CN102083353A - 血液含量传感器的异物检测的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种利用时间和波长技术来检测并去除活体血液含量传感器(6)窗上的异物的设备和方法，以向操作者提供更有利的信息，从而便于更精确的血液含量读取。

Description

血液含量传感器的异物检测的方法和设备

技术领域

本发明一般地涉及利用光散射技术和光吸收技术来检测血液含量(blood content)传感器透镜上的可能的遮挡物或异物。更具体地，本发明涉及一种利用光来检测血液含量传感器系统的传感器窗上的异物的设备和方法。

背景技术

科学家已发现：如在例如R.K.Wali，H.K.Roy，Y.L.Kim，Y.Liu，J.L.Koetsier，D.P.Kunte，M.J.Goldberg，V.Turzhitsky 和V.Backman的“Increased Microvascular Blood Content is an Early Event in Colon Carcinogenesis”，Gut Vol.54，pp 654-660(2005)中所描述的那样，相对于健康组织的血液含量，在结肠内的癌病变和癌前病变附近，可以检测到表面黏膜的血液含量增大，上述文献通过引用包含于此。该现象被称作血液供给早期增大(EIBS)。

依赖于该现象，已知可以基于异常区域中的血液供给早期增大(EIBS)来预测潜在的异常区域。另外，已发现：通过利用探针向关心的区域施加准直光(collimated light)并且检测吸收和反射光的量，可以向临床医生提供血液含量或血液流量信息，从而，无需有创手术(invasive procedure)就能引导内窥镜来检测活体内的可能异常。在如2007年11月8日提交的题目为“Blood content Detecting Capsule”的美国专利申请No.11/937,133中已经描述了该技术，该美国专利申请已经转让给本发明的受让人，该美国专利申请通过引用包含于此。

典型地，血液含量检测或血液流量检测依赖于从组织黏膜反射回血液含量传感器的光的量的测量。因为系统依赖于反射光的量的测量，所以如果血液检测设备窗被透镜上的液体异物或固体异物遮挡，则会极大地影响测量的精度。另外，如果因为其它观察装置使传感器检测到诸如传统的CCD摄相机的光等无用光(extraneous light)，则任何测量的精度或异物检测技术的精度都会受到影响。

存在从活体中的内窥镜透镜上去除例如内窥镜或血液含量传感器窗上的水雾等液体异物或固体异物的各种技术，但是，这些技术仍缺少检测观察窗实际是否干净的方法。在纯观察系统中，即在没有血液含量传感器的系统中，操作者可以通过主观地观察图像来确定观察窗上是否有异物。但是，在血液含量传感器系统中，没有供操作者观察的可视图像，因此，操作者不能确定检测器窗上是否存在异物。

另外，当期望确定血液含量传感器窗上是否存在异物时，需要将内窥镜末端或血液含量传感器窗从组织的表面移开。结果，来自例如内窥镜摄像机等仪器观察源的照射光会被活体组织的表面散射并且到达血液含量传感器的接收光纤。在这种情况下，因为来自观察源的光被认为是血液含量传感器自身的光，所以将发生异物存在水平的误读，从而错误地确定异物的存在与否。

因此，为了提高血液含量测量的精度，需要一种用于客观地确定测量透镜是否被异物遮挡的技术。

发明内容

本发明的用于检测血液含量传感器上的液体异物和固体异物的系统和方法有利于从该传感器获得更高的数据精度。本发明的其它方面使得在异物检测过程中进入血液含量传感器的无用光的量最小化。在使用带有例如内窥镜或结肠镜等观察仪器的血液含量传感器的一个示例性实施方式中，独立光源被交替地触发以顺次产生(1)用于血液含量检测和异物检测的光以及(2)用于外科医生通过仪器观察的光。特别地，在发射用于血液含量检测或异物检测的独立光的时间区间之间的时间区间发射用于仪器观察的光。这样，在血液含量检测或异物检测过程中，用于仪器观察的将被反射到血液含量检测窗中的任何无用光的潜在的负面影响将减小。

根据本发明的另一实施方式，不同波长或不同范围的光被用于仪器观察和血液含量检测(包括异物检测)的对应功能。由于不同波长的光被用于仪器观察和血液含量检测，所以改善了血液含量传感器上的异物的检测，并且相应地改善了血液含量异常的检测。

附图说明

图1是根据本发明的一个方面的利用血液含量传感器的示例性系统的方框图；

图2是与组织黏膜接触的包括血液含量传感器的内窥镜末端的示例性实施方式的剖视图；

图3是不与组织黏膜接触的图2中的内窥镜末端的示例性实施方式；

图4是本发明可使用的内窥镜末端的示例图；

图5是根据本发明的一个方面的观察光和检测光的光强度与时间之间的关系的示例图；

图6是根据本发明的另一方面的观察光和检测光的光强度与时间之间的关系的示例图；

图7是根据本发明的又一方面的观察光和检测光的光强度与波长之间的关系的示例图；

图8是根据本发明的再一方面的观察光和检测光的光强度与波长之间的关系的示例图；

图9是根据本发明的另一方面的观察光和检测光的光强度与波长之间的关系的示例图；

图10是根据本发明的又一方面的观察光和检测光的光强度与波长之间的关系的示例图；

图11示出了包含本发明的各方面的示例性胶囊型内窥镜系统；

图12示出了根据本发明的与皮下组织(underlying tissue)接触的胶囊型内窥镜的示例性实施方式；

图13示出了与皮下组织间隔开的图12的胶囊型内窥镜的示例性实施方式；

图14示出了根据本发明的与皮下组织接触的胶囊型内窥镜所显示的典型图像；

图15示出了当血液含量传感器窗与皮下组织间隔开时胶囊型内窥镜所显示的典型图像；

图16是本发明可使用的内窥镜末端的示例图；

图17是图18的内窥镜末端的侧视图；

图18是本发明可使用的另一内窥镜末端构造的示例图。

具体实施方式

本发明一般地涉及可能沉积在血液含量传感器上的液体有害异物或固体有害异物的检测的改进。该改进有利地用于通过例如传统的胶囊型内窥镜构造实现的血液含量传感器。

用于检测血液含量或血液流量的特别的血液含量传感器、例如前面提到的在先提交的美国专利申请No.11/937,133所描述的血液含量传感器在与诸如黏膜组织等活体组织直接接触时典型地工作。如这里所使用的那样，血液含量传感器是指检测血液含量或血液流量的传感器。本发明的一个原理基于：当血液含量传感器不与活体组织接触时，利用血液含量传感器检测异物。在这种情况下，用于血液含量检测的照射器和血液含量传感器共用一个公用外窗。当该窗与组织间隔开并且在窗上没有异物时，所有发射光或大部分发射光将被散射，并且将没有或几乎没有光反射回到传感器。

但是，如果在窗上存在异物，则可容易测量的量的发射光将通过该公用窗被异物反射回来。因此，例如，如果当所述窗不与组织接触时反射光的强度等于或大于预定阈值，则可以认为在所述窗上存在异物。本领域的技术人员应该理解，在检测传感器上是否存在异物时可构思使用这一基本概念的多种构造。

参照附图，在所有的图中，相同的附图标记表示相同的部件，如本说明书中所使用的那样，没有限定具体数量的名词，其含义可以是“一个”或“多个”，除非上下文清楚地表示了其它含义。此外，如本说明书中所使用的那样，“在...中”的含义包括“在...内”和“在...上”，除非上下文清楚地表示了其它含义。此外，如本说明书中所使用的那样，“和”、“或”的含义包括共同和分别，并且可以互换地使用，除非上下文清楚地表示了其它含义。

图1示出了包括血液含量传感器6的示例性内窥镜系统100的方框图。系统100还包括视频监测器1、观察光源2、内窥镜图像转换器3、血液含量传感器光源4、血液含量控制单元5和内窥镜7。

根据本发明的内窥镜7可使用传统的内窥镜构造。因此，在典型的观察模式中，内窥镜7沿着胃肠道被插入到诸如结肠或其它组织等活体组织附近。观察光源2产生光，该光经由内窥镜7传输并到达目标活体组织的表面。该光被处于探查状态的组织反射并通过一系列透镜重新进入内窥镜7。利用内窥镜图像转换器3对反射回来的图像进行处理从而产生代表目标组织图像的数字信号，该内窥镜图像转换器3可以包括CCD或其它图像处理装置。来自图像转换器3的信号被传输到监测器1，所述信号在监测器1处被转换成可显示给操作者或外科医生的视频图像。

但是，与传统内窥镜不同的是，系统100也可以以血液含量测量模式工作。在血液含量测量模式中，血液含量传感器光源4产生将被输送到内窥镜7的光。内窥镜7在与处于探查状态的组织黏膜接触的同时利用来自血液含量传感器光源4的光照射组织，然后在血液含量传感器6处接收从皮下组织返回的散射光或反射光，即，相互作用光(interacted light)。该相互作用光被传感器6例如通过光学信号或电信号输送到血液含量控制单元5。

血液含量控制单元5接收该数据并将该数据提供给数据预处理器，该数据预处理器例如执行如下式(1)表示的白校正等数据校正算法。

$\mathrm{\ΔIc}\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{\mathrm{\ΔI}\left(\mathrm{\λ}\right)}{\mathrm{\ΔIw}\left(\mathrm{\λ}\right)}=\frac{I_{\mathrm{\Π}}\left(\mathrm{\λ}\right)-I_{\⊥}\left(\mathrm{\λ}\right)}{{\mathrm{Iw}}_{\mathrm{\Π}}\left(\mathrm{\λ}\right)+{\mathrm{Iw}}_{\⊥}\left(\mathrm{\λ}\right)}---\left(1\right)$

其中，式(1)的分子和分母中使用的符号∏和⊥分别表示水平偏振光的光谱和竖直偏振光的光谱。在式(1)中，λ表示波长，ΔI(λ)表示测得的偏振光谱的差，ΔIw(λ)是利用标准白板测得的光谱，如式(1)的分母所示，ΔIw(λ)通过对白色水平偏振光谱ΔIw_п(λ)和白色竖直偏振光谱ΔIw_⊥(λ)求和来计算。在式(1)的分子中，算出水平偏振光谱I_п(λ)和竖直偏振光谱I_⊥(λ)之间的差并且用符号ΔI(λ)表示。

血液含量控制单元5通过利用下式(2)来计算血液含量，在例如M.P.Siegel等的“Assessment of blood supply in superficial tissue by polarization-gated elastic light-scattering spectroscopy”，Applied Optics，Vol.45，Issue 2，pp.335-342(2006)中示出了式(2)。

(2)ΔI(λ)＝ΔI_scanering(λ)exp[-αAPG(λ)]

血液含量控制单元5利用诸如式(2)等模型方程将相应的血液含量值提供给监测器1或其它显示装置。作为可选方案，血液含量控制单元5也可以将血液含量值提供给数据验证器，以检查所收集到的数据的完整性。血液含量控制单元5也可以将来自传感器6的结果提供给比较器单元(未示出)，以确定测量的有效性并提高基于测量窗的检测精度。

在根据本发明的一个方面的异物检测模式操作中，内窥镜7以传感器6与处于探查状态的组织间隔开的方式定位。在该操作模式中，光由血液含量传感器光源4产生，反射光由传感器6检测并且由血液含量控制单元5相应地测量和处理。如果在外部传感器窗上没有异物，则所有光或大部分光将通过所述窗被发出并且将被散射。非常少的光将被反射并且随后被传感器6检测。然而，如果异物已经沉积在检测窗上，则可检测量的光将被异物反射回来并且进入传感器6。因此，如果检测到的反射光的强度等于或大于预定阈值，则认为异物已经沉积在所述窗上并且检测到的反射光是该异物反射的结果。

现在将参照图2和图3说明该示例性系统的更具体的操作。参照图2，内窥镜系统200的末端包括血液含量检测部220和光学观察部230。血液含量检测部220包括接收光纤201和203、照射光纤202、线性偏光器204和205、透镜207和血液含量传感器窗208。观察部230包括光传输光纤212、照射窗213、观察窗207、观察透镜210、诸如CCD或其它成像装置等成像单元214以及传输线209。接收光纤201和203可以被联接到图1的血液含量传感器控制单元5。

图2还示出了处于血液含量检测位置即与组织206接触的系统200。在操作过程中，来自血液含量传感器光源的光通过偏光器204被输送到照射光纤202上。发射出的偏振光或准直光穿过透镜207并进入血液含量传感器窗208。发射出的光到达(strike)组织206并且基于与组织206的相互作用而被散射和反射。反射光经由血液含量传感器窗208和透镜207返回。由于穿过同一偏光器204，所以穿过偏光器204的光与透射光平行。在所描述的实施方式中，偏光器205与偏光器204正交，并且穿过偏光器205的任何光被相应地输送到接收光纤203，该光表示相对于透射光具有不同偏振角的准直光。

因为内窥镜系统200的末端在血液含量检测测量过程中与组织黏膜206接触，所以经由观察透镜210接收并被传输到成像单元214的图像被遮挡并且可以被删除(wash out)。因为照射窗213发射的所有光都被组织206吸收，所以操作者观察不到被照射的组织的任何区域。

在进行任何血液含量检测之前，操作者将必须就血液含量传感器窗208是否完全没有遮挡物或异物做出判定，以确定应该进行血液含量测量还是应该通过任意一种已知技术来清洗透镜和窗以去除异物，所述已知技术包括例如使用内窥镜末端的喷嘴或内窥镜末端的水流出口。当血液含量传感器部220不与皮下组织206接触时，可以做出这些判定。为了确定该仪器200的末端的血液含量检测部220是否与组织接触，可以使用例如传感器222等机械式或电磁式接触传感器，或者可以由操作者通过透镜210进行观察。当血液含量检测部220不与组织206接触时，可以进行异物测量。像传感器222那样用于指示与组织黏膜接触的适当的接触传感器可以包括例如特别设计的内窥镜、压力传感器、充气囊等。这种接触传感器同样适用于在除了内窥镜之外的仪器中使用的血液含量传感器或单独使用的血液含量传感器。

在图3中，示出了系统200的末端与组织黏膜206间隔开并且不与组织黏膜206接触。因此，在该位置，照射窗213和血液含量传感器窗208不与组织206接触，并且不处于进行血液含量测量的位置。在该位置的操作过程中，观察光在光传输光纤212上被传输到照射窗213。从窗213发射的光到达组织206并照射待观察的区域。反射光进入观察窗207并且经由透镜210聚焦到成像单元214。从成像单元214产生的图像信号在传输线209上被输送到诸如图1的监测器1等显示器，以供外科医生观察。

此外，在图3所示的末端位置，离开照射窗213的光可以经由血液含量传感器窗208被反射回来并且被接收光纤201和203接收，然后被图1的血液含量传感器控制单元5处理。如果在血液含量传感器确定窗208上是否存在异物的时间段内出现这种情况，则可能发生关于血液含量传感器窗208上的异物存在性的误读。该结果可能产生不正确的读取。为了消除这种不期望的现象，在照射传输光纤212上传输的观察光的触发定时(activation timing)和在血液含量照射光纤202上传输的光的触发定时被构造成使得光纤212和202不同时发光。

图5示出了用于本发明的实施方式的示例性时序。从图5所示的时间轴可以看出，第一光源产生用于外科医生的仪器观察的照射光，并且在时间区间R、G、B期间从照射窗213依次发射例如红色光、绿色光和蓝色光。在如图3所示的这样的时间区间，光被组织206反射、进入透镜210并且聚焦到成像单元214。成像单元214可以是例如单色CCD或彩色C CD或其它图像捕获装置。然后，由成像单元214产生的相应的数字图像信号或模拟图像信号在传输线209上传输以显示给操作者。

在时间区间处，在图5中的观察用的红色照射顺序时间区间R、绿色照射顺序时间区间G和蓝色照射顺序时间区间B两两之间的中断或屏蔽周期502期间，血液含量检测光503在光纤202上传输并且从血液含量传感器窗208射出以检测异物。因为图3中的血液含量检测部220不与皮下组织接触，所以，如果所述窗208上没有异物，则仅最小量的透射光应该被反射进入血液含量传感器窗208。另外，因为当观察光被中断或屏蔽时血液含量传感器光在图5的周期502期间被传输，所以消除了用于观察的无用光进入血液含量传感器窗208的可能性以及干涉读取的可能性。

因此，在时间区间502期间，如果用于血液含量检测的光的强度被测量并且被发现等于或大于阈值水平，则认为血液含量传感器光被窗208上的异物反射，其中所述阈值水平例如是当血液含量检测部220与组织206接触时典型检测到的相互作用光的强度的大约10％。一旦知道存在异物，操作者可以采取适当的步骤来去除该异物。

图6示出了可用于本发明的另一实施方式的替代性时序。代替图5所示的顺次传输用于仪器观察的红色光、绿色光和蓝色光，波长在例如400nm至700nm范围内的宽带光601可以交替地在时间区间604期间传输然后在时间区间602期间屏蔽。在屏蔽时间区间602期间，产生用于血液含量检测的光603，以检测异物或进行血液含量测量。根据本实施方式，用于照射的光601和用于测量的光603的波长不受特别限制，所述测量包括血液含量传感器的异物检测。例如，如M.P.Siegel等在Applied Optics Vol.45，No.2 pp.335-342，2006中所述，也可以使用波长在500nm至600nm范围的光，该文献通过引用包含于此。

在本发明的另一实施方式中，所产生的用于外科医生仪器观察的光的波长与用于血液含量检测和异物检测的光的波长不同。结果，在该实施方式中，如图5和图6所示，所产生的用于仪器观察的光和用于血液含量传感器的光的频率(或波长)相对于时间是分离的。在该示例性的基于波长(wavelength-based)的实施方式中，图1的内窥镜7以连续的方式而不是以时序脉冲的方式发出例如波长在400nm至700nm范围的宽带照射光。因为使用了波长在400nm至700nm范围的宽带光，所以可以使用彩色CCD来获取仪器观察用的图像。在图7中示出了该配置。

如图7所示，波长在400nm至700nm范围的光701被用于仪器观察。波长也在400nm至700nm范围的光702还被用于血液含量检测，波长在例如700nm至1000nm范围的不同范围的光703将仅被用于异物检测。现在将结合图2和图3说明该实施方式。从观察窗213连续地或脉冲地发出光701。在探针不与组织206接触的时间段，反射光将进入观察窗207并且被输送至彩色成像单元214。然后该图像将在传输线209上被输送，用于在外部监测器上进行观察。同时，血液含量传感器将从传输光纤202发出光702和703。光702和703将到达组织206，如果没有异物，则仅最小量的光将被反射回到偏光器204和205中。

因为光703的波长范围与光701或702的波长范围不同，所以任何可能被偏光器204和205接收回来的无用光701或702将不影响异物检测测量。在探针不与组织206接触期间，如果检测到的位于700nm至1000nm范围的光的强度超过阈值，则操作者(临床医生)可以认为存在异物并采取必要的清洁步骤来去除该异物，该阈值例如是当血液含量检测部220与组织206接触时典型检测到的相互作用光的强度的大约10％。

在探针与组织206接触期间，由于与皮下组织的接触，所产生的用于仪器观察且波长在400nm至700nm范围并且通过照射窗213被输送的任何光701将不会进入血液含量传感器窗208和接收光纤201和203。这样，将不会发生血液含量的误读。另一方面，当探针不与组织206接触时，从照射光纤202传输的额外光将有助于一般观察用的照射。

在由图8示出的替代示例性实施方式中，用于仪器观察的光801至803按照红色光801、绿色光802和蓝色光803的顺序依次发射，并且覆盖波长在400nm至700nm范围的光。用于血液含量检测的光804的波长也可以在400nm至700nm的范围，而用于异物检测的光805的波长在700至1000nm的范围。除了使用连续的宽带光的连续系统以外，该示例性构造可以应用到顺次发出红色光801、绿色光802和蓝色光803的帧序系统(frame-sequential system)。

因为在用于异物检测的光805和用于仪器观察的光801至803之间通过波长分离光，所以当血液含量传感器进行异物检测测量时不存在干涉。因此，如果由光纤201和203接收的波长在700nm至1000nm范围的光超过阈值，则操作者可以认为血液含量传感器窗上有异物。

图9示出了本发明的替代性实施方式的光构造。在该实施方式中，用于血液含量测量和仪器观察的光不受特别限制。有利地，用于仪器观察的光可以连续地覆盖例如400nm至700nm的波长光谱，或者可以作为红色光901、绿色光902和蓝色光903被顺次地传输。用于血液含量检测的光905的波长可以在500nm至600nm的范围，并且用于异物检测的光904和906的波长可以分别在350nm至400nm的范围和700nm至1000nm的范围。在参照图10说明的另一实施方式中，通过使用比单独用于计算血液含量检测的光谱宽的观察用的整个光谱来有利地完成异物检测。该实施方式产生了用于仪器观察的照射光的更好的分离，从而提高了异物检测的精度。当检测异物时，一般地，血液含量传感器覆盖的波长范围越大，信噪比将越高，从而改善异物检测。因为从血液含量传感器窗208发出的光在组织206的表面附近散射，所以在接收光纤201和203处接收到的可测量的能量很可能低。

因此，提供一种具有足够灵敏度以用于检测被血液含量传感器窗208上的异物反射的非常弱的信号的系统是有利的。通过利用宽波长的光来检测异物，全面提高了灵敏度。如图10所示，在400nm至700nm的波长范围内顺次发出仪器观察光101，以形成连续信号。光1005被用于血液含量检测并且落在350nm至1000nm的波长范围内，优选地落在500nm至600nm的波长范围内。光1004和1006的波长范围包围光1005的波长范围，并且包括比观察光101宽的范围，例如，组成从350nm至1000nm的波长范围。这样，异物检测需要检测到足够水平的光1004和1006，以指示窗208上的异物。因为要检测的光的光谱更宽，由血液含量传感器接收到的相应的光的能量将有利地比较窄频带的光的能量高。

除传统的内窥镜技术外，本发明的异物检测技术也可适用于胶囊型内窥镜。图11示出了患者体内使用的胶囊型内窥镜系统的示例性实施方式。

系统110包括胶囊型内窥镜111和主处理单元112。胶囊型内窥镜111被插入到例如结肠113等器官中或者被患者口服咽下。胶囊型内窥镜111如附图标记114所示无线传输到主处理单元112。该无线传输可以是包括例如感应法或射频(RF)法等已知无线方法的任何传输方法。基于在主处理单元112处接收的数据，操作者能够确定胶囊及其相应的血液含量窗是否与结肠113的组织黏膜接触。在操作者确定胶囊型内窥镜111的血液含量窗部不与皮下组织黏膜接触期间，能够进行异物测量以确定在血液含量窗的表面上是否存在异物。

图12示出了与处于探查状态的器官的组织黏膜接触的示例性胶囊型内窥镜。图13示出了当血液含量传感器窗124不与处于探查状态的器官的组织黏膜接触时的同一个胶囊型内窥镜。

图12和图13的胶囊型内窥镜120包括四个主要部件。在胶囊壳体134内，设置有：(1)电源130，其用于产生胶囊的其它部件用的直流电；(2)数据传输器131，其用于将图像数据、血液含量数据和异物数据传输到主处理单元；(3)血液含量传感器部190；和(4)图像观察部195。血液含量传感器部190可包括例如光源121、线性偏光器122、透镜123、血液含量传感器窗124、线性偏光器126、线性偏光器127、透射光栅128和线性传感器129，其中光源121典型地为LED或其它适合的光源。图像观察部195可包括LED 132和图像传感器133，图像传感器是例如固态传感器，比如，CCD或其它通用的图像捕获装置。

现在将参照图11和图12说明操作。图12示出了当血液含量传感器窗124与组织125接触时的本发明的示例性胶囊型内窥镜。光源121接收来自电源130的电力并且产生用于血液含量检测的光。所产生的光(以箭头A和B表示)在到达组织125之前穿过线性偏光器122、透镜123和血液含量传感器窗124。到达活体组织125的光被散射或反射，并且经由血液含量传感器窗124、透镜123和线性偏光器126和127返回。线性偏光器126和127以如下方式正交地排列：穿过线性偏光器126的光平行于透射光并且穿过线性偏光器127的光垂直于透射光。然后，由透射光栅128和线性传感器129对光进行光谱分析。然后，相应产生的表示组织血液含量的数据被输送到数据传输器131以被传输到主处理单元112。

图像观察部195的LED 132和其它部件也由电源130供电，并且发出透过胶囊壳体134的光(以箭头C和D表示)。所发出的光照射组织125并且在图像传感器133上捕获图像。图像数据被输送到数据传输器131以被传输到图11的主处理单元112。因为血液含量传感器窗与活体组织125接触，所以来自LED 132的无用光不进入血液含量传感器窗124，因此，不会引起误读或不精确的读取。

在图13中，血液含量传感器窗124被示出为不与组织125接触。因此，由LED 132所产生的用于仪器观察的光可以散射并经由窗124反射回到血液含量传感器中，从而影响血液含量读取和异物检测。

为了解决这个问题，LED 132和光源121以不同时发光的方式交替地通电，并且其特征可以是图6所示的照射定时。如图6的示例性图所示，波长在400nm至700nm范围的宽带光601以脉冲的方式接通和中断。在接通周期获得的图像被传输回到主处理单元112以用于观察。在屏蔽或中断周期602，LED 121产生用于血液含量检测和异物检测的光脉冲603。通过交替用于观察的照射定时和用于血液含量检测的照射定时，消除了干涉光的问题。通过观察主处理单元112上产生的图像，操作者能够确定胶囊型内窥镜120是否以血液含量传感器窗124与组织125接触的方式正确地定位。

图14和图15分别示出了当胶囊以血液含量传感器窗124与组织125接触或离开组织125的方式定位时主处理单元112所接收到的示例性图像。如图14所示，屏幕151的中央显示图像的远场(far field)，使得外科医生能够确定活体组织离开胶囊壳体134的穹状表面。如通过图像可以确认的那样，外科医生通过观察能够看见组织与胶囊壳体134接触并且胶囊被正确定位以进行血液含量测量。相反地，如图15所示，当胶囊型内窥镜120没有正确地定位并且血液含量传感器窗124不与组织125接触时，外科医生将观察到显示在主处理单元112的屏幕上的图像161的底部仅显示远场，即，胶囊壳体134与组织125分离，从而指示外科医生血液含量传感器窗124可能与组织125分离，而不与组织125接触。

如果血液含量传感器窗124离开组织125，并且光源121的强度等于或大于预设阈值，则可以认为在血液含量传感器窗124上存在异物，其中，所述预设阈值例如为当血液含量检测部220与组织206接触时典型检测到的相互作用光的强度的大约10％。

根据本发明的另一胶囊实施方式，以与参照图7说明的方式相似的方式使用不同波长范围的光进行观察和血液含量检测。图4示出了本发明使用的内窥镜末端的示例性实施方式。内窥镜末端400包括前供水口401、照射窗402、仪器观察窗403、血液含量传感器窗404、喷嘴405、照射窗406和使用通道407。仪器观察窗403和血液含量传感器窗404与喷嘴405直线地对齐。当用前述的任意方法在血液含量传感器窗404上检测到异物时，操作者能够利用任意一种已知技术从喷嘴405喷出水，以利用同一喷嘴从仪器观察窗403和血液含量传感器窗404上清洗掉异物，从而使内窥镜末端所需的喷口的数量最小化。另外，采用该有利的实施方式，在清洗异物期间或刚清洗完异物之后，可以通过前面公开的任意实施方式进行异物检测测量，以提醒操作者血液含量窗足够干净且没有异物以继续进行血液含量测量。

参照图16和图17说明被设计成与本发明一起工作的内窥镜末端的另一有利实施方式。内窥镜末端180包括照射窗181、仪器观察窗182、喷嘴183、照射窗184、血液含量传感器窗185、前供水口186和使用通道187。如图17所示，内窥镜180的末端位于两个平面。前部189包括血液含量传感器窗185和前供水口186。因为血液含量传感器窗185位于前部189，因此，组织188无需与仪器观察窗182接触就可以与内窥镜末端接触。通过使仪器观察窗182不与组织188接触，操作者所接收到的图像不饱和，并且经由仪器观察窗182接收到的内窥镜图像保持清晰可用。但是，因为血液含量传感器窗185位于前部189，所以，可能难以利用喷嘴183来清洗血液含量传感器窗185以去除异物。代替地，使用前供水口186来清洗血液含量传感器窗185上的异物。在操作中，前供水口186将水喷到组织188上，并且水被反射回到血液含量传感器窗185，以清洗掉任何异物。

图18示出了适用于本发明的内窥镜末端的另一示例性实施方式。在该实施方式中，内窥镜2000包括末端2004、照射窗2001、仪器观察窗2002、喷嘴2003和血液含量传感器窗2005。末端2004通常是平坦的，但是喷嘴2003可以是凸的，并且位于末端2004的略倾斜的凹部2006中。

为了改善仪器观察窗2002和血液含量传感器窗2005这两个窗的清洗处理，用于仪器观察窗2002和血液含量传感器窗2005的物镜位于倾斜的凹部2006的延伸部中。喷嘴2003、仪器观察窗2002和血液含量传感器窗2005从斜面2006的下部向斜面的上部依次配置。以这种对齐方式，从喷嘴2003喷出的水清洗仪器观察窗2002和血液含量传感器窗2005这两个窗。斜面2006有助于引导水，从而提高清洗性能，并且大致平坦的末端2004不易于损坏皮下组织黏膜。

虽然前述说明和附图代表了本发明的优选实施方式，但是应该理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和变型。例如，可以将根据本发明的用于仪器观察和异物检测的前述波长分离和交替的时序技术结合起来。尽管本发明使用的血液含量传感器被说明为与例如内窥镜或结肠镜等观察仪器一起使用，但是应该容易理解，本发明的原理也可适用于单独使用的血液含量传感器或与其它医疗仪器一起使用的血液含量传感器。

Claims (16)

1.一种方法，其包括：

第一次照射，照射体腔内的活体组织的区域；

第一次确定，确定血液含量传感器(6)是否与所述活体组织的被照射区域接触；

如果确定为所述血液含量传感器(6)不与所述被照射区域接触，则由所述血液含量传感器(6)检测反射光；以及

第二次确定，基于所检测到的反射光确定所述血液含量传感器(6)上是否存在异物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述第一次确定确定为所述血液含量传感器(6)与所述被照射区域接触，则所述检测检测相互作用光以确定所述被照射区域的血液含量的指标。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果确定为所述血液含量传感器(6)上存在异物，则基于所述第二次确定的结果验证血液含量数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述血液含量数据在所述体腔内引导内窥镜(7)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括利用所述内窥镜(7)第二次照射所述活体组织，以可视观察所述活体组织。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，用于所述第一次照射的第一种光位于第一波长范围内，用于所述第二次照射的第二种光位于不同于所述第一波长范围的第二波长范围内。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，交替地发出所述第一种光和所述第二种光。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，手动地或自动地进行所述第一次确定。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一种光具有第一波长，所述第二种光具有不同于所述第一波长的第二波长。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二种光是顺次发射的红色光、绿色光和蓝色光。

11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二种光是宽带光。

12.一种设备，其包括：

第一照射器(202)，其照射体腔内的活体组织的区域；

传感器(6)，其检测被照射区域中的血液含量，其中，所述血液含量传感器(6)包括窗(208)和接收器，所述接收器经由所述窗(208)接收来自所述被照射区域的反射光；和

处理器(5)，其分析所接收的反射光并且产生表示所述窗(208)上存在遮挡物的输出信号。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

第二照射器(212)，其照射所述活体组织的所述区域；

传感器(214)，其通过利用由所述第二照射器(212)产生的光可视地观察所述活体组织的所述区域。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，由所述第一照射器(202)产生的光位于第一波长范围内，由所述第二照射器(212)产生的光位于不同于所述第一波长范围的第二波长范围内。

15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备还包括光控制器，所述光控制器被联接到所述第一照射器(202)和所述第二照射器(212)，并且所述光控制器操作所述第一照射器(202)和所述第二照射器(212)，使得所述第一照射器(202)和所述第二照射器(212)不同时发光。

16.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述设备还包括胶囊型内窥镜(120)，所述第一照射器(202)和所述接收器被布置在所述胶囊型内窥镜(120)中。

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