專利名稱：用于檢測(cè)耳部段結(jié)構(gòu)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)人耳的一部分、尤其是耳道的結(jié)構(gòu)的設(shè)備。此外，本發(fā)明 還涉及一種用于檢測(cè)耳部段的方法。
背景技術(shù)：
為了給耳內(nèi)助聽設(shè)備制造個(gè)別的殼體，或?yàn)橹圃靷€(gè)別的耳科塑性材料，需要精確 地測(cè)量并確定個(gè)別耳道的三維尺寸。迄今為止，耳道的結(jié)構(gòu)通常通過將硅樹脂材料注入耳道中來檢測(cè)。該材料在幾分 鐘之后硬化。接著，將材料從耳道取出并掃描，以獲得三維數(shù)據(jù)。然而，這一過程對(duì)于病人 而言并不舒服并且總體上費(fèi)事。由申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/EP2008/050929的專利文獻(xiàn)公開了一種產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化的光線的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，簡(jiǎn)化個(gè)別的助聽設(shè)備殼體或耳科塑性材料的制 造并且更舒適地構(gòu)造。尤其要改進(jìn)耳道的三維結(jié)構(gòu)的測(cè)定。按照本發(fā)明，該技術(shù)問題通過一種用于檢測(cè)人耳的一部分、尤其是耳道的構(gòu)造的 設(shè)備解決，該設(shè)備包括拍攝裝置，該拍攝裝置用于檢測(cè)待檢測(cè)部段的第一和至少一個(gè)第二子部段的空間 結(jié)構(gòu)，和用于檢測(cè)第一和至少一個(gè)第二子部段相對(duì)于待檢測(cè)部段的預(yù)定光學(xué)特征(如例 如血管、毛孔等自然特征)的各一個(gè)表征位置的參數(shù)，以及估值裝置，該估值裝置用于通過基于它的表征各自位置的參數(shù)對(duì)子部段的構(gòu)造進(jìn) 行的組合而獲得待檢測(cè)部段的結(jié)構(gòu)信息。此外，按照本發(fā)明提供一種用于檢測(cè)人耳的一部分、尤其是耳道的結(jié)構(gòu)的方法，該 方法包括檢測(cè)待檢測(cè)部段的第一和至少一個(gè)第二子部段的空間結(jié)構(gòu)，和檢測(cè)第一和至少一個(gè)第二子部段相對(duì)于待檢測(cè)部段的預(yù)定光學(xué)特征(如例如血 管、毛孔等的自然特征)的各一個(gè)表征位置的參數(shù)，以及通過基于它檢測(cè)到的位置或它的表征各自位置的參數(shù)對(duì)子部段的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合 而獲得待檢測(cè)部段的結(jié)構(gòu)信息。在一種有利的方式中，通過檢測(cè)耳上一個(gè)或多個(gè)光學(xué)特征可以相互精確地配準(zhǔn)多 個(gè)測(cè)量拍攝并且因此獲得耳的一部分并尤其是耳道的三維結(jié)構(gòu)。首先，不必再有通過材料 注入到耳中而造成的耳內(nèi)擠壓。拍攝裝置優(yōu)選具有一激光測(cè)量裝置，通過該激光測(cè)量裝置可產(chǎn)生一錐面狀的測(cè)量 光束。因此可以通過三角測(cè)量法測(cè)量耳或耳道的一個(gè)環(huán)形子部段。
尤其可以通過激光裝置同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)錐面狀的測(cè)量光束。因此可以同時(shí)檢測(cè)耳或 耳道的多個(gè)子部段。激光測(cè)量裝置的激光束的波長優(yōu)選處于藍(lán)色的光譜范圍內(nèi)。因此獲得了對(duì)于皮膚 的較小射入深度以及有利的散射特性。在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，根據(jù)反射的光量調(diào)節(jié)激光測(cè)量裝置的激光強(qiáng)度。由此 可以實(shí)現(xiàn)更精確的測(cè)量。按照另一種擴(kuò)展方案，可以用拍攝裝置檢測(cè)待檢測(cè)部段的多個(gè)預(yù)定的光學(xué)特征。 因此，例如可以更好地確定拍攝裝置的運(yùn)動(dòng)并且以更高的精度相互連接各個(gè)拍攝照片，以
獲得三維圖像。此外，拍攝裝置可以具有用于散射對(duì)待檢測(cè)部段的照明的照明裝置。通過固有設(shè) 置的照明裝置可以更好地拍攝光學(xué)特征。拍攝裝置有利地設(shè)計(jì)為圓柱形并且具有小于IOmm的直接，優(yōu)選小于5mm，因此該 拍攝裝置可以在耳道中沿軸向移動(dòng)。因此可以獲得非常精確的耳道成像。在此，尤其有利 的是，拍攝裝置在檢測(cè)之前就被插進(jìn)耳道并且為進(jìn)行檢測(cè)而向耳道外運(yùn)動(dòng)。然后，根據(jù)所述 光學(xué)特征確定一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)向量，借助于所述運(yùn)動(dòng)向量組合各個(gè)拍攝。


現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。在附圖中圖1示出了用于檢測(cè)人耳的一部分的結(jié)構(gòu)的、按本發(fā)明的設(shè)備的拍攝裝置的橫截 面圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)說明的實(shí)施例是本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施形式。在圖中顯示出的拍攝裝置是按照本發(fā)明的設(shè)備的例如用于獲取耳道的三維數(shù)據(jù) 的光學(xué)部分。拍攝裝置1在此設(shè)計(jì)為圓柱形并且具有約幾毫米的直徑(例如2或3mm)。因 此，拍攝裝置在通常的人耳道中至少能沿耳道的軸向自由運(yùn)動(dòng)。在當(dāng)前的例子中，拍攝裝置 1借助于玻璃纖維2連接在激光器上，該激光器產(chǎn)生用于測(cè)量光束的光線。此外，拍攝裝置 例如以塑料光導(dǎo)體3連接在照明光源上，該照明光源提供用于檢測(cè)耳道中的光學(xué)特征的光 線。照明光源和激光在所述的例子中位于拍攝裝置的外部，但作為替代它們也可以集成在 拍攝裝置內(nèi)。此外，按本發(fā)明的設(shè)備具有在圖中沒有示出的估值裝置，以便根據(jù)獲得的(子部 段的)圖像確定耳道的三維數(shù)據(jù)。估值裝置優(yōu)選通過(同樣沒有示出的)電纜與拍攝裝置 1連接。因此，拍攝裝置1可與估值裝置無關(guān)地以及必要時(shí)也與光源無關(guān)地在耳道中運(yùn)動(dòng)。在附圖中示出的拍攝裝置1具有約圓柱形的透明體4，該透明體除了承擔(dān)光導(dǎo)功 能也承擔(dān)殼體的功能。該透明體4的右端側(cè)可以稱為供給側(cè)5，在該側(cè)光線通過光導(dǎo)體3或 玻璃纖維2輸入。透明體4對(duì)置的端側(cè)可以稱為拍攝側(cè)6，因?yàn)闇y(cè)量所需的光線從該側(cè)射 出，并且接收反射的光線。來自塑料光導(dǎo)體3的白光直接導(dǎo)入透明體4的供應(yīng)側(cè)部段。透明體4的該部段這 樣地成型和構(gòu)造，使得光線在透明體位于徑向外部的區(qū)域朝拍攝側(cè)6偏轉(zhuǎn)。透明體4在拍攝側(cè)6構(gòu)造為環(huán)形，因此為白光形成了的環(huán)形出射面7。白光在此射出并且形成散射地扇 形散開的照明環(huán)8.該照明環(huán)用于對(duì)耳道壁進(jìn)行照明，以便能檢測(cè)皮膚上的光學(xué)特征，如斑 點(diǎn)、血管或毛發(fā)。將激光引入拍攝裝置1的玻璃纖維2首先延伸經(jīng)過透明體4的供應(yīng)側(cè)部段，并且 終止在金屬箍9，該金屬箍使玻璃纖維端部指向透明體4并固定玻璃纖維端部。玻璃纖維 2精確地在透明體4的軸線上延伸。從玻璃纖維端部射出的激光束10到達(dá)所謂的展像鏡 11.在該展寬鏡處，激光束展寬為環(huán)形的橫截面并被準(zhǔn)直。在該形式中，激光束對(duì)準(zhǔn)將激光 分為三束的環(huán)形投影透鏡12，所述激光被照射到耳道壁上。因此，在耳道壁上獲得了三個(gè)激 光環(huán)13.在此，設(shè)置在環(huán)形投影透鏡12內(nèi)部的攝像機(jī)14具有廣角物鏡15，通過該物鏡能夠 檢測(cè)一個(gè)較寬角度(例如直至45度)內(nèi)的反射光線。所檢測(cè)或接收的光線投影到攝像機(jī) 芯片16。通過攝像機(jī)14既可以拍攝耳道壁上的光學(xué)特征，也可以拍攝激光環(huán)13在耳道壁 上的反射。以下詳細(xì)說明拍攝裝置1以及整個(gè)按本發(fā)明的掃描裝置的功能。如上所述，掃描 裝置具有用于拍攝圖像系列的攝像機(jī)14。此外，掃描裝置具有對(duì)耳道進(jìn)行照明的光導(dǎo)系統(tǒng)， 激光導(dǎo)引系統(tǒng)和光學(xué)透鏡系統(tǒng)11和12，用于在耳道壁上投射結(jié)構(gòu)化的激光(例如環(huán)13)。 關(guān)于結(jié)構(gòu)化的光線的產(chǎn)生請(qǐng)參考文獻(xiàn)PCT/EP2008/050929。激光環(huán)13標(biāo)記耳道壁上的這樣一些點(diǎn)，為其通過三角測(cè)量法獲得間距信息。通過 拍攝裝置從耳道向外的運(yùn)動(dòng)掃描整個(gè)耳道壁。通過攝像機(jī)14拍攝的各個(gè)圖片借助于對(duì)耳 道壁自然特征的定位在三維空間中相互配準(zhǔn)。這些自然的或光學(xué)的特征可以是血管、顏色 與周圍的耳道壁有區(qū)別的皮膚斑點(diǎn)，毛孔等。這些特征也可以是如其它自然特征一樣在耳 道中存在的毛發(fā)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光學(xué)的自然特征的定位或跟蹤，對(duì)耳道散射地進(jìn)行照明，使得攝 像機(jī)14能檢測(cè)到這些特征。這些特征最終借助于圖像處理檢測(cè)并被逐幅圖片地進(jìn)一步跟 蹤，以獲得攝像機(jī)14的運(yùn)動(dòng)向量。通過這些信息使各個(gè)圖片相互配準(zhǔn)，以獲得一三維的散 點(diǎn)圖作為耳道的模型。所述特征的數(shù)量和質(zhì)量以恰當(dāng)?shù)能浖_定，并且相應(yīng)地控制或調(diào)節(jié) 耳道中的光量。根據(jù)激光環(huán)投影或其反射的清晰度調(diào)節(jié)激光束的強(qiáng)度。在激光束強(qiáng)度較高時(shí)，也 在較深的皮膚層反射明顯可測(cè)量的份額，因此相應(yīng)減小了清晰度。因此，調(diào)節(jié)允許了適應(yīng)性 改善各個(gè)拍攝或測(cè)量的精度。同樣的測(cè)量原理和同樣的測(cè)量裝置可以用于掃描人耳的外耳。在這種情況下，測(cè) 量或拍攝裝置側(cè)向地運(yùn)動(dòng)，因此投影的激光環(huán)經(jīng)過所有待掃描的部段。按本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備的一種特殊的實(shí)施形式的特征在于，散射的照明與激光照射 同時(shí)或交替進(jìn)行。按照另一種實(shí)施例，結(jié)構(gòu)化的照明(激光環(huán)13)在藍(lán)色的光譜范圍內(nèi)進(jìn) 行。這種藍(lán)色的照明在對(duì)皮膚的侵入深度或散射特性方面具有優(yōu)點(diǎn)。反之，散射的照明有 利地在白色的頻譜范圍內(nèi)進(jìn)行，以便能夠更好地識(shí)別自然特征。如果要進(jìn)一步提高特征識(shí) 別的質(zhì)量，可以必要時(shí)使用彩色攝像機(jī)作為接受單元。在上述的例子中，發(fā)光在分開的功能單元中進(jìn)行，并且通過光導(dǎo)系統(tǒng)2，3實(shí)現(xiàn)光 導(dǎo)引。作為替代，也可以如上所述地將一個(gè)或所有的光源(激光、LED)都包含在拍攝裝置本身內(nèi)。另一改進(jìn)方案在于，攝像機(jī)14的前透鏡與環(huán)形投影透鏡一體地構(gòu)造。然后，這種 構(gòu)件具有照明和成像功能。這種實(shí)施形式的特殊優(yōu)點(diǎn)在于，拍攝裝置對(duì)于臟污(例如耳垢) 不敏感。形成激光環(huán)投影透鏡和必要時(shí)形成攝像系統(tǒng)的魚眼透鏡的一體的光學(xué)元件尤其在 制造和系統(tǒng)精度方面也具有優(yōu)點(diǎn)。估值裝置優(yōu)選使用三角測(cè)量法來確定希望的間距信息。這利用到了如下事實(shí)激 光束和視線相對(duì)光軸(拍攝裝置的軸線)的角度和激光束和視線與光軸的兩個(gè)交點(diǎn)之間的 間距對(duì)于分別使用的拍攝裝置是已知的。激光束在耳道中不同地散射或反射。散射特性與耳道壁的組織類型有關(guān)。因此， 散射光的類型可以直接提供在耳道的皮膚后是骨材料還是軟組織的信息。激光在軟組織中 比在骨頭區(qū)域中侵入皮膚下面更深。這也導(dǎo)致不同的照明梯度(即，較清晰的或較寬的散 射激光環(huán))。通過無接觸的測(cè)量方法對(duì)耳通道或耳道的這些區(qū)域進(jìn)行的區(qū)分對(duì)于正確定位 助聽器是重要的。但這些信息也可以用于構(gòu)造助聽器殼體或耳科塑性材料。因此，通過按本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備可以在不使用輔助材料的情況下獲得耳道或外耳 的三維結(jié)構(gòu)?；趯?duì)自然特征的定位，測(cè)量系統(tǒng)的絕對(duì)位置以及相對(duì)頭部的相對(duì)位置都不 必是已知的。所述位置僅根據(jù)圖片計(jì)算，其中光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的特性是已知的。這些特性在 制造是通過校準(zhǔn)程序確定。因此，由使用者徒手移動(dòng)系統(tǒng)是可能的。耳蝸或外耳通常的形狀可以用于確定攝像機(jī)方向(上或下)。這用于獲得在監(jiān)視 器上的正確定向，而無需知道攝像機(jī)是如何插入耳道的。但這也可以通過位置傳感器或加 速度傳感器實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，散射的照明通過使光線例如從四個(gè)圓柱形地圍繞攝像機(jī)的中心光 纖導(dǎo)出而實(shí)現(xiàn)，使得在測(cè)量頭形成光環(huán)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于可以利用具有較小衰減的較厚 的光導(dǎo)體。激光也在中心傳遞到測(cè)量頭，并且圓形地環(huán)繞攝像機(jī)導(dǎo)引，以便到達(dá)產(chǎn)生激光環(huán) 的環(huán)形投影透鏡。這提高了測(cè)量頭的穩(wěn)定性。測(cè)量設(shè)備同時(shí)可以用做視頻耳鏡和測(cè)量設(shè)備。在觀察耳道時(shí)采集三維數(shù)據(jù)。視頻 耳鏡的屏幕上可以例如用顏色標(biāo)記所掃描的部分。因此可以將掃描數(shù)據(jù)用于助聽器的咨詢 和選擇，這通常是在耳鏡(Ohrenspiegelung)之后進(jìn)行的。
權(quán)利要求
一種用于檢測(cè)人耳的一部分、尤其是耳道的構(gòu)造的設(shè)備，該設(shè)備包括拍攝裝置(1)，該拍攝裝置用于檢測(cè)待檢測(cè)部段的第一和至少一個(gè)第二子部段的空間結(jié)構(gòu)，并用于檢測(cè)所述第一和至少一個(gè)第二子部段相對(duì)于所述待檢測(cè)部段的預(yù)定的光學(xué)特征的各一個(gè)表征位置的參數(shù)，以及估值裝置，該估值裝置用于通過基于它所檢測(cè)到的位置或者它的表征各自位置的參數(shù)對(duì)子部段的構(gòu)造進(jìn)行的組合而獲得所述待檢測(cè)部段的結(jié)構(gòu)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述拍攝裝置(1)具有激光裝置(2，11，12)，用該 激光裝置可產(chǎn)生錐面狀的測(cè)量光束(13)。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，用所述激光裝置(2，11，12)可同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)錐面狀 的測(cè)量光束(13)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其中，所述激光裝置(2，11，12)的激光束(10)的波 長位于藍(lán)色的光譜區(qū)域中。
5.如權(quán)利要求2至4之一所述的設(shè)備，其中，根據(jù)反射的光量調(diào)節(jié)所述激光裝置(2， 11，12)的激光強(qiáng)度。
6.如前列權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其中，用所述拍攝裝置(1)可檢測(cè)所述待檢測(cè)部 段的多個(gè)預(yù)定的光學(xué)特征。
7.如前列權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其中，所述拍攝裝置(1)具有用于散射地對(duì)所述 待檢測(cè)部段進(jìn)行照明的照明裝置(3，4，7)。
8.如前列權(quán)利要求之一所述的設(shè)備，其中，所述拍攝裝置(1)設(shè)計(jì)為圓柱形并且具有 小于5mm的直徑以及小于15mm的長度，使得該拍攝裝置能在耳道中軸向移動(dòng)。
9.一種用于檢測(cè)人耳的一部分、尤其是耳道的結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，檢測(cè)待檢測(cè)部段的第一和至少一個(gè)第二子部段的空間結(jié)構(gòu)和檢測(cè)第一和至少一個(gè)第二子部段相對(duì)于所述待檢測(cè)部段的預(yù)定光學(xué)特征的各一個(gè)表 征位置的參數(shù)，以及通過基于它檢測(cè)到的位置或它的表征各自位置的參數(shù)對(duì)子部段的結(jié)構(gòu)進(jìn)行的組合而 獲得所述待檢測(cè)部段的結(jié)構(gòu)信息。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，用拍攝裝置(1)檢測(cè)耳道的構(gòu)造和耳道中至少一 個(gè)光學(xué)特征，方式是在檢測(cè)之前將拍攝裝置(1)插入耳道中并為了進(jìn)行檢測(cè)而使該拍攝裝 置從所述耳道中運(yùn)動(dòng)出。
全文摘要
為了能夠舒適地確定患者耳并尤其是耳道的三維結(jié)構(gòu)，建議一種用于檢測(cè)人耳部段構(gòu)造的設(shè)備，該設(shè)備包括拍攝裝置(1)，該拍攝裝置用于檢測(cè)待檢測(cè)部段的第一子部段和至少一個(gè)第二子部段的空間結(jié)構(gòu)，以及用于檢測(cè)第一子部段和至少一個(gè)第二子部段相對(duì)于待檢測(cè)部段的預(yù)定光學(xué)特征的位置或者表征位置的參數(shù)。此外，該設(shè)備具有估值裝置，該估值裝置用于通過基于它檢測(cè)到的位置或它的表征有關(guān)位置的參數(shù)對(duì)子部段構(gòu)造進(jìn)行的組合而獲得待檢測(cè)部段的結(jié)構(gòu)信息。尤其可以根據(jù)耳道中的自然特征(如皮膚斑點(diǎn)或血管)將多個(gè)單獨(dú)的圖片綜合成一張三維圖片。
文檔編號(hào)A61B5/107GK101984915SQ20101024324
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者安頓·?？? 尤維·拉斯, 弗蘭克·福斯特, 馬丁·昆茲, 魯?shù)婪颉せ魻柶澕{ 申請(qǐng)人:西門子醫(yī)療器械公司