专利名称：用于执行光谱分析的体内成像装置和方法
技术领域：
本发明涉及体内成像领域，更具体地，涉及执行光谱分析的体内成像装置。
背景技术：
通常通过内窥镜进行病变的检测，例如沿着胃肠(GI)道。在沿着胃肠道推进内窥镜时，内窥镜获取胃肠道的图像，从而扫描胃肠内腔的任何异常，例如息肉。但是，检测病变的存在是不够的。还需要分析病变和确定病变是癌性的或良性的。通过光谱方式可以发现和分析癌症、初癌和其它肠疾病的典型的细胞结构(例如细胞核大小和细胞密度)变化和血
液含量变化。已知少数执行弹性散射光谱法的探头。这些探头通过组织的光散射特征可以确定病变的类型，例如癌性的或良性的。但是，这些探头都穿过患者的口腔插入，在插入探头的过程中，和在内腔中操作它的过程中，可能造成患者的某种不适。另外，这些提供弹性散射数据的探头不会提供内腔的“白光”或彩色图像，而为了沿着胃肠道确定病变的位置，可能需要所述图像。因此，需要可以提供光谱信息以及体内内腔的标准图像的改进的体内装置，并且因此可以更准确地确定病理学的严重程度以及确定病理学位置。
发明内容
本发明提供了执行光谱分析、同时提供它们所插入的内腔的体内图像的装置和方法。
在本发明的一个实施方案中，执行光谱分析的体内成像装置可以包括多个不同照明源。在某些实施方案中，所述体内装置可以包括成像仪，所述成像仪可以包括标准的RGB滤光器，使得通过在不同的时间段操作所述多个照明源中的每一个，以交替模式进行照明。在其它实施方案中，所述成像仪可以包括设置在其上面的色彩增强型滤光器或色彩分离型滤光器。所述滤色器可以适于防止成像仪收集的蓝、绿和红光谱区域中的照明之间的重叠。在这样的实施方案中，所述多个照明源(例如至少6个照明源，每个在不同波长照明)可以在照明源组中照明。每个组可以由下述照明源组成:一个在与光谱的蓝色区域相对应的波长照明的照明源，一个在与光谱的绿色区域相对应的波长照明的照明源，和一个在与光谱的红色区域相对应的波长照明的照明源。这样，每个包括3个不同照明源的组可以同时照明，从而缩短照明期以及光收集期。在某些实施方案中，所述体内装置可以是可吞服的独立装置，而在其它实施方案中，所述装置可以是内窥镜或任意其它装置或探头。在某些实施方案中，用于执行光谱分析的方法可以包括:将可以包括多个照明源的体内成像装置插入患者的内腔中，其中每个照明源可以在不同波长照明。在某些实施方案中，所述方法可以包括:以交替模式照明患者的组织。在某些实施方案中，所述方法可以另外包括:收集从组织内腔反射出的光。这可以由所述装置包含的成像仪来实现。在某些实施方案中，所述方法可以包括分析反射光的步骤和确定病理学位置以及确定病理学特征的步骤。在某些实施方案中，所述分析反射光的步骤可以包括:建立彩色图像。通过观察所述彩色图像，可以确定病理学的存在，并可以进一步确定它沿着内腔的定位。此外，还可以从所述彩色图像推断出病理学特征(例如它的血液浓度)，例如，通过检查它在不同图像区域处的灰度级、成像的病变区域和它的成像的环境。在某些实施方案中，所述分析散射光和反射光的步骤可以由分析单元或由体内装置的操作员来完成。分析单元可以是体内装置的一部分，或者可以位于它的外部。在本发明的一个实施方案中，执行光谱分析的体内成像装置可以包括球形窗。所述装置可以另外包括至少4个照明源和I个图像传感器，所述照明源用于在不同波长照明组织。在某些实施方案中，所述装置可以包括这样的光学装置:其用于将从所述至少4个照明源发射的光引导至反射器上，所述反射器适于将来自所述照明源的光束重新引导至组织上。这样的反射器的一个例子可以是锥面镜。所述反射器(例如锥面镜)可以被构造成，将被引导的光以基本上与所述装置的视界角平行的角度透射在所述组织上。在某些实施方案中，所述反射器(例如锥面镜)可以位于球形窗的中央，以便避开杂散光。在某些实施方案中，所述装置可以另外包括这样的光学系统:其用于将从所述组织散射和反射的光聚焦在图像传感器上。在某些 实施方案中，所述的至少4个照明源、图像传感器、反射器和光学系统可以位于球形窗的凹侧的后面，且可以贯穿其中工作。在某些实施方案中，照明区可以与视野基本上相同，即照明角可以与视界角基本上平行。在某些实施方案中，在所述装置内的光学装置可以包括准直透镜，所述准直透镜用于造成从所述至少4个照明源发射的光以平行光束的形式出现。所述装置可以另外包括折叠镜，所述折叠镜用于将所述平行光束重新导向聚光透镜，使得所述聚光透镜用于会聚光束并将它导向锥面镜。根据一些实施方案，所述至少4个照明源中的至少2个可以在适用于确定血液在所述组织中的存在的波长照明，并且另外2个照明源可以在适用于确定胆汁或其它肠内容物的存在的波长照明。在某些实施方案中，所述适用于确定血液存在的波长可以选自400-600nm的范围，且所述用于确定胆汁或其它肠内容物的存在的波长可以选自600-900nm 的范围。在某些实施方案中，执行光谱分析的体内成像装置可以包括球形窗。所述装置可以另外包括用于在不同波长照明组织的照明单元。在某些实施方案中，所述照明单元可以位于所述球形窗的中央。在某些实施方案中，所述装置可以另外包括图像传感器和光学系统，所述光学系统用于将从所述组织散射和反射的光聚焦在图像传感器上。在某些实施方案中，所述的照明单元、图像传感器和光学系统可以位于球形窗的后面。在某些实施方案中，所述照明单元可以包括至少4个照明源，所述照明源用于在不同波长照明组织。根据其它实施方案，执行光谱分析的体内成像装置可以包括:用于照明组织的第一照明源、图像传感器和光学系统，所述光学系统用于将从所述组织反射出的光聚焦在图像传感器上。在某些实施方案中，所述装置可以另外包括微型光谱仪，其位于用于收集散射光的第二照明源紧邻处。在某些实施方案中，所述微型光谱仪可以包括光栅和检测器，所述光栅用于将从所述组织散射的光分离成分离的特定波长，所述检测器用于收集所述分离的散射光。在某些实施方案中，所述微型光谱仪可以包括多个像素，所述像素排列为向量检测器。在其它实施方案中，所述微型光谱仪可以包括多个像素，所述像素排列为矩阵检测器。在某些实施方案中，所述装置可以包括圆柱形聚焦透镜，其用于接收被光栅分离以后的分离的散射光，并用于将每种分离的特定波长聚焦在形成微型光谱仪的多个像素的不同的特定像素上。在某些实施方案中，用于执行光谱分析的方法可以包括下述步骤:将体内成像装置插入患者的内腔中，所述装置类似于包含锥面镜的装置。所述方法可以另外包括下述步骤:通过投射离开锥面镜的光，照明患者的组织内腔。在某些实施方案中，所述方法可以包括:收集从组织内腔反射和散射的光。所述方法可以另外包括:分析反射光和散射光，和确定病理学位置以及病理学特征。在某些实施方案中，所述分析步骤可以包括:获取彩色图像，根据所述彩色图像，可以确定病理学沿着内腔的位置，而所述病理学特征可以通过分析散射光来确定(例如分析不同波长的散射光)。在其它实施方案中，用于执行光谱分析的方法可以包括下述步骤:将体内成像装置插入患者的内腔中，所述装置类似于包含微型光谱仪的装置。所述方法可以另外包括:照明患者的组织内腔，和通过图像传感器收集从所述组织内腔反射出的光。在某些实施方案中，所述方法可以包括:通过微型光谱仪收集从所述组织内腔散射出的光。所述方法可以另外包括:分析反射光和散射光的步骤，和确定病理学沿着内腔的位置以及确定病理学特征的步骤。
在结合附图考虑下面的详细描述以后，将会明白本发明的上面的和其它的目的和优点，在所述附图中，附图标记始终表示相同的部件，并且在附图中:图1解释了根据本发明的一个实施方案的体内成像装置的示意纵向剖视图；图2解释了根据本发明的一个实施方案的照明和光收集方案的示意图；图3A-3C分别解释了根据本发明的一个实施方案用于执行光谱分析的示意系统、介质吸收相对于波长的示意图和组织反射率相对于波长的示意图；图4解释了根据本发明的第三个实施方案的体内成像装置的示意纵向剖视图；图5A-5B解释了根据本发明的第四个实施方案的体内成像装置的示意纵向剖视图和各个横截面前视图；图6A-6B解释了根据本发明的第五个实施方案，体内成像装置的示意纵向剖视图和装置的部件之一的各个部分分解图；图7解释了根据本发明的一个实施方案的用于执行光谱分析的方法；图8解释了根据本发明的另一个实施方案的用于执行光谱分析的方法；和图9解释了根据本发明的另一个实施方案的用于执行光谱分析的方法。应当理解，为了图解的简洁和清楚，在图中显示的元件不一定按比例尺绘制。例如，为了清楚，有些元件的尺寸可能相对于其它元件放大。此外，在认为适当时，可以在附图中重复附图标记，以指示对应的或类似的元件。
具体实施例方式在下面的详细描述中，阐述了众多具体的细节，以便提供对本发明的透彻理解。但是，本领域技术人员应当理解，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实现。在其它情况下，没有详细地描述众所周知的方法、操作和部件，不至于使本发明含糊。下述的体内成像装置是迄今已知的当前弹性散射检测装置的改进。在本发明中描述的体内装置可以提供照明的组织的图像以及关于照明的组织的光谱分析信息，这可以使医师能够提供对患者状况的更准确和完整的分析。所述医师接收与病变沿着内腔的位置有关的信息，例如病变位于胃肠道的哪个器官处(这可以从在本发明中描述的体内装置可以获取的彩色图像以及关于病变诊断的信息(这可以通过本发明的体内装置获取的光谱信息确定)确定)。另外，在本发明中描述的体内装置可以是可吞服的、独立的、无线装置，其可以比迄今已知的当前弹性散射检测装置更容易地插入患者中。但是，本发明不限于可吞服的独立装置，且可以涉及其它装置，诸如内窥镜或其它探头。现在参考图1，该图解释了根据本发明的一个实施方案的体内成像装置的示意纵向剖视图。根据本发明的实施方案，如在图1中所解释的，体内成像装置100可以是可吞服的独立装置，其不包括与外部装置的有线连接。所述体内成像装置100可以是自己提供动力的，且可以通过无线传输将收集的信息传输给外部接收器。体内装置100可以是胶囊形或球形，尽管可以使用其它形状，只要它们能够实现容易的插入和装置100在体内内腔(例如胃肠道)中的穿过。根据本发明的实施方案，体内装置100可以包括多个照明单元10，以便随着装置100沿着内腔移动而照明内腔壁，例如内腔壁16。在某些实施方案中，照明单元10可以包括至少4个照明源(例如照明源11、12、13和14)的矩阵。在某些实施方案中，可以存在超过一个位于图像传感器20旁边的照明单元10，例如可以存在4个位于成像仪20周围的照明单元10。可以使用 其它数目的照明源/照明单元。装置100的光源构型(使得超过一个照明单元矩阵10相对于光学系统17环形对称地定位)的优点是，不同的照明源11、12、13、14 (和/或其它)可以相对均匀地分布光，以在光学成像系统17的视野中实现相对均匀的光分布。在某些实施方案中，照明源，诸如命名为11和12的那些，可以以适用于确定血液在所述组织中的存在的波长照明。例如，照明源11和照明源12可以以选自415nm、540nm、560nm、570nm和600nm的任意波长照明，因为这些是在血液中(特别是在血红蛋白中)具有良好吸光度的波长的例子。可以使用在血液中具有良好吸光度的其它波长。可以使用其它数目的照明源，所述照明源以适用于血液检测的波长照明。在特定中心波长(其在血红蛋白中具有良好吸光度)照明的LED的例子可以是，由Kingbright制造的在430nm照明的KPHK-1608MBC、由Nichia制造的在470nm照明的NESB007A、由Osram制造的在523nm照明的 LTL29S、由 Bivar 制造的在 555nm 照明的 SM0603PGC、由 Toshiba (EBV)制造的在 562nm照明的 TLPGE1008A、在 674nm 照明的由 Toshiba (EBV)制造的 TLGE1008A 或由 Kingbright制造的 KPHHS-1005CGCK、以及由 Avago (Farnell)制造的在 605nm 照明的 HSMD-C190。可以使用其它LED或任意其它合适的光源。在某些实施方案中，照明源诸如13和14可以以适用于检测胆汁或其它肠内容物的波长照明。例如，照明源13可以以700nm的波长照明，照明源14可以以850nm的波长照明。在某些实施方案中，照明源13和14可以以选自600nm至900nm的波长范围的任意波长照明，因为该波长范围在胆汁中具有良好吸光度(然而这些波长在血红蛋白中基本上不具有吸光度)。可以使用在胆汁或其它肠内容物中具有良好吸光度的其它波长。可以使用其它数目的照明源，所述照明源以适于检测胆汁或其它肠内容物的波长照明。在特定中心波长(其在肠内容物中具有良好吸光度)照明的LED的例子可以是，由Kingbright制造的在610nm照明的KPHHS-1005SECK、由Avago (Farnell)制造的在630nm照明的HSMS-C190,由Bivar制造的在660nm照明的SM0603URC、由Kingbright制造的在880nm照明的 KP1608SF4C、以及由 Epitex 制造的分别在 610nm、700nm 和 820nm 照明的 SMT610、SMT700和SMT820。可以使用其它LED或任意其它合适的光源。为了确定反射光是否指示血液的存在和诸如胆汁等其它内腔内容物(其具有与血液的传播光谱类似的传播光谱)的不存在，需要将反射光与血液的传播光谱以及与胆汁的传播光谱进行对比。在本发明的共同受让人的标题为“DEVICE, SYSTEM AND METHOD FORDETECTION OF BLEEDING”的国际公开申请号W02010/086859 (其通过引用整体并入本文)中描述了确定血液、胆汁或二者是否在体内存在的方法。例如，根据W02010/086859的图11的描述，计算“血液评分”和“胆汁评分”，以便区分血液在体内的存在和胆汁的存在。“血液评分’可以从至少2个读数计算出，所述读数测量至少2个选自400-600nm范围的不同波长(在这些波长处，血液高特异性地吸收光)的光强度，而“胆汁评分”可以从至少2个读数计算出，所述读数检测至少2个选自600-900nm范围的不同波长(在这些波长处，胆汁高特异性地吸收光)的光强度。处理器可以在测量的传播光谱(“血液评分”和“胆汁评分”)和对应的参比光谱之间进行对比，且可以确定胆汁、血液或二者的浓度。
在其它实施方案中，作为包含如上所述的照明源组的照明单元10的替代，照明源11、12、13和14可以彼此隔开地定位，且不是在照明源矩阵内。在某些实施方案中，不是在矩阵内、而是彼此隔开地定位的每个照明源11、12、13、14中的至少一个(和/或其它照明源)可以在成像仪20周围相对于光学系统17对称地定位。根据一些实施方案，成像仪20可以包括“标准的”RGB成像仪，例如成像仪20可以是包含Bayer滤光器排列的CMOS或CXD图像传感器。为了收集反射光和以后建立彩色图像，所述彩色图像将辅助确定体内息肉的存在和严重程度，少数照明和光收集方法可以是可能的。一种方法可以是交替模式的照明，例如在不同的时间段用不同的照明源照明。例如，照明源11可以单独照明某个预定的时段，照明源12可以在此后照明相同的或不同的预定的时间段。仅在此时，照明源13可以照明预定的时段，照明源14然后可以继续照明另一时间段。在存在超过一个具有相同波长的照明源(不论它是照明源11、12、13、14或其它照明源中的任一个)的实施方案中，具有相同波长的每个照明源同时照明，随后是具有不同波长的下一类照明源。通过使用这种交替照明源的模式，成像仪不需要任何特殊的滤光器，并且由处理器(未显示)在以后建立在所有波长处的所有反射光的合并图像，所述处理器可以位于装置100内或在装置100外部。在其它实施方案中，可以使用其它照明方法和收集光方法。例如，成像仪20可以包括几个滤光器，所述滤光器与照明源的波长相对应。这样的滤光器可以是窄带滤光器、干涉滤光器或衍射光学元件(DOE)滤光器。如图1所示，成像仪20可以包括像素级滤光器，例如滤光器21、22、23和24，它们分别与照明源11、12、13和14对应。也就是说，成像仪20的不同的像素具有与照明光的波长相对应的不同的色彩敏感度。在某些实施方案中，由于成像仪20包括用于收集在不同的特定波长(其与照明光的波长相对应)的光的滤光器，不需要以交替模式照明，而是相反，所有照明源可以同时照明。可以从由成像仪20收集的光建立彩色图像，并由此可以推断出病变的存在和诊断。在某些实施方案中，成像仪20 (图1)可以包括针对蓝、绿和红光谱中的每一种的长通路滤波器、短通路滤波器、宽带通滤波器或它们的组合。例如，成像仪20可以包括在它前面的几个滤光器；可以使用滤光器1、滤光器2和滤光器3 (未显示)。滤光器I可以用于过滤根据光-通路曲线表示为滤光器I的蓝光谱，滤光器2可以用于过滤根据光-通路曲线表示为滤光器2的绿光谱，滤光器3可以用于过滤根据光-通路曲线表示为滤光器3的红光谱。在某些实施方案中，滤光器I和滤光器3可以是与滤光器2 —样的宽带通滤波器，而在其它实施方案中，滤光器I可以是短通路滤光器，且滤光器3可以是长通路滤光器。可以在像素级实现的大规模长通路滤光器(例如滤光器3)的例子可以是LPF-600、LPF-650、LPF_700,它们由 CVI Melles Griot, Albuquerque, New Mexico 制造。可以在像素级实现的大规模短通路滤光器(例如滤光器I)的例子可以是SPF-400、SPF-450、SPF-500，它们由CVI Melles Griot, Albuquerque, New Mexico制造。可以在像素级实现的大规模宽带通滤波器(例如滤光器2)的例子可以是F40-550.0-4、F70-550.0_4，它们由CVI MellesGriot, Albuquerque, New Mexico制造。可以使用长通路、短通路和宽带通滤波器各自的其它例子。现在参考图2，该图解释了根据本发明的一个实施方案，在波长-强度图上的照明和光收集方案的示意图。根据一些实施方案，可以实现另一种图像获取方法，它是以交替模式照明(其中每个照明源在不同的时间段照明)之间和使用放置在图像传感器上的复合滤光器之间的折中方案。该折中方案适合用于沿着体内内腔(例如沿着胃肠道)被动移动的体内装置，且其不是机动性的，诸如自主的可吞服的胶囊。当使用相对大数目的照明源和在不同的和单独的时间段照明每个 照明源时，所述照明过程可能是耗时的，使得在每个照明时段获得的图像不可能相同，因为所述装置已经沿着内腔移动至新位置。这可能在以后建立彩色图像时造成困难。另一方面，将复合滤光器添加到图像传感器上可能是昂贵的，即使假定这样的滤光器实际上可得到。因此，下述照明和光收集方法可以在如本发明所述的体内装置中容易地实现，并结合了前述的方法二者的优点。在某些实施方案中，所述照明方案可以使得，具有由曲线λ” λ2、λ3、λ4、入5和λ 6描绘的照明方案的特定中心波长的照明源可以以交替模式照明，但是在照明源组之间交替。例如，第一组照明源(各自具有特定中心波长，它们可以同时照明)可以包括:在蓝光谱区域照明的多个照明源之一(例如λ P、在绿光谱区域照明的多个照明源之一(例如λ 3)、和在红光谱区域照明的多个照明源之一(例如λ5)。所有3个照明源入1、入3和入5可以在第一时间段内同时照明，因为沿着波长轴在成像仪20的滤光器之间基本上不存在重叠，在照明源入1、入3和λ 5的波长之间也不存在重叠。在某些实施方案中，在第一照明期之后，可以存在第二照明期，在这期间，第二组窄带照明源可以同时照明。例如，在所述第二照明期中，在蓝光谱区域照明的多个照明源之一(例如λ2，其可以在不同于X1的波长照明)可以与在绿光谱区域照明的多个照明源之一(例如λ4，其可以在不同于λ3的波长照明)同时照明，并与在红光谱区域照明的多个照明源之一(例如λ6，其可以在不同于λ5的波长照明)同时照明。此外，在成像仪20的滤光器之间基本上不存在重叠，在照明源入2、入4和λ6的波长之间也不存在重叠。可以使用其它数目的照明源组。图像传感器20可以收集从在成像装置100的视野中的组织或流体反射的光(图1)，所述光在每组的3个(或更多个)不同照明源的相同时间段或循环的3个光谱中。因此，整个照明组(例如上面公开的2个组)的总照明时间段可以短于当用每个照明源照明不同的和单独的时间段时的总照明期。更短的总照明期可以实现在基本上相同的体内位置收集与每个光谱对应的反射光。在短时间段(例如2ms至4ms)内照明和收集反射光可以确保，在装置已经移动到另一个体内位置上之前，从基本上相同的体内位置反射反射光。可由处理器(未显示)产生的所有光谱的合并图像可以类似于白光图像。在某些实施方案中， 作为将像素级滤光器添加在图像传感器20上(图1)的替代，可以使用其它大规模滤光器，其可以设置在整个图像传感器20上。由于标准的RGB成像仪(例如Bayer滤光器排列)包括能够实现在蓝、绿和红光谱区域之间的重叠的滤光器，可以在成像仪20上设置额外的滤光器，其可用于防止由所述成像仪收集的在蓝、绿和红光谱区域中的照明的重叠。这些可以设置在图像传感器20上的滤光器允许3个纯色(例如蓝色、绿色和红色)带的传播，并同时阻断中间波长。因而，可以在没有光谱之间的交叉的情况下，仅收集具有特定中心波长的每个照明源的光。可以仅收集每个照明源光谱的光，并且因此，除了建立内腔的彩色图像的能力以外，每个收集的特定光谱可以用于指示组织特征(例如血液的存在)。可以放置在成像仪20上的这类大规模滤光器的例子可以是，由Omega OpticalIncorporated 制造的 SPECTRAplusXB29、由 Hoya 制造的 V30、由 IRIDIAN 制造的 ZX000019 或由Semrock制造的FF01-464/542/639-25，它们都是色彩增强型滤光器或色彩分离型滤光器。可以使用其它大规模滤光器，其基本上阻止蓝色/绿色和绿色/红色光谱之间的重叠区域。在这样的实施方案中，当将这样的色彩增强滤光器放在成像仪20上时，具有特定中心波长的照明源可以以交替模式照明，所述照明源例如具有由曲线λ” λ2、λ3、λ4、λ5和入6描绘的照明方案(图2)。照明的交替模式可以包括，一组照明源同时照明，每个照明源选自不同的光谱:蓝色、绿色或红色。例如，可同时照明的第一组照明源可以是λ P λ 3和λ 5，而可同时照明的第二组照明源可以是入2、入4和λ6。由于照明是在同时照明的照明源组中实现，所有组总共的总照明期(例如2ms至4ms)可以相对短于当用每个照明源照明不同时间段(在不同照明源的照明期之后)时的总照明期。如关于图2所述，在短时间段(例如2ms-4ms)内照明和收集反射光可以确保从基本上相同的体内位置反射反射光。在某些实施方案中，装置100可以包括变送器(未显示)，通常是射频(RF)变送器。由体内装置100捕获的图像数据或其它数据可以作为数据信号通过无线连接(例如通过无线通信通道)、通过变送器经由位于所述装置内的天线(未显示)来传输。所述数据信号可以被外部记录仪或接收器(未显示)接收。根据一些实施方案，从反射光建立图像以后，整个图像由操作员(例如医师)或者由分析仪进行分析，所述分析仪在装置100的内部或外部。可以分析所述图像用于检测潜在病变和用于检测血液浓度。一旦检测到捕获的、具有潜在病变表象的表面，可以为图像中的“病变区域”或者为相同图像中的“病变区域”环境计算血液浓度。一种可能的从彩色图像计算血液浓度的方法，可以通过计算图像中的红色区域的灰度级来实现。如果在“病变区域”处的计算的血液浓度比在它的环境中的血液浓度高，可以得出结论:它是癌性病变。但是，如果在“病变区域”中的血液浓度与在环境中的血液浓度大致相同，可以得出结论:所述病变是良性的。下述方法可以在由包括多个照明源的任意装置收集的光谱信息上实现，所述照明源中的每一个具有不同的特定中心波长(例如窄带照明)。例如，下述方法可以在由体内装置提供的光谱信息(例如从组织反射出的光建立的图像)上实现，所述体内装置例如体内装置100 (图1)、体内装置200 (图4，以后详细描述)、体内装置300 (图5A-5B，以后详细描述)或体内装置400(图6A-6B，以后详细描述)。可以使用可提供光谱信息(例如收集的反射光)的其它装置，例如，内窥镜或包括窄带照明源的任意其它装置或探头。这些执行光谱分析并从而从彩色图像确定血液浓度水平的方法，可以通过计算由所述装置内含的图像传感器收集的光强度来实现。在计算收集的光强度以后，可以求出组织在每个照明波长的反射。所述方法可以包括:对比所述组织对不同照明波长的反射，和确定病变是癌性的或良性的。用于计算每个照明波长的照明强度的支配方程可以定义如下:
权利要求
1.一种体内成像装置，其包括: 至少6个用于在体内照明组织的不同照明源，所述6个照明源中的至少2个在蓝光谱区域中以不同中心波长照明，所述6个照明源中的至少2个在绿光谱区域中以不同中心波长照明，且所述6个照明源中的至少2个在红光谱区域中以不同中心波长照明； 图像传感器，所述图像传感器用于收集从所述组织反射的光；和设置在所述图像传感器上的色彩分离滤光器，所述滤光器适于防止由所述图像传感器收集的蓝、绿和红光谱区域中的照明之间的重叠， 其中所述至少6个照明源适于以3个照明源的组的形式照明，且其中每组的3个照明源包括一个在蓝光谱区域照明的照明源、一个在绿光谱区域照明的照明源和一个在红光谱区域照明的照明源，所述3个照明源适于同时照明。
2.根据权利要求1所述的体内成像装置，其中所述色彩分离滤光器可以选自=SOmegaOptical Incorporated 制造的 SPECTRAplusXB29、由 Hoya 制造的 V30、由 IRIDIAN 制造的ZX000019 或由 Semrock 制造的 FF01-464/542/639-25。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的体内成像装置，其中所述装置是可吞服的胶囊。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的体内成像装置，所述装置另外包括变送器，所述变送器用于将收集的数据传输给外部接收器。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的体内成像装置，所述装置另外包括分析仪，所述分析仪用于分析由所述图像传感器收集的反射光，并确定病理学特征。
6.一种用于执行光谱分析的方法，所述方法包括: 将体内成像装置插入患者的内腔中，所述装置包括至少6个不同照明源，其中所述6个照明源中的至少2个在蓝光谱区域中以不同中心波长照明，所述6个照明源中的至少2个在绿光谱区域中以不同中心波长照明，且所述6个照明源中的至少2个在红光谱区域中以不同中心波长照明； 在3个照明源的组之间以交替模式照明所述患者的组织内腔，其中所述至少6个照明源适于以3个照明源的组的形式照明，且其中每组的3个照明源包括一个在蓝光谱区域照明的照明源、一个在绿光谱区域照明的照明源和一个在红光谱区域照明的照明源，所述3个照明源适于同时照明； 收集从所述组织内腔反射出的光； 分析反射光；和 确定病理学特征。
7.根据权利要求6所述的方法，其中分析反射光包括:获取彩色图像。
8.一种用于执行光谱分析的方法，所述方法包括: 将体内成像装置插入患者的内腔中，所述装置包括至少4个在不同波长照明的照明源； 照明所述患者的组织内腔； 收集从所述组织内腔反射出的光； 如果已知前2个不同照明波长的反射光的照明强度，通过应用方程式(iii)，计算所述前2个不同照明波长在所述组织的反射率之间的比率；和从所述反射率之间的比率，确定所述组织的血液浓度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中计算所述前2个不同照明波长在所述组织的反射率之间的比率包括: a-如果已知所述组织和所述体内成像装置之间的距离D，且如果已知收集的每个波长Ιλ 的光的强度，应用方程式(6);和 b-从方程式(6)求出介质对后2个不同照明波长的吸收系数之间的差异，其中所述后2个照明波长选自血红蛋白在此处的吸光度弱的波长范围。
10.根据权利要求8所述的方法，其中计算所述前2个不同照明波长在所述组织的反射率之间的比率包括: a-用额外的波长照明所述组织内腔； b-收集从所述组织内腔对所述额外照明波长反射出的光； C-如果已知收集的每个波长Ιλ 的光的强度，且如果未知距离D，应用方程式(8)；d-求出所述介质对后2个不同照明波长和对所述额外照明波长的吸收系数之间的差异的比率，其中所述后2个照明波长和所述额外照明波长各自在不同波长照明，所述不同波长选自血红蛋白在此处的吸 光度弱的波长范围。
全文摘要
本发明公开了体内成像装置和用于执行光谱分析的方法，所述方法包括将所述体内装置插入患者的内腔中，照明组织内腔，和收集从组织散射和反射的光。所述装置可以包括至少6个用于照明组织的照明源。所述6个照明源中的至少2个在蓝光谱区域中的不同波长照明，至少2个在绿光谱区域中的不同波长照明，且至少2个在红光谱区域中的不同波长照明。所述照明源适于以3个照明源的组的形式照明，其中每组的3个照明源包括一个在蓝光谱区域照明的照明源、一个在绿光谱区域照明的照明源和一个在红光谱区域照明的照明源。每组的3个照明源同时照明。
文档编号A61B1/00GK103209632SQ201180055032
公开日2013年7月17日 申请日期2011年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者阿米特·帕斯卡 申请人:基文影像公司