CN102368947A - 用于识别异常组织的探测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于利用检测微脉管血液供给的早期增大来识别可能的异常活体组织的探测设备及其部件的组合以及相应的应用。在一个实施方式中，记载了如下一种设备，该设备将从光源获得的宽带光发射到人体内的组织的微脉管，并接收通过宽带光与微脉管的相互作用所获得的相互作用光，用于传输到接收器。其它不同的实施方式包括光纤、偏光片和透镜的组合，所述组合有助于选择相互作用光的预定深度分布。在另一实施方式中，描述了一种具有各种探头端头和/或光传输元件的成套设备，所述探头端头和/或光传输元件提供相互作用光的预定深度分布的各种组合。在再一实施方式中，描述了一种制作光谱数据探头的方法，该探头用于选择深度范围检测，该深度范围检测用于检测组织的微脉管内的血液。

Description

用于识别异常组织的探测设备

相关申请

本申请要求2009年1月8日提交的标题为“用于识别异常组织的探测设备”的美国临时专利申请No.61/143407的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用包含于此。

本申请涉及2006年11月27日提交的标题为“利用检测微脉管血液含量的早期增大来识别异常组织的方法”的共同未决美国专利申请No.61/604 653，该美国专利申请的全部公开内容通过引用包含于此，并且该美国专利申请要求2006年5月19日提交的标题为“通过光学检测结肠微循环来指导结肠镜检查的方法及其应用”的美国专利申请No.60/801947的优先权，该美国专利申请的内容通过引用明确地包含于此。

本申请还涉及2006年11月27日提交的标题为“用于利用检测微脉管血液含量的早期增大来识别异常组织的设备”的共同未决美国专利申请No.11/604 659，该美国专利申请的内容通过引用明确地包含于此。

本申请还涉及2005年10月27日提交的标题为“多维弹性光散射”、序列号为11/261 452的共同未决美国专利申请，该美国专利申请的内容通过引用明确地包含于此。

在本发明的说明书中引用并论述了一些参考文献，这些参考文献可以包括专利、专利申请和各种出版物。提供这些参考文献的引用和/或论述仅仅是用于阐明本发明的说明，而并不承认任意的这些参考文献都是在此描述的本发明的“现有技术”。本说明书中引用和论述的全部参考文献的全部内容通过引用包含于此，并且达到如下程度：每个参考文献通过引用单独包含于此。

技术领域

本发明总体上涉及光的散射和光的吸收，并且特别地涉及用于筛查(screen for)可能异常的活体组织的探测设备及其部件的组合。

背景技术

已知光学探头用来检测光学信号。简单的光学探头将利用一根光纤将宽带光或者激光传递到靶材(target)，并且利用另一光纤接收比如从标本被弹性地散射的光、荧光、拉曼(Raman)散射光等光。所接收的反向散射(backscattered)光能够被输送到比如CCD阵列等接收器，并且信号的光谱被记录于接收器。

虽然这样的探头足以完成它们的指定目的，但是根据用于诊断目的所需的测量类型，还要求进一步增强和提高的新观测。

发明内容

本发明总体上涉及光的散射和光的吸收，并且特别地涉及用于识别可能异常的活体组织的探测设备及其部件的组合。

在一个方面中，这里所述的实施方式旨在如下一种设备，该设备将从光源获得的宽带光发射到组织的微脉管系统，特别地发射到人体内的粘膜组织层中的微脉管系统，并且接收通过宽带光与微脉管系统的相互作用而获得的相互作用光，用于传输到接收器。

在另一方面中，这里所述的实施方式旨在如下一种设备，该设备将从光源获得的宽带光发射到人体内的组织，特别地发射到人体内的粘膜组织层中的组织，并且接收通过宽带光与微体系结构组织的相互作用而获得的相互作用光，用于传输到接收器。

在特别的方面中，描述了一次性的、可安装于手指的光学探头。

在另一实施方式中，记载了包含一次性端头的光学探头，所述一次性端头具有可伸缩式集成探头。

描述了一次性的、可安装于手指的光学探头和包含具有可伸缩式集成探头的一次性端头的光学探头两者的不同的其它实施方式，这些实施方式包括光纤、偏光片(polarizer)和透镜的各种组合，所述组合有助于选择用于各种不同波长范围的光以及用于不同应用的相互作用光的预定深度分布(profile)。

附图说明

根据下面结合附图对本发明的具体实施方式的说明，本发明的这些和其它方面以及特征对于本领域的普通技术人员而言将变得明显，其中：

图1和图2示出根据一个实施方式的一次性的、可安装于手指的光学探头的壳体。

图3示出可用于一次性的、可安装于手指的光学探头的一个实施方式的一次性端头以及可再利用主干。

图4A至图4B示出包含预装载的光学组件的一次性的、可安装于手指的光学探头的另一实施方式。

图5A至图5C示出一次性的、可安装于手指的光学探头的使用方法。

图6A、图6B(1)-(2)和图6C示出包含永久性壳体和一次性端头的光学探头的实施方式的使用，其中该一次性端头具有可伸缩式集成光纤。

图7示出包含永久性壳体和一次性端头组件的光学探头的特定实施方式的部分视图，其中该一次性端头组件具有可伸缩式集成光纤组件。

图8示出包含永久性壳体和一次性端头组件的光学探头的另一个特定实施方式的部分视图，其中该一次性端头组件具有可伸缩式集成光纤组件。

图9示出包括保护鞘的一次性端头的特定实施方式，该保护鞘与包含永久性壳体和一次性端头组件的光学探头一起使用，该一次性端头组件具有可伸缩式集成光纤组件。

图10示出包含永久性壳体和一次性端头组件的光学探头的另一特定实施方式的部分视图，其中该一次性端头组件具有可伸缩式集成光纤组件和集成CCD模块。

图11示出用于EIBS的特定光学探头组件构造。

图12示出用于EIBS的另一特定光学探头组件构造。

图13示出用于EIBS的又一特定光学探头组件构造。

图14以截面的方式示出能够用于图11、图12和图13中的任一图所示的光学探头组件构造的光纤和偏光片的实施方式。

图15以截面的方式示出能够用于图11、图12和图13中的任一图所示的光学探头组件构造的光纤和偏光片的另一实施方式。

图16示出用于LEBS的特定光学探头组件的构造。

图17示出用于LEBS的另一特定光学探头组件的构造。

图18示出用于LEBS的又一特定光学探头组件的构造。

图19示出用于LEBS的又一特定光学探头组件的构造。

图20示出用于LEBS的又一特定光学探头组件的构造。

图21(a)和(b)以截面的方式示出能用于图16至图20中的任一图所示的光学探头组件的构造的光纤的实施方式。

图22以截面的方式示出能用于图16至图20中的任一图所示的光学探头组件的构造的光纤的另一实施方式。

具体实施方式

在下面的示例中更详细地说明本发明，由于对于本领域技术人员来说示例的各种变形和改变是明显的，所以示例旨在仅用作说明。现在详细地说明各种实施方式。参考附图，在全部视图中，同样的附图标记表示同样的部件。如这里在说明书中所用的那样，除非上下文中明确指出，否则没有限定具体数量的名词，其含义可以是“一个”或“多个”。另外，如这里在说明书中所使用的以及在所附的权利要求书中所使用的那样，除非在上下文中明确指出，否则“在…中”的含义包括“在…中”和“在…上”。另外，为了方便读者，在说明书中可以使用标题或者副标题，所述标题或副标题应当不影响本发明的范围。另外，下面，对本说明书中使用的一些术语进行更具体的限定。

本说明书中使用的术语通常具有它们在现有技术中的、在本发明的上下文中的以及在使用每个术语的特定上下文中的普通含义。用以描述本发明的某些术语在下面或者在说明书中被论述，以对关心本发明的描述的实践者提供额外的指导。为了方便起见，某些术语可以被突出显示，例如使用斜体字标注和/或引号标注。突出显示的使用并不影响术语的范围和含义；在相同的上下文中，不管是否突出显示，术语的范围和含义是相同的。可以理解，相同的事物可以以一种以上的方式说明。结果，这里所论述的任意一个或多个术语可以使用替代的语言和同义词，而不管术语在这里是被详细说明或论述，都不被给予任何特定意义。提供用于某些术语的同义词。一个或多个同义词的详述并不排除其它同义词的使用。在本说明书中的任意位置处的示例的使用仅是说明性的，并且决不限制本发明的或者任意示范术语的范围和含义，其中所述示例包括在这里所论述的任意术语的示例。同样地，本发明并不局限于本说明书中给出的各种实施方式。

除非另外限定，否则这里使用的全部技术术语和科学术语具有本发明所属领域的普通技术人员所理解的通常含义。在冲突的情况中，包括定义的本文献将占支配地位

如这里所使用的，“左右”、“大约”或者“近似”通常是指在给定值或给定范围的20％内，优选地在10％内，更为优选地在5％以内。这里给定的数量是近似的，即如果没有明确表述，则术语“左右”、“大约”或者“近似”能够被推测。

本发明的一个方面涉及一种用于以光学的方式筛查肿瘤或病变部用靶材的探测设备。记载了各种靶材和相应的光学探头类型，以及记载了各种不同的探头壳体设计，并且它们的组合能够互换地使用。某些光学探头设计被用于检测在靠近肿瘤或病变部但并非是肿瘤或病变部本身的组织中存在的“微脉管血液供给的早期增加(EIBS)”。其它的LEBS(低相干性增强反向散射)光学探头设计被用于检测如下的反向散射光，该反向散射光由低相干性光与如下组织微体系结构中的异常散射结构的相互作用而产生，其中该组织微体系结构存在于靠近肿瘤或者病变部而并不是肿瘤或者病变部本身的组织中。这些光学探头类型在先前提交的申请中已经描述，因此是已知的。如这里将说明的，不管是否使用与EIBS探头或者LEBS探头和组织微体系结构相关联的技术进行检测，这里所述的通常利用这些技术中的一种技术进行使用的探头将具有这些技术之间共有的方面。

检测EIBS的探头与检测组织微体系结构的LEBS探头之间的一个不同之处在于：利用检测EIBS的探头，通过查看接收到的共面极化(co-pol)信号和交叉极化(cross-pol)信号以及共面信号减去交叉极化信号获得的信号，能够在一次测量中获得来自多个深度的数据，而对于LEBS探头，对于特定的构造仅获得一个深度。

这里所述的特定应用是用于检测早期结肠直肠癌(“CRC”)的结肠粘膜中的这些病变部，但也描述了比如胰腺癌筛查等其它应用。

靶材是与活体特别是人体相关的样品。该样品是活体的一部分，从而样品是生物样品，其中生物样品可以具有发展成癌疾病的组织。

肿瘤疾病是导致肿瘤或者病变部的过程，其中肿瘤或者病变部是异常活体组织(不管是恶化前的或者是癌的)，对于这里所述的探头，肿瘤或者病变部典型地是结肠癌、结肠的腺瘤性息肉或者其它癌。

使用这里所述的探头在体内进行测量步骤，该测量步骤还可以包括采集靶材图像的步骤。检测时获得的图像能够用于随后分析肿瘤的程度及其部位。

在各种实施方式中，根据靶材类型，探头将光束投射到具有组织和/或与该组织相关联的血液循环的靶材。然后测量从靶材散射的光，从所测量的散射光取得靶材信息。所获得的靶材信息可以是用于上述通过引用合并的专利申请中所述的靶材的信息及与2009年1月8日提交的标题为“利用通过检测微脉管血液含量的早期增大所获得的参数来筛查癌的方法”的美国专利申请No.12/350 955(代理人的卷号是042652-0376943)中所述的血管尺寸和氧合血红蛋白相关的数据。

所投射的光束从光源获得，所述光源可以包括非相干光源(比如氙灯、发光二极管等)。

在这里所述的全部实施方式中，至少一根第一类型光纤包括照明光纤，其中所述照明光纤被光学地联接(couple)到光源。

另外，存在至少一根利用一根或更多根汇集光纤(collectionfiber)形成的第二类型光纤，其中所述一根或更多根汇集光纤被光学地联接到检测器、比如位于远端部处的成像摄谱仪(imaging spectrograph)和CCD等，所述成像摄谱仪用于获得靶材的图像以及从该图像获得检测数据。

下面进一步详细说明将进一步说明本发明的优选实施方式。在不限制本发明的范围的情况下，下面给出根据本发明的实施方式的示例性仪器、设备、方法和它们的相关结果。应当注意，为了方便读者，在示例中可以使用标题或者副标题，但所使用的标题或者副标题决不应限制本发明的范围。另外，这里提出并记载了某些理论；但是，不管这些理论正确与否，只要在不涉及任何特定理论或者作业计划的情况下根据本发明来实践本发明，则这些理论决不应限制本发明的范围。

这里所述的光学探头能够在体内使用以取得比如正好在直肠内的组织的光学测量结果，以评估患者患结肠癌的风险。如果是直肠的，则用于分析直肠粘膜的经直肠插入的探头提供评估患者患结肠癌的手段，而不需要结肠镜检查或者结肠净化。

为了便于采集这样的测量结果，这里所述的探头需要经由插入装置被引入到患者的结肠直肠穹窿(vault)，所述插入装置比如是结肠镜、上部GI治疗镜(公知装置)、一次性的可安装于手指的装置或者包含永久性壳体和一次性端头的光学探头，其中该一次性端头具有可伸缩式集成光纤，这里将进一步说明所述光学探头。

为了对结肠进行临床评估，探头被插入到直肠中以与结肠直肠粘膜壁接触，根据需要进行光学测量，然后被移除。这里进一步说明的探头提供插入装置，该插入装置用于在通路上引导探头通过直肠以到达结肠直肠粘膜壁，同时用于遮蔽探头的端头不受由探头可能会遇到的稀便导致的可能阻塞。插入装置在接触结肠直肠粘膜壁的同时，允许探头的光学部分从插入装置的端头延伸出一定距离并且根据需要进行光学测量。

由于为了健康某些部件不适于用于多个不同的患者，所以这里进一步所述的具有插入装置的光学探头包含局部一次性或者整体一次性的部件。

图1至图3示出根据一个实施方式的一次性的、可安装于手指的光学探头100的壳体110，该壳体110是包括能配戴到医师手指上的指环116的半柔性部件。如图3所示，组装在壳体110中的是在此进一步说明的完整的光学探头120，该光学探头120包括可再利用主干140和一次性端头130，可再利用主干140和一次性端头130通过某些类型的接合机构、比如可再利用主干140和端头组件130两者的螺纹而连接在一起。该可安装于手指的光学探头100以安装于医师的手指的方式插入到患者的直肠中，从而允许光学探头120通过以到达粘膜壁，用于采集测量结果，同时遮蔽光学探头、特别是光学探头120的布置在一次性端头130内的光学部件不受可能存在的稀便的影响。

一次性的、可安装于手指的光学探头100的壳体110足够光滑以使光纤易于穿过内腔112，并且壳体110的外表面足够光滑用于使非光滑装置插入到患者的直肠内。该壳体可以由液体注射模制的硅橡胶或者类似材料制成。另外，聚对二甲苯(parylene-N)涂层可以添加到壳体110的某些表面或者全部表面，用以提高整体润滑性以易于输送探头通过内腔，并插入到患者体内。

壳体110的前端外表面优选地包括孔膜114，所述孔膜114遮蔽探头端头不受在患者体内可能会遇到的稀便的影响，探头端头在即将对这里所述的粘膜壁采集光学测量结果之前能够穿过所述孔膜，尽管这样的孔膜114并不是必需的。

另外，一次性的、可安装于手指的光学探头100将优选地具有：1)预形成的几何形状/曲率，使得光学探头100能够被引导到结肠直肠粘膜解剖构造中的正确位置；2)足够的柔性，使得医师能够将光学探头100弯曲和/或操作至同一区域用于光学测量；或者3)上述两个特性的某些组合。如果探头100被预成形，则探头100优选地具有柔性使得其能够被平直地插入，并且具有形状记忆特性使得一旦探头100被完全地插入到患者的结肠直肠穹窿中则探头100将恢复其初始形状。

图1至图3所示的探头100允许完整组装的光学探头穿过。本实施方式要求一次性端头130在插入之前被安装到可再利用主干140。一次性端头130在插入之前初次使用时被清洁和灭菌，并且一次性端头130还包括卫生鞘150，卫生鞘150安装到一次性端头130并且用作覆盖可再利用主干140用的卫生防护件，可再利用主干140在使用时不必是无菌的或者无需被灭菌。卫生鞘150可以由无菌薄聚乙烯膜或者类似材料制成。

图4A和图4B示出一次性的、可安装于手指的光学探头100A的另一个实施方式，其中该光学探头100A包含预装载的光学组件。在本实施方式中，壳体110和壳体110中的腔112供光学组件160预装载，使得可再利用主干(如参考图3所述的那样)将连接到腔112中的光学组件160(与一次性端头130基本上相同)，并且整个组件一旦被连接则能够通过移动穿过腔112并且最终穿过任意的孔膜114移出而继续被定位。如图4B所示，一个实施方式中的光学组件可以包括透镜安装部162、提供光学组件的固定和卫生密封的滚动膜片164。该卫生密封可以简单地使腔变窄使得透镜安装部162绕光学组件紧密装配以防止流体回流，但不会太紧密而防碍光学组件前后滑动。尽管使用比如偏光片和定距片(spacer)等其它部件，但透镜166也能够在光学组件160中使用。

在图4A和图4B的实施方式中，虽然图中未出卫生鞘，虽然卫生鞘也可以安装在腔112内并且可以成为光学组件160的一部分以解决交叉污染的可能性，但是卫生鞘优选地在一次性壳体110的入口端118处安装到该一次性壳体110。该鞘会反向延伸以覆盖探头组件的可以被医师操作的所有非一次性表面。可安装于手指的插入装置100A优选地整体是一次性装置并且旨在用于单次使用。前进辅助环116可以被永久地安装到光学探头以便于单手使探头插入。

测量结果采集可以通过连接到仪器单元的脚踏板、在探头组件的可再利用部分中设置的按钮或者某些其它机构来启动。如果认为盲采集测量结果和/或盲插入是不可接受的，则前视CCD或CMOS照相机模块可以被设计在该装置中，其中照相机位于可再利用探头主干中，并且在一次性插入装置中设置视窗，如图10所示。

图5A至图5C是一次性的、可安装于手指的光学探头100的使用方法的图示。在使用中，由可再利用主干140和一次性端头130形成的探头组件120被插入到所示的壳体110中，并且永久地安装到可再利用主干140的前进辅助环180将安装到壳体110的端部118。如图5A和图5B所示，鞘150被拉回使得鞘150在医师的戴无菌手套的手的下方充分地延伸以给患者提供无菌环境。如图5C所示，在进行测量时，探头组件120的一次性端头130被推动穿过孔膜114。

图6A、图6B(1)-(2)和图6C示出包含永久性壳体210和一次性端头组件220的光学探头200的实施方式的使用及该实施方式的总体图，其中一次性端头组件220具有可伸缩式集成光纤组件220(与如图3中的上述实施方式所述的由一次性端头130和可再利用主干140形成的探头组件120基本上相同)。在所有实施方式中，均存在永久性壳体210，如图6A所示，该永久性壳体210优选地在其上包括触发致动钮212、用于保持在医师手中的把手214和滚轮216或者集成到壳体210中的类似元件，以便于单手使探头前进。图6B(1)-(2)均更为详细地示出一次性端头组件230与可再利用主干组件240的连接及保护鞘250在壳体210的外部的解开。应当注意，在图6A中，仅示出鞘250未卷绕于插入部260，但优选地鞘250在整个壳体210的下方延伸。图6C提供一次性端头组件230的闭合图，并且还示出布置在后方的CCD阵列用的CCD前视视窗270(这里未示出，但图10所示的部件能够在这里工作)以及孔膜280，在进行测量时一次性端头组件220会移动穿过孔膜280。在使用中，插入部260被插入到患者的直肠内，医师保持壳体210的把手214，从而允许内部光学组件被定位于粘膜壁同时被遮蔽而不受可能存在的稀便的影响。这允许包括下文所述的透镜的内部光学探头组件从与一次性端头组件220关联的保护盖移出，而前进到患者的结肠粘膜壁，用于测量结果采集。

在优选的实施方式中，壳体210是由ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)或类似材料构成的两件式刚性注射成型手柄。另外，超模压成型的软性材料、例如Pebax或者Hytrel可以构成插入部260。本构造中的一次性端头组件230可以由类似的超模压成型的软性材料、例如Pebax或者Hytrel构成。安装到一次性端头组件230中的透镜安装部238的卫生鞘250可以由薄聚乙烯膜或类似材料制成。

应当注意，可以不使用鞘250，每次使用之后对插入部260灭菌。在这样的使用中，插入部260的外表面优选地足够光滑，以用于将非光滑装置插入到患者的直肠中。

另外，该探头200还优选地具有：1)预形成的几何形状/曲率，使得探头200能够将内部光学组件、特别是光学端头放置于结肠直肠粘膜解剖构造中的正确位置；2)足够的柔性，使得医师能够将探头200弯曲和/或操作至同一区域，用于光学测量。探头200具有足够的柔性使得其能够被平直地插入，并且具有形状记忆特性，使得一旦探头200被完全插入到患者的结肠直肠穹窿中探头200将恢复其初始形状。

图7示出光学探头200A的特定实施方式的部分视图，其中仅示出了光学部件，未示出鞘250和壳体210的下部。所示的半柔性插入部260中包含可伸缩式集成光纤组件220，并且半柔性插入部260由一次性端头组件230和主干组件240形成。如所示的那样，主干组件240包含外鞘248，外鞘248优选地在基端包括突出环242，该突出环242抵接与壳体210的插入部相关联的类似的突出环262。弹性接合机构244、以及在某些构造中的例如偏光片或者保护盖等其它光学部件246也与可再利用主干组件240相关联，弹性接合机构244与一次性端头组件230的光学部件以对准的方式连接。可以使用其它的接合机构、比如端头组件230和主干组件240两者的螺纹。

一次性端头组件230包含保护盖231，如这里进一步所述的那样，所述保护盖231具有对准元件233和孔膜236，在连接到光纤主干组件240之前保护盖231将透镜安装部238保持在适当位置。如图9所示，一次性端头组件还优选地被安装到鞘250。

透镜安装部238包含布置在该透镜安装部238中的或者作为一体式组件的一部分的透镜232、及与对准元件233接合的对准构件234，透镜232比如可以使用GRIN透镜、球面透镜、消色差双合透镜等。一个实施方式中的对准构件234是通道，作为对准元件233的突起装配在该通道中。一旦一次性端头组件230、具体为透镜安装部238连接到主干组件240和接合机构244，则整个光学组件220移动通过直肠到达测量点。此时，光纤组件220能够轻微转动并向前移动，从而透镜安装部238经由对准构件234被对准元件233引导，使得透镜232能够突出穿过孔膜236。

图8示出光学探头200B的特定实施方式的部分视图，其中仅示出光学部件，未示出鞘250和壳体210的下部。在本实施方式中，如所示的那样，一次性端头组件230并不包含朝向保护盖231或者孔膜的前表面，因此，安装在透镜安装部238中的透镜232暴露。另外，图8所示的元件与前面参考图7所述的元件相同。由于透镜232预先暴露，所以探头200B不需要可伸缩式集成光纤组件220前进以破穿任意的保护盖膜。由此，探头200B一旦插入患者体内并与患者的结肠粘膜壁接触，探头200B就立即准备测量结果采集。

如果认为盲插入是不可接受的，则可以在装置中设计前视CCD照相机，其中如图10所示，照相机位于杆的可再利用部的顶端，在一次性杆端头内设置视窗。如所示的那样，一次性端头组件230被改变为包括作为保护盖231的一部分的玻璃观察盖237，并且探头200还包括CCD或者CMOS模块，且根据需要还包括图像回送配线292。根据构造，CCD或者CMOS模块可以包括电池电源，可以经由电源用配线供电，以及/或者电源和/或图像信号可以使用各种传统的数据和近距离电力传输方案以无线的方式传递。

利用这些探头以各种方式实现不同的穿透深度。可以使用不同的光纤和/或一次性端头(在某些示例中使用不同的探头，在其它示例中全部位于同一探头内)，以实现所期望的结果。特别地，对于检测EIBS的探头，光纤端子与透镜之间的间隔(例如，通常为一倍焦距，但可以更大或者更小)的选择、透镜类型的选择和焦距调节深度的选择能够用以实现不同的穿透深度。对于检测组织微体系结构的LEBS探头，透镜的选择、从光纤的端子至透镜的距离或玻璃定距片的长度确定光的具体相干长度，这将使穿透深度变化。

在使用中，依据靶材和应用，每个探头均可以进行多次测量，并且每次测量的检测数据被存储以用于后续使用。典型地，设置若干不同的测量位置，比如3至6个测量位置，但是典型地不大于10个测量位置。根据探头或者使用探头的方式，在每个测量位置处可以感测各种不同的穿透深度。

图11示出用于EIBS的特定光学探头组件的构造。图12示出用于EIBS的另一特定光学探头组件的构造。应当注意，透镜安装部和偏光片安装部可以组合以形成单个部件。图13示出用于EIBS的又一特定光学探头组件的构造。应当注意，透镜安装部和偏光片安装部可以组合以形成单个部件。在图11、图12和图13中的每一个图中，部件被标识，并且这些部件一起表示能够使用部件的各种组合：某些实施方式可以或者不可以具有偏光片和定距片，并且还可以使用不同数目的光纤。关于这方面，参考2006年11月27日提交的标题为“用于利用检测微脉管血液含量的早期增大来识别异常组织的设备”的在先美国专利申请No.11/604 659。

图14以截面的方式示出可用于图11、图12和图13中的任一图所示的光学探头组件构造的光纤和偏光片的实施方式。

图15以截面的方式示出可用于图11、图12和图13中的任一图所示的光学探头组件构造的光纤和偏光片的另一实施方式，并且示出偏心或使光纤关于探头中心稍微不对称以使反射最小化。这可以用于这里所述的检测EIBS的任意探头设计。

图16示出用于LEBS的特定光学探头组件的构造。图17示出用于LEBS的另一特定光学探头组件的构造。图18示出用于LEBS的又一特定光学探头组件的构造。图19示出用于LEBS的又一特定光学探头组件的构造。图20示出用于LEBS的又一特定光学探头组件的构造。在图19和图20两者的探头设计中，未使用透镜，而是光纤端子与组织之间的实心玻璃定距片(图20)或者带有盖玻璃的气隙(图19)选择与所期望的深度对应的具体(和预定)的空间相干长度。使用距离固定的定距片(空气或者玻璃)的无透镜构思能够用于建立空间相干长度。在其它实施方式中，部件被标识，并且这些部件一起表示能够使用部件的各种组合：某些实施方式可以或者不可以具有偏光片和定距片，并且还能够使用不同数目的光纤。

图21(a)和(b)以截面的方式示出可用于图16至图20中的任一图所示的光学探头组件的构造的光纤的实施方式。

图22以截面的方式示出可用于图16至图20中的任一图所示的光学探头组件的构造的光纤的另一实施方式。图22示出偏心或使光纤关于探头中心稍微不对称以使反射最小化。这可以用于这里所述的任意LEBS探头设计。这样产生如下的潜在优点：内部的表面(例如，透镜/组织界面、空气/透镜界面等)反射将被反射到离开光纤的其他地方。

已经给出的关于本发明的示例性实施方式的上述说明仅用于阐释和描述的目的，并不会穷尽本发明或不会将本发明限制于所述公开的精确形式。基于上述教导，可以对本发明进行许多变形和改变。

Claims (41)

1.一种设备，该设备将从光源获得的宽带光发射到人体组织的微脉管和人体体腔内的组织微体系结构中的一方，并且接收通过所述宽带光与所述微脉管和所述组织微体系结构中的所述一方相互作用而获得的相互作用光，用于将所接收的相互作用光传输到接收器，所述设备包括：

探头，所述探头具有端部，所述端部适于插入到人体中，所述探头利用所述宽带光照亮组织并且接收所述相互作用光，所述相互作用光与组织内的所述微脉管和所述组织微体系结构中的所述一方相互作用，所述探头包括：

集成光纤组件，所述集成光纤组件包括：

传送光纤，所述传送光纤具有用于传输从所述光源获得的所述宽带光的传送数值孔径，所述传送光纤具有适于发射所述宽带光的光传送端部和适于连接到所述光源的光传送源连接端部；和

至少一个汇集光纤，所述汇集光纤具有汇集数值孔径，所述汇集光纤具有接收所述相互作用光的光汇集端部和适于连接到所述接收器的接收器连接端部，其中所述光汇集端部与所述传送光纤的所述光传送端部基本上对准并且隔开预定距离；和

端头组件，所述端头组件以可解除连接的方式连接到所述集成光纤组件，所述端头组件包括：

壳体；

光学部件，所述光学部件至少部分地布置在所述壳体内并且具有顶面，所述顶面被配置成当所述集成光纤组件连接到所述端头组件时所述顶面与所述汇集光纤的所述光汇集端部和所述传送光纤的所述光传送端部成预定位置关系，其中，选择所述光学部件和所述预定位置关系，使得：当所述顶面搁于组织的表面时在所述组织的表面的汇集点的下方为所发射的宽带光提供预定穿透深度；和

卫生鞘，所述卫生鞘具有顶端部和另一端部，鞘体位于所述顶端部与所述另一端部之间，使得所述顶端部被布置在所述壳体中并且所述鞘体覆盖所述传送光纤的和所述至少一个汇集光纤的插入到人体体腔内的部分，由此维持清洁的环境，

其中，所述汇集光纤和所述光学部件适于在汇集点处汇集所述相互作用光，所汇集的所述相互作用光通过与基本上布置在所述汇集点下方的所述预定穿透深度处的所述微脉管和所述组织微体系结构中的所述一方相互作用而产生。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述端头组件的壳体还包括孔膜，使得：当所述端头组件处于所述组织的表面附近时，所述光学部件的顶面能够移动穿过所述孔膜并且移动到所述组织的表面。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括至少一个对准构件，所述对准构件引导所述光学部件移动穿过所述孔膜。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述传送光纤和所述至少一个汇集光纤中的至少一些光纤能够移动穿过所述壳体。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述壳体包括指环，使得利用所述指环中的手指能够将所述端头组件插入到所述体腔内。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学部件至少是透镜，所述传送光纤的中心和所述至少一个汇集光纤关于所述透镜的中心不对称以使反向反射的光最少化。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述端头组件还包括安装在所述壳体内的CCD阵列和CMOS照相机中的一方。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述光学部件是透镜和定距片中的一方，所述透镜和所述定距片中的所述一方的表面是所述顶面。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述光学部件是透镜，所述光学部件还包括偏光片。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备包括至少两个汇集光纤。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述预定穿透深度小于300μm。

12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述预定穿透深度小于100μm。

13.一种连接到集成光纤组件的设备，所述集成光纤组件包括传送光纤和至少一个汇集光纤，所述传送光纤具有用于传送所发射的宽带光的光传送端部，所述汇集光纤具有用于汇集相互作用光的光汇集端部，所发射的宽带光照亮人体组织的微脉管和人体体腔内的组织微体系结构中的一方，所述设备包括：

端头组件，所述端头组件以可解除连接的方式连接到所述集成光纤组件，所述端头组件包括：

壳体；

光学部件，所述光学部件至少部分地布置在所述壳体内并且具有顶面，所述顶面被配置成当所述集成光纤组件连接到所述端头组件时所述顶面与所述汇集光纤的所述光汇集端部和所述传送光纤的所述光传送端部成预定位置关系，其中，选择所述光学部件和所述预定位置关系，使得：当所述顶面搁于所述组织的表面时在所述组织的表面的汇集点的下方为所发射的宽带光提供预定穿透深度；和

孔膜，所述孔膜形成于所述壳体，使得：当所述端头组件处于所述组织的表面附近时，所述光学部件的顶面能够移动穿过所述孔膜并且移动到所述组织的表面。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

卫生鞘，所述卫生鞘具有顶端部和另一端部，鞘体位于所述顶端部与所述另一端部之间，使得：当所述集成光纤组件连接到所述端头组件时，所述顶端部被布置在所述壳体中并且所述鞘体覆盖所述传送光纤的和所述至少一个汇集光纤的插入到人体体腔内的部分，由此维持清洁的环境。

15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备还包括至少一个对准构件，所述对准构件引导所述光学部件移动穿过所述孔膜。

16.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述壳体包括指环，使得利用所述指环中的手指能够将所述端头组件插入到所述体腔内。

17.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述端头组件还包括安装在所述壳体内的CCD阵列和CMOS照相机中的一方。

18.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述光学部件是透镜和定距片中的一方，所述透镜和所述定距片中的所述一方的表面是所述顶面。

19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述光学部件是透镜，所述光学部件还包括偏光片。

20.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述预定穿透深度小于300μm。

21.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述预定穿透深度小于100μm。

22.一种获得人体体腔内的组织表面处的光学测量结果的方法，其包括如下步骤：

提供具有光学部件的端头组件，所述光学部件具有顶面并布置在壳体内，所述壳体具有孔膜，所述端头组件的所述光学部件光学地联接到汇集光纤的光汇集端部和传送光纤的光传送端部；

将所述端头组件插入到所述组织表面附近的体腔内；

移动所述光学部件穿过所述孔膜使得所述顶面穿透所述孔膜并搁于所述组织表面的汇集点；

利用经由所述光学部件投射的宽带光照亮组织；

当所述顶面搁于所述组织表面的汇集点时，在所述组织表面的所述汇集点下方的预定穿透深度处获得光学测量结果。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

从所述汇集光纤的所述光汇集端部和所述传送光纤的所述光传送端部移除所述端头组件；

提供具有另一光学部件的另一端头组件，所述另一光学部件具有另一顶面并布置在另一壳体内，所述另一壳体具有另一孔膜；

使所述另一端头组件的所述另一光学部件光学地联接到所述汇集光纤的所述光汇集端部和所述传送光纤的所述光传送端部；和

使用所述另一端头组件对另一人体的另一体腔重复插入步骤、移动步骤、照亮步骤和获得步骤。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用布置在所述端头组件的所述壳体内的CCD阵列和CMOS照相机中的一方获得组织的图像。

25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述光学部件在所述移动步骤中的移动由对准构件辅助。

26.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述预定穿透深度小于300μm。

27.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述预定穿透深度小于100μm。

28.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，在所述插入步骤期间，卫生鞘覆盖所述汇集光纤的和所述传送光纤的布置在人体体腔内的部分。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述端头组件的壳体包括指环，所述插入步骤包括如下步骤：

将戴手套的手的手指插入到所述壳体的所述指环内；和

使用所述手指作为引导件以将所述端头组件插入到所述体腔内并插入到所述组织表面的附近。

30.一种连接到集成光纤组件的设备，所述集成光纤组件包括传送光纤和至少一个汇集光纤，所述传送光纤具有用于传送所发射的宽带光的光传送端部，所述汇集光纤具有用于汇集相互作用光的光汇集端部，所发射的宽带光照亮人体组织的微脉管和人体体腔内的组织微体系结构中的一方，所述设备包括：

端头组件，所述端头组件以可解除连接的方式连接到所述集成光纤组件，所述端头组件包括：

壳体，所述壳体包括指环，使得利用所述指环中的手指能够将所述端头组件插入到所述体腔内；

光学部件，所述光学部件至少部分地布置在所述壳体内并且具有顶面，所述顶面被配置成当所述集成光纤组件连接到所述端头组件时所述顶面与所述汇集光纤的所述光汇集端部和所述传送光纤的所述光传送端部成预定位置关系，其中，选择所述光学部件和所述预定位置关系，使得：当所述顶面搁于所述组织的表面时在所述组织的表面的汇集点的下方为所发射的宽带光提供预定穿透深度；和

卫生鞘，所述卫生鞘具有顶端部和另一端部，鞘体位于所述顶端部与所述另一端部之间，使得：当所述集成光纤组件连接到所述端头组件时，所述顶端部被布置在所述壳体中并且所述鞘体覆盖所述传送光纤的和所述至少一个汇集光纤的插入到人体体腔内的部分，由此维持清洁的环境。

31.根据权利要求30所述的设备，其特征在于，所述端头组件还包括安装在所述壳体内的CCD阵列和CMOS照相机中的一方。

32.根据权利要求30所述的设备，其特征在于，所述光学部件是透镜和定距片中的一方，所述透镜和所述定距片中的所述一方的表面是所述顶面。

33.根据权利要求32所述的设备，其特征在于，所述光学部件是透镜，所述光学部件还包括偏光片。

34.根据权利要求30所述的设备，其特征在于，所述预定穿透深度小于300μm。

35.根据权利要求30所述的设备，其特征在于，所述预定穿透深度小于100μm。

36.一种获得人体体腔内的组织表面处的光学测量结果的方法，其包括如下步骤：

提供具有光学部件的端头组件，所述光学部件具有顶面并布置在所述壳体内，其中所述端头组件的壳体包括指环，所述端头组件的所述光学部件光学地联接到汇集光纤的光汇集端部和传送光纤的光传送端部；

将戴手套的手的手指插入到所述壳体的所述指环内；

使用所述手指作为引导件以将所述端头组件插入到所述体腔内，使得所述顶面搁于所述组织表面的汇集点；

利用经由所述光学部件投射的宽带光照亮组织；

当所述顶面搁于所述组织表面的汇集点时，在所述组织表面的所述汇集点下方的预定穿透深度处获得光学测量结果。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

从所述汇集光纤的所述光汇集端部和所述传送光纤的所述光传送端部移除所述端头组件；

提供具有另一光学部件的另一端头组件，所述另一光学部件具有另一顶面并布置在另一壳体中，所述另一壳体具有另一指环；

使所述另一端头组件的所述另一光学部件光学地联接到所述汇集光纤的所述光汇集端部及所述传送光纤的光传送端部；和

使用所述另一端头组件对另一人体的另一体腔重复插入步骤、使用步骤、照亮步骤和获得步骤。

38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用布置在所述端头组件的所述壳体内的CCD阵列和CMOS照相机中的一方获得组织的图像。

39.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述预定穿透深度小于300μm。

40.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，所述预定穿透深度小于100μm。

41.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，在所述使用步骤中，卫生鞘覆盖所述汇集光纤的和所述传送光纤的布置在人体体腔内的部分。

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