專利名稱：利用組織熒光確定糖基化終產(chǎn)物或疾病狀態(tài)的測量的改進的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及從組織對入射光的響應(yīng)來確定組織狀態(tài)。更具體地，本發(fā)明涉及 適合于從人體組織的熒光特性來確定人體組織中糖尿病的存在、可能性或進展的方法和裝置。
背景技術(shù)：
本申請涉及2007年1月17日提交的題目為“Determination of a Measure of a Glycation End-Product or Disease State Using Tissue Fluorescence，，的第 11/6 ，214號美國專利申請；該申請涉及2006年3月10日提交的題目為“Methods and apparatuses for noninvasive detection of disease，，的第 60/781，638 號美國臨時申 請，并涉及2006年11月17提交的序列號為11/561，380、題目為“Determination of a Measure a Glycation End-Product or Disease State Using Tissue Fluorescence，， 的美國專利申請，該申請涉及2004年10月22日提交的序列號為10/972，173、題目為 "Determination of a Measure of a Glycation End-Product or Disease State Using Tissue Fluorescence”的美國專利申請，該申請涉及2002年4月4日提交的序列號為 10/116，272、題目為"Apparatus And Method For Spectroscopic Analysis Of Tissue To Detect Diseases In An ^dividual”的美國專利申請，并涉及2003年10月沘日提交的 題目為"Determination of a Measure of a Glycation End-Product or Disease State Using Tissue Fluorescence”的第60/515，343號美國臨時申請，以及涉及2003年11月 4 日提交的題目為"Apparatus And Method For Spectroscopic Analysis Of Tissue To Determine Glycation End-products”的第60/517418號美國臨時申請。上述專利和專利 申請的每一個通過引用合并于此。美國正面臨二型糖尿病的危險的蔓延。在所估計的二千零六十萬有糖尿病的個體 中，大約其中的30%未被確診。參見例如National diabetes fact sheet. Atlanta, GA, Center for Disease Control and Prevention, U. S. Department of Health and Human Services 2005。另外五千四百萬人有某種形式的前期糖尿病且許多人會在三年內(nèi)發(fā)展 為明顯的糖尿病。參見例如 National diabetes fact sheet. Atlanta, GA, Center for Disease Control and Prevention, U. S. Department of Health and Human Services 2005 ；Cowie CC, Rust KF, Byrd-Holt DD, Eberhardt MS, Flegal KM, Engelgau MM, Saydah SH, Williams DE, Geiss LS, Gregg Eff Prevalence of diabetes and impaired fasting glucose in adults in the U. S. population :National Health And Nutrition Examination Survey 1999-2002.Diabetes Care 29 :1263-8,2006 ；Knowler WC, Barrett-Connor E, Fowler SE, Hamman RF, Lachin JM, Walker EA, Nathan DM ；Diabetes Prevention Program Research Group :Reduction in the incidence of type 2 diabetes with lifestyle intervention of metformin. N Engl J Med 346 :393-403,2002。大量研究已表明，使用早期檢測和有效的干預(yù)，糖尿病可以被預(yù)防或延遲。參見例如Cowie CC， Rust KF, Byrd-Holt DD， Eberhardt MS, Flegal KM, Engelgau MM， Saydah SH, Williams DE, Geiss LS, Gregg EW Prevalence of diabetes and impaired fasting glucose in adults in the U. S. population :National Health And Nutrition Examination Survey 1999-2002. Diabetes Care 29 :1263-8，2006 ；Knowler WC，Barrett-Connor EiFowler SE， Hamman RF, Lachin JM, Walker EA, Nathan DM ；Diabetes Prevention Program Research Group :Reduction in the incidence of type 2diabetes with lifestyle intervention of metformin. N Engl J Med 346 :393-403, 2002 ；Tuomilehto J，Lindstrom J，Eriksson JG, Valle TT, Hamalainen H， Ilanne—Parikka P， Keinanen-Kiukaanniemi S， Laakso M，Louheranta A，Rastas M，Salminen V，Uusitupa M ；Finish Diabetes Prevention Study Group Prevention of tyPe 2 diabetes mellitus by changes in lifestyle among subects with impaired glucose tolerance. N Engl J Med 344 :1343—50，2001 ; DREAM(Diabetes Reduction Assessment with ramipril and rosiglitazone Mediation) Trial Investigators ；Gerstein HC，Yusuf S，Bosch J，Pogue J，Sheridan P，Dinccag N， Hanefeld M，Hoogwerf B，Laakso M，Mohan V，Shaw J，Zinman B，Holman RR :Effect of rosiglitazone on the frequency of diabetes in patients with impaired glucose tolerance or impaired fasting glucose ；a randomized controlled trial. Lancet 368 :1096-1105,2006 ；Pan XR，Li GW, Hu YH，Wang JX，Yang WY, An ZX，HU ZX，Lin J， Xiao JZ，Cao HB，Liu PA, Jiang XG，Jiang Ti, Wang JP，Zheng H，Zhang H，Bennett PH， Howard BV :Effects of diet and exercise in preventing NIDDM in people with impaired glucose tolerance :The Da Qing IGT and Diabetes Study. Diabetes Care 20 :537-544,1997 ；Chiasson JL, Josse RG, Gomis R，Hanefeld M，Karasik A，Laakso M ； STOP-NIDDM Trial Research Group :Acarbose for prevention of type 2 diabetes mellitus :the STOP-NIDDM randomized trial. Lancet 359 :2072_2077，2002。在有被 確診的糖尿病的患者中，其他研究已顯示葡萄糖控制可以降低并發(fā)癥的發(fā)生率。參見 如 The Diabetes Control and Complications Trial Research Group :The effect of intensive treatment of diabetes on the development and progression of long-term complications in insulin-dependent diabetes mellitus. N Engl J Med 329:977—986， 1993 ；UK Prospective Diabetes Study (UKPDS) Intensive blood-glucose control with sulphonylureas or insulin compared with conventional treatment and risk of complications in patients with type 2 diabetes(UKPDS33). Lancet352 :837-853, 1998。 診斷一般是由初級保健醫(yī)生在身體檢查期間發(fā)起的。但是，當(dāng)前用于二型糖尿病 和前期糖尿病的篩選方法由于其不方便和不精確性是不夠的。具體地，在美國應(yīng)用最廣泛 的篩選測試-空腹血漿葡萄糖(FPG)具有以整夜禁食和抽血形式的方便性障礙。FPG也具 有促成后期診斷的差靈敏度(40% -60% )的缺點。參見例如Engelgau匪，Naraym KM， Herman WH :Screening for Type 2 diabetes. Diabetes Care 23 :1563-1580，2000。事 實上，大約一半的糖尿病患者在診斷的時候呈現(xiàn)一種或多種不可逆的并發(fā)癥。參見例如 Harris MI, Eastman RC :Early detection of undiagnosed diabetes mellitus :a USperspective. Diabetes Metab Res Rev 16 230-236 2001 ；Manley SM, Meyer LC，Neil HAW, Ross IS，Turner RC, Holman RR :UKPDS6_Complications in newly diagnosed type 2 diabetic patients and their association with different clinical and biologic risk factors. Diabetes Resl3 :1_11，1990。更準確和方便的篩選方法可以顯著地改進二 型糖尿病及其前兆的早期檢測，促進可預(yù)防或至少延緩二型糖尿病及其相關(guān)的微血管和大 血管并發(fā)癥的發(fā)展的干預(yù)。包括DCCT和EDIC的幾項研究已經(jīng)表明，升高的皮膚晚期糖基化終產(chǎn)物(AGE)是 與糖尿病的并發(fā)癥高度相關(guān)的糖尿病生物標(biāo)記，并且是未來與糖尿病有關(guān)的視網(wǎng)膜病和 腎病的先兆。參見例如 Monnier VM, Bautista 0，Kenny D， Sell DR，F(xiàn)ogarty J，Dahms W，Cleary PA, Lachin J，Genu ；DCCT skin Collagen Ancillary Study Group :Skin collagen glycation, glycoxidation, and crosslinking are lower in subjects with long-term intensive versus conventional therapy of type 1 diabetes :relevance of glycated collagen products versus HbAlc as markers of diabetic complications. Diabetes 48 :870_880，1999 ;Genuth S， Sun W, Cleary P， Sell DR， Dahms W, Malone J，Sivitz W, Monnier VM ；DCCT Skin Collagen Ancillary Study Group :Glycation and carboxymethyllysine levels in skin collagen predict the risk of future 10-year progression of diabetic retinopathy and nephropathy in the diabetes control and complications trial and epidemiology of diabetes interventions and complications participants with type 1 diabetes， Diabetes 54:3103—31 11,2005 ； Meerwaldt R，Links TP，Graaff R，Hoogenberg K，Lefrandt JD，Bayness JWiGans R0,Smit AJ :Increased accumulation of skin advanced glycation end-products precedes and correlates with clinical manifestation of diabetic neuropathy. Diabetologia 48: 1637-44,2005。有糖尿病的人比有正常葡萄糖調(diào)節(jié)的個體更快地積累皮膚AGE。參見例如 Monnier VM,Vishwanath V,Frank KE,Elmets CA,Dauchot P,Kohn RR :Relation Between complications of type 1 diabetes mellitus and collagen-linked fluorescence. N Engl J Med 314:403_8，1986。因此，皮膚AGE構(gòu)成對于身體忍受的綜合性血糖暴露的敏感 的、概括性的度量。但是，在測量晚期糖基化終產(chǎn)物的新穎的無創(chuàng)技術(shù)的最近開發(fā)之前，需要鉆孔活 組織檢查來量化皮膚AGE水平。這種“皮膚晚期糖基化終產(chǎn)物的光譜測量”方法(此后稱 為SAGE)測量歸因于體內(nèi)AGE的皮膚熒光并基于應(yīng)用到光譜的多變量算法提供定量的糖尿 病風(fēng)險評分。參見例如 Hull EL, Ediger MN, Brown CD, Maynard JD，Johnson RD 的題目為 "determination of a measure of a glycation end-product or disease state using tissue fluorescence”的第7，139，598號美國專利，其通過引用合并于此。SAGE不要求禁 食且不產(chǎn)生生物危害。它可以自動補償由黑色素、血色素和光散射引起的受驗對象特定的 皮膚差異。測量時間可以是大約一分鐘，因此可以提供立即的結(jié)果。無創(chuàng)地定量皮膚AGE的概念在先前的體外研究中被成功地試驗。在那項工作中， 充分研究的熒光AGE的濃度-大鼠戊糖素通過無創(chuàng)熒光光譜法在豬真皮模型中被精確地 定量。參見例如 Hull EL, Ediger MN, Unione AHT，Deemer EK, Stroman ML 和 Baynes Jff Noninvasive, Optical detection of diabetes :model studies with porcine skin.Optics Express 12 :4496_4510，2004。結(jié)果，早期的無創(chuàng)原型在糖尿病對比正常(病例 對照)人體受驗對象研究中被評估，表明SAGE可以在病例對照人群中準確地給疾病分 類。參見例如 Ediger MN, Fleming CM, Rohrscheib Μ, Way JF, Nguyen CM 禾口 Maynard JD :Noninvasive Fluorescence Spectroscopy for Diabetes Screening :A Clinical Case-control Study (Abstract). Diabetes Technology Meeting, San Francisco, CA, 2005，其通過引用合并于此。用于在個體中采用熒光光譜法和多變量分析來檢測疾病的無創(chuàng)方法和裝置以前 在第7，139，598號美國專利中已被公開，該專利通過引用合并于此。這種方法和裝置的繼 續(xù)開發(fā)導(dǎo)致顯著的儀器和算法改進，這些改進產(chǎn)生對無創(chuàng)地檢測疾病特別是二型糖尿病和 前期糖尿病的增加的準確性。這些儀器改進提供了比現(xiàn)有技術(shù)中公開的儀器更高的總信噪 比、減少的測量時間、更好的可靠性、更嚴格的精確性、更低的成本和減小的尺寸。這些算法 改進使用熒光光譜法通過更有效地提取對的疾病的準確無創(chuàng)檢測所需的信息而提高了總 的準確性。這些儀器和算法改進在這里被描述，并且在也在這里被描述的大型臨床研究中 被試驗。發(fā)明公開本發(fā)明的實施方式提供了適合于從收集自體內(nèi)組織的光譜信息確定該體內(nèi)組織 的特性的裝置。照明系統(tǒng)提供在多個寬帶范圍處的光，其被傳輸?shù)焦鈱W(xué)探頭。該光學(xué)探頭 從照明系統(tǒng)接收光并將它傳輸?shù)襟w內(nèi)組織，并接收響應(yīng)于該寬帶光而漫反射的光、響應(yīng)于 該寬帶光由其中的熒光從體內(nèi)組織發(fā)射的光或其組合。光學(xué)探頭將光傳輸?shù)疆a(chǎn)生代表該光 的光譜特性的信號的光譜儀。分析系統(tǒng)從該光譜特性確定該體內(nèi)組織的特性。安裝校準設(shè) 備以便它周期性地與光學(xué)探頭在光通信中。本發(fā)明的實施方式提供適合于從收集自組織的光譜信息確定疾病狀態(tài)如糖尿病、 前期糖尿病或兩者的存在的裝置。照明系統(tǒng)提供在多個寬帶范圍處的光，其被傳輸?shù)焦鈱W(xué) 探頭。該光學(xué)探頭接收來自照明系統(tǒng)的光并將它傳輸?shù)襟w內(nèi)組織，并接收響應(yīng)于該寬帶光 而漫反射的光、響應(yīng)于該寬帶光由其中的熒光從該體內(nèi)組織發(fā)射的光、或其組合。光學(xué)探頭 將光傳輸?shù)疆a(chǎn)生代表該光的光譜特性的信號的光譜儀。分析系統(tǒng)從該光譜特性確定該體內(nèi) 組織的特性。安裝校準設(shè)備以便它周期性地與光學(xué)探頭在光通信中。一些實施方式包括在照明系統(tǒng)中的多個發(fā)光二極管(LED)，并可以包括至少一個 濾光片，該濾光片實質(zhì)上抑制來自LED的具有與在該組織中所關(guān)注的材料發(fā)熒光的光的波 長相同的波長的光。一些實施方式包括促進經(jīng)由照明系統(tǒng)或經(jīng)由光學(xué)探頭的均勻照明的一 個或多個導(dǎo)光管。一些實施方式包括例如通過托架的旋轉(zhuǎn)可移動地安裝的LED，以允許不同 的LED選擇性地耦合到光學(xué)探頭。一些實施方式包括對由照明系統(tǒng)產(chǎn)生的光的實時監(jiān)控， 以允許補償所產(chǎn)生的光的量的與時間和/或溫度有關(guān)的變化。一些實施方式包括特定的操 作員顯示器，包括合并觸摸屏界面的操作員顯示器。一些實施方式包括在光學(xué)探頭中的光 纖，該光纖被布置成提供在組織的照明和來自該組織的光收集之間的特定關(guān)系。一些實施 方式包括光譜儀，其產(chǎn)生代表沒有偽像例如鬼像(ghost image)和多余的雜散光的光的光 譜特性的信號。一些實施方式合并包含熒光材料并允許同時測量反射和所發(fā)射的熒光的校 準設(shè)備。本發(fā)明也提供從收集自人體體內(nèi)組織的光譜信息中確定疾病狀態(tài)例如糖尿病、前期糖尿病或兩者的存在的方法。該方法可以包括關(guān)于具有使用例如此處所描述的裝置收集 的光譜信息的受驗對象的生物信息。方法的一些實施方式至少部分地基于所獲取的光譜信 息確定受驗對象所屬的組。對于所確定的組，將光譜信息與疾病狀態(tài)相聯(lián)系的模型可以接 著用于確定該受驗對象的疾病狀態(tài)。例如，該組可以與皮膚色素沉著或性別相對應(yīng)。附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明的示例性實施方式的圖示。圖2是本發(fā)明的示例性實施方式的圖示。圖3是適合于在本發(fā)明中使用的照明系統(tǒng)的示意圖。圖4是適合于在本發(fā)明中使用的照明系統(tǒng)的示意性等距視圖。圖5是適合于在本發(fā)明中使用的照明系統(tǒng)的示意性等距視圖。圖6是適合于在本發(fā)明的照明系統(tǒng)中使用的發(fā)光二極管陣列的圖示。圖7是適合于在本發(fā)明中使用的光學(xué)探頭的示意圖。圖8是適合于在本發(fā)明中使用的光學(xué)探頭的示意圖(從與組織的界面看)。圖9是本發(fā)明的一個實施方式的支架(cradle)和校準設(shè)備的圖示。圖10是根據(jù)本發(fā)明確定疾病分類的方法的流程圖。圖Ila是適合于在本發(fā)明中使用的照明系統(tǒng)的前等距視圖。圖lib是適合于在本發(fā)明中使用的照明系統(tǒng)的后等距視圖。圖12是適合于在圖Ila和圖lib的示例性照明系統(tǒng)中使用的輪組件的一部分的 等距視圖。圖13是具有兩個照明通道的照明系統(tǒng)的橫截面示意圖。圖14是具有兩條輸入照明通道和一條檢測通道的分成三叉的光學(xué)探頭的示例性 實施方式的等距視圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明的示例性光學(xué)探頭中的光纖的示意圖，該光學(xué)探頭提供兩種 不同的照明-收集特性。圖16是適合于在本發(fā)明中使用的示例性光譜儀的示意圖。圖17是在C⑶圖像傳感器上形成的示例性圖像的圖示，該圖像傳感器具有360nm、 435nm、510nm、585nm和560nm的多個波長以及通過垂直合并(binning) C⑶的像素產(chǎn)生的相
應(yīng)光譜。圖18是適合于在本發(fā)明中使用的示例性光譜儀的示意圖。圖19是適合于在本發(fā)明中使用的示例性光譜儀的示意圖。圖20是根據(jù)本發(fā)明的裝置的示例性實施方式的圖示。圖21是利用本發(fā)明得到的OGTT和FPG篩選分類的比較的圖示。圖22是利用本發(fā)明得到的接受者_操作員特性的圖示。圖23示出根據(jù)本發(fā)明在皮膚熒光光譜上相對于SVR分類按照對疾病的敏感性的 數(shù)據(jù)正則化的效果的總結(jié)果。圖24示出對男性/深色皮膚的個體子模型的數(shù)據(jù)正則化的效果的結(jié)果。圖25示出對男性/淺色皮膚的個體子模型的數(shù)據(jù)正則化的效果的結(jié)果。圖26示出對女性/深色皮膚的個體子模型的數(shù)據(jù)正則化的效果的結(jié)果。圖27示出對女性/淺色皮膚的個體子模型的數(shù)據(jù)正則化的效果的結(jié)果。
圖28是皮膚熒光的年齡依賴性的圖示。圖29是膚色監(jiān)控的圖示。圖30是關(guān)于性別的光學(xué)分離的接受者操作員特性的圖示。圖31是關(guān)于葡萄糖耐量降低的檢測的接受者操作員特性的圖示。圖32是關(guān)于葡萄糖耐量降低的檢測的接受者操作員特性的圖示。圖33是適合于用在本發(fā)明的一些實施方式上的示例性LED驅(qū)動器電路的原理圖。圖34是在本發(fā)明的一些實施方式中有用的示例性光源子系統(tǒng)的示意圖。圖35是結(jié)合本發(fā)明的一些示例性實施方式有用的電路的原理圖。圖36是由于環(huán)境溫度的故意干擾引起的6個不同LED的輸出能量漂移的例子的 圖示。圖38(A、B、C)是適合于用在本發(fā)明的一些實施方式上的示例性校準維護設(shè)備的 示意圖。圖39是由CXD像素陣列的二維結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生二維衍射圖樣的圖示。圖40是有反射激發(fā)和重疊激發(fā)“鬼像”的組織反射和熒光光譜的圖示。圖41是適合于在本發(fā)明的一些實施方式中使用的平面外利特羅裝置設(shè)計的示意 圖。圖42是朝著光柵的凹面看的端視圖。圖43是黑色素、血色素、水和蛋白質(zhì)(即，膠原質(zhì)、彈性蛋白)在150nm到IlOOnm 光譜區(qū)上的吸收系數(shù)的圖示。實現(xiàn)本發(fā)明的方式和工業(yè)適用性臨床調(diào)杳研究設(shè)計和方法本發(fā)明的實施方式已經(jīng)使用確定真實性(即，“金標(biāo)準”)的2小時口服葡萄糖耐 量試驗(OGTT)在被實施來比較SAGE與空腹血漿葡萄糖(FPG)和糖基化血色素(Alc)的 大型臨床研究中被試驗。葡萄糖耐量降低(IGT)的閾值-140mg/dL或更大的2小時OGTT 值-描述了“異常葡萄糖耐量”的篩選閾值。如果受驗對象對IGT(0GTT:140-199mg/dL)或 二型糖尿病(0GIT:> 200mg/dL)的篩選呈陽性，則他們被分類為有異常葡萄糖耐量。異常 葡萄糖耐量組包括需要復(fù)查和診斷確認的所有受驗對象。該研究在未試驗過的居民-先前 沒有被診斷出有一型或二型糖尿病的受驗對象中進行。為了以95%置信度證實在80%功率處的較高靈敏度，需要在80個受驗對象中 的異?！?參見例如 Schatzkin A, Connor RJ, Taylor PR, Bunnag B Comparing New and Old Screening Tests When a Reference Procedure Cannot Be Performed On All Screenees ExampIe of Automated Cytometry For Early Detection of Cervical Cancer). Am. J. Epidemiol 125 :672_678，1987。在那個流行程度上和對于預(yù)計的68%的 SAGE靈敏度，針對57. 8% 78. 2%的測試靈敏度，功率計算產(chǎn)生95%的置信區(qū)間。研究受驗對象從對廣告?zhèn)鲉魏蛨蠹垙V告作出反應(yīng)的人中挑選。受驗對象被招募， 直到充裕地得到異常葡萄糖耐量的目標(biāo)流行程度為止。選擇標(biāo)準是按美國糖尿病協(xié)會 (ADA)護理指南標(biāo)準的糖尿病的一個或多個風(fēng)險因素。參見例如Standards of Medical Care in Diabetes)-2006. Diabetes Care, 29 (Supplement 1) :S4_S42，2006。先前診斷出 一型或二型糖尿病的個體被排除。群體中的人的年齡范圍在21歲和86歲之間，而人種和種族組成反映新墨西哥州阿爾伯克基市的人口統(tǒng)計狀況。該群體的人口統(tǒng)計狀況被總結(jié)在 表1中。該研究草案由新墨西哥大學(xué)醫(yī)學(xué)人類研究審查委員會批準。當(dāng)招募結(jié)束時，在一 群351個參與者中，識別出有異常葡萄糖耐量的84位受驗對象。受驗對象被要求在參與之前在前一夜禁食至少8小時。所有人提供他們的被通 知的同意。從受驗對象抽的血用于臨床化學(xué)試驗。葡萄糖化驗在Vitros 950TM臨床化學(xué) 分析儀上進行，而Alc化驗在Tosoh G7 HPLCTM上進行。化驗遵守內(nèi)部標(biāo)準操作程序。參 見例如 “CHEM-081 =Glucose, Serum or CSF by Vitros Slide Technology，，或 “HEM-003 Hemoglobin AlC, Tosho, G7，，。表1-研究人口統(tǒng)計狀況的總結(jié)
權(quán)利要求
1.一種用于確定體內(nèi)組織的一個或多個特性的裝置，包括a.照明系統(tǒng)，其適合于在多個寬帶波長范圍處產(chǎn)生光；b.光學(xué)探頭，其適合于接收來自所述照明系統(tǒng)的寬帶光并將所述寬帶光傳輸?shù)襟w內(nèi)組 織，以及接收響應(yīng)于所述寬帶光而漫反射的光、響應(yīng)于所述寬帶光由其中的熒光從所述體 內(nèi)組織發(fā)射的光或其組合；c.校準設(shè)備，其能夠被周期性地放置成與所述光學(xué)探頭在光通信中；d.光譜儀，其適合于接收來自所述光學(xué)探頭的光并產(chǎn)生代表所述光的光譜特性的信號；e.分析系統(tǒng)，其適合于從光譜特性信號確定所述體內(nèi)組織的特性；
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述校準設(shè)備包括熒光材料。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中當(dāng)所述校準設(shè)備被放置成與所述光學(xué)探頭在光通信 中時，所述校準設(shè)備實質(zhì)上阻止環(huán)境光到達所述光學(xué)探頭。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述校準設(shè)備包括反射材料。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述校準設(shè)備包括外殼，所述外殼界定具有壁的腔， 熒光材料布置在所述壁的至少一部分上，反射材料布置在所述壁的至少一部分上，其中所 述外殼具有第一末端，當(dāng)所述腔被放置成與所述光學(xué)探頭在光通信中時，所述第一末端適 合于實質(zhì)上阻止環(huán)境光到達所述光學(xué)探頭。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述腔具有實質(zhì)上球形的形狀。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述腔具有截面，所述截面以由所述校準設(shè)備反射 的光和由所述校準設(shè)備發(fā)射的熒光提供所述光學(xué)探頭的均勻照明。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括操作員顯示器，所述操作員顯示器適合于傳送涉 及所確定的組織特性的信息，其中所述顯示器與所述裝置安裝在一起，使得所述顯示器能 夠在兩個角度尺寸上被調(diào)整，以及其中所述操作員顯示器包括觸摸屏，所述觸摸屏適合于 響應(yīng)于操作員對屏幕的接觸而接受來自所述操作員的輸入。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述顯示器能夠被調(diào)整，使得組織正在被所述裝置 采樣的人不能看到所述顯示器。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括臂定位部件，所述臂定位部件適合于相對于所述 光學(xué)探頭安置人的臂，以使所述光學(xué)探頭使用前臂的一部分傳輸光，以及其中所述臂定位 部件具有凹面形狀，所述凹面形狀以實質(zhì)上阻止環(huán)境光被所述光學(xué)探頭檢測到的方式使所 述前臂與所述光學(xué)探頭連接。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括臂定位部件，所述臂定位部件適合于相對于所述 光學(xué)探頭安置人的臂，以使所述光學(xué)探頭使用前臂的一部分傳輸光，以及其中所述臂定位 部件實質(zhì)上是不透明的。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括臂定位部件，所述臂定位部件適合于相對于所述 光學(xué)探頭安置人的臂，以使所述光學(xué)探頭使用前臂的一部分傳輸光，以及其中所述臂定位 部件的靠近所述光學(xué)探頭的一部分具有從由藍色、紫色、灰色和黑色組成的組中選擇的顏 色。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光譜儀適合于產(chǎn)生實質(zhì)上沒有鬼像和雜散光 的光譜。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述光譜儀包括背照明CXD圖像傳感器。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述背照明CCD定向成與其上的入射光的軸不垂直。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光譜儀包括平面外利特羅光譜儀。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述光譜儀包括前照明CCD檢測部件。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述光學(xué)探頭包括光導(dǎo)管，所述光導(dǎo)管布置成使 得來自所述光學(xué)探頭的光在被所述光譜儀接收前通過所述光導(dǎo)管。
19.一種確定體內(nèi)組織的疾病狀態(tài)的方法，包括以與步驟之間的依賴性一致的任何順 序執(zhí)行的下列步驟a.提供如權(quán)利要求2中的裝置；b.將所述校準設(shè)備放置成與所述光學(xué)探頭在光通信中；c.利用所述照明系統(tǒng)和所述光學(xué)探頭產(chǎn)生在第一波長區(qū)域中的激發(fā)光并使該激發(fā)光 指向所述校準設(shè)備；d.利用所述光學(xué)探頭收集響應(yīng)于所述激發(fā)光從所述校準設(shè)備發(fā)射的光；e.利用所述光譜儀確定所收集的校準光的波長和強度之間的校準關(guān)系；f.利用所述照明系統(tǒng)和所述光學(xué)探頭產(chǎn)生在第一波長區(qū)域中的激發(fā)光并使該激發(fā)光 指向所述組織；g.利用所述光學(xué)探頭收集響應(yīng)于所述激發(fā)光由熒光從所述組織發(fā)射的光；h.利用所述光譜儀確定所收集的光的波長和強度之間的關(guān)系；i.利用在第二波長區(qū)域中的激發(fā)光重復(fù)步驟b、c和d，所述第二波長區(qū)域不同于所述 第一波長區(qū)域；j.利用所述分析系統(tǒng)從所確定的關(guān)系并從所述校準關(guān)系確定組織特性。
20.一種確定體內(nèi)組織的疾病狀態(tài)的方法，包括a.提供如權(quán)利要求8中的裝置；b.響應(yīng)于對觸摸屏顯示器的觸摸來接受來自操作員的輸入，該輸入指示所期望的確定 的一個或多個特征；c.利用所述照明系統(tǒng)和所述光學(xué)探頭產(chǎn)生在第一波長區(qū)域中的激發(fā)光并使該激發(fā)光 指向所述組織；d.利用所述光學(xué)探頭收集響應(yīng)于所述激發(fā)光由熒光從所述組織發(fā)射的光；e.利用所述光譜儀確定所收集的光的波長和強度之間的關(guān)系；f.利用在第二波長區(qū)域中的激發(fā)光重復(fù)步驟b、c和d，所述第二波長區(qū)域不同于所述 第一波長區(qū)域；g.利用所述分析系統(tǒng)從所確定的關(guān)系確定組織特性；h.利用所述操作員顯示器傳送與所述組織特性相關(guān)的信息。
全文摘要
本發(fā)明的具體實施方式
提供適合于從收集自組織的光譜信息確定體內(nèi)組織的特性的裝置。照明系統(tǒng)提供在多個寬帶范圍處的光，其被傳輸?shù)焦鈱W(xué)探頭。光學(xué)探頭從照明系統(tǒng)接收光并將它傳輸?shù)襟w內(nèi)組織，以及接收響應(yīng)于該寬帶光而漫反射的光、響應(yīng)于該寬帶光由其中的熒光從體內(nèi)組織發(fā)射的光、或其組合。光學(xué)探頭將光傳輸?shù)焦庾V儀，光譜儀產(chǎn)生代表光的光譜特性的信號。分析系統(tǒng)從光譜特性中確定該體內(nèi)組織的特性。校準設(shè)備安裝成使得它周期性地與光學(xué)探頭在光通信中。
文檔編號A61B6/00GK102088906SQ200880127480
公開日2011年6月8日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者約翰·D·梅納德, 羅伯特·D·約翰遜, 馬伍德·尼爾·埃迪吉爾 申請人:薇拉萊特公司