。18. 如权利要求16所述的方法，其中，所述组织的响应的模型包括经验产生的模型。19. 如权利要求18所述的方法，其中，经验产生的模型基于对所照射的正常组织的测 量。20. 如权利要求18所述的方法，其中，经验产生的模型基于对所照射的组织模体的测 量。21. 如权利要求16所述的方法，其中，通过基于所述模型求解逆问题，来产生组织的异 常部分的特性；基于所述模型求解逆问题开始于对多个波长和多个偏振处的强度的测量， 并修改所述模型的估计参数，以产生所述问题的基本符合组织的特性的解。22. 如权利要求2所述的方法，其中，所确定的所述组织的特性是所述组织的一部分中 的氧合血红蛋白的分布。23. 如权利要求2所述的方法，其中，所确定的所述组织的特性是所述组织的一部分中 的脱氧血红蛋白的分布。24. 如权利要求23所述的方法，其中，在所述组织的所述一部分中的氧合血红蛋白的 分布也被确定为特性。25. 如权利要求24所述的方法，还包括：基于氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白或氧合血红 蛋白与脱氧血红蛋白的组合的不正常的浓度量，来识别异常细胞增长。26. 如权利要求25所述的方法，其中，异常细胞增长被解释为对肿瘤的指示。27. 如权利要求25所述的方法，还包括：识别组织中的表层黑色素的分布并消除该表 层黑色素对所述图像的贡献，之后估计氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白或氧合血红蛋白和脱 氧血红蛋白两者的量。28. 如权利要求27所述的方法，还包括：在估计氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白或氧合血 红蛋白和脱氧血红蛋白两者的量之前，识别组织中的深层黑色素的分布并消除该深层黑色 素对所述图像的贡献。29. 如权利要求1所述的方法，其中，所述超光谱光包括可见波长和红外波长。30. 如权利要求1所述的方法，其中，所述超光谱光包括在基本上大约400nm到1000 nm 之间的多个波长。31. 如权利要求1所述的方法，其中，所述超光谱光包括在基本上大约400nm到1000 nm 之间的基本连续的波长。32. 如权利要求1所述的方法，其中，所述超光谱光包括在基本上大约400nm到1000 nm 之间的基本相等宽度间隔的基本相等宽度的波带的序列。33. 如权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个可区分的偏振模式包括两个正交的 偏振模式。34. 如权利要求33所述的方法，其中，所述两个正交的模式是线偏振模式。35. 如权利要求1所述的方法，其中，从所述组织再发射的光包括反射光。36. 如权利要求1所述的方法，其中，从所述组织再发射的光包括散射光。37. 如权利要求36所述的方法，其中，从所述组织再发射的光还包括反射光。38. 如权利要求1所述的方法，其中，从所述组织再发射的光包括由所述组织产生的荧 光。39. 如权利要求1所述的方法，其中，从所述组织再发射的光包括由所述组织产生的冷 光。40. 如权利要求1所述的方法，其中，从所述组织再发射的光包括由所述组织产生的生 物冷光。41. 如权利要求1所述的方法，其中，首先使得所述再发射的光的所述至少两个可区分 的偏振分量形成相应图像，并且之后将它们的相应图像分离。42. 如权利要求1所述的方法，其中，所述至少两个偏振分量的偏振的内积显著地小于 1，并且所述方法还包括：基于组织的响应的模型和所述至少两个相应图像的空间强度来产 生表示组织的异常部分的位置和一个或多个特性的数据。43. 如权利要求42所述的方法，其中，所述组织的响应的模型包括理论产生的模型。44. 如权利要求42所述的方法，其中，所述组织的响应的模型包括经验产生的模型。45. 如权利要求44所述的方法，其中，经验产生的模型基于对所照射的正常组织的测 量。46. 如权利要求44所述的方法，其中，经验产生的模型基于对所照射的组织模体的测 量。47. 如权利要求42所述的方法，其中，通过基于所述模型求解逆问题，来产生组织的异 常部分的特性；基于所述模型求解逆问题开始于对多个波长和多个偏振处的强度的测量， 并修改所述模型的估计参数，以产生所述问题的基本符合组织的特性的解。48. 如权利要求1所述的方法，其中，所确定的所述组织的特性是所述组织的一部分中 的氧合血红蛋白的分布。49. 如权利要求1所述的方法，其中，所确定的所述组织的特性是所述组织的一部分中 的脱氧血红蛋白的分布。50. 如权利要求49所述的方法，其中，在所述组织的所述一部分中的氧合血红蛋白的 分布也被确定为特性。51. 如权利要求50所述的方法，还包括：基于氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白或氧合血红 蛋白与脱氧血红蛋白的组合的不正常的浓度量，来识别异常细胞增长。52. 如权利要求51所述的方法，其中，异常细胞增长被解释为对肿瘤的指示。53. 如权利要求52所述的方法，还包括：识别组织中的表层黑色素的分布并消除该表 层黑色素对所述图像的贡献，之后估计氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白或氧合血红蛋白和脱 氧血红蛋白两者的量。54. 如权利要求53所述的方法，还包括：在估计氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白或氧合血 红蛋白和脱氧血红蛋白两者的量之前，识别组织中的深层黑色素的分布并消除该深层黑色 素对所述图像的贡献。55. -种用于表征生物组织的部分的方法，包括： 利用具有能够显著地穿透所述组织的已知波长谱的照射光照射所述组织的表面； 在针对第一偏振的所反射的照射光的多个波长上通过已知测量窗口测量从组织的表 面反射的照射光的强度； 在针对第二偏振的所反射的照射光的多个波长上通过所述测量窗口测量所反射的照 射光的强度，其中，第二偏振与第一偏振的内积显著地小于1 ; 基于组织的响应的模型和对多个波长和多个偏振处的强度的先前测量，产生表示所述 组织的异常部分的位置和一个或多个特性的数据。56. 如权利要求55所述的方法，其中，所述组织的响应的模型包括理论产生的模型。57. 如权利要求55所述的方法，其中，所述组织的响应的模型包括经验产生的模型。58. 如权利要求57所述的方法，其中，经验产生的模型基于对所照射的正常组织的测 量。59. 如权利要求57所述的方法，其中，经验产生的模型基于对所照射的组织模体的测 量。60. 如权利要求55所述的方法，其中，通过基于所述模型求解逆问题，来产生组织的异 常部分的特性；基于所述模型求解逆问题开始于对多个波长和多个偏振处的强度的测量， 并修改所述模型的估计参数，以产生所述问题的基本符合组织的特性的解。61. -种表征生物组织的系统，包括： 多个波长的光的光源，用于照射活体组织，其中，所述多个波长的光具有至少两个可区 分的偏振模式； 至少一个偏振器，用于将响应于所述照射而从所述组织再发射的光分离为至少两个可 区分的偏振分量； 至少一个相机，用于从所述至少两个可区分的偏振分量形成至少两个相应的超光谱图 像组； 数据处理器，用于基于所述至少两个相应的图像组的空间、光谱和偏振特性，确定所述 组织的至少一个特性。62. 如权利要求61所述的系统，其中，所述多个波长的光的光源被配置为以不同波长 的时间序列照射所述组织，以产生所述超光谱图像组的对应图像。63. 如权利要求62所述的系统，其中，所述多个波长包括可见波长和红外波长。64. 如权利要求62所述的系统，其中，所述多个波长包括在基本上大约400nm到 1000 nm之间的波长。65. 如权利要求62所述的系统，其中，所述多个波长包括在基本上大约400nm到 1000 nm之间的基本连续的波长。66. 如权利要求62所述的系统，其中，所述多个波长包括在基本上大约400nm到 1000 nm之间的基本相等宽度间隔的基本相等宽度的波带的序列。67. 如权利要求62所述的系统，其中，所述至少两个可区分的偏振模式包括两个正交 的偏振模式。68. 如权利要求67所述的系统，其中，所述两个正交的模式是线偏振模式。69. 如权利要求62所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括反射光。70. 如权利要求62所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括散射光。71. 如权利要求62所述的系统，其中，从所述组织再发射的光还包括反射光。72. 如权利要求62所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括由所述组织产生的 荧光。73. 如权利要求62所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括由所述组织产生的 冷光。74. 如权利要求62所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括由所述组织产生的 生物冷光。75. 如权利要求62所述的系统，其中，首先使得所述再发射的光的所述至少两个可区 分的偏振分量形成相应图像，并且之后将它们的相应图像分离。76. 如权利要求62所述的系统，其中，所述至少两个偏振分量的偏振的内积显著地小 于1，并且所述数据处理器被配置为：基于组织的响应的模型和所述至少两个相应图像的 空间强度，产生表示组织的异常部分的位置和一个或多个特性的数据。77. 如权利要求76所述的系统，其中，所述组织的响应的模型包括理论产生的模型。78. 如权利要求76所述的系统，其中，所述组织的响应的模型包括经验产生的模型。79. 如权利要求78所述的系统，其中，经验产生的模型基于对所照射的正常组织的测 量。80. 如权利要求78所述的系统，其中，经验产生的模型基于对所照射的组织模体的测 量。81. 如权利要求76所述的系统，其中，所述数据处理器被配置为：通过基于所述模型求 解逆问题，来产生组织的异常部分的特性；基于所述模型求解逆问题开始于对多个波长和 多个偏振处的强度的测量，并修改所述模型的估计参数，以产生所述问题的基本符合组织 的特性的解。82. 如权利要求62所述的系统，其中，所述数据处理器被配置为：确定所述组织的一部 分中的氧合血红蛋白的分布。83. 如权利要求62所述的系统，其中，所述数据处理器被配置为：确定所述组织的一部 分中的脱氧血红蛋白的分布。84. 如权利要求83所述的系统，其中，所述数据处理器还被配置为：确定所述组织的一 部分中的氧合血红蛋白的分布。85. 如权利要求84所述的系统，其中，所述数据处理器被配置为：基于氧合血红蛋白、 脱氧血红蛋白或氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的组合的不正常的浓度量，来识别异常细胞 增长。86. 如权利要求85所述的系统，其中，异常细胞增长被解释为对肿瘤的指示。87. 如权利要求85所述的系统，其中，所述数据处理器被配置为：识别组织中的表层黑 色素的分布并消除该表层黑色素对所述图像的贡献，之后估计氧合血红蛋白、脱氧血红蛋 白或氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白两者的量。88. 如权利要求87所述的系统，其中，所述数据处理器被配置为：在估计氧合血红蛋 白、脱氧血红蛋白或氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白两者的量之前，识别组织中的深层黑色 素的分布并消除该深层黑色素对所述图像的贡献。89. 如权利要求61所述的系统，其中，所述多个波长的光包括可见波长和红外波长。90. 如权利要求61所述的系统，其中，所述多个波长的光包括基本上在大约400nm到 1000 nm之间的多个波长。91. 如权利要求61所述的系统，其中，所述多个波长的光包括基本上在大约400nm到 1000 nm之间的基本连续的波长。92. 如权利要求61所述的系统，其中，所述多个波长的光包括在基本上大约400nm到 1000 nm之间的基本相等宽度间隔的基本相等宽度的波带的序列。93. 如权利要求61所述的系统，其中，所述至少两个可区分的偏振模式包括两个正交 的偏振模式。94. 如权利要求93所述的系统，其中，所述两个正交的模式是线偏振模式。95. 如权利要求61所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括反射光。96. 如权利要求61所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括散射光。97. 如权利要求96所述的系统，其中，从所述组织再发射的光还包括反射光。98. 如权利要求61所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括由所述组织产生的 荧光。99. 如权利要求61所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括由所述组织产生的 冷光。100. 如权利要求61所述的系统，其中，从所述组织再发射的光包括由所述组织产生的 生物冷光。101. 如权利要求61所述的系统，其中，首先使得所述再发射的光的所述至少两个可区 分的偏振分量形成相应图像，并且之后将它们的相应图像分离。102. 如权利要求61所述的系统，其中，所述至少两个偏振分量的偏振的内积显著地小 于1，并且所述数据处理器被配置为：基于组织的响应的模型和所述至少两个相应图像的 空间强度来产生表示组织的异常部分的位置和一个或多个特性的数据。103. 如权利要求102所述的系统，其中，所述组织的响应的模型包括理论产生的模型。104. 如权利要求102所述的系统，其中，所述组织的响应的模型包括经验产生的模型。105. 如权利要求104所述的系统，其中，经验产生的模型基于对所照射的正常组织的 测量。106. 如权利要求104所述的系统，其中，经验产生的模型基于对所照射的组织模体的 测量。107. 如权利要求102所述的系统，其中，通过基于所述模型求解逆问题，来产生组织 的异常部分的特性；基于所述模型求解逆问题开始于对多个波长和多个偏振处的强度的测 量，并修改所述模型的估计参数，以产生所述问题的基本符合组织的特性的解。108. 如权利要求61所述的系统，其中，确定的所述组织的特性是所述组织的一部分中 的氧合血红蛋白的分布。109. 如权利要求61所述的系统，其中，确定的所述组织的特性是所述组织的一部分中 的脱氧血红蛋白的分布。110. 如权利要求109所述的系统，其中，在所述组织的所述一部分中的氧合血红蛋白 的分布也被确定为特性。111. 如权利要求110所述的系统，其中，所述数据处理器被配置为：基于氧合血红蛋 白、脱氧血红蛋白或氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的组合的不正常的浓度量，来识别异常 细胞增长。112. 如权利要求111所述的系统，其中，异常细胞增长被解释为对肿瘤的指示。113. 如权利要求112所述的系统，其中，所述数据处理器被配置为：识别组织中的表层 黑色素的分布并消除该表层黑色素对所述图像的贡献，之后估计氧合血红蛋白、脱氧血红 蛋白或氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白两者的量。114. 如权利要求113所述的系统，其中，所述数据处理器被配置为：在估计氧合血红蛋 白、脱氧血红蛋白或氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白两者的量之前，识别组织中的深层黑色 素的分布并消除该深层黑色素对所述图像的贡献。115. -种用于表征生物组织的部分的系统，包括： 输出光学系统，适于将具有能够显著地穿透所述组织的已知功率谱的照射光传送到所 述组织的表面； 输入光学系统，适于在针对第一偏振的所反射的照射光的多个波长上通过已知测量窗 口接收从组织的表面反射的照射光，并将该光传送到一个或多个光检测器； 具有一个或多个光检测器的系统，适于在针对第二偏振的所发射的光的多个波长上通 过多维测量窗口测量所发射的照射光的强度，其中，第二偏振与第一偏振的内积显著地小 于1 ; 数据处理器，基于组织的响应的模型和对多个波长和多个偏振处的强度的先前测量， 产生表示所述组织的异常部分的位置和一个或多个特性的数据。116. 如权利要求115所述的系统，其中，所述组织的响应的模型包括理论产生的模型。117. 如权利要求115所述的系统，其中，所述组织的响应的模型包括经验产生的模型。118. 如权利要求117所述的系统，其中，经验产生的模型基于对所照射的正常组织的 测量。119. 如权利要求118所述的系统，其中，经验产生的模型基于对所照射的组织模体的 测量。120. 如权利要求115所述的系统，其中，通过基于所述模型求解逆问题，来产生组织 的异常部分的特性；基于所述模型求解逆问题开始于对多个波长和多个偏振处的强度的测 量，并修改所述模型的估计参数，以产生所述问题的基本符合组织的特性的解。
【专利摘要】提供了一种用于表征生物组织的部分的方法和系统。利用具有能够实质穿透组织的已知波长光谱的光照射组织的表面。在针对不同偏振的波长的超光谱范围中测量在已知测量窗口中响应于照射组织而从组织的表面反射的照射光的强度。基于组织的响应的模型和先前测量，产生表示组织的异常部分的位置和一个或多个特性的数据。提供一种消除黑色素的遮掩影响以获得对异常的精确估计的方法。
【IPC分类】C12N13/00, C12M1/42
【公开号】CN105143448
【申请号】CN201480019611
【发明人】丹尼尔·法卡斯, 法塔什·瓦塞非, 尼古拉斯·麦金农
【申请人】丹尼尔·法卡斯, 法塔什·瓦塞非, 尼古拉斯·麦金农
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2014年1月31日
【公告号】CA2900138A1, EP2951301A1, WO2014121152A1