CN105228507A - 用于进行非侵入式健康监测的系统与方法 - Google Patents

Abstract

在此所描述和提出的实施提供了用于便利的和可靠的日常健康监测以及对疾病和状况的非侵入式检测和早期诊断的系统和方法。在一种实施中，健康监测设备被提供。健康监测设备包括被配置以发射光子到光波导中的光源，所述光波导内反射光子。在对组织的扫描期间顺应性表面对着光波导是可压缩的。顺应性表面对着光波导的压缩将至少一个光子散射到组织中并且/或者反向通过光波导。成像阵列被配置成收集至少一个散射的光子，以形成代表组织相对于周围组织的硬度的图像。

Description

用于进行非侵入式健康监测的系统与方法

对相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35章第119条要求2013年1月17日提交的标题为“AHST”的临时专利申请号为61/753,789的美国临时专利申请的优先权、并且根据美国法典第35章第119条要求2013年1月17日提交的标题为“BreastHealthExaminationSystem”的临时专利申请号为61/753,789的美国临时专利申请的优先权。在此，上述申请中的每一个都通过引用将其全部内容并入本申请中。

技术领域

本公开内容的多个方面除了其它功能之外，涉及日常健康监测，并且更具体地涉及对诸如乳腺癌的疾病和状况的非侵入式检测和早期指示或诊断。

背景技术

对于很多人类疾病和状况来说，早期诊断对存活率有深远影响。例如，随着每年诊断出几十万新病例，乳腺癌折磨着超过百分之十的美国女性。现在，大约百分之六十一的乳腺癌发病率在早期被成功检测，并且那些病例中，存活率大约百分之九十八。相反，未能有效诊断乳腺癌可导致癌症向邻近组织和/或身体的远端区域扩散。这种情况下，五年存活率低至大约百分之二十七。

即使在被正确执行时，用于辅助早期检测的传统方法也通常具有不准确的基本风险。例如，乳房自我检查虽然容易实施，但通常由不知道恶性肿瘤征兆的人执行。如此，即使是大的肿块也可能在一段时间内得不到确诊。

乳房X线照片通常用作对乳房自我检查的补充，以提供对任何恶性肿瘤的视觉化。然而，乳房X线照片使用高能放射线生成，所述高能放射线可能是危险的，并且在罕见情况下导致癌症的发展。另外，乳房X线照片高度倾向于人为错误和/或不确定性。特别地，乳房X线照片只示出了肿瘤的阴影并且无法到达像上臂/胸腔部位附近的淋巴系统这样的重要区域。因此，检测严重依赖于由训练有素的医生对这样的阴影的解读。根据该依赖性，医生们已经忽视了高达百分之二十九的本应被他们的同事们检测出的肿瘤。

虽然核磁共振成像（MRI）技术可以显示肿瘤的大小和形状的复杂细节，但分辨率仍然太低以至于无法检测相对小的肿瘤，并且这样的技术通常是复杂、耗时和昂贵的，进一步降低了辅助早期检测的有效性。使用传统光学方法的检查通常涉及荧光着色剂或其它外来化合物的注射，这常常阻碍人们定期地得到这样的检查。另外，这样的光学技术可能倾向于来自患者身体的大小和形状和/或周围组织的荧光的干扰，从而搅乱了对光学信号的处理。解决该搅乱需要复变分析，所述复变分析可能引入错误，包括假阳性的产生。其它现代技术，例如涉及化学标记物的全身分布或生物标记物的使用，类似地需要患者接受注射。这些技术通常通过两次单独的预约来进行：一次进行注射；而一次在自注射起一定的时间段过去之后进行测试。

用于乳腺癌和其它类型的癌症的早期检测的主要渠道保持定期筛查。然而，尽管筛查增加，很多人却仍然无法定期执行或接受检查。很多人缺少针对定期获得检查的知识、意志力、途径和/或资源。该过程的副作用和缺陷连同结果的可靠性进一步阻碍人们获得定期检查。

对于具有或易患诸如肺癌和膀胱癌的其它类型的癌症的患者而言，加深了这些挑战。上面所讨论的很多技术对辅助这样的癌症的早期检测都不可用。

正是由于头脑中的这些观察连同其它一起，构想和发展了本公开内容的多个方面。

发明内容

通过提供用于对疾病和状况的可靠的早期检测和诊断的便利的系统和方法，在此所描述和主张的实施解决了连同其它一起的前述问题。在一种实施中，健康监测设备被提供。健康监测设备包括被配置以将光子发射到光波导中的光源，所述光源内反射光子。在对组织的扫描期间顺应性表面对着光波导是可压缩的。顺应性表面对着光波导的压缩将至少一个光子散射到组织中和/或反向通过光波导。成像阵列被配置以收集至少一个散射的光子，从而形成表示所述组织相对于周围组织的硬度的图像。

其它实施同样在此被描述和列举。另外，虽然公开了多种实施，但从以下具体实施方式中，当前公开的技术的其它实施对于本领域的技术人员而言将仍然是明显的，所述以下具体实施方式示出和描述了当前公开的技术的示意性实施。如将被意识到的，当前公开的技术能够做出不同方面的修改，而所有修改不背离当前公开的技术的精神和范围。因此，附图和具体实施方式应被认为本质上是示意性的而非限制性的。

附图说明

图1示出了示例的手持型健康监测设备。

图2A-2C分别示意了图1的手持型健康监测设备的底面透视、侧面和顶面视图。

图3示出了在系泊部位中的图1的手持型健康监测设备的侧面视图。

图4显示了图1的手持型健康监测设备的分解视图。

图5示意了健康监测设备的示例的传感器的示意图。

图6示出了健康监测设备的示例的光传感器的示意图。

图7示出了健康监测设备的示例的静态或动态触觉传感器的示意图。

图8A和8B分别示意了具有用于健康监测设备的引导图案的示例性耦合材料的顶面和侧面视图。

图9A和9B分别示出了示例性临床健康监测设备的顶面和侧面视图。

图10示出了具有反射镜界面的示例性健康监测设备。

图11是用于日常健康监测以及对疾病和状况的非侵入式检测和早期诊断的示例性健康监测系统，包括运行在计算机服务器、计算设备或其它与网络相耦合的设备上的健康监测应用。

图12示意了对被疾病和状况的非侵入式检测和早期诊断的示例性操作；并且

图13是可以实施在此所讨论的不同的系统和方法的计算系统的示例。

具体实施方式

本公开内容的多个方面涉及用于便利的和可靠的日常健康监测以及对疾病和状况的非侵入式检测和早期指示或诊断的装置、系统和方法。所述装置、系统和方法促进了在不同的环境中进行诸如乳房检查的检查，所述不同的环境包括在患者家、医院、医生办公室、临床环境、移动环境、健身中心、替代的医学中心、健康中心、零售商店（例如药店）、水疗店或诸如此类的环境。另外，装置、系统和方法将来自患者组织的当前检查的结果与先前的结果对比，以使用组织的基线读数来确定组织中的任何改变。对任何改变的识别产生了提示患者或医疗保健提供者寻求额外的关于患者组织的医学建议、测试和/或诊断的通信。

在一个方面，包含一个或多个传感器的涉及一个或多个健康监测设备的健康监测系统被提供。传感器可以包括但不受限于光传感器、静态触觉传感器、动态触觉传感器、红-绿-蓝（RGB）传感器、近红外（NIR）传感器、热成像传感器、被动式传感器、皮肤化学物质传感器、废物化学物质传感器、麦克风、深度传感器、立体传感器、扫描激光传感器、超声传感器、多波传感器、力传感器等等。

健康监测系统促进了通过直接检测和随着时间对身体的和/或化学物质的改变的监测得到对诸如乳腺癌的人类疾病和状况的可靠的早期检测。检查的进行是简单的、可负担的、可理解的和有效的。在检查期间，通过对由一个或多个传感器所收集的数据的收集和处理来获得患者的健康信息。可以使用例如：健康监测设备；计算设备；在诸如医生办公室、医学图书馆或诸如此类地方的集中式位置处的远程计算服务器或设备；和/或使用运行在计算机服务器上并且使用用户设备可访问的安全且基于云的应用来处理健康信息。健康信息可以被用来识别疾病和状况的可能的存在并且用来监测任何改变。以可理解的方式将诊断结果和相应信息传递给患者，从而降低对人为解释数据的依赖。正因如此，可以由外行、助手和/或训练有素的专业人士定期地进行并分析检查。

在一个具体的方面，健康监测设备是压力点感应设备，所述压力点感应设备可以用作传统的乳房自检（BSE）的附属。该设备通过收集用于参考的数字图像数据来定位和记录在日常BSE期间所找到的特征。在检查期间，诸如患者的用户浏览在全身图案中的乳房上的该设备。该设备提供了所扫描的乳房的数字的、基于压力的图，所述图可被存储、分析或与医疗保健提供者讨论。更具体地，在一种实施方式中，该设备包括光源、光波导、以及顺应性表面或其它不透明的材料。该光源将光发射到该光波导中，该光波导将所述光内反射。在检查期间，乳房组织对顺应性表面的压力将顺应性表面对着光波导压紧。组织越硬（例如当存在硬肿块或损害时）顺应性表面越压紧光波导。当顺应性表面被压紧，光波导中反射的光被反向散射到诸如摄象机的传感器，产生了捕捉所扫描的组织的相对硬度和软度的图像。因此，可能指示肿瘤的相对硬的组织将出现在被摄象机捕捉的图像中。定期检查将显示出这样的硬组织随着时间的任何物理改变。

在此所公开的各种装置、系统和方法提供用于便利且可靠的日常健康监测以及对疾病和状况的非侵入式检测和早期诊断。在此所讨论的示例性实施涉及对人类癌症的检测，并且更具体地涉及对乳腺癌的检测。然而，本领域技术人员应理解的是当前公开的技术可应用于其他人类与非人类疾病和状况。

对于示例性手持型健康监测设备100的详细描述，参考对图1到2C。如从图1中可理解到的，使设备100的大小和形状都以令人舒适的方式与用户的手102配合。在一种实施中，设备100包括主体104和从主体104向外延伸的突出部分106。

主体104可以具有不同的表面特征、角度、和/或轮廓以有助于使用并增强舒适度。例如，如图2A-2C中所示，主体104可形成为如计算机鼠标的形状，具有匹配手102的形状的表面轮廓108。突出部分106可以是多种形状，包括但不限于球形的、立方体的、圆锥的、椭圆的、角度的、轮廓线的、凸面的或诸如此类的形状。突出部分106可以适应于在检查期间当设备沿着所扫描的组织表面移动时相对于主体104移动。例如，突出部分106可以具有在检查期间旋转的圆形形状。

在一种实施中，主体104和/或突出部分106容纳一个或多个传感器。传感器可包括但不限于光传感器、静态触觉传感器、动态触觉传感器、RGB传感器、NIR传感器、热成像传感器、被动式传感器、皮肤化学物质传感器、废物化学物质传感器、麦克风、深度传感器、立体传感器、扫描激光传感器、超声传感器、多波传感器、力传感器等等。例如，主体104可包括设置在突出部分106附近的摄象机112或运动传感器以检测组织表面特征、沿组织表面的平移、以及设备100相对于组织的定向。

如可从图2A-2C中所理解的，为了在检查期间操作设备100，突出部分106的表面110被压向目标组织（例如乳房组织），并且同时在目标组织上例如沿着引导图案移动设备100。在一种实施方式中，表面110包括贴着皮肤保持柔软或保持令人愉快的感觉的材料，包括但不限于一个或多个乳胶、乙烯基、聚丙烯、硅、或其它塑料。表面100可以包含表面润滑剂或乳液以有助于贴着皮肤的光滑运动。主体104可以包括一个或多个握柄116，所述握柄116包括橡胶化的或摩擦式的衬垫以帮助设备100在手102中的保留。

在一种实施中，为了增强检查结果的清晰度，在对目标组织的扫描期间，可由用户摇动或旋转设备100或自动地摇动或旋转设备100。表面110可具有斜切角或圆角从而有助于这样的运动。当设备100被移动时，传感器收集对应于目标组织的数据。由传感器收集的数据被设备100和/或健康监测系统的一个或多个其它组件处理和分析。如图2A-2C中所示，在一种实施中，设备100包括用于通过USB线缆连接到用户设备的USB端口114。在另一实施中，设备100通过其它有线的、无线的（例如Wi-Fi、蓝牙等）、或网络连接（例如Wi-Fi、CDMA、CDMA2000、WCDMA、LTE等）传输用于存储、处理、分析或诸如此类的数据。

参考图3以详细描述系泊部位120，其中，图3示出了放置在系泊部位120中的设备100的侧面视图。在一种实施中，系泊部位120通过从电源汲取的电力对设备100充电，所述电源可以包括但不限于电插座、电池电源、来自计算机的寄生电力（例如通过USB连接）、所收集的太阳电力、或诸如此类的。例如，如图3中所示，系泊部位120可以包括用于连接到电插座、通用串行总线（USB）端口、或其它电力源以汲取电力的线缆122。在一种实施中，系泊部位120被配置成从设备100收集数据，并且通过线缆120或无线地向计算设备以及/或者通过网络传输数据。

参照图4，设备100的分解视图被示出。在一种实施中，设备100的主体104包括第一壳体122和第二壳体124。第一壳体122包括公咬合构件126以咬合相应的第二壳体124的母咬合构件，从而围起主体104以形成内遮蔽盖128。在一种实施中，壳体122和124可被移除以拆解设备100从而有助于对设备100的组件的更换、处置、清洁和/或升级。

内遮蔽盖128包含设备100的内部组件。在一种实施中，第一壳体122包括用于放置条带132的突出部分130。突出部分130相对于条带132的软垫支架134设置。软垫136放置在软垫支架和传感器140之间。在一种实施中，传感器140是压力传感器，用于与位于第一壳体122上的相应图像捕捉按钮一起使用以基于用户输入来捕捉图像。在这种情况下，软垫136从图像捕捉按钮向传感器140提供受控的压力。在一种实施式中，条带132还包括相对于诸如发光二极管（LED）的光源146放置的光导管138。光源146可以向用户提供可视化状态指示。

设备100包括一个或多个额外的传感器142、144以收集健康数据。传感器142、144可以包括一个或多个光传感器、静态触觉传感器、动态触觉传感器、红-绿-蓝（RGB）传感器、热成像传感器、被动式传感器、皮肤化学物质传感器、废物化学物质处理器、麦克风、深度传感器、立体传感器、扫描激光传感器、超声传感器、多波传感器等等。

在传感器142、144被用作光传感器一部分的情况下，设备100以可见的和/或接近红外的波长发射和收集光。设备100或连续地或通过短脉冲向目标组织中并且通过目标组织传输光以对包括完全在皮肤下方的内部组织的组织结构成像。可通过光传感器以一个或多个波长段获得的信息的示例包括但不限于：透射、反射、吸收、弹性散射、频谱调制、荧光、自动荧光、磷光、偏振调制、拉曼（Raman）散射、光子多普勒平移、路径速度（指数）调制或阻滞、光束聚焦或散焦、纹影干涉等。传感器142、144可以进一步包括跟踪球或光传感器和/或回转仪的、磁性的、或其它定位传感器以收集和记录设备100相对于组织表面的位置和定向。位置和定向信息可以被用来处理和配准（例如拼接在一起）使用如在此所描述的传感器142、144所收集的图像。

传感器142、144可以被用作静态触觉传感器的一部分，所述静态触觉传感器从目标组织的表面读取触觉信息。恶性肿瘤具有在测量上不同于正常组织的多种物理属性，包括例如：降低的弹性；增加的硬度；体积或剪切模量或其它应力-应变量的改变；肿胀或发炎；包括电容和电感、电阻、电势、或机电属性的电子属性；热量或热量发射或传导；可塑性；声学或超声属性；以及压力波偏转或折射。如在此所描述的，根据这样的属性，静态触觉传感器用摄象机捕捉包含恶性肿瘤的区域的图像。

类似地，在传感器142、144被用作动态触觉传感器的一部分的情况下，设备100包括用于对深度组织成像的声波或超声换能器和接收器。在一种实施中，信号被放置在组织表面上的设备引导到组织中，诱使组织中的振动。信号的调制可以被传感器142、144捕捉。在这种情况下，超声成像、使组织抖动（用手或用探针设备）、并且扫描在组织表面之上的传感器142、144，返回关于组织弹性信息的图。因为更低的弹性是恶性肿瘤的强烈指示，因此恶性肿瘤在组织中的潜在存在可以被标记。

在一种实施中，传感器142、144包括以中波红外波长记录图像的热成像传感器。为了提升被热成像传感器捕捉的数据的质量，目标组织的温度改变例如通过受控降温或加热设备的应用或运用而被诱导到目标组织。因为组织的表面温度受到来自于身体内部的点的热传播的影响，所以任何肿瘤都可以加速或延迟热量向表面组织上的一些点的传播。跟踪这些点并且比较来自先前检查的信息可以提供对肿瘤存在的指示。

传感器142、144可以包括一个或多个被动式传感器，所述被动式传感器可以提供关于患者整体健康的额外的信息。例如被动式传感器可被用来监测心率、皮肤状况、体重指数、血氧、身体温度、身体化学排气、和/或其它的身体功能或状况。

在日常活动过程期间，身体通过皮肤散发化学物质，这化学物质中的一些，尤其是易挥发的化学物质，可以是癌症的特定生物标记物。挥发物在身体和皮肤中的动态被相对好地理解，并且饱和通常在几小时的时间量程上发生。作为恶性肿瘤的副产品的一种生物标记物是甲醛，所述甲醛因为其在环境条件下衰减及分散而很难被检测到。因此，传感器142、144可包括用于对指示恶性肿瘤的挥发物的存在进行检测的皮肤化学物质传感器。

在一种实施中，与患者在不同情况下（诸如在睡觉、洗澡、锻炼或诸如此类的时候）所穿的衣服一起来使用皮肤化学物质传感器。衣服由在穿着期间从身体吸收化学物质的物质制作或包含在穿着期间从身体吸收化学物质的物质。例如，衣服可包括放置在目标组织（例如乳房）附近的补丁；补丁包括这样的物质。衣服收集甲醛并迅速将其转换成在衣服材料内不挥发的具有更长寿命的化学物质。皮肤化学物质传感器识别不挥发化学物质的浓度，所述浓度提供了甲醛的初始浓度。可移除衣服用于使用皮肤化学物质传感器来远程分析。通过对衣服中包含更高浓度的不挥发化学物质的部分进行分析，可识别出任何恶性肿瘤的可能的位置。

在另一种实施中，皮肤化学物质传感器执行气体色谱分析/质谱分析（GC/MS）。例如，衣服或衣服的一部分可能在被溶解于溶剂溶液中以将易挥发的化学物质再释放为气态形式之后，被灌封在真空系统中。敏感的色谱分析系统分析气体的成分，以确定恶性肿瘤是否可能存在。替代地或此外，衣服或衣服的一部分可被放置在被训练成辨认乳腺癌肿瘤的特征气味或其它生物标记物特征的狗或其它动物面前。如果衣服被动物识别出阈值数量的次数，那么衣服就被标记为可能对应于恶性肿瘤。可分段执行分析以识别衣服包含最强散发区域的部分，所述部分可能对应于肿瘤的位置。

可与一个或多个工具一起使用传感器142、144以操作为废物化学物质传感器。身体废物通常包含与上面所描述的皮肤化学物质相同的生物标记物。例如，可阳性识别的生物化学特征可以存在于尿、血液和呼吸中。在一种实施中，设备100可包括患者向其中呼气的气球。该气球将特定的化学物质在指定的时间段内固定在其表面上，诸如几个小时。该气球可由用于癌症特征的废物化学物质传感器处理。应理解的是，设备100可包括多种其它的传感器或组件，用于检测和分析不同的健康功能和状况。

在一种实施中，设备100包括具有内部电子元件、有线连接端口152（例如USB端口114）和一个或多个透镜支架150的印刷电路板（PCB）。透镜支架150中的一个被相对于具有光源装配和传感器头部156的光导管杯154设置。其它透镜支架150被相对于透镜158设置。在一种实施中，第二壳体124包括开口160、相对于传感器头部156的突出部分106、以及相对于透镜158的在第二壳体124的表面中的窗口162。

图5示意了健康监测设备的示例性传感器的示意图。在一种实施中，传感器包括：成像阵列200，诸如电荷耦合器件（CCD）摄象机或其它光传感器阵列；PCB202；一个或多个光源204，诸如LED的、二极管激光器、有机LED、或适当准直的白炽光源；光波导206；传感器头部208；顺应性表面210和透镜212。

在一种实施中，顺应性表面210被对着目标组织的表面按压。从光源204发射的光在光波导206中被内反射。由于上面所描述的肿瘤的物理属性，当顺应性表面210被按压、滚动、或另外在包含肿瘤、肿块、或其它比周围组织相对更硬的组织的组织上移动时，更多的压力被施加在顺应性表面210上。对着顺应性表面210所增加的压力将顺应性表面210压紧向光波导206，导致光在光波导206中的内反射受阻。由于自然的轮廓，受阻的量与所施加的压力成正比，包括在直接位于变硬的组织之上的点处所施加的压力。一部分光从光波导206中通过顺应性表面210逸出到组织中。逸出的光通过顺应性表面210和光波导206被直接散射回去。反向散射的光被导向通过透镜212且由成像阵列200捕捉。所捕捉的图像类似在一些情况下指示异常存在的图，在该图中接收更多散射光的点是处于组织被更紧地按压向顺应性表面210的位置的那些点。

可处理和分析图像图以确定变硬的组织的形状、大小和其它属性是否指示它可能是恶性癌症。另外，可将图像图与从先前的检查所获取的图像图对比，以确定变硬的组织是否快速生长，所述快速生长可能指示了恶性癌症的存在。在一种实施中，包括具有有棱纹的、有凹痕的、或另外有织纹特征的材料的耦合材料（例如，耦合材料500）可以被放置在顺应性表面210与组织之间。位于顺应性表面210的表面上的图案上的被腐蚀、嵌入的、或丝网印制的或这样的特征可以在相关压力的范围内最大化设备的敏感度，以及通过增强的牵引力促进与组织表面的连接。这样的特征或图案可以被光学地或使用其它传感器来跟踪，从而跟踪设备100的位置和定向。

在一种实施中，设备包括用于向用户提供反馈环的压力传感器和显示件，从而使得用户能够保持恒定数量的总压力，其中，所述反馈环基本上实时通知用户顺应性表面210对着组织表面所施加的压力。进一步，设备可以包括接近传感器，所述接近传感器允许光源204只在顺应性表面210处于近距离靠近组织的时候发射光，以便在检查不在进行中时节省电力。

图6示出了设备100的示例性光传感器的示意图。在一种实施中，使用被安排为光传感器的设备100扫描包含肿瘤302的组织300包括光从一个或多个光源304、306沿着光学路径的传输以及对这样的光的收集。

光学路径包括从光源304和306分别向组织300中所发射的光308和310。光在组织300内被反向散射到设备100中，在所述设备100中散射的光子312被元件314收集。元件314将光子312导向到反射镜316，所述反射镜316将光子通过准直光学器件318重导向到成像阵列320（例如CCD芯片）中从而将光子收集为图像。成像阵列320输出所接收的数据，以便在设备100中本地地、或经由线缆322或以无线方式远程处理。

参照图7，设备100的示例性静态触觉传感器的示意图被示出。如图7中所示，被安排为静态触觉传感器的设备100可被用来扫描具有相对硬的肿块402的组织400。

在一种实施中，如在此所描述的，在扫描期间，设备100被按压、摇动、滚动、或者以另外的方式强有力地接触于组织400的表面。图7示意了主光子在扫描期间的路径404。主光子是只有在组织400的表面下方存在硬肿块402时才被散射的光子。更多的主光子根据肿块402的硬度和大小被散射。所有光子都起源于光源402并进入光波导408。在光波导408内，光子在不相干的方向上行进，但总是在每次与光波导408的表面遭遇时被全部内反射。图7中所示意的光子与直接位于肿块402上的光波导408的表面交互，从而将该光子指定为主光子。

因为在此点处由于肿块402所增强的压力，顺应性表面410被对着光波导408压紧。该压紧提供了光波导408的表面由于光波导408和顺应性表面410的有关的光学指数而不再内反射主光子。因此，该主光子行进到顺应性表面410中，在所述顺应性表面410处，该主光子被散射并反向通过光波导408、通过诸如菲涅尔透镜的透镜414而横向地传播。在一种实施中，主光子通过透镜414传播，在所述透镜414处它反射离开反射镜414并且到成像阵列416上。在另一实施中，主光子被反向散射到设备100中到成像阵列416上。

由所捕捉的主光子所形成的图像可以通过线缆420或者以无线方式被传送到处理器418或者其它计算设备。当沿着组织400的表面跟踪设备100时，用通过传感器422所收集的位置和定向数据来标记所捕捉的图像或图像序列。可以通过无线天线424远程传输数据，以便处理、重建和分析。可以经由诸如电池426、无线充电线圈430或诸如此类的一个或多个电源来提供电力给设备100，并且以接通/关断开关428来控制电力给设备100。应该理解的是，设备100可以根据对组织400的扫描的性质而包括额外的传感器或组件。例如，设备100可以包括嵌入式RGB摄象机以捕捉组织400的表面图像，从而获取关于表面特征的信息，诸如痣、小凹形成、或其它的表面皮肤改变。

在另一实施中，光波导408可以用具有光滑表面和相对高的可形变性的两个半刚性的面板替换。视觉的、紫外线的、红外线的或微波辐射发生在面板上并且从每一个面板的内表面与其自身干扰，从而成像阵列416对示出了面板内缝隙的形变的干涉图成像。在硬肿块402存在的位置中，面板将充分地形变从而出现可被分析以产生压力图的图案条纹的显著改变或不连续。

在又一另外的实施中，多个层被用作感应换能器。最接近组织400的第一层向成像阵列416发射光。第二层包括线性偏振器，并且第三层包括光学上活跃的材料。层的定向在于使得高应力下的区域成比例地产生对偏振的更高调制。组织400远侧的第四层包括偏振分析器。合成的图像因此基于通过对着组织400按压设备所诱导的应力的幅度而包含更高的或更低的密度和/或分散的区域。可分析合成的图像以产生压力图。

转向图8A和8B，应理解的是所收集的诸如图像数据的传感器数据的质量可通过将耦合材料500放置在设备100和目标组织之间而增强。耦合材料500可例如是衣服502或可处理的或敏感的对象。耦合材料500可以在检查期间例如以硬挺的或坚硬的织物或强化的织物结构向目标组织提供稳定性。

如可以从图8A和8B中所理解的，在一种实施中，耦合材料500包括引导图案504，所述引导图案504向用户提供针对特定检查要遵从的适当的扫描程序的示意图。可在乳房检查期间使用图8A和8B中所示的示例性引导图案504。示例性引导图案可以是可见的或者可被隐藏直到由设备100提示。例如，至少一部分引导图案504可以在扫描期间从设备100发射的特定辐射来照亮，或可在扫描期间当对引导图案504施加压力时变得可见。

在一种实施中，衣服502包括用于执行对目标组织的手动的或完全自动的扫描的一个或多个传感器506。传感器506可以包括任何在此所描述的传感器。

衣服502可以对着目标组织（例如乳房）按压传感器506。当传感器506相对于目标组织移动时，传感器506收集用于分析的数据。枕头或者软垫对象可以类似地使用一个或多个像传感器506的传感器来执行检查。图9A、9B和10示意了额外的设备，其类似于并包括很多与设备100相同的组件。

转向图9A和9B，示例性临床健康监测设备600被示出。在一种实施中，健康监测设备600使用自动组件和/或机器人。设备600的相对更大的尺寸可以产生更高的分辨率数据，从而提升检查结果的质量。在一种实施中，临床设备600包括用于接收患者以便检查的案台602和横跨案台602延伸的臂状物604，从而臂状物604的平面通常与案台602的平面平行。臂状物604包括一个或多个传感器606。传感器606可以包括任何在此所描述的传感器。健康监测设备600可以执行非接触式自动图像扫描或者接地（touch－down）耦合接触或触觉扫描。

在一种实施中，患者躺在案台602上，其中将目标组织放置在臂状物604下。在另一实施中，患者以任何定向躺在案台602上，并且臂状物604可以在目标组织上移动。在扫描期间，目标组织被压向臂状物604，例如通过朝臂状物604升高案台602或者通过对着目标组织降低臂状物604。通过移动和/或旋转设备600来进行扫描，例如使用驱动器。扫描可以是自动的和/或被诸如技术人员或医生的用户控制的。在一种实施中，臂状物604包括一个或多个滚轴以在检查期间且在不会导致患者不适的情况下保持对着组织的受控的压力。

参照图10，具有反射的或数字的反射镜界面的示例性健康监测设备700被示出。在一种实施中，反射镜界面702是具有一个或多个传感器704的静态的像屏幕的显示件702。设备700可单独使用或者与诸如手持型设备100的其它健康监测设备一起使用。例如，在以手持型设备100检查期间，设备700可以显示覆盖在患者的目标组织的实时图像上的引导图案，以便患者去遵从。

传感器704可以包括任何在此所描述的传感器。例如，传感器704可以包括一个或多个被动式传感器或热成像传感器以监测患者的健康，包括但不限于身体温度、血氧、皮肤属性或病变、内部肿瘤或病变、心率或其它身体功能和/或状况。设备700使用传感器704记录这样的信息并且可以实时地或在其它时间在显示件702上向患者显示信息。

在一种实施中，显示件702包括在传统反射镜后表面上的屏幕，使得显示件702在当屏幕关闭时起具有反射表面的传统反射镜的作用。在另一实施中，设备700被包括为诸如医药箱的包含反射镜的更大的装置的一部分。在又一另外的实施中，设备700是可以附接于反射镜表面的分离的模块。设备700可以被放置在表面上（例如柜台）或者被安装（例如，类似于活动连接的化妆镜）。在另外的另一实施中，显示件702是具有液晶显示器（LCD）屏幕或诸如此类的、以及用于捕捉显示在屏幕上的图像的摄象机的数字反射镜。显示器700可以包括用于收集数据或向患者提供好处的额外的组件。例如，设备700可以包括或被连接到体重秤和/或包含照明工具条以辅助美容、健康监测、或保健产品的应用。

设备700可以被配置成以多种方式执行检查。在一种实施中，设备700可包括用于检测患者的存在并自动初始化检查的运动传感器。在另一实施中，患者或其他用户可对设备700编程从而以特定的常规间隔或者基于对用户命令的接收来执行检查。在又一另外的实施中，设备700可以包括信息706，信息706包括显示在显示件702上以提示患者进行检查的消息、警告、提醒、和指令。

设备700可以包括用于访问患者的健康信息的资源库的一个或多个模块708，所述患者的健康信息包括但不限于：触觉的、超声的、光电的和其它扫描；诊断结果的可见的或其它表示；组织图；被患者、医疗保健提供者、或其它方所记录的书面的和口头的注解；或诸如此类的。模块708可以被用来在显示件702上向患者显示健康信息。进一步，设备700可以包括用于执行额外功能的一个或多个模块710。例如，模块710可被用来：通过网络向医疗保健提供者发送所收集的传感器数据、图片、视频、或其它健康信息；通过网络现场与医疗保健提供者交流；延迟对患者图像的显示以使患者用传统反射镜无法看见的身体区域的观察成为可能；或诸如此类的。

图11示出了用于日常健康监测以及对疾病和状况的非侵入式检测和早期诊断的示例性健康监测系统800。在一种实施中，诸如患者、医疗保健提供者、或其他关注方的用户通过网络804（例如互联网）访问健康监测应用802并与之交互。

网络804被用于实施健康监测系统800的一个或多个计算或数据存储设备使用（例如一个或多个数据库810）。用户可以使用通信地连接于网络804的用户设备806来访问健康监测应用802并与之交互。用户设备806通常是能够与网络804交互的任何形式的计算设备，诸如个人计算机、终端、便携式计算机、移动设备、平板、多媒体控制台等。

服务器808是系统800的主机。服务器806还可以是网站或应用的主机，所述应用诸如为健康监测应用802，用户访问所述网站或应用以接入系统800。服务器806可以是一个单独的服务器、其中每一个这样的服务器都是物理服务器或虚拟服务器的多个服务器、或者物理服务器和虚拟服务器两者的集合。在另一种实施中，云是系统800的一个或多个组件的主机。连接到网络804的一个或多个健康监测设备812、用户设备806、服务器806、以及诸如数据库810的其它资源可以访问一个或多个其它服务器，以便访问用于日常健康监测以及对疾病和状况的非侵入式检测和早期诊断的一个或多个网站、应用、网络服务器界面等。服务器806还可以是搜索引擎的主机，所述搜索引擎被系统800使用用于访问和修改用于健康监测以及对疾病和状况的非侵入式检测和早期诊断的信息。

在另一实施中，用户设备806本地运行健康监测应用804，并且监测设备812使用有线（例如USB连接）或无线（例如蓝牙）连接来连接到用户设备806。

使用健康监测应用802，用户可以上传健康信息，该健康信息包括对应于任何先前检查的历史和信息。健康监测应用802可以生成提醒以提示患者以常规的或随机的间隔获得检查，指示用于使用监测设备812的实时指令，和/或者其它任务。健康监测应用802可在检查期间使用监测设备812和/或用户设备806中的传感器记录用户的口头或书面注释。

在一种实施中，健康监测应用802包括用于基于由监测设备812所提供的数据类型处理健康信息的不同指令。换句话说，健康监测应用802可以基于在检查期间被监测设备812所使用的传感器的类型处理健康信息。

例如，监测设备812可以被用来以合理快速的速率（例如近似十帧每秒）收集图像序列，而同时跟踪每一个随后图像的相对位置和定向。监测设备812标记出具有这样的元数据的图像，使健康监测应用802能够确定在所获取的图像序列中的任何两个图像之间的重叠。在一种实施中，健康监测应用802预先过滤单个图像以增强图像的属性，诸如对比度和总体强度。

健康监测应用802将图像拼接在一起以形成诸如乳房的所检查的组织的图或合成图像。为了创建准确的合成图像，健康监测应用802可以执行多个功能，包括但不限于强度平均、拉伸或其它微分同胚（特别是合乎透视法地适应变化）、相位相关、对非线性色彩空间的应用、频域处理、特征识别、变换为不同的坐标系（例如对数极坐标系）以及其它操作。健康监测应用802可以使用诸如蒙特卡洛（MonteCarlo）算法或其它仿真技术来处理合成图像，以将合成图像转变为一个或多个不同的格式，诸如对所扫描的组织的准确的视觉表示。视觉上逼真的表示可以不仅合并对强度图案进行重建，而且合并对视觉上分散注意力的诸如马赫带或光晕的伪影的消除。

一旦健康监测应用802处理并且分析对应于目标组织的检查的健康信息，用户就可以使用健康监测应用802以执行不同的功能。例如，健康监测应用804可以执行图像特征识别以标记出所检查的组织中可能需要后续测试的潜在的问题区域。健康监测应用804可以自动地或基于来自用户的命令执行这样的功能。另外，健康监测应用804可以将新的图像与在不同的时间点和/或用不同的传感器或其它器材（例如X射线机）所拍摄的、在其它扫描期间所收集的图像对比，以确定是否发生了任何明显的改变。在一种实施中，健康监测应用804执行图像处理、配准、和/或差分化以对齐图像用于比较。根据比较或直接分析，健康监测应用804生成诊断结果。

在一种实施中，诸如患者的用户下载诊断结果到用户设备806，患者可以携带所述用户设备806以与健康保健提供者讨论。在另一实施中，健康监测应用804自动地或基于来自用户的命令提交提示以寻求医疗专业人士的审查，这可以导致诊断或诊断结果通过网络802到患者的医疗保健提供者处。诊断结果可以包括对任何观察点、问题点的识别，诸如乳房X线照片的用于后续检查的建议，和/或其它分析。扫描、诊断结果、检查结果、和/或任何健康信息可以被存储在数据库810中，所述数据库810可以被用户通过健康监测应用804访问。

图12示意了用于对疾病和状况的非侵入式检测和早期诊断的示例性操作900。在一种实施中，接收操作902接收在通过监测设备扫描组织期间，被传感器捕捉的图像或图像序列以及相应的位置数据。在接收操作902期间所接收的每一个图像都是通过对着组织的表面按压监测设备创建的，并且与下方组织的压力对应。如此，如果组织中存在肿块、病变或其它硬的异常物，在接收操作902期间所接收的相应图像就包括被表示为比周围组织更硬的元素。在接收操作902期间的图像序列和相应位置数据接收可在进行处理之前被预先过滤。

配准操作904根据位置数据将图像序列配准或者拼接在一起以形成组织的图。组织的单个图像或图可以被传输用于存储和/或被诸如患者或健康保健提供者的用户的后序审查。在一种实施中，配准操作904使用处理算法和/或图像数据挖掘算法，诸如蒙特卡洛（MonteCarlo）或其它仿真。

生成操作906根据所配准的图像序列生成诊断结果。诊断结果可以包括对任何异常的存在或不存在的确定。在一种实施中，生成操作906使用直接检测生成诊断结果，在另一实施中，生成操作906使用图像对准算法生成诊断结果，所述图像对准算法将所配准的图像序列与来自先前检查的图像对比以识别表示目标组织的改变的δ（delta）。在又一另外的实施中，生成操作906使用图像重建和过滤来生成诊断结果。

输出操作908输出诊断结果。在一种实施中，输出操作908将诊断结果传输给诸如患者、健康保健提供者、或诸如此类的用户用于审查。在另一实施中，输出操作上传诊断结果用于在在线资源库或其它数据库中存储。

图13是可以实施在此所讨论的各种系统和方法的示例性计算系统1000。通用计算系统1000能够执行计算机程序产品以执行计算机处理。数据和程序文件可以被输入到计算机系统1000中，所述计算机系统1000读取文件并且执行在其中的程序。通用计算系统1000的一些元件在图13中被示出，其中处理器1002被示出具有输入/输出（I/O）部分1004，中央处理单元（CPU）1006、和存储器部分1008。可以存在一个或多个处理器1002，以便计算机系统1000的处理器1002包括单个中央处理单元1006、或通常被称为并行处理环境的多个处理单元。计算机系统1000可以是传统型计算机、分布式计算机、或任何其它类型的计算机，诸如通过云计算架构使之可用的一个或多个外部计算机。当前所讨论的技术被可选地在被加载在存储器1008中的软件设备中实施、存储在所配置的DVD/CD-ROM1010或存储单元1012上、和/或通过有线的或无线的网络链路1014通信，从而将图13中的计算机系统1000变换为用于实施所描述的操作的专用机器。

I/O部分1004被连接到一个或更多的用户界面设备（例如键盘1016和显示单元1018）、磁盘存储单元1012、以及光盘驱动单元1020。通常，光盘驱动单元1020是能够读取DVD/CD-ROM媒介1010的DVD/CD-ROM驱动单元，所述DVD/CD-ROM媒介1010通常包含程序和数据1022。包含根据当前所描述的技术实现系统和方法的机制的计算机系统产品可以驻留在计算机系统1000的存储器部分1004中、在磁盘存储单元1012上、在DVD/CD-ROM媒介1010上、或者在具有这样的计算机程序产品的通过云计算架构使之可用的外部存储设备上，所述计算机程序产品包括一个或多个数据库管理产品、网络服务器产品、应用服务器产品、和/或其它额外的软件组件。可替代地，光盘驱动单元1020可以被软盘驱动单元、磁带驱动单元、或其它存储媒介驱动单元替换或补充。网络适配器1024能够通过网络链路1014将计算机系统1000连接到网络，计算机系统可以通过所述网络链路1014接收指令和数据。这样的系统的示例包括个人计算机，基于Intel或PowerPC的计算系统，基于AMD的计算系统以及其它运行基于Windows、基于UNIX的操作系统、或其它操作系统的系统。应该理解的是，计算系统还可以包含诸如个人数字助理（PDA）、移动电话、平板或平板电脑（slates）、多媒体控制台、游戏控制台、机顶盒等的设备。

当被用在LAN网络环境中时，计算系统1000通过网络接口或适配器1024（通过有线连接或无线地）连接到本地网络，所述网络接口或适配器1024是通信设备的一种类型。当被用在WAN网络环境中时，计算机系统1000通常包括调制解调器、网络适配器、或用于在广域网上建立连接的任何其它类型的通信设备。在联网环境中，相对于计算机系统1000或它的各部分所描述的程序模块可以被存储在远程存储器存储设备中。应理解的是，所示出的网络连接是通信设备的示例，并且用于在计算机之间建立通信链路的其它手段可以被使用。

在示例性实施中，健康信息、被一个或多个传感器所捕捉的数据、被监测设备所收集的信息、健康监测应用804、多个内部和外部的数据库（例如数据库810）、源数据库、和/或云服务器上的数据缓存被存储作为存储器1008或者诸如磁盘存储单元1012或DVD/CD-ROM媒介1010的其它存储系统，以及/或者通过云计算架构使之可用并且可访问的其它外部存储设备。健康监测软件以及其它模块和服务可以通过存储在这样的存储系统上的指令来实现，并且被处理器1002执行。

在此所描述的一些或全部操作可以被处理器1002执行。另外，本地计算系统、远程数据源和/或服务、以及其它相关的逻辑代表被配置以控制健康监测系统800的操作的固件、硬件、和/或软件。可以使用通用计算机和专门软件（诸如服务器执行服务软件）、专用计算系统和专门软件（诸如移动设备或网络家电执行服务软件）、或其它计算配置来实现这样的服务。此外，在此所公开的健康监测系统800的一个或多个功能可由处理器1002生成，并且用户可使用具有直接来自在线源和数据存储的一些在使用中的数据的一个或多个用户界面设备（例如键盘1016、显示单元1018、和用户设备1004）与图形用户界面（GUI）（例如设备700的显示件702）交互。图13中所论述的系统只是可以采用或可根据本公开内容的多个方面被配置的计算机系统的一个可能的示例。

在本公开内容中，所公开的方法可以被实施为可被设备读取的指令集或软件。另外，应该理解的是，所公开的方法中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的例子。根据设计偏好，应该理解的是所述方法中的步骤的特定顺序或层次可被重排列而仍然在所公开的主题范围内。所附的方法权利要求以范例的顺序呈现不同步骤的元件，而并非必然意味着限制为所呈现的特定的顺序或层次。

所描述的公开内容可以被提供作为可以包括具有在其上存储的指令的机器可读媒介的计算机程序产品、或软件，所述指令可以被用来对计算机系统（或其它电子设备）编程以根据本公开内容执行处理。机器可读的媒介包括任何用于以被机器（例如计算机）可读的形式（例如软件、处理应用）存储信息的机械装置。机器可读的媒介可以包括但不限于磁性存储媒介（例如软盘）、光学存储媒介（例如CD-ROM）；磁光存储媒介、只读存储器（ROM）；随机访问存储器（RAM）；可擦除式可编程存储器（例如EPROM和EEPROM）；闪速存储器；或适合于存储电子指令的其它类型的媒介。

上面的描述包括实现本公开内容的技术的示例性系统、方法、技术、指令序列、和/或计算机程序产品。然而，应该理解的是，所描述的公开内容可以被实践而无需这些具体的细节。

应该相信的是本公开内容以及随其的优势应通过前面的描述被理解，并且显然在不背离所公开的主题或者不牺牲所有的其材料优势的情况下，可对组件的形式、结构和布置的做出多种改变。所述形式仅是说明性的，并且以下权利要求意在涵盖和包括这样的改变。

虽然已经参考不同的实施例描述了本公开内容，应该理解的是，这些实施例是示意性的且公开内容的范围并不受限于其。很多变化、修改、增加和改进是可能的。更通常地说，根据本公开内容的实施例已经在具体实施方式的背景下被描述。在该公开内容的或用不同术语描述的多种实施例中内，功能可以被不同地分离或合并在多个块中。这些及其它的变化、修改、增加和改进可落在如以下权利要求中所定义的公开内容的范围内。

Claims (20)

1.一种健康监测设备，其包括：

被配置成将光子发射到光波导中的光源，所述光子在所述光波导中被内反射；

在扫描组织期间对着光波导可压紧的顺应性表面，所述顺应性表面对着所述光波导的压紧将所述光子中的至少一个散射反向通过所述光波导；以及

被配置成收集所述至少一个散射的光子的成像阵列，以形成表示所述组织相对于周围组织的硬度的图像。

2.根据权利要求1所述的健康监测设备，其特征在于，所述组织是乳房组织。

3.根据权利要求1所述的设备健康监测设备，所述设备还包括：

具有一个或多个轮廓线表面的主体。

4.根据权利要求3所述的设备健康监测设备，其特征在于，使所述主体的大小适合在用户的手中，并且所述一个或多个轮廓线表面反映出所述手的形状。

5.根据权利要求1所述的健康监测设备，其特征在于，所述成像阵列是电荷耦合器件摄象机。

6.根据权利要求1所述的健康监测设备，其特征在于，所述顺应性表面对着所述光波导的所述压紧以与所述组织的所述硬度成比例的方式增加。

7.根据权利要求1所述的健康监测设备，其特征在于，所述顺应性表面在扫描所述组织期间被按压向耦合材料。

8.根据权利要求7所述的健康监测设备，其特征在于，所述耦合材料包括引导图案以在扫描所述组织期间引导所述顺应性表面。

9.根据权利要求1所述的健康监测设备，其特征在于，所述诊断结果包括用于寻求通过医学专业人员审查以便诊断的提示。

10.一个或多个存储用于在计算系统上执行计算机处理的计算机可执行指令的非暂时性有形计算机可读存储介质，所述计算机处理包括：

接收在扫描组织期间由一个或多个传感器捕捉的图像序列及相应的位置和定向数据；

根据所述位置和定向数据配准所述图像序列以形成所述组织的图；并且

根据所配准的图像序列生成诊断结果。

11.根据权利要求10所述的一个或多个非暂时性有形计算机可读存储介质，其特征在于，所述组织是乳房组织。

12.根据权利要求10所述的一个或多个非暂时性有形计算机可读存储介质，其特征在于，所述诊断结果包括对潜在恶性癌症的识别。

13.根据权利要求10所述的一个或多个非暂时性有形计算机可读存储介质，其特征在于，所述诊断结果根据所配准的图像序列与一个或多个先前的图像序列的对比而生成。

14.根据权利要求13所述的一个或多个非暂时性有形计算机可读存储介质，其特征在于，所述诊断结果被输出以便在用户界面上审查。

15.根据权利要求14所述的一个或多个非暂时性有形计算机可读存储介质，其特征在于，所述用户界面被显示在健康监测设备的图形用户界面上。

16.一种用于监测健康的系统，所述系统包括：

可被处理器执行并且可被配置成生成指示组织中潜在存在的癌细胞的诊断结果的健康监测应用，根据在对所述组织的扫描期间由一个或多个传感器所收集的数据生成所述诊断结果，所述数据包括一个或多个表示所述组织相对于周围组织的硬度的图像。

17.根据权利要求16所述的用于监测健康的系统，其特征在于，所述一个或多个传感器包括光传感器或静态触觉传感器中的至少一个。

18.根据权利要求16所述的用于监测健康的系统，其特征在于，根据所述一个或多个图像与对应于所述组织的先前扫描的至少一个图像的对比生成所述诊断结果。

19.根据权利要求16所述的用于监测健康的系统，其特征在于，所述诊断结果被通过网络发送以便在用户设备上审查。

20.根据权利要求16所述的用于监测健康的系统，其特征在于，所述诊断结果基本上实时地显示在健康监测设备的用户界面上。