smartphone holder facing the aperture or oblique mirror, transparent prism, or other element that tilts the field of vision in the center of the display at an angle a, and optimal representation of the tissue area at a distance of x from the uncovered display, in addition, the display of a smartphone or similar mobile device is covered with a reflective film or other light-bending element. 6. Ierīce saskaņā ar 1. pretenziju, kura audu hromoforu kartēšanai ar vienu viedtālruņa momentuzņēmumu ietver izkliedējošu difuzoru gredzenveida diska formā, uz kura ārējo malu radiāli ir virzīti vairāku lāzermoduļu stari ar atšķirīgiem viļņu garumiem, izmantojot 13 13LV 15059 aptverošu ārēju gredzenveida disku ar slīpi pulētām malām, lai nodrošinātu vienmērīgu audu apgabala apgaismojumu vienlaikus ar visiem izmantotajiem viļņu garumiem.Device according to claim 1, wherein the mapping of the tissue chromophores to a single snapshot of a smartphone comprises a diffuser diffuser in the form of a ring disk, the outer edge of which is radially directed by the beams of several laser modules with different wavelengths using a 13 13LV 15059 outer annular disk with inclined polished discs. to ensure smooth tissue area illumination along with all wavelengths used. 7. Metode audu hromoforu kartēšanai, izmantojot ierīci saskaņā ar jebruru no 1. līdz 6. pretenzijai, kurā audu patoloģijas rajona spektrālās reflektances un/vai refleksijas optiskā blīvuma noteikšanai ar viedtālruņa fotokameru tiek izmantots nebojātu audu apgabals blakus vai pietiekami tuvu patoloģijas vietai un patoloģijas bīstamības novērtējumam noteiktas šo abu parametru vērtības, kā arī kritērija [C(pat)/C(hea)] vērtība, kur C(pat) un C(hea) ir aprēķinātās hromoforas(-u) koncentrācijas attiecīgi audu patoloģijas un veselajā zonā, kas tiek salīdzinātas ar klīniski pamatotām patoloģijas bīstamības sliekšņu vērtībām un patoloģijas bīstamības līmeni, kas tiek atspoguļots ar krāsām uz viedtālruņa ekrāna, ciparu mirgošanu dažādās frekvencēs, skaņas signāliem vai cita veida indikāciju.A method for mapping tissue chromophores using a device according to any one of claims 1 to 6, wherein the area of the spectral reflection and / or reflection of the tissue pathology area by the smartphone camera is used in the area of intact tissue adjacent to or close enough to the pathology site and pathological hazard. values for both parameters as well as the value of [C (pat) / C (hea)], where C (even) and C (hea) are the calculated concentrations of chromophore (s) for the tissue pathology and the healthy zone, which are Comparison with clinically justified thresholds of pathology hazard thresholds and pathology hazard level, reflected by colors on the smartphone screen, digital flickering at different frequencies, audible signals, or other indications. 8. Metode saskaņā ar 7. pretenziju, kurā audu fluoroforu kartēšanai ar viedtālruni tiek izmantoti ar fotokameru secīgi uzņemtie RGB fluorescences attēli nemainīgas intensitātes optiskajā ierosmē, izmantojot 400-450 nm diapazonā emitējošas gaismas diodes, un secīgie attēli tiek uzņemti ik sekundi vismaz 20 sekundes, turklāt referencei tiek izmantoti visi no attēla pikseļiem atdalītie B joslas signāli, bet G un R joslu signāli - audu fluorescences attēlošanai un fluorescences fotoizbalēšanas ātruma noteikšanai, un fluoroforu vai to grupu identifikācijai tiek izmantotas fotoizbalēšanas ātruma sadalījuma parametriskās kartes un/vai videofaili vai līdzīgā formātā prezentētās katra pikseļa vai to grupas signāli.The method of claim 7, wherein RGB fluorescence images taken sequentially in the optical excitation at constant intensity using 400-450 nm emitting diodes are used to map the tissue fluorophors to the smartphone using a 400-450 nm emitting diode, and sequential images are taken every second for at least 20 seconds. in addition, all the B-band signals separated from the pixels of the image are used as reference, but the G and R-band signals - for displaying the fluorescence of the tissue and for determining the fluorescence photo-rate, and for the identification of fluorophores or their groups, parametric maps and / or video files or similar formats presented for photo-fibrillation each pixel or group of signals.