用于對相關(guān)聯(lián)組織進(jìn)行光學(xué)分析的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于確定指示番茄紅素的濃度的第一參數(shù)的裝置100、方法和計(jì)算機(jī)程序。具體而言，本發(fā)明涉及裝置100，裝置100包括光譜儀02，所述光譜儀包括光源104和被布置為經(jīng)由介入設(shè)備112測量光譜的檢測器106、108。這使得能夠確定指示番茄紅素濃度的第一參數(shù)。番茄紅素濃度可以充當(dāng)針對不同組織類型的區(qū)別性特征，所述不同組織類型例如為前列腺器官和相關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)。所述裝置在特定實(shí)施例中可以被布置為基于番茄紅素的濃度確定指示組織類型的第二參數(shù)。根據(jù)特定實(shí)施例，所述裝置依賴于漫反射光譜法(DRS)。
【專利說明】用于對相關(guān)聯(lián)組織進(jìn)行光學(xué)分析的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于對相關(guān)聯(lián)組織進(jìn)行光學(xué)分析的裝置，并且更具體地涉及一種 用于確定指示所述相關(guān)聯(lián)組織的組織類型的參數(shù)的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序。

【背景技術(shù)】
[0002] 在包括相關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的腫瘤外科和前列腺癌處置領(lǐng)域中的介入期間，重要的是能夠 將病理組織與正常組織區(qū)分開來，以便例如確保在正確的位置上執(zhí)行處置。盡管血液成分 中的差別將可能提供區(qū)分前列腺器官的特定結(jié)構(gòu)的可能性，但它們例如在早期前列腺癌中 并不總是足夠的。
[0003] W0 2010/144081 A1公開了用于檢測來自樣品的拉曼散射光的裝置，所述樣品包 括體內(nèi)生物組織樣品。所述裝置包括：樣品探針，其包括光纖，所述光纖適于沿所述光纖向 所述樣品傳送激發(fā)光，并且適于沿相同的光纖收集來自所述樣品的拉曼散射光；光學(xué)模塊， 其被耦合到所述樣品探針，所述光學(xué)模塊適于引導(dǎo)激發(fā)光和拉曼散射光，并且適于將激發(fā) 光與拉曼散射光分離；以及檢測器模塊，其被耦合到所述光學(xué)模塊，所述檢測器模塊適于在 特定光譜區(qū)上檢測來自所述樣品的拉曼散射光，所述特定光譜區(qū)包括約2000CHT 1或更小。
[0004] 對區(qū)分前列腺器官內(nèi)的特定組織類型能夠有益的裝置就將是有利的。
[0005] 因此，對區(qū)分前列腺器官內(nèi)的特定組織類型能夠有益的改進(jìn)裝置將是有利的，并 且尤其地，更為簡單、精確、有效且可靠的裝置將是有利的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 具體而言，以下可以被視為本發(fā)明的目的：提供一種對區(qū)分前列腺器官內(nèi)的特定 組織類型能夠有益的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序，其簡單、精確、有效且通用地，解決上面提及 的現(xiàn)有技術(shù)的問題。
[0007] 本發(fā)明另外的一是提供對現(xiàn)有技術(shù)的替代。
[0008] 因此，意圖在本發(fā)明的第一方面中，通過提供用于對相關(guān)聯(lián)組織進(jìn)行光學(xué)分析的 裝置，獲得上述目的以及若干其他目的，所述裝置包括：
[0009] -光譜儀，其用于獲得表示所述相關(guān)聯(lián)組織的光譜的測量數(shù)據(jù)，所述光譜儀包括
[0010] -光源，
[0011] -光學(xué)檢測器，
[0012] -介入設(shè)備，其適用于插入到所述相關(guān)聯(lián)組織中，所述介入設(shè)備包括
[0013] -一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)引，用于
[0014] -將光子從所述光源（104)引導(dǎo)至所述介入設(shè)備的遠(yuǎn)端上的出口位置（218)，所述 光子能從所述出口位置發(fā)出，以及用于
[0015] -將光子從所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端上的入口位置（220)引導(dǎo)至所述光學(xué)檢測器 (106)，
[0016] -使得能夠在所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端的位置處獲得表示所述相關(guān)聯(lián)組織的所述 光譜的所述測量數(shù)據(jù)，以及
[0017] -處理器，其被布置用于
[0018] -接收所述測量數(shù)據(jù)，
[0019] -根據(jù)所述數(shù)據(jù)確定指示在所述相關(guān)聯(lián)組織中的番茄紅素的濃度的第一參數(shù)。
[0020] 本發(fā)明尤其地，但非派他性地，有利于獲得用于對相關(guān)聯(lián)組織進(jìn)行光學(xué)分析的簡 單、精確、有效且可靠的裝置，其可以被用于確定指示在相關(guān)聯(lián)組織中的番茄紅素的濃度的 第一參數(shù)。
[0021] 應(yīng)理解，指示在所述相關(guān)聯(lián)組織中的番茄紅素的濃度的所述第一參數(shù)可以尤其指 示番茄紅素的比濃度，例如在發(fā)色團(tuán)的混合物（例如類胡蘿卜素的混合物）內(nèi)番茄紅素的 比（"分"）濃度。例如，所述第一參數(shù)可以指示番茄紅素的比濃度?？梢栽谶@樣的相關(guān)聯(lián) 組織中，確定番茄紅素的比濃度，所述相關(guān)聯(lián)組織包括高于番茄紅素的比（"分"）濃度的胡 蘿卜素的總濃度。
[0022] 通過本發(fā)明解決了區(qū)分前列腺器官內(nèi)的特定組織類型的問題，本發(fā)明使得能夠?qū)?找額外的區(qū)別特征，即番茄紅素的濃度，其能夠?qū)崿F(xiàn)對前列腺器官系統(tǒng)中（即前列腺器官 以及相關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)中）的各種正常和/或患病組織結(jié)構(gòu)的區(qū)分。
[0023] 本發(fā)明基于本發(fā)明人的以下洞悉，即可以經(jīng)由介入設(shè)備測量番茄紅素。測量番茄 紅素的濃度可以是有用，因?yàn)榉鸭t素的濃度的這種度量可以充當(dāng)區(qū)分特征，例如用于在 組織類型之間進(jìn)行區(qū)分，例如確定前列腺組織是正常組織還是腫瘤組織。
[0024] 本發(fā)明的主旨可以被視為提供一種能夠例如以微創(chuàng)方式在器官中測量番茄紅素 的裝置。
[0025] 本發(fā)明提供解決技術(shù)問題的技術(shù)方案，并且可以輔助醫(yī)師做出診斷或處置患者。
[0026] 番茄紅素在本領(lǐng)域是已知的。番茄紅素是類胡蘿卜素家族的成員。類胡蘿卜素是 一大群分子的統(tǒng)稱術(shù)語，其中，存在超過幾百種變體。兩個(gè)最常見的變體分別為能夠在胡蘿 卜和番茄中發(fā)現(xiàn)的β胡蘿卜素和番茄紅素。這兩種類胡蘿卜素當(dāng)存在于皮膚中時(shí)，均可以 在一定程度上充當(dāng)抗太陽光物質(zhì)，因?yàn)槲赵赨V和藍(lán)色波長區(qū)最明顯。然而，類胡蘿卜素 不僅出現(xiàn)皮膚中而且還出現(xiàn)在血流、主動脈和黃斑中。
[0027] 注意到，盡管存在現(xiàn)有技術(shù)，例如W0 2010/144081 Α1，其據(jù)稱可以能夠采用介入 設(shè)備并確定在相關(guān)聯(lián)組織中可以指示例如可能由類胡蘿卜素引起的所謂的"C = C鍵"的存 在的參數(shù)，但這樣的現(xiàn)有技術(shù)仍沒有實(shí)現(xiàn)確定指示在相關(guān)聯(lián)組織中的番茄紅素的濃度的參 數(shù)，因?yàn)檫@樣的現(xiàn)有技術(shù)不能夠解析出涉及哪種類胡蘿卜素。
[0028] 當(dāng)提及番茄紅素的濃度時(shí)，理解要以每體積的量測量番茄紅素的濃度，例如摩爾 濃度（即，番茄紅素的量除以體積）。進(jìn)一步理解，可以在+/-30 %以內(nèi)的準(zhǔn)確度內(nèi)，確定發(fā) 色團(tuán)（例如番茄紅素）在相關(guān)聯(lián)組織中的濃度，例如+/-25%以內(nèi)，例如+/-20%以內(nèi)，例如 +/-18 %以內(nèi)，例如+/-16%以內(nèi)，例如+/-14%以內(nèi)，例如+/-12%以內(nèi)，例如+/-10%以內(nèi)， 例如+/_9 %以內(nèi)，例如+/_8 %以內(nèi)，例如+/_7 %以內(nèi)，例如+/_6 %以內(nèi)，例如+/_5 %以內(nèi)， 例如+/_4%以內(nèi)，例如+/-3%以內(nèi)，例如+/_2 %以內(nèi)，例如+/_1 %以內(nèi)。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，對所述第一參數(shù)的確定使得能夠在正 常組織與腫瘤組織之間，例如在正常前列腺組織與腫瘤組織之間進(jìn)行區(qū)分。這可以是有利 的，在于所述裝置可以使得能夠測量在前列腺中的組織中的番茄紅素的濃度，并因此使得 能夠確定所述組織是正常組織還是腫瘤組織。
[0030] 要將光廣泛地解釋為包括波長間隔的電磁輻射，包括可見、紫外（UV)、近紅外 (NIR)、紅外（IR)、X射線。要將術(shù)語光學(xué)理解為涉及光。
[0031] 要將光譜理解為與多個(gè)波長的光相關(guān)的信息，例如針對多個(gè)波長的光給出的強(qiáng)度 參數(shù)、吸收參數(shù)、散射參數(shù)或透射參數(shù)。連續(xù)光譜表示光譜信息，但還要理解，與在離散波長 處的光相關(guān)的信息可以表不光譜。
[0032] 將光譜儀理解為在本領(lǐng)域常見的。理解，所述光譜儀包括用于選擇波長的器件，例 如透射濾波器或光柵。或者，可以使用波長特定的光源，例如發(fā)光二極管或LASER，或者可以 使用波長特定的光學(xué)檢測器。光譜過濾可以出現(xiàn)在所述系統(tǒng)的不同地方，例如其可以出現(xiàn) 在第二光源與所述介入設(shè)備之間，其可以出現(xiàn)在所述介入設(shè)備中，或者其可以出現(xiàn)在所述 介入設(shè)備與所述光學(xué)檢測器之間。
[0033] 介入設(shè)備在本領(lǐng)域是周知的，并且可以包括以下中的任一個(gè)：內(nèi)窺鏡、導(dǎo)管、活檢 針。介入設(shè)備一般可以被理解為細(xì)長探針，例如適合被用于微創(chuàng)介入中。介入設(shè)備一般可 以被理解為適合插入到身體開口、體腔和/或動物或人類器官（例如前列腺或肝臟）中。 介入設(shè)備可以被理解為具有至少為lcm的長度的細(xì)長探針，例如至少2cm，例如至少3cm，例 如至少4cm，例如至少5cm，例如至少6cm，例如至少7cm，例如至少8cm，例如至少9cm，例如 至少10cm，例如至少15cm，例如至少20cm，例如至少25cm，例如至少30cm，例如至少50cm, 例如至少75cm,例如至少100cm,例如至少125cm,例如至少150cm,例如至少175cm,例如至 少200cm。介入設(shè)備可以被理解為具有小于5. 0cm的直徑的細(xì)長探頭，例如小于4. 5cm，例 如小于4. 0cm，例如小于3. 5cm，例如小于3. 0cm，例如小于2. 5cm，例如小于2. 0cm，例如小于 1. 5cm，例如小于1. 0cm，例如小于0· 5cm。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，所述處理器還被布置用于根據(jù)所述第 一參數(shù)確定指示組織類型的第二參數(shù)。根據(jù)該實(shí)施例的所述裝置可以被視為簡單的，在于 其使得能夠獲得表示光譜的測量數(shù)據(jù)，并且還使得能夠從所述測量數(shù)據(jù)提取信息以用于將 參數(shù)分配到所述相關(guān)聯(lián)組織。換言之，所述裝置使得能夠確定指示在所述相關(guān)聯(lián)組織中的 番茄紅素的濃度的第一參數(shù)，并且還使得能夠根據(jù)所述第一參數(shù)確定指示組織類型的第二 參數(shù)，即所述裝置使得能夠在相關(guān)聯(lián)組織內(nèi)進(jìn)行測量（例如在前列腺內(nèi)進(jìn)行體內(nèi)測量），并 分配指示相同組織的組織類型（例如正?；蚰[瘤）的參數(shù)。注意到，該實(shí)施例基于以下洞 悉，即對在特定組織（例如前列腺組織）中的番茄紅素的濃度的確定可以指示所述組織的 狀態(tài)（即為正常組織或腫瘤組織）。因此該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，其使得能夠使用相對簡單的 裝置，用于執(zhí)行微創(chuàng)測量，所述微創(chuàng)測量可以得到指示器官（例如前列腺）的狀態(tài)的參數(shù)。
[0035] 應(yīng)理解，區(qū)分可以包括在組織狀況之間的區(qū)分，例如在正常組織與腫瘤組織之間 的區(qū)分。這可以是相關(guān)的，以確保在腫瘤學(xué)領(lǐng)域中的處置是在正確的位置上執(zhí)行的。例如， 對前列腺中的小腫瘤病灶的消融要求消融針尖端的準(zhǔn)確放置。通過例如X射線或超聲的圖 像引導(dǎo)能夠提供寶貴的反饋，但這些導(dǎo)航器件沒有提供來自針尖端的實(shí)時(shí)反饋。這使得利 用這些技術(shù)難以瞄準(zhǔn)小的病灶。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)可以是，其使得能夠更可靠地在組織類 型之間進(jìn)行區(qū)分，因?yàn)槠涫沟媚軌虼_定并使用新的區(qū)分特征，即番茄紅素的濃度。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，所述裝置被布置用于獲得表示所述光 譜的測量數(shù)據(jù)，其中，所述光譜為漫反射光譜。漫反射光譜法（DRS)是本領(lǐng)域已知的。DRS 可以有利于確定一種或多種光學(xué)吸收物質(zhì)（例如番茄紅素）的濃度，即使是在復(fù)雜樣品中， 例如在其中可能存在多種發(fā)色團(tuán)（例如番茄紅素、血紅素等）的相關(guān)聯(lián)組織中。大體上， DRS可以通過根據(jù)入射光的衰減來確定光學(xué)吸收物質(zhì)（發(fā)色團(tuán)）的濃度而起作用，并且DRS 也可以考慮到樣品的散射，例如所述相關(guān)聯(lián)組織的散射。例如，可以基于番茄紅素的吸收系 數(shù)確定番茄紅素的濃度。DRS的另一可能的優(yōu)點(diǎn)可以是，由于采用漫射光子，可以探查所述 相關(guān)聯(lián)組織的相對大的區(qū)域，即使是針對相對小的介入設(shè)備。探查相對大的區(qū)域可以被示 為優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠浣档土诵〉膫斡爸鲗?dǎo)從所探查區(qū)域中檢索的信息的風(fēng)險(xiǎn)。此外，DRS因其允 許相對簡單的裝置和技術(shù)，而可以被視為是有利的。
[0037] 在本申請中，已表明番茄紅素具有比吸收曲線。利用DRS，能夠利用這些吸收作用， 以確定番茄紅素的濃度，即確定特定類胡蘿卜素，例如番茄紅素的濃度。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，所述出口位置和所述入口位置被定位 為具有針對要執(zhí)行的漫反射光譜測定（DSR)足夠的相對距離。漫射理論可能要求第一（發(fā) 射）導(dǎo)引的出口位置與第二（收集）導(dǎo)引和第三（收集）導(dǎo)引、第四（收集）導(dǎo)引等中的 任一個(gè)的入口位置之間的中心距離分隔之間的特定最小距離d。距離d對于DRS是重要的， 因?yàn)樵摼嚯x確定了準(zhǔn)確度以及還有由DRS探查的區(qū)域的空間深度。大致d/2的深度被探 查。如果存在兩個(gè)光導(dǎo)，則能夠通過將距離d選擇為足夠大使得所探查的體積足夠大，且探 查深度大致等于光纖之間的距離的一半（即d/2的深度），而規(guī)避偽影在光學(xué)組織表征中的 影響。
[0039] 在具體實(shí)施例中，（第一（發(fā)射）導(dǎo)引的）出口位置與（第二（收集）導(dǎo)引中的 任一個(gè)的）入口位置之間的中心距離分隔之間的中心距離分隔d可以在毫米范圍內(nèi)，例如 至少0· 1mm,例如至少0· 5mm,例如至少1mm,例如至少2mm,例如2. 5mm,例如至少3mm,例如 至少5mm,例如至少10mm。
[0040] 全部導(dǎo)引均可以為芯直徑在微米范圍內(nèi)的低0H光纖，例如為200微米的芯直徑。 包含低0H的纖維（有時(shí)也被稱作VIS-NIR纖維）通常適用于光譜的可見（VIS)和近紅外 (NIR)部分。
[0041] 還注意到，如果存在多于兩個(gè)光導(dǎo)（即多于一個(gè)出口位置和/或多于一個(gè)入口位 置），則能夠在所述介入設(shè)備前方的不同距離探查不同體積。在該情況中，可以對光學(xué)信號 有影響的（例如來自局部組織偽影的）可能作用可以被認(rèn)為是可以幫助醫(yī)師（解釋數(shù)據(jù)） 的額外的信息源，而不僅僅被認(rèn)為是偽影。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，所述處理器還被布置用于確定一個(gè)或 多個(gè)第三參數(shù)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)第三參數(shù)中的每個(gè)均指示在所述相關(guān)聯(lián)組織中的除 番茄紅素以外的其他發(fā)色團(tuán)的濃度。應(yīng)理解，所述一個(gè)或多個(gè)第三參數(shù)可以為單個(gè)數(shù)字或 包括多個(gè)數(shù)字的集。例如，所述一個(gè)或多個(gè)第三參數(shù)可以為單個(gè)數(shù)字，其中，所述數(shù)字指示 在所述相關(guān)聯(lián)組織中的除番茄紅素以外的其他發(fā)色團(tuán)的濃度。在另一范例中，所述一個(gè)或 多個(gè)第三參數(shù)可以為包括多個(gè)數(shù)字的集，其中，每個(gè)數(shù)字均指示在所述相關(guān)聯(lián)組織中的除 番茄紅素以外的發(fā)色團(tuán)的濃度。在具體實(shí)施例中，除番茄紅素以外的其他發(fā)色團(tuán)可以選擇 包括以下的組：貝塔胡蘿卜素、膠原蛋白、彈性蛋白、膽汁、含氧血紅蛋白、脫氧血紅蛋白、膽 紅素、脂質(zhì)和水。確定一個(gè)或多個(gè)第三參數(shù)（其中，所述一個(gè)或多個(gè)第三參數(shù)中的每個(gè)均指 示在所述相關(guān)聯(lián)組織中的除番茄紅素以外的其他發(fā)色團(tuán)的濃度）的優(yōu)點(diǎn)可以為，可以因此 得到有關(guān)所述相關(guān)聯(lián)組織的更多信息。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，所述處理器還被布置用于基于所述測 量數(shù)據(jù)確定散射參數(shù)。這樣的可能優(yōu)點(diǎn)可以為，對散射參數(shù)的確定使得能夠考慮到所述散 射參數(shù)。例如，如果在相關(guān)聯(lián)組織中存在散射，則用于分解來自所述相關(guān)聯(lián)組織中的不同光 學(xué)活性成分（例如發(fā)色團(tuán)）的貢獻(xiàn)的算法可能不能夠正確地分解貢獻(xiàn)并正確定量成分，除 非所述算法確定所述散射參數(shù)并將其考慮在內(nèi)。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其還包括介入設(shè)備，所述介入設(shè)備包括：第 一導(dǎo)引，其用于將光子從所述光源引導(dǎo)至所述介入設(shè)備的遠(yuǎn)端上的出口位置，所述光子能 從所述出口位置發(fā)出；第二導(dǎo)引，其用于將光子從所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端上的入口位置 引導(dǎo)至所述光學(xué)檢測器。所述第一導(dǎo)引和所述第二導(dǎo)引可以為兩個(gè)單獨(dú)的導(dǎo)引，它們在空 間上彼此分開。所述第一和第二中的每個(gè)均被理解為光導(dǎo)，例如光纖，例如光波導(dǎo)。具有第 一導(dǎo)引和第二導(dǎo)引的優(yōu)點(diǎn)可以為，其使得能夠分別將光子引導(dǎo)至出口位置并從入口位置引 導(dǎo)，以便將光子從所述光源分別帶至所述光學(xué)檢測器。
[0045] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，所述出口位置和所述入口位置被空間 分離并且被空間取向?yàn)槭沟茫趯⑺鼋槿朐O(shè)備的所述遠(yuǎn)端定位為毗鄰所述相關(guān)聯(lián)組織 時(shí)，當(dāng)所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端被置于毗鄰所述相關(guān)聯(lián)組織時(shí)，所述入口位置不與從所述 出口位置發(fā)出的彈道光子交叉。應(yīng)理解，所述入口位置不與從所述出口位置發(fā)出的，至少從 實(shí)際視點(diǎn)發(fā)出的彈道光子交叉。針對所有實(shí)踐目的，命中所述入口位置的彈道光子的數(shù)目 非零但可忽略。
[0046] 將彈道光子解釋為沿直線移動而沒有被散射多于一次的光子，例如被用于成像的 光子，其在被成像對象上被散射一次。
[0047] 漫射光子為經(jīng)歷多次散射事件（例如多次隨機(jī)散射事件）的光子。散射事件可以 為彈性的，例如瑞利散射，或?yàn)榉菑椥缘?，例如拉曼散射。在所述出口位置處發(fā)出的光子的 吸收可以發(fā)生在產(chǎn)生特定吸收帶的特定波長，所述特定吸收帶可見于在所述入口位置處收 集的漫射光子的光譜中。
[0048] 通過如所述地布置入口位置和出口位置，在所述入口位置處收集的光子中的大多 數(shù)都將是已在出口位置與入口位置之間橫貫相對長的且非直線路徑的漫射光子?？傮w上， 當(dāng)使用大量光子時(shí)，如一般情況那樣，收集的所述信息與在所述入口位置處收集的光子一 起將依賴于所述介入設(shè)備前方的區(qū)，該區(qū)被在所述出口位置處發(fā)出的漫射光子橫貫。
[0049] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，所述出口位置和所述入口位置被空間 分離并且被空間取向?yàn)槭沟?，在將所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端定位為毗鄰所述相關(guān)聯(lián)組織 時(shí)，能在所述出口位置處發(fā)出并且隨后能在所述入口位置處收集的光子為經(jīng)歷多次散射事 件的漫射光子。收集漫射光子的優(yōu)點(diǎn)可以為，它們與彈道光子相比較，一般橫貫更大的區(qū) 域。
[0050] 要指出，術(shù)語"漫射光子"或"彈道光子"不涉及所述光子本身的性質(zhì)，而是相反， 涉及當(dāng)所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端被置于所述相關(guān)聯(lián)組織前方時(shí)，所述光子當(dāng)從所述出口位 置被發(fā)出時(shí)在所述出口位置與所述入口位置之間采取的路徑。
[0051] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，從所述出口位置處發(fā)出的光子為非聚 焦的。所述光子可以在離開所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端上的所述出口位置之后最初構(gòu)成近軸 或發(fā)散光束，或者它們可以以其他方式為非聚焦的。在本上下文中應(yīng)理解，離開所述介入設(shè) 備的所述遠(yuǎn)端上的所述出口位置的光子如果它們不在相當(dāng)于第一區(qū)域的空間尺度的距離 內(nèi)聚焦，則被視為非聚焦的。這樣的可能優(yōu)點(diǎn)在于，由于散焦，能量被劃分在毗鄰的相關(guān)聯(lián) 組織的較寬區(qū)域上，并且因此，存在較小的損害毗鄰的相關(guān)聯(lián)組織的風(fēng)險(xiǎn)。
[0052] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，所述裝置還包括數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫 被操作性地連接到所述處理器。這樣的優(yōu)點(diǎn)可以為，所述處理器可以訪問被儲存在所述數(shù) 據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)可以有益于根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)確定指示在所述相關(guān)聯(lián)組織中的番 爺紅素的濃度的第一參數(shù)。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明另外的實(shí)施例，提供一種裝置，其中，所述數(shù)據(jù)庫包括表示一個(gè)或多個(gè) 光譜的預(yù)定數(shù)據(jù)，其中，一個(gè)預(yù)定數(shù)據(jù)（例如一個(gè)預(yù)定光譜）表示番茄紅素的光譜。在所述 數(shù)據(jù)庫中儲存有表示光譜的預(yù)定數(shù)據(jù)可以有益于根據(jù)所述測量數(shù)據(jù)確定指示在所述相關(guān) 聯(lián)組織中的番茄紅素的濃度的第一參數(shù)，以及根據(jù)所述第一參數(shù)確定指示組織類型的第二 參數(shù)。所述預(yù)定數(shù)據(jù)可以表示組織類型的光譜，或者所述預(yù)定數(shù)據(jù)可以表示預(yù)期在所述相 關(guān)聯(lián)組織中的發(fā)色團(tuán)的光譜，這可以是有用的，例如作為數(shù)學(xué)模型中的輸入?yún)?shù)。
[0054] 在具體實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)庫包括有關(guān)在不同組織類型中的番茄紅素水平的數(shù) 據(jù)。這樣的優(yōu)點(diǎn)可以為，其使得能夠根據(jù)所述第一參數(shù)確定指示組織類型的第二參數(shù)，例如 通過將所測量的番茄紅素濃度與在不同組織類型內(nèi)的番茄紅素的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，由此利 用所述番茄紅素的濃度的區(qū)分能力。
[0055] 在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供一種裝置，還包括以下中的任一個(gè)：用于提供治療光的 光源和/或超聲單元。提供治療光源的可能優(yōu)點(diǎn)在于，其使得能夠使用光進(jìn)行治療。提供 超聲單元的優(yōu)點(diǎn)可以在于，其使得能夠進(jìn)行消融（例如射頻消融）或成像。
[0056] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明還涉及一種用于對相關(guān)聯(lián)組織進(jìn)行光學(xué)分析的方 法，所述方法包括步驟：
[0057] -通過經(jīng)由介入設(shè)備發(fā)出和接收光子，測量表示所述相關(guān)聯(lián)組織的光譜的數(shù)據(jù)，
[0058] -基于所述光譜，確定第一參數(shù)，所述第一參數(shù)指示番茄紅素的濃度。
[0059] 本發(fā)明的該第二方面尤其但非排他地有利，在于根據(jù)本發(fā)明的所述方法可以通過 根據(jù)第一個(gè)面的裝置來實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)用于以微創(chuàng)方式獲得番茄紅素的濃度的相對簡單的裝 置和方法。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種方法，還包括以下步驟：
[0061] -基于所述第一參數(shù)，確定第二參數(shù)，所述第二參數(shù)指示組織類型。
[0062] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種方法，其中，對所述第一參數(shù)的所述確定包括以下 中的任一步驟：
[0063]-將所述測量數(shù)據(jù)擬合到數(shù)學(xué)模型，
[0064]-訪問包括一個(gè)或多個(gè)預(yù)定光譜的查找表，以及 [0065]-執(zhí)行多變量分析。
[0066] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的特殊實(shí)施例中，所述實(shí)施例包括在測量之前向患者施予番 茄紅素。以此方式，可以在對所述組織進(jìn)行測量和確定期間，增強(qiáng)番茄紅素的濃度?？梢酝?過讓受試者，例如患者接收富含番茄紅素的飲食，例如包括食用番茄的飲食，來施予番茄紅 素。
[0067] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其適于使得包括至 少一個(gè)計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠操作被布置用于執(zhí)行根據(jù)第二個(gè)方面的方法的處理器，所 述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)具有與其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)儲存器件。
[0068] 本發(fā)明的第一、第二和第三方面每個(gè)均可以與其他方面中的任意組合。本發(fā)明的 這些以及其他方面將根據(jù)后文描述的實(shí)施例變得顯而易見，并將參考后文描述的實(shí)施例得 以闡明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0069] 現(xiàn)在將參考附圖，更詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的用于確定指示相關(guān)聯(lián)組織的組織類 型的參數(shù)的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序。附圖示出實(shí)施本發(fā)明的一種方式，并且不得被解釋為 限制到落入權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的其他可能的實(shí)施例。
[0070] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝置的圖解描繪，
[0071] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的介入設(shè)備，
[0072] 圖3示出番茄紅素、β_胡蘿卜素（貝塔胡蘿卜素）、含氧血紅蛋白（Hb)和脫氧血 紅蛋白（Hb〇2)的吸收系數(shù)的光譜，
[0073] 圖4示出對正常前列腺組織的DRS測量以及與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)色團(tuán)的擬合（范圍： 400_1600nm),
[0074] 圖5-圖6分別示出僅與默認(rèn)發(fā)色團(tuán)擬合的結(jié)果，在所述擬合中包括β_胡蘿卜素 (貝塔胡蘿卜素），
[0075] 圖7示出針對400_600nm的波長范圍的標(biāo)準(zhǔn)擬合，
[0076] 圖8示出與被包括在針對400_600nm的波長范圍的模型中的β -胡蘿卜素（貝塔 胡蘿卜素）的擬合，
[0077] 圖9示出與被包括在針對400_600nm的波長范圍的模型中的β -胡蘿卜素（貝塔 胡蘿卜素）和番茄紅素的擬合，
[0078] 圖10示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖，并且
[0079] 圖11示出針對本申請的研究獲得的活檢的總覽。

【具體實(shí)施方式】
[0080] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝置的圖解描繪，所述裝置包括光譜儀102和介 入設(shè)備112,光譜儀102包括光源104、第一光學(xué)檢測器106和任選的第二光學(xué)檢測器108， 其中，介入設(shè)備112具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)引，所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)引例如為諸如光波導(dǎo)的光學(xué) 元件，所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)引能夠?qū)⒐鈴墓庠?04引導(dǎo)至所述介入設(shè)備的遠(yuǎn)端，從而在所述 介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端發(fā)出所述光，并且還能夠?qū)⒐鈴乃鼋槿朐O(shè)備的所述遠(yuǎn)端引導(dǎo)回第一 光學(xué)檢測器106和/或第二光學(xué)檢測器108。所述光導(dǎo)使得光能夠進(jìn)入相關(guān)聯(lián)組織116,例 如前列腺組織，并且所述光導(dǎo)還使得離開所述相關(guān)聯(lián)組織的光能夠被收集并被引至所述光 學(xué)檢測器。所述裝置因此能夠獲得表示相關(guān)聯(lián)組織116的光譜的測量數(shù)據(jù)。光學(xué)檢測器 106U08可以由處理器110控制，從而采集所述測量數(shù)據(jù)。所述處理器可以訪問數(shù)據(jù)庫114。
[0081] 在特定實(shí)施例中，所述裝置還被布置為：訪問數(shù)據(jù)庫114,其中，所述數(shù)據(jù)庫包括 有關(guān)各種組織類型的信息，例如在各種組織類型內(nèi)的特定發(fā)色團(tuán)的濃度的標(biāo)準(zhǔn)值；并且識 別所述相關(guān)聯(lián)組織最可能包括哪種組織類型或哪些組織類型，并且其中，所述識別基于所 述第一參數(shù)。根據(jù)具體實(shí)施例，處理器110被布置用于根據(jù)所述第一參數(shù)確定指示組織類 型的第二參數(shù)。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于，可以以此方式獲得有關(guān)組織類型的寶貴信息。
[0082] 本發(fā)明在具體實(shí)施例中可以被描述為包括控制臺（包括，例如包括光源104、第一 光學(xué)檢測器106的光譜儀102)和介入設(shè)備112,例如細(xì)長光學(xué)探針，并且所述控制臺被連接 到處理器110,處理器110被布置用于訪問算法，所述算法使得能夠（基于對所述細(xì)長設(shè)備 前方的所述相關(guān)聯(lián)組織的測量結(jié)果）確定在所述細(xì)長設(shè)備前方的番茄紅素濃度。在具體實(shí) 施例中，所述設(shè)備還可以例如通過確定指示組織類型的第二參數(shù)，將番茄紅素的濃度轉(zhuǎn)換 成組織類型。
[0083] 將（在圖4-圖9中）示出，在光譜的藍(lán)色部分附近（400-500nm)存在番茄紅素的 吸收特征。因此，在具體實(shí)施例中，所述裝置適于獲得表示所述相關(guān)聯(lián)組織的光譜的測量數(shù) 據(jù)，并且適于針對雜散光（例如所述光譜儀中的雜散光）校正所述測量數(shù)據(jù)。
[0084] 圖2示出介入設(shè)備112的實(shí)施例的透視圖示，所述介入設(shè)備包括第一導(dǎo)引217、第 二導(dǎo)引219和第三導(dǎo)引221。該圖示出在第一導(dǎo)引217的遠(yuǎn)端上的出口位置218、在第二導(dǎo) 弓丨219的遠(yuǎn)端上的入口位置220、以及在第三導(dǎo)引221的遠(yuǎn)端上的入口位置222。該圖不是 按比例的。將第一、第二和第三導(dǎo)引理解為光導(dǎo)，例如光纖，例如光波導(dǎo)。在特定實(shí)施例中， 所述裝置包括作為具有嵌入式遮光器的鹵素寬帶光源形式的光源104,具有三個(gè)導(dǎo)引的介 入設(shè)備112以及兩個(gè)光學(xué)檢測器106、108,兩個(gè)光學(xué)檢測器106U08能夠解析不同波長區(qū)中 的光，例如基本上分別在波長譜的可見和紅外區(qū)中的光，可見和紅外區(qū)例如分別為從400nm 至1100nm以及從800nm至1700nm。所述裝置還可以包括濾波器，其拒絕波長在465以下的 光，所述濾波器可以被安裝在光學(xué)檢測器106、108前方，以拒絕在所述光學(xué)檢測器處的二 階光。介入設(shè)備112具有被連接到所述光源的第一導(dǎo)引217、被連接到第一光學(xué)檢測器106 的第二導(dǎo)引219和被鏈接到第二光學(xué)檢測器108的第三導(dǎo)引221。
[0085] 算法
[0086] 在該研究中，使用定制的Matlab 7. 9. 0 (Mathworks，Natick, MA)算法來擬合所采 集的光譜。在該算法中，實(shí)施廣泛接收的分析模型，即參考文獻(xiàn)[1]引用的模型，在此通過 引用將其整體并入本文。針對參考文獻(xiàn)[1]的模型的輸入變量為吸收系數(shù)μ a( λ )、簡化的 散射系數(shù)μ ' s(λ)以及在所述探針的尖端處的發(fā)射光纖與收集光纖之間的中心距離。針 對對散射理論模型的完整描述，我們參考[1]。在后面部分，將簡要解釋該模型。所使用的 方程主要基于Nachab6等人的工作，并且因此參考[2]，在此通過引用將其整體并入本文， 并且還參考[3]，在此通過引用將其整體并入本文。
[0087] Μ?
[0088] 能夠使用雙冪律函數(shù)，以描述所述簡化的散射的波長依賴性，其中，波長λ以nm 為單位表達(dá)，并被歸一化到λ ^ = 800nm的波長值。參數(shù)a對應(yīng)于在該特定波長處的簡化 的散射幅度。
[0089]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于對相關(guān)聯(lián)組織（116)進(jìn)行光學(xué)分析的裝置（100)，所述裝置包括： -光譜儀（102)，其用于獲得表示所述相關(guān)聯(lián)組織（116)的光譜的測量數(shù)據(jù)，所述光譜 儀包括： -光源（104)， -光學(xué)檢測器（106)， -介入設(shè)備（112)，其適用于插入到所述相關(guān)聯(lián)組織（116)中，所述介入設(shè)備包括： -一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)引（217、219)，用于： -將光子從所述光源（104)引導(dǎo)至所述介入設(shè)備的遠(yuǎn)端上的出口位置（218)，所述光子 能從所述出口位置發(fā)出，以及用于 -將光子從所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端上的入口位置（220)引導(dǎo)至所述光學(xué)檢測器 (106)， 使得能夠在所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端的位置處獲得表示所述相關(guān)聯(lián)組織（116)的所 述光譜的所述測量數(shù)據(jù)，以及 -處理器（110)，其被布置用于： -接收所述測量數(shù)據(jù)， -根據(jù)所述數(shù)據(jù)確定指示在所述相關(guān)聯(lián)組織（116)中的番茄紅素的濃度的第一參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器（110)還被布置用于根據(jù)所述第一參 數(shù)確定指示組織類型的第二參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置被布置用于獲得表示所述光譜的測量 數(shù)據(jù)，其中，所述光譜為漫反射光譜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置（100)，其中，所述出口位置（218)和所述入口位置 (220)被定位為針對要執(zhí)行的漫反射光譜測定具有足夠的相對距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器（110)還被布置用于確定一個(gè)或多個(gè) 第三參數(shù)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)第三參數(shù)中的每個(gè)指示在所述相關(guān)聯(lián)組織（116)中的除 番茄紅素以外的其他發(fā)色團(tuán)的濃度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述處理器（110)還被布置用于基于所述測量數(shù) 據(jù)確定散射參數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)引包括： -第一導(dǎo)引（217)，其用于將光子從所述光源（104)引導(dǎo)至所述介入設(shè)備的遠(yuǎn)端上的出 口位置，所述光子能從所述出口位置發(fā)出，以及 -第二導(dǎo)引（219)，其用于將光子從所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端上的入口位置（220)引導(dǎo) 至所述光學(xué)檢測器（106)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置（100)，其中，所述出口位置（218)和所述入口位置 (220)被空間分離并且被空間取向?yàn)槭沟?，在將所述介入設(shè)備（112)的所述遠(yuǎn)端定位為毗 鄰所述相關(guān)聯(lián)組織（116)時(shí)，能在所述出口位置（218)處發(fā)出并且隨后能在所述入口位置 (220)處收集的所述光子為經(jīng)歷多次散射事件的漫射光子。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置（100)，其中，所述出口位置（218)和所述入口位置 (220)被空間分離并且被空間取向?yàn)槭沟?，在將所述介入設(shè)備（112)的所述遠(yuǎn)端定位為毗 鄰所述相關(guān)聯(lián)組織（116)時(shí)，當(dāng)所述介入設(shè)備的所述遠(yuǎn)端被置于毗鄰相關(guān)聯(lián)樣品時(shí)，所述 入口位置不與從所述出口位置發(fā)出的彈道光子交叉。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置還包括數(shù)據(jù)庫（114)，所述數(shù)據(jù)庫被操 作性地連接到所述處理器（110)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述數(shù)據(jù)庫（114)包括表示一個(gè)或多個(gè)光譜的 預(yù)定數(shù)據(jù)，其中，一個(gè)預(yù)定數(shù)據(jù)表示番茄紅素的光譜。
12. -種用于對相關(guān)聯(lián)組織進(jìn)行光學(xué)分析的方法，所述方法包括以下步驟： -通過經(jīng)由介入設(shè)備發(fā)出并接收光子，來測量（S1)表示所述相關(guān)聯(lián)組織的光譜的數(shù) 據(jù)， -基于所述光譜，確定（S2)第一參數(shù)，所述第一參數(shù)指示番茄紅素的濃度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于對相關(guān)聯(lián)組織進(jìn)行光學(xué)分析的方法，所述方法還包括 以下步驟：基于所述第一參數(shù)，確定（S6)第二參數(shù)，所述第二參數(shù)指示組織類型。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于對相關(guān)聯(lián)組織進(jìn)行光學(xué)分析的方法，其中，對所述第 一參數(shù)的所述確定包括以下中的任一步驟： -將所述測量數(shù)據(jù)擬合（S3)到數(shù)學(xué)模型， -訪問（S4)包括一個(gè)或多個(gè)預(yù)定光譜的查找表，以及 _執(zhí)行（S5)多變量分析。
15. -種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其適于使得包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠操作被 布置用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法的處理器，其中，所述計(jì)算機(jī)具有與其相關(guān)聯(lián)的 數(shù)據(jù)儲存器件。
【文檔編號】A61B5/00GK104066372SQ201380006586
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月27日
【發(fā)明者】B·H·W·亨德里克斯, J·W·施普利特霍夫, R·納沙貝, T·J·M·魯爾斯, G·W·呂卡森, J·J·L·霍里克斯, M·米勒, M·范德沃爾特 申請人:皇家飛利浦有限公司