用于皮肤测试中的过敏反应的多模式分析的设备和用于皮肤测试中的过敏反应的多光谱成像的混合方法及其用于自动评估这些测试的结果的用途技术

一种用于在皮肤测试期间分析过敏反应的多模设备，以及一种对过敏反应进行多光谱成像的方法，该方法在通过执行皮肤Prick测试和Patch测试而引起的I型和IV型过敏反应的情况下，将热成像与激光多普勒血流仪或3D扫描相结合，以确认表皮高温测试的结果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于皮肤测试中的过敏反应的多模式分析的设备和用于皮肤测试中的过敏反应的多光谱成像的混合方法及其用于自动评估这些测试的结果的用途
本专利技术的主题是用于皮肤测试中的过敏反应的多模式分析的设备，以及在皮肤Prick测试和Patch测试中应用过敏物质而引起的I型和IV型过敏反应期间的过敏反应的多光谱成像的方法。
技术介绍
根据世界卫生组织(WHO)的资料，过敏症在最常见的慢性疾病中排名第三，被认为是所谓的生活方式疾病之一，目前，消除过敏症已成为医疗机构和各个政府的国际优先事项。WHO将21世纪描述为过敏流行的时代(WHO:WhiteBookonAllergy，2011-2012)。WHO专家估计，患有过敏症的人口数量每年增加0.5％至2.5％。就新的发病率而言，其他生活方式疾病均没有以这种速度增长。以过敏测试的形式进行的精确的仪器诊断是有效治疗的第一步。为患者提供便捷的诊断途径以及调整诊断工具以实现检测程序的自动化和标准化是一个挑战。世界过敏组织(WAO)将皮肤过敏测试视为过敏诊断的黄金标准，建议将其用作参考方法，将患者身体对测试的过敏原物质的实际过敏反应性复制。在临床实践中，目前使用两种不同类型的皮肤过敏测试：-在不同的变体中的Prick测试，包括对患者皮肤进行表层刺破，以及施加测试过的过敏原物质(过敏原)；这些测试用于检查I型过敏反应(速发型超敏反应)，主要针对吸入剂和食物过敏原。-Patch测试，其包括使用由患者佩戴的专用贴片将被测物质(半抗原)直接施加在未受损的皮肤上至少48小时；这些测试用于确定IV型过敏反应(迟发性超敏反应)，该IV型过敏反应发生在包括各种类型的职业性过敏的过敏性接触性皮炎期间。两种皮肤测试的共同问题是读数方法，因为Prick测试和Patch测试目前仅由医师基于皮肤表面可见的症状进行评估，并且采用了借助于简单的毫米级的简单标尺的视觉评估技术。在Prick测试的情况下，读数涉及测量过敏性肿块的大小并将其与组胺对照区(暴露于盐酸组胺)的肿块大小进行比较，以及测量过敏性红斑的大小，并随后将结果标注在点式分级表的不同变体上。在Patch测试的情况下，除了评估过敏性红斑的存在之外，医师还评估是否存在非特异性症状，即在使用测试物质的部位是否出现丘疹和/或囊泡，其结果也会标注在点式分级表上。根据医师观察到的非特异性皮肤症状的皮肤测试(Prick测试和Patch测试)的视觉读数法不能确保读数的可重复性，因此不能提供必要的标准化，并且不满足循证医学(EBM)的标准，这需要根据可测量的生化或生物物理定量指标确定的所谓的标记物，以便后续评估。视觉方法是一种作者技术，受未知水平的假阳性和假阴性读数影响。从WO2016/064795A1中已知一种用于皮肤测试读数的装置，其具有壳体和短波红外检测器(SWIR)。SWIR检测器能够设置有透镜，以使得能够记录患者皮肤测试区域的图像，并被配置为在局部施加过敏原后检测该测试区域中的皮肤病变(囊泡、脓疱)。WO2016/096591A1描述了一种在皮肤测试过程中检测患者过敏的方法，所述方法包括：在施加了过敏原的患者皮肤区域上按空间布局记录两组辐射强度值——用于可见光辐射和红外辐射，随后在血管容积图(PPG)中生成两组对应的脉冲波振幅空间分布图，将它们相互比较并与被测皮肤区域进行比较，并在此基础上确定患者是否对所测试的过敏原出现过敏反应。WO2014182932A1公开了一种检测过敏反应的特异性和强度的方法，该方法通过用含有多个表位的微针系统刺破患者的皮肤，然后测定皮肤对这些过敏原的反应。通过热成像相机测量反应，并基于这些结果进行分析并选择可能的疗法。US2012253224A1描述了一种用于进行皮肤过敏测试的设备，其设置有具有用于在患者皮肤上标记测试区域的孔的壳体和用于记录测试区域图像的相机、发光元件、将设备连接到患者手臂的装置以及图像处理控制器。US20170007170A1描述了一种用于执行皮肤过敏性测试的装置，其包括可固定在皮肤上的粘合剂载体带，在该粘合剂载体带下侧设置有用于将过敏原引入穿刺的微针。该分析基于对使用绑带前后患者皮肤表面积的图像比较，然后对这两个图像进行电子分析。此外，WO2013116316A1公开了一种具有至少一个高光谱成像单元的高光谱成像系统，所述高光谱成像单元包括：透镜，用于将漫射光、反射光或穿过测试对象的光导向高光谱滤镜系统，该系统将光分成离散的光谱带；传感器，用于记录这种辐射，并产生与被测对象相对应的适当电信号；以及至少一个处理器，用于根据来自高光谱图像的数据确定生物参数。WO2014140215A1描述了用于在前臂区域的三维表示中测量囊泡的大小并检测过敏的方法和装置。该装置对具有囊泡的手臂进行三维扫描，并且通过数字处理，获得了特定囊泡的三维表示，从而为诊断过敏反应奠定了基础。US20040176701A1公开了一种用于测试IV型过敏反应的装置，其使用比较测量，即比较在未暴露于过敏原的皮肤区域和露于过敏原的皮肤区域的血管中发现的由血细胞散射的激光束。PL410688A1涉及一种接触式热光学系统及其对在皮肤过敏反应中组胺诱导的皮下高热反应大小进行无创成像的用途。该系统的操作基于记录热光学系统的颜色变化，该热光学系统基于响应于由过敏反应触发的局部高热而改变构象的液晶混合物。在该文献中描述的液晶接触热成像技术是一种热成像技术，但与基于使用红外热成像相机进行远程(发射)热成像的其他解决方案不同的是，它使得能够以1:1的比例无损地表示皮肤表面上的过敏性高热反应。此外，US2018014734A1还描述了一种用于分析人体组织、尤其是皮肤的热传递(包括热导率、热扩散率、热容量)的装置。该装置包括向组织供热的元件以及检测器，该检测器记录受热影响的组织的生理参数或物理特性的空间和时间分布。该信息可以与血流的速率和/或方向、血管闭塞的存在、与炎症反应相关的循环变化、水合作用的水平以及其他生理参数相关。US2010121200A1公开了一种装置，其被设计为使用热成像装置、血管闪烁显像技术或激光多普勒血流计来突出血流的局部变化，以支持病理生理组织变化的诊断，尤其是烧伤。US2017035344A1涉及一种使用热面部测量的过敏检测系统，其包括带有热成像相机的框架，该热成像相机被安装在患者头部上距离患者面部不到10cm的地方并被配置为记录患者鼻子的至少一部分的热图像，该热图像在经过数字处理后形成确定过敏反应大小的基础。此外，US4819657B1涉及一种自动过敏反应检测系统，该系统包括设置有电子系统和用于将过敏原经皮递送至患者身体的装置的电极。电极还设置有温度传感器以测量与过敏原实施部位相邻的皮肤区域的温度。每30秒进行一次测量，持续15分钟，结果以图形形式显示给医师。US20040019269A1公开了一种利用红外热成像技术对动物的炎症和感染进行早期检测的方法。最后，US2008269635A1描述了一种过敏测试系统，其特征在于：微针穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在皮肤过敏Prick测试和Patch测试中对过敏皮肤反应的生物物理参数进行多模成像和分析的设备，具有混合结构，在从底部敞开的壳体中集成了包含红外热成像相机的记录系统，所述红外热成像相机在760nm至100μm的电磁波长范围内工作，所述设备的特征在于，集成的记录系统包含固定式相机(1)，所述固定式相机带有CCD或CMOS感光矩阵并且在380nm至780nm的电磁波长范围内的可见光谱中工作；并且另外，所述设备还具有旋转管，所述旋转管包括三维光学扫描仪(3D)(5)；用于透皮激光多普勒血流仪的多普勒传感器(4)；加热和冷却系统(18)；稳定的黑色热电偶和间隔件(15)形式的校准系统，其中，所述间隔件(15)可释放地连接到所述壳体(19)的下边缘，其中所述间隔件为不带上部底座和下部底座的环形或棱柱形，并在所述壳体(19)和被测皮肤区域(17)之间限定封闭空间，所述封闭空间又由所述间隔件(15)的下部中的孔限定；而所述固定式相机(1)、热成像相机(2)以及所述垂直可伸缩多普勒传感器(4)则被安装在所述壳体(19)内的中央位置，所述固定式相机、所述热成像相机以及所述垂直可伸缩多普勒传感器在组装状态下位于所述被测皮肤区域(17)的正上方；在包含所述固定式相机(1)、所述热成像相机(2)以及所述多普勒传感器(4)的壳体(19)的下部设置有由步进电机驱动的旋转管，所述旋转管从顶部和底部均敞开，并带有内置的3D光学扫描仪系统(5)；所述光学扫描仪系统包括带有LED光源的图案投影仪(5a)、垂直图案投影格栅(5b)以及记录仪(5c)，所述记录仪配备有在300nm至1000nm的波长范围中工作的全光谱数码相机；其中，所述图案投影仪(5a)和所述记录仪(5c)都被安装在相对于所述旋转管的下部开口倾斜的一个平面上；并且所述管本身被布置在圆形框架上，以使得能够在垂直于所述热成像相机(2)光轴的平面内作圆周运动。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180430 PL P.4253951.一种用于在皮肤过敏Prick测试和Patch测试中对过敏皮肤反应的生物物理参数进行多模成像和分析的设备，具有混合结构，在从底部敞开的壳体中集成了包含红外热成像相机的记录系统，所述红外热成像相机在760nm至100μm的电磁波长范围内工作，所述设备的特征在于，集成的记录系统包含固定式相机(1)，所述固定式相机带有CCD或CMOS感光矩阵并且在380nm至780nm的电磁波长范围内的可见光谱中工作；并且另外，所述设备还具有旋转管，所述旋转管包括三维光学扫描仪(3D)(5)；用于透皮激光多普勒血流仪的多普勒传感器(4)；加热和冷却系统(18)；稳定的黑色热电偶和间隔件(15)形式的校准系统，其中，所述间隔件(15)可释放地连接到所述壳体(19)的下边缘，其中所述间隔件为不带上部底座和下部底座的环形或棱柱形，并在所述壳体(19)和被测皮肤区域(17)之间限定封闭空间，所述封闭空间又由所述间隔件(15)的下部中的孔限定；而所述固定式相机(1)、热成像相机(2)以及所述垂直可伸缩多普勒传感器(4)则被安装在所述壳体(19)内的中央位置，所述固定式相机、所述热成像相机以及所述垂直可伸缩多普勒传感器在组装状态下位于所述被测皮肤区域(17)的正上方；在包含所述固定式相机(1)、所述热成像相机(2)以及所述多普勒传感器(4)的壳体(19)的下部设置有由步进电机驱动的旋转管，所述旋转管从顶部和底部均敞开，并带有内置的3D光学扫描仪系统(5)；所述光学扫描仪系统包括带有LED光源的图案投影仪(5a)、垂直图案投影格栅(5b)以及记录仪(5c)，所述记录仪配备有在300nm至1000nm的波长范围中工作的全光谱数码相机；其中，所述图案投影仪(5a)和所述记录仪(5c)都被安装在相对于所述旋转管的下部开口倾斜的一个平面上；并且所述管本身被布置在圆形框架上，以使得能够在垂直于所述热成像相机(2)光轴的平面内作圆周运动。


2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述热成像相机系统(2)包含至少一个或更多个相互连接的传感器，总共提供偶数个热探测器，优选地是非制冷微辐射热计矩阵，其热电偶矩阵的固有分辨率为至少640x480。


3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述热成像相机系统(2)集成有包含视角为至少60°x45°的单透镜或多透镜物镜的光学系统，从而提供在皮肤上投射到相机矩阵上的像素尺寸不小于0.15x0.15mm(IFOV)，并且由3x3像素组成的分析场的尺寸不大于0.5mm(MFOV)。


4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，所述热成像相机系统(2)适用于在距离不超过100mm处测量不小于60x150mm的区域上的被测皮肤的温度。


5.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述热成像相机系统(2)设置有人造皮肤主样本，所述人造皮肤主样本将人造皮肤的发射率ε设置为不低于0.98的水平，并且允许将温度参考点设置为由所述热成像相机记录的温度范围内的任何值，但在不小于0℃至100℃的范围内。

【专利技术属性】
技术研发人员：亚采克·施特平，拉多斯劳·索兰，帕维尔·卢卡西维奇，
申请(专利权)人：米尔顿艾塞克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：波兰;PL