專利名稱：用于組織的光學分析的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于組織的光學分析的方法和設備。
背景技術：
光學測量被用以確定組織的物理屬性.在那些測量中，光被照射 到組織上，與組織相互作用，而且返回的光被探測和分析，以便于從 中推斷組織的屬性，通過區(qū)分癌變的與正常的組織，那些測量被用于 例如活體組織的癌癥診斷.
從組織的被探測區(qū)域返回的光包含對與組織的被探測區(qū)域的光學
屬性相關聯(lián)的分析有用的信息.許多技術表明除了這種信息以外， 還存在對組織的被探測區(qū)域附近組織的散射和/或吸收屬性加以確定 的需求.實際上，例如在癌癥探測中，散射和/或吸收系數(shù)的改變是區(qū) 分癌變組織和正常組織的重要特征.
WO2005/029051公開了 一種用于確定介質物理特征的方法和設備， 包括
-用光源產(chǎn)生輻射；
-把探針放在介質的樣品上，該探針包括具有第一直徑的第一光 纖，以及具有第二直徑的至少第二光纖； -通過第一光纖，發(fā)送來自光源的光；
-通過第一光纖采集笫一反向散射輻射，并通過第二光纖采集第 二反向散射輻射；
-產(chǎn)生基于第一反向散射輻射的第一信號，以及基于第二反向散 射輻射的第二信號；
-用第一信號和第二信號將測得的微分反向散射信號確定為波長 的函數(shù)，其特征在于
-通過把測得的微分反向散射信號曲線擬合成反向散射函數(shù)來計 算物理特征，其中反向散射函數(shù)是光子的平均自由程的函數(shù).
但是，這種方法或設備意味著要使用兩根彼此并排放置的光纖， 而這不是很實用的。此外，光纖的使用使得在表層(諸如上皮層)中
4的組織不能被掃描，而僅能被逐點地探測，

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種用于分析組織的方法和設備， 其允許獲得關于被探測區(qū)域周圍組織的散射和/或吸收屬性的信息，其 易于實現(xiàn)，而且允許對組織進行掃描.
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種分析組織的方法，其包括 -用在聚焦區(qū)域聚焦的光照射組織；
-將從聚焦區(qū)域返回的光采集到第 一探測設備中，該笫 一探測設 備被設置為在第一探測區(qū)域上通過共焦光譜法僅采集從聚焦區(qū)域返回 的光，以生成包含關于組織的光學屬性的信息的第一信號；
-將從聚焦區(qū)域散射到至少第二區(qū)域且從笫二區(qū)域返回的光收集 到第二探測設備中，該第二探測設備被設置為在第二探測區(qū)域上僅采 集從第二區(qū)域返回的光，以生成第二信號，
-使用第一和第二信號以獲得關于在聚焦區(qū)域和第二區(qū)域之間的 區(qū)域中的組織的散射和/或吸收系數(shù)的信息，
共焦光譜法是一種允許對組織進行分析的技術.由于是在被設置 為僅采集來自聚焦區(qū)域的光的探測區(qū)域中探測從組織返回的光，因此 散射光不妨礙圖像的質量。因為從第二區(qū)域返回的光已經(jīng)在聚焦區(qū)域 和第二區(qū)域之間穿過并因此包含關于介于那些區(qū)域之間的組織的散射 和/或吸收屬性的信息，所以使用本發(fā)明的方法，組合在第一探測設備 中收集到的信息與在笫二探測設備中收集到的信息，以允許獲得關于 聚焦區(qū)域周圍組織的散射和/或吸收系數(shù)的信息.
共焦光譜法允許對組織進行掃描并獲得它的3D ( 3D指三維的)圖 像.因此，根據(jù)實施例，為了通過共焦光謙法掃描組織而照射多個聚 焦區(qū)域，以獲得關于組織的3D結構的信息，并且組合關于散射和/或 吸收系數(shù)的信息與關于組織的3D結構的信息，以獲得關于組織的散射 和/或吸收系數(shù)的信息，其為組織中的3D位置的函數(shù).
根據(jù)實施例，聚焦區(qū)域是焦點和/或笫二區(qū)域是笫二點.
根據(jù)實施例，對于每個聚焦區(qū)域從多個第二區(qū)域采集光.
根據(jù)實施例，探測設備被進一步設置以測量組織的熒光。
根據(jù)實施例，熒光是以空間分辨的方式測得的。根據(jù)實施例，本發(fā)明的方法被用于組織鲞別，
根據(jù)實施例，本發(fā)明的方法被用于實時活體光學癌癥探測的前序 步猓.
本發(fā)明還涉及一種用于分析組織的設備，該設備包括 -用在聚焦區(qū)域聚焦的光照射組織的裝置；
-用于采集從聚焦區(qū)域返回的光的第一探測設備，該第一探測設 備被設置為在笫一探測區(qū)域上通過共焦光譜法僅采集從聚焦區(qū)域返回 的光，以生成包含關于組織的光學屬性的信息的第一信號；
-用于采集從聚焦區(qū)域散射到至少第二區(qū)域且從第二區(qū)域返回的 光的第二探測設備，該第二探測設備被設置為在第二探測區(qū)域上僅采 集從第二區(qū)域返回的光，以生成笫二信號，
-用于使用第一和第二信號以獲得關于在聚焦區(qū)域和第二區(qū)域之 間的區(qū)域中的組織的散射和/或吸收系數(shù)的信息的裝置，
根據(jù)實施例，通過會聚透鏡使光聚焦.
根據(jù)實施例，各探測設備均包括至少一個探測器，其具有探測區(qū) 域形狀并由此單獨定義所述探測區(qū)域.
根據(jù)實施例，探測設備包括像素化的探測器，該探測器包括能夠 被激活以定義探測區(qū)域的像素。
根據(jù)實施例，所述像素化的探測器是CCD探測器或CMOS探測器.
根據(jù)實施例，第一和第二探測設備包括探測器和具有至少一個孔、 位于該探測器前方以定義探測區(qū)域的板.
根據(jù)實施例，探測器不在同一平面內.
根據(jù)實施例，探測設備均包括探測器和置于各探測器前方的具有 至少一個孔的公共板.
根據(jù)實施例，所述板包括與聚焦區(qū)域有關的中央針孔和與第二區(qū) 域有關的環(huán)狀孔.
根據(jù)實施例，所述板包括三個針孔， 一個針孔與聚焦區(qū)域有關， 另兩個針孔相對于第一針孔對稱地位于每一側，該另兩個針孔與第二 區(qū)域的兩個不同位置相關.
根據(jù)實施例，所述板包括與聚焦區(qū)域有關的中央針孔，該中央針 孔被與第二區(qū)域的四個位置相關的以十字布局分布的四個針孔包圍。
根據(jù)實施例，所迷設備被集成到內診鏡或導管中.參考附圖，根據(jù)下面的描述，本發(fā)明的這些和其他方面將更加明顯。


圖l是用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的設備的側面示意困； 圖2是用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的探測設備的第一特定幾何形狀的 正面示意圖3是用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的探測設備的第二特定幾何形狀的 正面示意圖4是用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的探測設備的第三特定幾何形狀的 正面示意圖，以及
圖5是用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的探測設備的第四特定幾何形狀的 正面示意圖.
具體實施例方式
在對本發(fā)明的特征進行詳細描述之前，現(xiàn)在將簡述共焦顯微術的 原理，在共焦顯微術中，通過照射組織中的聚焦點并由探測器來探測 被反射的光來對組織成像，該探測器帶有例如在它前方的、相對于聚 光點適當放置的針孔；由于針孔的緣故，從入射光束被聚焦于其上的 焦點反射而來的光能夠到達探測器，但是在聚焦點周圍被散射的光就 不能到達探測器.通過對組織的掃描，能夠基于探測到的反射光形成 3D圖像.通常會妨礙顯微鏡圖像的圖像質量的、通過組織散射的光被 濾除，這導致了組織的3D圖像的良好質量.因為圖像是基于從組織反 射而來的光而形成的，因此圖像僅包含與組織的單次反向散射或反射 系數(shù)有關的信息.共焦顯微術被廣泛用于對生物組織成像的生物學中.
在共焦顯微術中，僅僅測量反射光的整體強度.也可以執(zhí)行共焦 光語法，其中返回的光束可以是就像在顯微術中那樣的集成的強度， 但是也可以是光譜分辨的強度，以在其不同波長處獲得光束的強度， 并因此得到吸收光譜。
本發(fā)明是已知的共焦光譜法技術的改進，并由于在不同于原始聚 焦點之一的位置處使用采集來自笫二區(qū)域的光的第二探測設備，因此 允許得到關于聚焦區(qū)域周圍的組織的散射和/或吸收屬性的信息。這個不同的位置不被入射光束直接照射，而是由從聚焦區(qū)域散射的光照射, 由來自聚焦區(qū)域的反射生成的信號與通過從聚焦區(qū)域散射到笫二區(qū)域 而產(chǎn)生的信號的組合允許得到關于聚焦區(qū)域和第二區(qū)域之間的組織的 散射和/或吸收屬性的信息，根據(jù)實施例，通過掃描組織，能夠把組織
的散射和/或吸收系數(shù)的改變確定為組織中3D位置的函數(shù).
應當注意到當光從聚焦區(qū)域穿到笫二區(qū)域時，從笫二區(qū)域返回 的光包含關于散射系數(shù)和吸收系數(shù)兩者的信息.因此能夠收集到關于 散射系數(shù)和吸收系數(shù)兩者的信息.但是，也可以選擇僅僅得到關于散 射系數(shù)的信息或者僅僅得到關于吸收系數(shù)的信息，這就是本發(fā)明之所 以提及得到關于"散射和/或吸收系數(shù)"的信息的原因.
因為本發(fā)明提及得到關于散射系數(shù)的信息，所以在下面描述的多 數(shù)實施例中，將參考散射系數(shù)。但是，應當理解的是根據(jù)本發(fā)明的 相同方法和設備能夠被用于確定關于吸收系數(shù)的信息或者被用于確定 關于散射系數(shù)和吸收系數(shù)兩者的信息.實際上，對于組織分析而言， 散射系數(shù)和吸收系數(shù)兩者都是有用的信息，
參考圖l，用于實現(xiàn)本發(fā)明的光學分析方法、用于分析組織70的 設備包括光源10、偏分光鏡20、物鏡30(該物鏡30是會聚透鏡30)、 第一探測設備IOOA(包括具有孔110A的板以及探測器120A，該孔110A 位于探測器120A之前)、以及第二探測設備100B (包括具有孔110B 的板以及探測器1208，該孔IIOB位于探測器120B之前).在該所描 述的實施例中，孔110A， 110B是針孔110A, 110B.
光源10發(fā)射光束15，該光束可以是，例如，寬帶的或單一波長的 光束15,這一入射光束15朝著物鏡30的方向通過分光鏡20.物鏡30 將光聚焦在組織70中的斑點40中；這個斑點將被稱作焦點40.焦點 是其中光束的光被會聚的點或區(qū)域.在焦點處聚焦的光在此通過會聚 透鏡30來獲得，但它能夠通過任何適當?shù)难b置(諸如，例如，由光柵 制成的透鏡)獲得。
從焦點40返回的光束80通過物鏡30被成像并被偏分光鏡20向 第一探測設備IOOA的方向反射.應當注意到該光束80不僅包括從 組織70的焦點40直接反射回來的光或者從組織70的聚焦點40單次 反向散射的光，而且包括被多次散射并再次到達焦點40的光，如圖1 上的光路130所示。但是，和與反射和單次反向散射有關的信號相比較而言，與多次散射(130)有關的光是非常弱的，
從焦點40返回的光束80通過笫一針孔110A并到達在第一探測區(qū) 域140A中的第一探測器120A.第一探測器120A可以是任何種類的、 適合于探測光束并與能夠從中生成表示光束特征的笫一信號(電信號) 的裝置相連接的探測器。換句話說，第一探測器120A適于光譜學測量. 該信號可以例如是集成的強度或光謙分辨的強度，
第一針孔IIOA確保只有從焦點40返回的光能夠到達在探測區(qū)域 HOA上的探測器120A.換句話說，第一針孔IIOA被與探測器120A、 組織70、物鏡30和分光鏡20相關地設置和放置，以使通過的光只能 來自焦點40,
所以，用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的設備允許具有第一探測路徑，該 路徑從光源10經(jīng)由分光鏡20和透鏡30到達焦點40，且然后從焦點 40經(jīng)由透鏡30、分光鏡20并穿過針孔110A到達第一探測140A。
除了該第一探測路徑之外，還提供了第二探測路徑.
從焦點40散射光到組織70中，且在圖l上顯著地朝向第二參考 點60,該散射光例如沿著圖l上的參考光路50前進，從焦點40到第 二點60光可能僅被散射幾次，但它主要是多次散射.
來自第二點的光束90被物鏡30朝著偏分光鏡20成像，其中該光 束被朝著第二探測設備100B的方向反射，該光束90朝笫二探測區(qū)域 140B上的第二探測器120B的方向穿過笫二針孔110B.
又，第二探測器120B適于探測光束的強度并與適于生成表示光束 特征的笫二信號的裝置相連.該信號可以例如是集成的強度或光譜分 辨的強度.
笫二針孔IIOB確保只有從笫二點60返回的光能夠到達在探測區(qū) 域140B上的第二探測器120B。換句話說，第二針孔IIOB被與探測器 120B、組織70、物鏡30和分光鏡20相關地設置和放置，以使通過的 光只能來自第二點60.
來自第二探測器120B的信號包含關于組織70的散射屬性的信息， 而不包含關于反射系數(shù)的信息。
如上所述，第一和第二探測器120A，120B可以測量總強度或者光 諉分辨的信號。
通過組合和/或比較分別由第一和笫二探測器120A，120B生成的第一和第二信號，能夠獲得關于在焦點40和第二點60之間的組織70的 散射屬性的信息.用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法的設備包括適于獲得關于散 射屬性的該信息的裝置；那些裝置將不會被很詳細地描述，因為它們 是本領域技術人員容易獲得的；下面將僅簡要地討論示例性方法.相 應的裝置可以包括計算機程序，
根據(jù)實施例，可以實現(xiàn)常用的方法，其中對兩個信號作比較，兩 者的差別即與散射相關聯(lián).通過充分的校準和計算，所查找的信息被 計算出來，在Biomedical Photonics Handbook,主編Tuan Vo-Dinh， CRC Press LLC, Florida, ISBN 0-8493-1116-0， part I: Photonics and Tissue Optics中，尤其是在2-4章中描述了該方法.在此前已 經(jīng)引用過的W02005/029051中也描述了一種方法.
根據(jù)實施例，聚焦點能夠被線性偏振，并且通過針孔IIOA, 110B 探測到的信號能夠是偏振分辨的或光謙分辨的.
根據(jù)由于散射導致的偏振改變的信息，本領域技術人員可以推斷 關于組織的生物結構的信息(諸如，例如，關于細胞核的形狀的信息 (不論它們是規(guī)則的還是不規(guī)則地構形的)，等等)，那些就是除了 由于本發(fā)明的方法收集到的信息之外的信息。
根據(jù)特定實施例，偏振光束15輻照在組織70上，并通過在第二 探測器120B前方放置偏光器來執(zhí)行偏振探測.這允許區(qū)分僅僅被散射 幾次的光子和被散射多次的光子。實際上，被多次散射的光子變得消 偏振；因此，如果在第二探測器120B前方的偏光器僅選擇具有與入射 光束15相同的偏振那樣的光，那么只能測到僅被散射幾次的光子，這 些光子的偏振保持不變。用這種方法，可以獲得關于焦點40附近介質 的局部散射屬性的信息，
為了得到關于組織70的散射屬性的信息，可以實施本領域技術人 員易于獲得的、任何其他合適的方法.
可選擇地，對于一個焦點40，通過改變笫二探測設備100B的設置 和位置，可以掃描在焦點40鄰近區(qū)域內的多個不同的第二點60，因為 第二針孔110B和探測器120B的每個位置對應于第二點60的唯一位置.
下面將更詳細地討論特定實施例.
根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過在組織70中的不同3D位置指定聚焦 斑點40，可以對組織70進行3D掃描，因此，用傳統(tǒng)的共焦光譜法方式，可以用從第一探測設備100A收集到的信息獲得組織70的3D圖像， 同時，由于第二^:測設備100B，對于焦點40的每個位置，關于該焦點 40周圍的散射屬性的信息就被采集到了，因此，對于聚焦點40的每個 位置，來自第一探測設備10OA的信號可以與來自第二探測設備10OB 的信號進行組合；由此，可以對聚焦點40的每個3D位置計算散射系 數(shù).因為本發(fā)明的方法和設備，組織70的散射系數(shù)可以因此被計算作 為組織70中的3D位置的函數(shù)，對于任何深度都可以獲得這種信息，
而不僅是對表層.
如上面解釋的那樣，可以獲得關于散射系數(shù)的信息和關于吸收系 數(shù)的信息.實際上，到達第二點60的光量取決于組織70的吸收系數(shù). 因此，第二信號在很大程度上取決于聚焦點40附近區(qū)域的組織的散射 和吸收屬性.
作為3D位置的函數(shù)的散射系數(shù)信息的獲得對于評估組織屬性是很 有價值的。例如，在區(qū)分組織的情況中，并且尤其在癌癥探測中，組 織的屬性按深度的函數(shù)進行改變。在組織的形態(tài)學改變之前，將發(fā)生 影響作為深度的函數(shù)的散射系數(shù)的蛋白質含量和組織的DNA的改變. 如果能夠探測這些改變，就能夠在早期進行癌癥探測并能夠確定癌癥 的擴散性.
就癌癥探測應用而言，來自常規(guī)共焦光譜法的信息(即來自笫一 探測設備100A的信號)使得能夠探測容易處于異常的區(qū)域；由于本發(fā) 明，在那些區(qū)域上能夠收集到其他信息(例如作為3D位置的函數(shù)的散 射屬性)，其使得能夠確證對異常的懷疑；實際上，散射屬性是組織 的重要特征，該特征允許對非正常組織和正常組織加以區(qū)分.
本發(fā)明的方法能夠被用于非侵入式實時活體癌癥探測的預備步驟.
為了實現(xiàn)本發(fā)明的方法，不需要使用光纖，同時沒有與組織70相 接觸的儀器.因此，本發(fā)明的方法和設備非常易于實現(xiàn).
根據(jù)本發(fā)明的特定實施例，通過使用單一波長的入射光束以及在 探測路徑中使用低通濾波器，探測設備100A， IOOB能夠被用于以空間 分辨的方式測量熒光.這就是說，熒光是作為組織中的3D位置的函數(shù) 被測量的.這給出了關于局部吸收、散射屬性的附加信息以及因此關 于組織的生物屬性的信息.在這種情況中，本發(fā)明的設備可以包括在每個探測器120A, 120B 前方的低通濾波器，或者分光鏡20可以被分色鏡替換.第一探測器 120A測量源于焦點40的內部組織熒光.該信號給出關于在焦點40處 的組織的生物分子性質的信息.第二探測器120B測量源自第二點60 的內部組織熒光.來自第二探測器120B的信號比來自笫一探測器120A 的信號要低一些，并且該信號的信號衰減取決于組織的散射和吸收屬 性.因此，由第二探測器120B探測到的信號的幅度還產(chǎn)生沿著從焦點 40到第二點60的光子路徑的散射和吸收屬性信息，但是焚光光譜的形 狀卻給出關于第二點60處的生物分子狀態(tài)性質的信息.
通過在探測器120A， 120B之一的前方僅使用一個低通濾波器，能 夠獲得關于待研究的組織70的附加信息。
在上面提出的任何實施例中，通過選擇具有更高的數(shù)值孔徑的物 鏡30，能夠增加焦點40處的強度，這提高了來自焦點40和笫二點60 兩者的信號強度.在上面提出的熒光實施例中，這尤其重要.在這后 一種情況中，光源IO應當優(yōu)選激光器.當然，本發(fā)明的其他實施例也 可以使用激光器。
能夠設計各種幾何形狀的針孔，隨著第二點或多個笫二點60的位 置而改變。實際上，如上面公布的那樣，由于具有適合的幾何形狀的 第二探測設備IOOB，而使得能夠探測到從多個第二點60或者甚至從連 續(xù)的第二區(qū)域返回的光，為了探測來自盡可能微小的焦點40的光，第 一探測設備IOOA將通常包括單個孔?，F(xiàn)在將描述探測設備100A, 100B 的4個特定實施例.在那些實施例中，探測設備包括具有至少一個置 于每個探測器前方的孔的公共板.將僅描述孔的幾何形狀，
參考圖2，探測設備包括與焦點40有關的中央針孔200，和與第 二點有關的環(huán)狀孔220，在該情況中的該第二點是焦點40周圍的連續(xù) 圓形區(qū)域.
參考圖3,探測設備包括三個針孔 一個針孔310與聚焦點40有 關，而另兩個針孔300， 320被參照第一針孔310對稱地放置在每一側， 該另兩個針孔300, 320與第二點60的兩個不同位置有關.這使得能 夠確定在焦點40的一側和另一側上的散射屬性的非對稱性.這能夠推 廣到甚至更多個針孔，如圖4所示，其中與聚焦點40相關的中央針孔 420被4個與第二點60的四個位置相關的按十字布局分布的針孔400,410， 430， 440包圍.
通過選擇具有多于5個的彼此相鄰的針孔的針孔幾何形狀(或者 按如圖4中那樣以十字布局分布)，能夠通過比較來自不同的針孔的 信號幅度來定量地且局部地測量吸收系數(shù)和散射系數(shù).因此，關于散 射系數(shù)的信息可以作為從焦點而來的方向的函數(shù)而被獲得.
在圖5中，示出一個實施例，其中，與圖l中的探測器相似的探 測器120A， ， 120B，不在同一平面內.針孔110A， ，IIOB，也不在同 一平面內.因此在該情況中，本發(fā)明的設備在介質70中的z-方向上測 量散射屬性.
應當注意的是， 一種區(qū)分單次和多次反向散射的光子的方法是利 用針孔的位置和尺寸，針孔可以起到與WO2005/029O51的方法中的光 纖的尺寸相同的作用.在這份文獻中提出的方法中使用的相同原理能
夠用于本發(fā)明的方法中，延伸到整個組織中，
在不背離本發(fā)明范圍的條件下，可以預見各種其他的探測幾何形 狀，重要的是提供兩個不同的探測區(qū)域140A， 140B.這可以用具有置 于探測器前方的孔的板來獲得，但可以設想其他實施例.只要是關于 孔的，就應當注意可以設計許多類型的孔，諸如，例如，針孔或縫. 還能夠使用陣列，
根據(jù)實施例，能夠只使用探測器而不使用任何具有孔的板，該探 測器具有所期望的探測區(qū)域的形狀并因此單獨定義該探測區(qū)域.換句 話說，探測器和具有置于探測器前方的孔的板的組合被單獨的探測器 所替代，該單獨的探測器的形狀被設置為僅表示所期望的探測區(qū)域.
根據(jù)另一個實施例，使用像素化的探測器.像素化的探測器是一 種在其探測表面上包括像素的探測器；像素化的探測器能夠，例如， 是CCD探測器或CMOS探測器。本領域技術人員知曉像素化的探測器且 不需要詳細描述該探測器.
因為那些探測器是像素化的，所以僅僅通過激活像素化的探測器 的特定像素，在像素化的探測器的表面上就定義了探測區(qū)域，因為像 素沒有被激活，所以該探測區(qū)域周圍的所有表面對光不敏感，可以在 單個像素化的探測器上定義焦點40和第二點60的探測區(qū)域.
這種探測設備的探測設置能夠通過改變被激活的像素而被輕易改 變，因此，像素化的探測器的使用提供了許多自由，當組織應當被掃描時，其尤其令人感興趣.
根據(jù)另 一 實施例，可以使用具有與針孔相對應的 一定直徑的光纖。 根據(jù)另一實施例，基于非球面物鏡使用微型化的共焦機構.在這
一情況中，圖1的物鏡30被與在光學記錄中使用的那些透鏡相類似的 單個非球面透鏡所替代.這種替代使得機構的微型化達到數(shù)毫米(參 見例如B. H. W. Hendriks， M丄J， van As and A丄M. van Alem， Miniaturised high-NA singlet plastic objective for optical recording, Jap. J. Appl. Phys. 44 (2005) 6554-6567.),這種 微型化的結果是，可以在導管的尖端或者在內診鏡中實現(xiàn)本發(fā)明的方 法以用于內診.這使得能夠對人體內的內部器官和組織進行研究.
根據(jù)另一實施例，偏振濾光器被置于探測器前方，以允許對作為 組織的散射屬性的函數(shù)的信號的消偏振進行測量.
除了各種波長的信號的幅度以外，信號的角度分布也包含關于組 織的光學屬性的信息(參見Fang et al， IEEE J. Sel. Topics Quant, Elec. 9 (2003)， 267-276 ).在上述實施例中，關于信號的角度分布 的信息可以通過移動針孔(或者提供探測區(qū)域的另一設備)穿過從聚 焦點或第二區(qū)域返回的光束而獲得。在這種情況中，為了更好地定義 入射角，應當選擇發(fā)散較小的激發(fā)光束15.
在整個描迷中，對焦點和第二點使用了引喻，但術語"點"應當 理解為指定點、區(qū)域或體積.特別是，焦點實際上可以是精確點，在 該焦點周圍的第二區(qū)域內測量散射光.
應當理解的是，根據(jù)需要多精確的關于組織的信息，本領域技術 人員將選擇本發(fā)明的一個實施例.收集的信息越多，組織表征就能做 的越精確。
例如，如果第一和第二探測器生成的信號是焦點和第二點的強度， 那么將收集關于那些點之間的組織的平均散射系數(shù)的信息.如果要根 據(jù)該信號計算光譜，那么散射系數(shù)就能夠被分辨成波長的函數(shù).如果 測量到來自若干第二點的光，那么就能夠將焦點周圍的散射系數(shù)的改 變確定為笫一焦點周閨的方向的函數(shù).如果收集到了偏振信息，那么 就能獲得關于組織的生物結構的信息(諸如在焦點周圍的微粒的形 狀).如果組合所有那些信息并且解決反向散射問題(例如，采用本 領域技術人員易于獲得的Monte Carlo計算法)，那么甚至可以重構
14焦點周圍的組織。
所選的實施例將取決于所分析的是什么問題。比如，如果想知道 組織是否癌變，那么就不需要組織的全部重構，因為知道總散射系數(shù) 與正常組織差異顯著就足夠了.如果想做更可靠的診斷，那么可以查 找更多的信息。
盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中已經(jīng)詳細地說明和描述了本發(fā) 明，但是這種說明和描述應被認為是說明性的或示例性的，而不是限
定性的；本發(fā)明不受所公開的實施例的限定.
本領域技術人員在實施所請求的發(fā)明時，根據(jù)對附圖、說明書和 所附權利要求書的研究，能夠理解和實現(xiàn)對所公開的實施例所做的其 他變化.在權利要求書中，單詞"包括"并不排除其他元件或步驟， 且不定冠詞"一個"并不排除多個.單個處理器或其他單元可以實現(xiàn) 權利要求書中所敘述的一些項目的功能.在彼此不同的從屬權利要求 中敘述的某些方法這一僅有的事實并不意味著這些方法的組合不能提 供優(yōu)勢.計算機程序不僅可以被存儲/分布在適當?shù)慕橘|上(諸如光存 儲介質或與其他硬件一起的固態(tài)介質或作為其他硬件的一部分的固態(tài) 介質)，而且還能以其他形式被分布(諸如通過互聯(lián)網(wǎng)或其他有線的 或無線的電信系統(tǒng)).權利要求書中的任何附圖標記不應當被解釋為 對范圍的限定.
權利要求
1、分析組織(70)的方法，其包括-用在聚焦區(qū)域(40)聚焦的光照射組織(70)；-將從聚焦區(qū)域(40)返回的光采集到第一探測設備(100A)中，所述第一探測設備(100A)被設置為在第一探測區(qū)域(140A)上通過共焦光譜法僅采集從聚焦區(qū)域(40)返回的光，以生成包含關于組織的光學屬性的信息的第一信號；-將從聚焦區(qū)域(40)散射到至少第二區(qū)域(60)并從第二區(qū)域(60)返回的光收集到第二探測設備(100B)中，所述第二探測設備(100B)被設置為在第二探測區(qū)域(140B)上僅采集從第二區(qū)域(60)返回的光，以生成第二信號，-使用第一和第二信號以獲得關于在聚焦區(qū)域(40)和第二區(qū)域(60)之間的區(qū)域中的組織(70)的散射和/或吸收系數(shù)的信息。
2、 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中為了通過共焦光謙法掃描組 織(70)而照射多個聚焦區(qū)域(40)，以獲得關于組織(70)的3D結 構的信息，并且組合關于散射和/或吸收系數(shù)的信息與關于組織(70) 的3D結構的信息，以獲得作為組織(70)中的3D位置的函數(shù)的關于 組織(70)的散射和/或吸收系數(shù)的信息.
3、 根據(jù)權利要求2所述的方法，其中對于每個聚焦區(qū)域(40)從 多個第二區(qū)域(60)采集光.
4、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述探測設備(100A, 100B) 被進一步設置以測量組織(70)的熒光.
5、 用于分析組織(70)的設備，其包括 -用在聚焦區(qū)域(40)聚焦的光照射組織(70)的裝置(10); -用于采集從聚焦區(qū)域(40)返回的光的第一探測設備(100A),所述第一探測設備(100A)被設置為在第一探測區(qū)域(140A) 上通過共焦光謙法僅采集從聚焦區(qū)域(40)返回的光，以生成 包含關于組織(70)的光學屬性的信息的第一信號； -用于采集從聚焦區(qū)域(40)散射到至少第二區(qū)域(60)且從第 二區(qū)域"0)返回的光的第二探測設備(100B)，所述第二探 測設備(100B)被設置為在笫二探測區(qū)域(140B)上僅采集從笫二區(qū)域(60)返回的光，以生成笫二信號， -用于使用第一和第二信號以獲得關于在聚焦區(qū)域和第二區(qū)域之 間的區(qū)域中的組織(70)的散射和/或吸收系數(shù)的信息的裝置.
6、 根據(jù)權利要求5所述的設備，其中各探測設備(IOOA， 100B) 均包括至少一個具有探測區(qū)域(140A, 140B)形狀并由此單獨定義探 測區(qū)域(140A, 140B)的探測器，
7、 根據(jù)權利要求5所述的設備，其中所述探測設備(100A， 100B) 包括像素化的探測器，該探測器包括能夠被激活以定義探測區(qū)域(140A, 140B)的像素。
8、 根據(jù)權利要求5所述的設備，其中第一和第二探測設備(100A, 100B)包括探測器(120A, 120B)和位于該探測器(120A, 120B)前 方且具有至少一個孔(110A, 110B)以定義探測區(qū)域(140A, 140B) 的板.
9、 根據(jù)權利要求8所述的設備，其中所述探測器(120A, 120B) 不在同一平面內.
10、 根據(jù)權利要求5所述的設備，其中所述探測設備(100A， 100B)均包括探測器和置于各探測器前方的且具有至少一個孔的公共板.
11 、根據(jù)權利要求10所述的設備，其中所述板包括與聚焦區(qū)域(40 ) 相關的中央針孔(200)和與第二區(qū)域(60)相關的環(huán)狀孔("O).
12、 根據(jù)權利要求10所述的設備，其中所述板包括三個針孔，一 個針孔(310)與聚焦區(qū)域(40)相關，另兩個針孔(300， 3M)相對 于第 一針孔(310 )對稱地位于每一側，所述另兩個針孔與笫二區(qū)域(60 ) 的兩個不同位置相關.
13、 包括如權利要求5所述的設備的導管或內診鏡.
全文摘要
本發(fā)明涉及一種組織(70)的分析方法和設備，包括-用在聚焦區(qū)域(40)聚焦的光照射組織(70)；-將從聚焦區(qū)域(40)返回的光采集到第一探測設備(100A)中，該第一探測設備(100A)被設置為在第一探測區(qū)域(140A)上通過共焦光譜法僅采集從聚焦區(qū)域(40)返回的光，以生成包含關于組織(70)的光學屬性的信息的第一信號；-將從聚焦區(qū)域(40)散射到至少第二區(qū)域(60)、從第二區(qū)域(60)返回的光收集到第二探測設備(100B)中，該第二探測設備(100B)被設置為在第二探測區(qū)域(140B)上僅采集從第二區(qū)域(60)返回的光，以生成第二信號，-使用第一和第二信號以獲得關于在聚焦區(qū)域(40)和第二區(qū)域(60)之間的區(qū)域中的組織(70)的散射和/或吸收系數(shù)的信息。由于本發(fā)明，能夠收集關于組織的散射和/或吸收屬性的信息。
文檔編號G02B21/00GK101622566SQ200880006248
公開日2010年1月6日 申請日期2008年2月22日 優(yōu)先權日2007年2月26日
發(fā)明者A·T·M·范戈夫, B·H·W·亨德里克斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司