用于表征生物組織的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大致上涉及用于表征生物組織的方法及系統(tǒng)，并且具體地涉及用于利用光學(xué)成像技術(shù)表征生物組織的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)成像技術(shù)(例如光學(xué)相干斷層掃描(OCT)或共聚焦顯微術(shù))被頻繁地用于對(duì)生物組織進(jìn)行成像?？梢詫⒘黧w引入生物組織中以利于成像。例如，在充滿氣體的肺的OCT成像期間，成像光束可能因?yàn)榻M織與氣體之間折射率的差異而導(dǎo)致其每次在組織的區(qū)域與充滿氣體的區(qū)域之間透過時(shí)畸變或強(qiáng)烈衰減。為了減少這樣的圖像偽象，可以在被成像的肺葉中用流體代替氣體，從而減少這樣的偽影。這是已知的支氣管肺泡灌洗術(shù)。在另一個(gè)實(shí)例中，可以將光透明劑(optical clearing agent)(例如甘油)引入組織中以增加OCT成像系統(tǒng)的圖像穿透深度。在又一個(gè)實(shí)例中，可以將熒光造影劑引入組織中以增強(qiáng)寬場(chǎng)熒光顯微術(shù)或共聚焦顯微術(shù)期間組織的熒光。
[0003]目前引入用于成像和/或測(cè)量目的之流體的方法具有顯著的缺點(diǎn)。例如，經(jīng)常需要過量的流體，不僅目的區(qū)域之外的區(qū)域暴露于流體而且將流體引導(dǎo)目的區(qū)域以及隨后的去除是困難的。需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用于表征生物組織內(nèi)或生物組織之間的目的區(qū)域之特性的方法，所述方法包括以下步驟:
[0005]將探測(cè)器(probe)的長(zhǎng)形探測(cè)器本體的至少一部分插入目的區(qū)域中；
[0006]通過長(zhǎng)形探測(cè)器本體的流體開口將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域，所述流體開口相對(duì)于長(zhǎng)形探測(cè)器本體具有固定位置；
[0007]將電磁輻射從探測(cè)器引導(dǎo)至目的區(qū)域，并且通過探測(cè)器接收來自目的區(qū)域的電磁輻射，所述電磁輻射從相對(duì)于長(zhǎng)形探測(cè)器本體固定的位置并且沿垂直于長(zhǎng)形探測(cè)器本體的方向被引導(dǎo)；以及
[0008]對(duì)所接收的電磁輻射進(jìn)行分析以表征目的區(qū)域的特性。
[0009]本發(fā)明的實(shí)施方案具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橄蚰康膮^(qū)域引導(dǎo)流體的步驟包括:通過長(zhǎng)形探測(cè)器本體的流體開口引導(dǎo)流體，所以可以將流體基本上僅引導(dǎo)至目的區(qū)域的附近。此外，因?yàn)檠卮怪庇陂L(zhǎng)形探測(cè)器本體的方向引導(dǎo)電磁輻射，所以有可能可以獲得對(duì)應(yīng)于多個(gè)維度的數(shù)據(jù)(例如通過在數(shù)據(jù)檢測(cè)期間探測(cè)器的平移和/或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。
[0010]將長(zhǎng)形探測(cè)器本體的至少一部分插入目的區(qū)域的步驟通常包括使生物組織與長(zhǎng)形探測(cè)器本體接觸。
[0011]通常在目的區(qū)域中存在至少一部分所述流體時(shí)進(jìn)行引導(dǎo)電磁輻射的步驟。
[0012]在開始向所述目的區(qū)域引導(dǎo)流體之后和/或在引導(dǎo)流體的步驟完成之后多次進(jìn)行引導(dǎo)所述電磁輻射的步驟?；蛘?，在開始引導(dǎo)流體之后和/或完成引導(dǎo)流體之后在預(yù)定的時(shí)間段(例如小于0.0l分鐘、小于0.1分鐘、小于0.5分鐘、小于I分鐘、小于2分鐘、小于5分鐘或小于10分鐘)期間可以連續(xù)進(jìn)行引導(dǎo)電磁輻射的步驟。
[0013]所述方法還可以包括在引導(dǎo)電磁輻射期間、在引導(dǎo)電磁輻射之前或在引導(dǎo)電磁輻射之后在生物組織中移動(dòng)長(zhǎng)形探測(cè)器本體。例如，可以繞長(zhǎng)形探測(cè)器本體的軸線旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)形探測(cè)器本體和/或沿所述軸線平移長(zhǎng)形探測(cè)器本體。
[0014]還可以在第一時(shí)間間隔和第二時(shí)間間隔期間進(jìn)行引導(dǎo)流體的步驟，并且可以周期性重復(fù)地進(jìn)行引導(dǎo)流體的步驟。
[0015]在一個(gè)實(shí)施方案中，弓丨導(dǎo)流體的步驟包括沿垂直于長(zhǎng)形探測(cè)器本體的方向引導(dǎo)流體。
[0016]引導(dǎo)電磁輻射的步驟可以包括通過探測(cè)器的流體開口來引導(dǎo)和接收電磁輻射。
[0017]可替選地，引導(dǎo)電磁輻射的步驟可以包括通過對(duì)于電磁輻射基本透射的部分或者通過所述長(zhǎng)形探測(cè)器本體的另一開口來引導(dǎo)和接收所述電磁輻射。在任一情況下，流體開口和從其引導(dǎo)電磁輻射的位置可以彼此緊密鄰近，例如在小于30mm、小于20mm、小于10mm、小于5mm、小于2mm、小于1mm、小于0.5mm、小于0.1mm或甚至小于0.0lmm的距離內(nèi)。
[0018]所述目的區(qū)域可以為體內(nèi)環(huán)境區(qū)域或離體環(huán)境區(qū)域。在一個(gè)具體的實(shí)例中，目的區(qū)域?yàn)檠軆?nèi)區(qū)域。在另一具體的實(shí)例中，目的區(qū)域?yàn)閮?nèi)鏡區(qū)域、或探測(cè)器與目的區(qū)域之間沒有上皮層或內(nèi)皮層的組織內(nèi)的區(qū)域。
[0019]所述方法可以包括利用任意合適的技術(shù)對(duì)目的區(qū)域成像或以其他方式獲得關(guān)于目的區(qū)域的信息，例如光學(xué)相干斷層掃描(OCT)成像和/或共聚焦成像和/或熒光顯微術(shù)和/或多光子顯微術(shù)和/或擴(kuò)散光學(xué)斷層掃描和/或全內(nèi)反射突光顯微術(shù)和/或相差顯微術(shù)和/或受激發(fā)射損耗顯微術(shù)和/或近場(chǎng)掃描光學(xué)顯微術(shù)和/或微分干涉相襯顯微術(shù)和/或二次諧波成像顯微術(shù)和/或反射光譜法。
[0020]在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括通過對(duì)目的區(qū)域內(nèi)的生物組織的至少一部分成像來表征目的區(qū)域的特性。可以選擇具有這樣的折射率的流體，使得當(dāng)流體存在時(shí)目的區(qū)域內(nèi)的折射率差異改變。
[0021]引導(dǎo)流體的步驟還可以包括對(duì)不理想(undesirable)之材料的所述目的區(qū)域進(jìn)行沖洗以增加可視深度。
[0022]另外地或可替選地，引導(dǎo)流體的步驟可以包括以使得可視深度增加的方式引導(dǎo)影響目的區(qū)域的另一種流體(例如血液)之光學(xué)特性的流體。
[0023]此外，引導(dǎo)流體的步驟可以包括將光透明劑或光學(xué)造影劑引導(dǎo)至目的區(qū)域。
[0024]引導(dǎo)流體的步驟還可以包括將包含染料和/或標(biāo)簽的流體引導(dǎo)至目的區(qū)域，所述染料被選擇成在目的區(qū)域內(nèi)的所選部分積累。
[0025]在一個(gè)實(shí)例中，引導(dǎo)流體的步驟包括弓I導(dǎo)包含改變組織的光學(xué)特性之納米顆粒的流體。這樣的納米顆粒可以被功能化以優(yōu)先地結(jié)合到組織類型的子集。
[0026]流體還可以包含治療劑，所述流體一般可以為氣體或液體。
[0027]引導(dǎo)電磁輻射的步驟可以包括對(duì)目的區(qū)域的至少一部分成像以鑒定特定的目的區(qū)域。此外，將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域的步驟可以包括將治療劑引導(dǎo)至所鑒定的特定目的區(qū)域，并且引導(dǎo)電磁輻射的步驟還可以包括監(jiān)測(cè)治療劑對(duì)所鑒定的特定目的區(qū)域的效果。
[0028]引導(dǎo)電磁輻射的步驟還可以包括多次從目的區(qū)域接收電磁輻射，并且對(duì)所接收的電磁輻射進(jìn)行分析的步驟可以包括:確定在相應(yīng)時(shí)間或時(shí)間間隔處所接收的電磁輻射之間的差異。
[0029]所述方法還可以包括:將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域中，并且此后在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)(間斷地或連續(xù)地)對(duì)目的區(qū)域進(jìn)行成像以檢測(cè)由改變生物組織所暴露的條件所引起的變化。
[0030]在一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括對(duì)在目的區(qū)域內(nèi)的生物組織的物理特性(例如力學(xué)特性)進(jìn)行表征。例如，力學(xué)特性可以為彈性、粘性、粘彈性、耐壓強(qiáng)度(compressivestrength)、抗張強(qiáng)度(tensile strength)或楊氏模量。對(duì)生物組織的力學(xué)特性進(jìn)行表征可以包括對(duì)區(qū)域內(nèi)的生物組織的位移進(jìn)行表征，其中所述位移是由所述流體的插入引起的。引導(dǎo)流體的步驟可以包括多次引導(dǎo)流體。例如，流體輸送可以是周期性地重復(fù)的并且可以是脈沖的。所述方法可以包括多次，例如以周期的間隔，對(duì)目的區(qū)域內(nèi)的生物組織的力學(xué)特性進(jìn)行表征。
[0031]在另一實(shí)施方案中，引導(dǎo)流體的步驟包括將包含熒光標(biāo)記之分子(例如抗體)的流體引導(dǎo)至目的區(qū)域，并且引導(dǎo)電磁輻射的步驟包括對(duì)來自目的區(qū)域的熒光輻射進(jìn)行檢測(cè)例如以獲得所述目的區(qū)域的熒光圖像。在該實(shí)施方案中，所述方法可以包括在將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域之前進(jìn)行成像(以檢測(cè)內(nèi)源或自熒光)和/或在將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域期間和/或在將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域之后進(jìn)行成像。本發(fā)明的該實(shí)施方案可以提供關(guān)于在目的區(qū)域抗體的優(yōu)選附著區(qū)域的信息，其可以用于表征所述目的區(qū)域的特性。此外，所述方法可以包括對(duì)在熒光輻射特性變化(例如強(qiáng)度的變化)期間的熒光輻射進(jìn)行檢測(cè)以確定特性的改變。
[0032]在另一實(shí)施方案中，引導(dǎo)流體的步驟包括將包含納米顆粒的流體引導(dǎo)至目的區(qū)域以及將電磁輻射引導(dǎo)至目的區(qū)域的步驟。在該實(shí)施方案中，與目的區(qū)域相比所述納米顆粒具有較高或較低的反射率。所述方法可以包括在將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域之前、和/或在將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域期間、和/或?qū)⒘黧w引導(dǎo)至目的區(qū)域之后對(duì)目的區(qū)域進(jìn)行OCT成像。該實(shí)施方案可以提供關(guān)于在目的區(qū)域納米顆粒的優(yōu)選附著區(qū)域的信息，其可以用于表征目的區(qū)域。
[0033]在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括在將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域期間和/或在將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域之后對(duì)所述目的區(qū)域進(jìn)行OCT成像或熒光成像以監(jiān)測(cè)流體的清除。在該實(shí)施方案中，所述方法可以包括確定在目的區(qū)域中清除流體的速率，其可以提供關(guān)于可以如何(例如通過淋巴系統(tǒng)和/或通過血管)將流體清除的信息。例如，在浸潤性癌癥區(qū)域中，許多目的區(qū)域的結(jié)構(gòu)可能被破壞，并且將以不同于在健康的目的區(qū)域中清除流體之速率的速率清除流體。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了用于表征生物組織內(nèi)或生物組織之間的目的區(qū)域的方法，所述方法包括以下步驟:
[0035]將探測(cè)器的至少一部分插入目的區(qū)域中；
[0036]利用探測(cè)器向目的區(qū)域引導(dǎo)電磁輻射；
[0037]利用所述探測(cè)器接收來自目的區(qū)域的第一類型電磁輻射和第二類型電磁輻射；
[0038]通過探測(cè)器的流體開口將流體引導(dǎo)至目的區(qū)域；以及
[0039]對(duì)所接收的第一類型電磁輻射和第二類型電磁輻射進(jìn)行分析。
[0040]在一個(gè)實(shí)施方案中，所接收的第一類型電磁