用于对相关联组织进行光学分析的装置制造方法

用于对相关联组织进行光学分析的装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于确定指示番茄红素的浓度的第一参数的装置100、方法和计算机程序。具体而言，本发明涉及装置100，装置100包括光谱仪02，所述光谱仪包括光源104和被布置为经由介入设备112测量光谱的检测器106、108。这使得能够确定指示番茄红素浓度的第一参数。番茄红素浓度可以充当针对不同组织类型的区别性特征，所述不同组织类型例如为前列腺器官和相关联结构。所述装置在特定实施例中可以被布置为基于番茄红素的浓度确定指示组织类型的第二参数。根据特定实施例，所述装置依赖于漫反射光谱法(DRS)。
【专利说明】用于对相关联组织进行光学分析的装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于对相关联组织进行光学分析的装置，并且更具体地涉及一种 用于确定指示所述相关联组织的组织类型的参数的装置、方法和计算机程序。

【背景技术】
[0002] 在包括相关联结构的肿瘤外科和前列腺癌处置领域中的介入期间，重要的是能够 将病理组织与正常组织区分开来，以便例如确保在正确的位置上执行处置。尽管血液成分 中的差别将可能提供区分前列腺器官的特定结构的可能性，但它们例如在早期前列腺癌中 并不总是足够的。
[0003] W0 2010/144081 A1公开了用于检测来自样品的拉曼散射光的装置，所述样品包 括体内生物组织样品。所述装置包括：样品探针，其包括光纤，所述光纤适于沿所述光纤向 所述样品传送激发光，并且适于沿相同的光纤收集来自所述样品的拉曼散射光；光学模块， 其被耦合到所述样品探针，所述光学模块适于引导激发光和拉曼散射光，并且适于将激发 光与拉曼散射光分离；以及检测器模块，其被耦合到所述光学模块，所述检测器模块适于在 特定光谱区上检测来自所述样品的拉曼散射光，所述特定光谱区包括约2000CHT 1或更小。
[0004] 对区分前列腺器官内的特定组织类型能够有益的装置就将是有利的。
[0005] 因此，对区分前列腺器官内的特定组织类型能够有益的改进装置将是有利的，并 且尤其地，更为简单、精确、有效且可靠的装置将是有利的。


【发明内容】

[0006] 具体而言，以下可以被视为本发明的目的：提供一种对区分前列腺器官内的特定 组织类型能够有益的装置、方法和计算机程序，其简单、精确、有效且通用地，解决上面提及 的现有技术的问题。
[0007] 本发明另外的一是提供对现有技术的替代。
[0008] 因此，意图在本发明的第一方面中，通过提供用于对相关联组织进行光学分析的 装置，获得上述目的以及若干其他目的，所述装置包括：
[0009] -光谱仪，其用于获得表示所述相关联组织的光谱的测量数据，所述光谱仪包括
[0010] -光源，
[0011] -光学检测器，
[0012] -介入设备，其适用于插入到所述相关联组织中，所述介入设备包括
[0013] -一个或多个导引，用于
[0014] -将光子从所述光源（104)引导至所述介入设备的远端上的出口位置（218)，所述 光子能从所述出口位置发出，以及用于
[0015] -将光子从所述介入设备的所述远端上的入口位置（220)引导至所述光学检测器 (106)，
[0016] -使得能够在所述介入设备的所述远端的位置处获得表示所述相关联组织的所述 光谱的所述测量数据，以及
[0017] -处理器，其被布置用于
[0018] -接收所述测量数据，
[0019] -根据所述数据确定指示在所述相关联组织中的番茄红素的浓度的第一参数。
[0020] 本发明尤其地，但非派他性地，有利于获得用于对相关联组织进行光学分析的简 单、精确、有效且可靠的装置，其可以被用于确定指示在相关联组织中的番茄红素的浓度的 第一参数。
[0021] 应理解，指示在所述相关联组织中的番茄红素的浓度的所述第一参数可以尤其指 示番茄红素的比浓度，例如在发色团的混合物（例如类胡萝卜素的混合物）内番茄红素的 比（"分"）浓度。例如，所述第一参数可以指示番茄红素的比浓度。可以在这样的相关联 组织中，确定番茄红素的比浓度，所述相关联组织包括高于番茄红素的比（"分"）浓度的胡 萝卜素的总浓度。
[0022] 通过本发明解决了区分前列腺器官内的特定组织类型的问题，本发明使得能够寻 找额外的区别特征，即番茄红素的浓度，其能够实现对前列腺器官系统中（即前列腺器官 以及相关联结构中）的各种正常和/或患病组织结构的区分。
[0023] 本发明基于本发明人的以下洞悉，即可以经由介入设备测量番茄红素。测量番茄 红素的浓度可以是有用，因为番茄红素的浓度的这种度量可以充当区分特征，例如用于在 组织类型之间进行区分，例如确定前列腺组织是正常组织还是肿瘤组织。
[0024] 本发明的主旨可以被视为提供一种能够例如以微创方式在器官中测量番茄红素 的装置。
[0025] 本发明提供解决技术问题的技术方案，并且可以辅助医师做出诊断或处置患者。
[0026] 番茄红素在本领域是已知的。番茄红素是类胡萝卜素家族的成员。类胡萝卜素是 一大群分子的统称术语，其中，存在超过几百种变体。两个最常见的变体分别为能够在胡萝 卜和番茄中发现的β胡萝卜素和番茄红素。这两种类胡萝卜素当存在于皮肤中时，均可以 在一定程度上充当抗太阳光物质，因为吸收在UV和蓝色波长区最明显。然而，类胡萝卜素 不仅出现皮肤中而且还出现在血流、主动脉和黄斑中。
[0027] 注意到，尽管存在现有技术，例如W0 2010/144081 Α1，其据称可以能够采用介入 设备并确定在相关联组织中可以指示例如可能由类胡萝卜素引起的所谓的"C = C键"的存 在的参数，但这样的现有技术仍没有实现确定指示在相关联组织中的番茄红素的浓度的参 数，因为这样的现有技术不能够解析出涉及哪种类胡萝卜素。
[0028] 当提及番茄红素的浓度时，理解要以每体积的量测量番茄红素的浓度，例如摩尔 浓度（即，番茄红素的量除以体积）。进一步理解，可以在+/-30 %以内的准确度内，确定发 色团（例如番茄红素）在相关联组织中的浓度，例如+/-25%以内，例如+/-20%以内，例如 +/-18 %以内，例如+/-16%以内，例如+/-14%以内，例如+/-12%以内，例如+/-10%以内， 例如+/_9 %以内，例如+/_8 %以内，例如+/_7 %以内，例如+/_6 %以内，例如+/_5 %以内， 例如+/_4%以内，例如+/-3%以内，例如+/_2 %以内，例如+/_1 %以内。
[0029] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，对所述第一参数的确定使得能够在正 常组织与肿瘤组织之间，例如在正常前列腺组织与肿瘤组织之间进行区分。这可以是有利 的，在于所述装置可以使得能够测量在前列腺中的组织中的番茄红素的浓度，并因此使得 能够确定所述组织是正常组织还是肿瘤组织。
[0030] 要将光广泛地解释为包括波长间隔的电磁辐射，包括可见、紫外（UV)、近红外 (NIR)、红外（IR)、X射线。要将术语光学理解为涉及光。
[0031] 要将光谱理解为与多个波长的光相关的信息，例如针对多个波长的光给出的强度 参数、吸收参数、散射参数或透射参数。连续光谱表示光谱信息，但还要理解，与在离散波长 处的光相关的信息可以表不光谱。
[0032] 将光谱仪理解为在本领域常见的。理解，所述光谱仪包括用于选择波长的器件，例 如透射滤波器或光栅。或者，可以使用波长特定的光源，例如发光二极管或LASER，或者可以 使用波长特定的光学检测器。光谱过滤可以出现在所述系统的不同地方，例如其可以出现 在第二光源与所述介入设备之间，其可以出现在所述介入设备中，或者其可以出现在所述 介入设备与所述光学检测器之间。
[0033] 介入设备在本领域是周知的，并且可以包括以下中的任一个：内窥镜、导管、活检 针。介入设备一般可以被理解为细长探针，例如适合被用于微创介入中。介入设备一般可 以被理解为适合插入到身体开口、体腔和/或动物或人类器官（例如前列腺或肝脏）中。 介入设备可以被理解为具有至少为lcm的长度的细长探针，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。介入设备可以被理解为具有小于5. 0cm的直径的细长探头，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] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，所述处理器还被布置用于根据所述第 一参数确定指示组织类型的第二参数。根据该实施例的所述装置可以被视为简单的，在于 其使得能够获得表示光谱的测量数据，并且还使得能够从所述测量数据提取信息以用于将 参数分配到所述相关联组织。换言之，所述装置使得能够确定指示在所述相关联组织中的 番茄红素的浓度的第一参数，并且还使得能够根据所述第一参数确定指示组织类型的第二 参数，即所述装置使得能够在相关联组织内进行测量（例如在前列腺内进行体内测量），并 分配指示相同组织的组织类型（例如正常或肿瘤）的参数。注意到，该实施例基于以下洞 悉，即对在特定组织（例如前列腺组织）中的番茄红素的浓度的确定可以指示所述组织的 状态（即为正常组织或肿瘤组织）。因此该实施例的优点在于，其使得能够使用相对简单的 装置，用于执行微创测量，所述微创测量可以得到指示器官（例如前列腺）的状态的参数。
[0035] 应理解，区分可以包括在组织状况之间的区分，例如在正常组织与肿瘤组织之间 的区分。这可以是相关的，以确保在肿瘤学领域中的处置是在正确的位置上执行的。例如， 对前列腺中的小肿瘤病灶的消融要求消融针尖端的准确放置。通过例如X射线或超声的图 像引导能够提供宝贵的反馈，但这些导航器件没有提供来自针尖端的实时反馈。这使得利 用这些技术难以瞄准小的病灶。本发明的另一优点可以是，其使得能够更可靠地在组织类 型之间进行区分，因为其使得能够确定并使用新的区分特征，即番茄红素的浓度。
[0036] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，所述装置被布置用于获得表示所述光 谱的测量数据，其中，所述光谱为漫反射光谱。漫反射光谱法（DRS)是本领域已知的。DRS 可以有利于确定一种或多种光学吸收物质（例如番茄红素）的浓度，即使是在复杂样品中， 例如在其中可能存在多种发色团（例如番茄红素、血红素等）的相关联组织中。大体上， DRS可以通过根据入射光的衰减来确定光学吸收物质（发色团）的浓度而起作用，并且DRS 也可以考虑到样品的散射，例如所述相关联组织的散射。例如，可以基于番茄红素的吸收系 数确定番茄红素的浓度。DRS的另一可能的优点可以是，由于采用漫射光子，可以探查所述 相关联组织的相对大的区域，即使是针对相对小的介入设备。探查相对大的区域可以被示 为优点，因为其降低了小的伪影主导从所探查区域中检索的信息的风险。此外，DRS因其允 许相对简单的装置和技术，而可以被视为是有利的。
[0037] 在本申请中，已表明番茄红素具有比吸收曲线。利用DRS，能够利用这些吸收作用， 以确定番茄红素的浓度，即确定特定类胡萝卜素，例如番茄红素的浓度。
[0038] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，所述出口位置和所述入口位置被定位 为具有针对要执行的漫反射光谱测定（DSR)足够的相对距离。漫射理论可能要求第一（发 射）导引的出口位置与第二（收集）导引和第三（收集）导引、第四（收集）导引等中的 任一个的入口位置之间的中心距离分隔之间的特定最小距离d。距离d对于DRS是重要的， 因为该距离确定了准确度以及还有由DRS探查的区域的空间深度。大致d/2的深度被探 查。如果存在两个光导，则能够通过将距离d选择为足够大使得所探查的体积足够大，且探 查深度大致等于光纤之间的距离的一半（即d/2的深度），而规避伪影在光学组织表征中的 影响。
[0039] 在具体实施例中，（第一（发射）导引的）出口位置与（第二（收集）导引中的 任一个的）入口位置之间的中心距离分隔之间的中心距离分隔d可以在毫米范围内，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] 全部导引均可以为芯直径在微米范围内的低0H光纤，例如为200微米的芯直径。 包含低0H的纤维（有时也被称作VIS-NIR纤维）通常适用于光谱的可见（VIS)和近红外 (NIR)部分。
[0041] 还注意到，如果存在多于两个光导（即多于一个出口位置和/或多于一个入口位 置），则能够在所述介入设备前方的不同距离探查不同体积。在该情况中，可以对光学信号 有影响的（例如来自局部组织伪影的）可能作用可以被认为是可以帮助医师（解释数据） 的额外的信息源，而不仅仅被认为是伪影。
[0042] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，所述处理器还被布置用于确定一个或 多个第三参数，其中，所述一个或多个第三参数中的每个均指示在所述相关联组织中的除 番茄红素以外的其他发色团的浓度。应理解，所述一个或多个第三参数可以为单个数字或 包括多个数字的集。例如，所述一个或多个第三参数可以为单个数字，其中，所述数字指示 在所述相关联组织中的除番茄红素以外的其他发色团的浓度。在另一范例中，所述一个或 多个第三参数可以为包括多个数字的集，其中，每个数字均指示在所述相关联组织中的除 番茄红素以外的发色团的浓度。在具体实施例中，除番茄红素以外的其他发色团可以选择 包括以下的组：贝塔胡萝卜素、胶原蛋白、弹性蛋白、胆汁、含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、胆 红素、脂质和水。确定一个或多个第三参数（其中，所述一个或多个第三参数中的每个均指 示在所述相关联组织中的除番茄红素以外的其他发色团的浓度）的优点可以为，可以因此 得到有关所述相关联组织的更多信息。
[0043] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，所述处理器还被布置用于基于所述测 量数据确定散射参数。这样的可能优点可以为，对散射参数的确定使得能够考虑到所述散 射参数。例如，如果在相关联组织中存在散射，则用于分解来自所述相关联组织中的不同光 学活性成分（例如发色团）的贡献的算法可能不能够正确地分解贡献并正确定量成分，除 非所述算法确定所述散射参数并将其考虑在内。
[0044] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其还包括介入设备，所述介入设备包括：第 一导引，其用于将光子从所述光源引导至所述介入设备的远端上的出口位置，所述光子能 从所述出口位置发出；第二导引，其用于将光子从所述介入设备的所述远端上的入口位置 引导至所述光学检测器。所述第一导引和所述第二导引可以为两个单独的导引，它们在空 间上彼此分开。所述第一和第二中的每个均被理解为光导，例如光纤，例如光波导。具有第 一导引和第二导引的优点可以为，其使得能够分别将光子引导至出口位置并从入口位置引 导，以便将光子从所述光源分别带至所述光学检测器。
[0045] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，所述出口位置和所述入口位置被空间 分离并且被空间取向为使得，在将所述介入设备的所述远端定位为毗邻所述相关联组织 时，当所述介入设备的所述远端被置于毗邻所述相关联组织时，所述入口位置不与从所述 出口位置发出的弹道光子交叉。应理解，所述入口位置不与从所述出口位置发出的，至少从 实际视点发出的弹道光子交叉。针对所有实践目的，命中所述入口位置的弹道光子的数目 非零但可忽略。
[0046] 将弹道光子解释为沿直线移动而没有被散射多于一次的光子，例如被用于成像的 光子，其在被成像对象上被散射一次。
[0047] 漫射光子为经历多次散射事件（例如多次随机散射事件）的光子。散射事件可以 为弹性的，例如瑞利散射，或为非弹性的，例如拉曼散射。在所述出口位置处发出的光子的 吸收可以发生在产生特定吸收带的特定波长，所述特定吸收带可见于在所述入口位置处收 集的漫射光子的光谱中。
[0048] 通过如所述地布置入口位置和出口位置，在所述入口位置处收集的光子中的大多 数都将是已在出口位置与入口位置之间横贯相对长的且非直线路径的漫射光子。总体上， 当使用大量光子时，如一般情况那样，收集的所述信息与在所述入口位置处收集的光子一 起将依赖于所述介入设备前方的区，该区被在所述出口位置处发出的漫射光子横贯。
[0049] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，所述出口位置和所述入口位置被空间 分离并且被空间取向为使得，在将所述介入设备的所述远端定位为毗邻所述相关联组织 时，能在所述出口位置处发出并且随后能在所述入口位置处收集的光子为经历多次散射事 件的漫射光子。收集漫射光子的优点可以为，它们与弹道光子相比较，一般横贯更大的区 域。
[0050] 要指出，术语"漫射光子"或"弹道光子"不涉及所述光子本身的性质，而是相反， 涉及当所述介入设备的所述远端被置于所述相关联组织前方时，所述光子当从所述出口位 置被发出时在所述出口位置与所述入口位置之间采取的路径。
[0051] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，从所述出口位置处发出的光子为非聚 焦的。所述光子可以在离开所述介入设备的所述远端上的所述出口位置之后最初构成近轴 或发散光束，或者它们可以以其他方式为非聚焦的。在本上下文中应理解，离开所述介入设 备的所述远端上的所述出口位置的光子如果它们不在相当于第一区域的空间尺度的距离 内聚焦，则被视为非聚焦的。这样的可能优点在于，由于散焦，能量被划分在毗邻的相关联 组织的较宽区域上，并且因此，存在较小的损害毗邻的相关联组织的风险。
[0052] 根据本发明的实施例，提供一种装置，其中，所述装置还包括数据库，所述数据库 被操作性地连接到所述处理器。这样的优点可以为，所述处理器可以访问被储存在所述数 据库中的数据，所述数据可以有益于根据所述测量数据确定指示在所述相关联组织中的番 爺红素的浓度的第一参数。
[0053] 根据本发明另外的实施例，提供一种装置，其中，所述数据库包括表示一个或多个 光谱的预定数据，其中，一个预定数据（例如一个预定光谱）表示番茄红素的光谱。在所述 数据库中储存有表示光谱的预定数据可以有益于根据所述测量数据确定指示在所述相关 联组织中的番茄红素的浓度的第一参数，以及根据所述第一参数确定指示组织类型的第二 参数。所述预定数据可以表示组织类型的光谱，或者所述预定数据可以表示预期在所述相 关联组织中的发色团的光谱，这可以是有用的，例如作为数学模型中的输入参数。
[0054] 在具体实施例中，所述数据库包括有关在不同组织类型中的番茄红素水平的数 据。这样的优点可以为，其使得能够根据所述第一参数确定指示组织类型的第二参数，例如 通过将所测量的番茄红素浓度与在不同组织类型内的番茄红素的标准值进行比较，由此利 用所述番茄红素的浓度的区分能力。
[0055] 在本发明的实施例中，提供一种装置，还包括以下中的任一个：用于提供治疗光的 光源和/或超声单元。提供治疗光源的可能优点在于，其使得能够使用光进行治疗。提供 超声单元的优点可以在于，其使得能够进行消融（例如射频消融）或成像。
[0056] 根据本发明的第二方面，本发明还涉及一种用于对相关联组织进行光学分析的方 法，所述方法包括步骤：
[0057] -通过经由介入设备发出和接收光子，测量表示所述相关联组织的光谱的数据，
[0058] -基于所述光谱，确定第一参数，所述第一参数指示番茄红素的浓度。
[0059] 本发明的该第二方面尤其但非排他地有利，在于根据本发明的所述方法可以通过 根据第一个面的装置来实施，以实现用于以微创方式获得番茄红素的浓度的相对简单的装 置和方法。
[0060] 根据本发明的实施例，提供一种方法，还包括以下步骤：
[0061] -基于所述第一参数，确定第二参数，所述第二参数指示组织类型。
[0062] 根据本发明的实施例，提供一种方法，其中，对所述第一参数的所述确定包括以下 中的任一步骤：
[0063]-将所述测量数据拟合到数学模型，
[0064]-访问包括一个或多个预定光谱的查找表，以及 [0065]-执行多变量分析。
[0066] 在根据本发明的方法的特殊实施例中，所述实施例包括在测量之前向患者施予番 茄红素。以此方式，可以在对所述组织进行测量和确定期间，增强番茄红素的浓度。可以通 过让受试者，例如患者接收富含番茄红素的饮食，例如包括食用番茄的饮食，来施予番茄红 素。
[0067] 根据本发明的第三方面，本发明还涉及一种计算机程序产品，其适于使得包括至 少一个计算机的计算机系统能够操作被布置用于执行根据第二个方面的方法的处理器，所 述至少一个计算机具有与其相关联的数据储存器件。
[0068] 本发明的第一、第二和第三方面每个均可以与其他方面中的任意组合。本发明的 这些以及其他方面将根据后文描述的实施例变得显而易见，并将参考后文描述的实施例得 以阐明。

【专利附图】

【附图说明】
[0069] 现在将参考附图，更详细地描述根据本发明的用于确定指示相关联组织的组织类 型的参数的装置、方法和计算机程序。附图示出实施本发明的一种方式，并且不得被解释为 限制到落入权利要求书的范围内的其他可能的实施例。
[0070] 图1示出根据本发明的实施例的装置的图解描绘，
[0071] 图2示出根据本发明的实施例的介入设备，
[0072] 图3示出番茄红素、β_胡萝卜素（贝塔胡萝卜素）、含氧血红蛋白（Hb)和脱氧血 红蛋白（Hb〇2)的吸收系数的光谱，
[0073] 图4示出对正常前列腺组织的DRS测量以及与标准发色团的拟合（范围： 400_1600nm),
[0074] 图5-图6分别示出仅与默认发色团拟合的结果，在所述拟合中包括β_胡萝卜素 (贝塔胡萝卜素），
[0075] 图7示出针对400_600nm的波长范围的标准拟合，
[0076] 图8示出与被包括在针对400_600nm的波长范围的模型中的β -胡萝卜素（贝塔 胡萝卜素）的拟合，
[0077] 图9示出与被包括在针对400_600nm的波长范围的模型中的β -胡萝卜素（贝塔 胡萝卜素）和番茄红素的拟合，
[0078] 图10示出根据本发明的方法的流程图，并且
[0079] 图11示出针对本申请的研究获得的活检的总览。

【具体实施方式】
[0080] 图1示出根据本发明的实施例的装置的图解描绘，所述装置包括光谱仪102和介 入设备112,光谱仪102包括光源104、第一光学检测器106和任选的第二光学检测器108， 其中，介入设备112具有一个或多个导引，所述一个或多个导引例如为诸如光波导的光学 元件，所述一个或多个导引能够将光从光源104引导至所述介入设备的远端，从而在所述 介入设备的所述远端发出所述光，并且还能够将光从所述介入设备的所述远端引导回第一 光学检测器106和/或第二光学检测器108。所述光导使得光能够进入相关联组织116,例 如前列腺组织，并且所述光导还使得离开所述相关联组织的光能够被收集并被引至所述光 学检测器。所述装置因此能够获得表示相关联组织116的光谱的测量数据。光学检测器 106U08可以由处理器110控制，从而采集所述测量数据。所述处理器可以访问数据库114。
[0081] 在特定实施例中，所述装置还被布置为：访问数据库114,其中，所述数据库包括 有关各种组织类型的信息，例如在各种组织类型内的特定发色团的浓度的标准值；并且识 别所述相关联组织最可能包括哪种组织类型或哪些组织类型，并且其中，所述识别基于所 述第一参数。根据具体实施例，处理器110被布置用于根据所述第一参数确定指示组织类 型的第二参数。这样的优点在于，可以以此方式获得有关组织类型的宝贵信息。
[0082] 本发明在具体实施例中可以被描述为包括控制台（包括，例如包括光源104、第一 光学检测器106的光谱仪102)和介入设备112,例如细长光学探针，并且所述控制台被连接 到处理器110,处理器110被布置用于访问算法，所述算法使得能够（基于对所述细长设备 前方的所述相关联组织的测量结果）确定在所述细长设备前方的番茄红素浓度。在具体实 施例中，所述设备还可以例如通过确定指示组织类型的第二参数，将番茄红素的浓度转换 成组织类型。
[0083] 将（在图4-图9中）示出，在光谱的蓝色部分附近（400-500nm)存在番茄红素的 吸收特征。因此，在具体实施例中，所述装置适于获得表示所述相关联组织的光谱的测量数 据，并且适于针对杂散光（例如所述光谱仪中的杂散光）校正所述测量数据。
[0084] 图2示出介入设备112的实施例的透视图示，所述介入设备包括第一导引217、第 二导引219和第三导引221。该图示出在第一导引217的远端上的出口位置218、在第二导 弓丨219的远端上的入口位置220、以及在第三导引221的远端上的入口位置222。该图不是 按比例的。将第一、第二和第三导引理解为光导，例如光纤，例如光波导。在特定实施例中， 所述装置包括作为具有嵌入式遮光器的卤素宽带光源形式的光源104,具有三个导引的介 入设备112以及两个光学检测器106、108,两个光学检测器106U08能够解析不同波长区中 的光，例如基本上分别在波长谱的可见和红外区中的光，可见和红外区例如分别为从400nm 至1100nm以及从800nm至1700nm。所述装置还可以包括滤波器，其拒绝波长在465以下的 光，所述滤波器可以被安装在光学检测器106、108前方，以拒绝在所述光学检测器处的二 阶光。介入设备112具有被连接到所述光源的第一导引217、被连接到第一光学检测器106 的第二导引219和被链接到第二光学检测器108的第三导引221。
[0085] 算法
[0086] 在该研究中，使用定制的Matlab 7. 9. 0 (Mathworks，Natick, MA)算法来拟合所采 集的光谱。在该算法中，实施广泛接收的分析模型，即参考文献[1]引用的模型，在此通过 引用将其整体并入本文。针对参考文献[1]的模型的输入变量为吸收系数μ a( λ )、简化的 散射系数μ ' s(λ)以及在所述探针的尖端处的发射光纤与收集光纤之间的中心距离。针 对对散射理论模型的完整描述，我们参考[1]。在后面部分，将简要解释该模型。所使用的 方程主要基于Nachab6等人的工作，并且因此参考[2]，在此通过引用将其整体并入本文， 并且还参考[3]，在此通过引用将其整体并入本文。
[0087] Μ?
[0088] 能够使用双幂律函数，以描述所述简化的散射的波长依赖性，其中，波长λ以nm 为单位表达，并被归一化到λ ^ = 800nm的波长值。参数a对应于在该特定波长处的简化 的散射幅度。
[0089]

【权利要求】
1. 一种用于对相关联组织（116)进行光学分析的装置（100)，所述装置包括： -光谱仪（102)，其用于获得表示所述相关联组织（116)的光谱的测量数据，所述光谱 仪包括： -光源（104)， -光学检测器（106)， -介入设备（112)，其适用于插入到所述相关联组织（116)中，所述介入设备包括： -一个或多个导引（217、219)，用于： -将光子从所述光源（104)引导至所述介入设备的远端上的出口位置（218)，所述光子 能从所述出口位置发出，以及用于 -将光子从所述介入设备的所述远端上的入口位置（220)引导至所述光学检测器 (106)， 使得能够在所述介入设备的所述远端的位置处获得表示所述相关联组织（116)的所 述光谱的所述测量数据，以及 -处理器（110)，其被布置用于： -接收所述测量数据， -根据所述数据确定指示在所述相关联组织（116)中的番茄红素的浓度的第一参数。
2. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器（110)还被布置用于根据所述第一参 数确定指示组织类型的第二参数。
3. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置被布置用于获得表示所述光谱的测量 数据，其中，所述光谱为漫反射光谱。
4. 根据权利要求1所述的装置（100)，其中，所述出口位置（218)和所述入口位置 (220)被定位为针对要执行的漫反射光谱测定具有足够的相对距离。
5. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器（110)还被布置用于确定一个或多个 第三参数，其中，所述一个或多个第三参数中的每个指示在所述相关联组织（116)中的除 番茄红素以外的其他发色团的浓度。
6. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器（110)还被布置用于基于所述测量数 据确定散射参数。
7. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个导引包括： -第一导引（217)，其用于将光子从所述光源（104)引导至所述介入设备的远端上的出 口位置，所述光子能从所述出口位置发出，以及 -第二导引（219)，其用于将光子从所述介入设备的所述远端上的入口位置（220)引导 至所述光学检测器（106)。
8. 根据权利要求1所述的装置（100)，其中，所述出口位置（218)和所述入口位置 (220)被空间分离并且被空间取向为使得，在将所述介入设备（112)的所述远端定位为毗 邻所述相关联组织（116)时，能在所述出口位置（218)处发出并且随后能在所述入口位置 (220)处收集的所述光子为经历多次散射事件的漫射光子。
9. 根据权利要求1所述的装置（100)，其中，所述出口位置（218)和所述入口位置 (220)被空间分离并且被空间取向为使得，在将所述介入设备（112)的所述远端定位为毗 邻所述相关联组织（116)时，当所述介入设备的所述远端被置于毗邻相关联样品时，所述 入口位置不与从所述出口位置发出的弹道光子交叉。
10. 根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还包括数据库（114)，所述数据库被操 作性地连接到所述处理器（110)。
11. 根据权利要求10所述的装置，其中，所述数据库（114)包括表示一个或多个光谱的 预定数据，其中，一个预定数据表示番茄红素的光谱。
12. -种用于对相关联组织进行光学分析的方法，所述方法包括以下步骤： -通过经由介入设备发出并接收光子，来测量（S1)表示所述相关联组织的光谱的数 据， -基于所述光谱，确定（S2)第一参数，所述第一参数指示番茄红素的浓度。
13. 根据权利要求12所述的用于对相关联组织进行光学分析的方法，所述方法还包括 以下步骤：基于所述第一参数，确定（S6)第二参数，所述第二参数指示组织类型。
14. 根据权利要求12所述的用于对相关联组织进行光学分析的方法，其中，对所述第 一参数的所述确定包括以下中的任一步骤： -将所述测量数据拟合（S3)到数学模型， -访问（S4)包括一个或多个预定光谱的查找表，以及 _执行（S5)多变量分析。
15. -种计算机程序产品，其适于使得包括至少一个计算机的计算机系统能够操作被 布置用于执行根据权利要求12所述的方法的处理器，其中，所述计算机具有与其相关联的 数据储存器件。
【文档编号】A61B5/00GK104066372SQ201380006586
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年1月22日 优先权日:2012年1月27日
【发明者】B·H·W·亨德里克斯, J·W·施普利特霍夫, R·纳沙贝, T·J·M·鲁尔斯, G·W·吕卡森, J·J·L·霍里克斯, M·米勒, M·范德沃尔特 申请人:皇家飞利浦有限公司