CN109564132A - 成像方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种确定至少部分放置在散射介质内部的光纤的位置的方法，所述方法包括将脉冲光传输到散射介质中；通过检测器接收脉冲光中已经通过散射介质的光子；选择与所接收的光子中的一些相对应的信号，其中所述选择基于所接收的光子的到达时间；和基于所选择的信号确定光纤的位置。

Description

成像方法和装置
技术领域
本发明涉及用于确定放置在散射介质内部例如人或动物组织内部的光纤的位置的方法和装置。
背景
基于光纤的内窥镜越来越多地用于对人体内部成像和感测。尽管主体内窥镜通常能够通过转向机构被导向至内脏的特定区域，窄光纤内窥镜可能超过常规系统的范围，而从主体内窥镜的工作通道中被推出来。备选地，可以在完全不使用任何导向的主体内窥镜的情况下插入基于窄光纤的内窥镜。
在一些情况中，可以根据对主体内窥镜的插入的了解、临床医师的手感、和/或在基于光纤的内窥镜成像系统的非常有限(例如，小于1mm)的视场中的可见结构来估算内窥镜的末端的最终位置。在一些情况中，可以使用立体定向技术估算光纤内窥镜末端的位置。
可以使用X射线或电磁技术观察可能在内窥镜的末端上的金属末端末端。然而，X射线或电磁技术可能是昂贵的和/或需要大体积装置。此外，使用X射线确定内窥镜的末端的位置可能使患者暴露于不期望的辐射。
概述
在本发明的第一方面中，提供一种确定至少部分放置在散射介质内部的光纤的位置的方法，所述方法包括：将脉冲光传输到散射介质中；通过检测器接收脉冲光中已经通过散射介质的光子；选择与所接收的光子中的一些相对应的信号，其中所述选择基于所接收的光子的到达时间；和基于所选择的信号确定光纤的位置。
通过基于到达时间选择信号，可以选择表示未经历散射或经历非常少量的散射的光子的信号。与未基于到达时间选择的信号相比，这样的信号可以提供对光纤的更好定位。
散射介质可以包括人或动物的组织或体液。
通过提供通过光纤的脉冲光来确定光纤的位置可以使得能够在不使用可能使患者或其他受试者暴露于不期望的辐射的其他方法的情况下确定光纤的位置。
基于所选择的信号确定光纤的位置可以包括使用所选择的信号形成图像，并且基于图像确定光纤的位置。
可以自动确定位置。可以手动确定位置。可以通过使用图像处理技术处理图像来确定位置。可以通过寻找具有高强度的图像的部分，例如具有最大强度的图像的像素，来确定位置。
选择可以包括选择与弹道光子(ballistic photon)相对应的信号。弹道光子可以包括未在散射介质中经历散射的光子和/或经历非常少量的散射事件的光子。弹道光子可以包括在检测器处接收的脉冲光的第一光子。弹道光子可以包括在第一时间仓(time bin)内接收的光子。
选择可以包括选择与蛇形光子(snake photon)相对应的信号。蛇形光子可以包括比弹道光子晚到达但是保留一些位置信息的光子。
将脉冲光传输到散射介质中可以经由光纤进行。检测器可以放置在散射介质外部。
光纤可以被配置成将脉冲光从光纤的远端末端传输到散射介质中。如果脉冲光仅从末端传输，则可以认为来自末端的光是点光源。确定位置可以基于认为来自末端的光是从点光源发射的。
光纤可以被配置成将脉冲光通过光纤的侧面的至少一部分传输到散射介质中。通过将脉冲光从光纤的侧面传输，可以确定光纤的延伸部分的位置，而不仅仅是确定在末端的单一点。光纤的预期形状可以用于确定光纤的位置。
将脉冲光传输到散射介质中可以从放置在散射介质外部的光源开始。检测器可以耦接至光纤。接收光子可以包括接收已经进入光纤的光子。
将脉冲光传输到散射介质中可以包括改变光源相对于散射介质的位置和/或改变来自光源的脉冲光在散射介质上的入射位置。可以改变检测器的位置和/或光的入射位置以通过在扫描介质上例如在患者上扫描光来建立图像。
光纤可以被配置成使得光子进入光纤的远端末端。光纤可以被配置成使得光子进入光纤的侧面的至少一部分。
确定光纤的位置可以包括将基于形状的图像处理技术应用于图像以确定光纤的侧面的至少一部分的位置。
选择信号可以包括选择具有低于阈值的到达时间的信号。选择信号可以包括选择具有在时间间隔内的到达时间的信号。选择信号可以包括选择在一个或多个时间仓内的信号。
脉冲光可以包括窄带激光。脉冲光可以包括短脉冲激光。脉冲光可以包括具有小于1000ps、任选小于500ps的长度的脉冲。
所述方法还可以包括使用滤光器过滤所接收的光子。滤光器可以被配置成透射在脉冲光的波长下的光子。
所述方法还可以包括用具有不包括脉冲光的波长的波长谱的光照射在其中放置散射介质的环境。通过用不包括脉冲光的波长的光照射环境，可以降低噪音。定位光纤的方法可以在照明环境(例如，手术室)中使用。用不包括脉冲光的波长的光照射环境可以使得定位方法能够在其中可以使用强照明的手术如外科手术期间使用。
检测器可以包括检测器阵列。检测器可以包括扫描检测器。检测器可以包括单光子检测器。单光子检测器可以包括至少一个SPAD(single photon avalanche diode，单光子雪崩二极管)。检测器可以包括下列各项中的至少一种：APD(avalanche photo diodedetector，雪崩光电二极管检测器)，高速扫描照相机，具有CCD检测器阵列的时间门控增强相机(ICCD)，光电倍增管(PMT)，超导单光子检测器。
所述方法还可以包括使用至少一个聚焦组件将所接收的光子聚焦到检测器上。至少一个聚焦组件可以包括至少一个透镜。
光纤可以是至少一个医疗仪器的一部分。光纤可以与至少一个医疗仪器共同放置。
医疗仪器可以包括内窥镜、引导线、导管、导管递送系统、手术刀、用于组织烧蚀或改造的能量来源中的至少一种。
所述方法还可以包括基于所确定的光纤的至少一部分的位置确定医疗仪器的至少一部分的位置。
医疗仪器可以至少部分放置在人或动物身体内部。确定医疗仪器的位置可以包括确定医疗仪器在人或动物身体内部的位置。
可以使用自动化过程将医疗仪器放置在人或动物身体内部。确定医疗仪器的位置可以包括验证自动化过程。
散射介质可以包括下列各项中的至少一种的组织：肺、上胃肠道、下胃肠道、尿道、骨组织、器官组织。
所述方法还可以包括使用所选择的光子确定人或动物组织的至少一部分的组织类型。
确定人或动物组织的至少一部分的组织类型可以包括确定组织是健康的还是患病的。
确定组织类型可以包括确定与所选择的信号相对应的光子的散射程度，并且基于所确定的散射程度确定组织类型。
在可以独立提供的本发明的另一个方面中，提供一种装置，所述装置包括：光纤，所述光纤被配置成至少部分放置在散射介质内部；脉冲光源，所述脉冲光源被配置成将脉冲光传输到散射介质中；检测器，所述检测器被配置成接收脉冲光中已经通过散射介质的光子；和处理器，所述处理器被配置成基于所接收的光子的到达时间选择与所接收的光子中的一些相对应的信号，并且基于所选择的信号确定光纤的位置。
在可以独立提供的本发明的另一个方面中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读指令，所述计算机可读指令可由处理器执行以基于所接收到的脉冲光中已经通过散射介质的光子的到达时间选择与所接收的光子相对应的信号，并且基于所选择的信号确定光纤的位置。
可以提供基本上如在本文中参照附图描述的方法或系统。
在一个方面中的特征可以适当地作为在任何其他方面中的特征提供。例如，方法的特征可以作为装置的特征提供，反之亦然。在一个方面中的任何一个或多个特征可以与在任何其他方面中的任何一个或多个适合的特征组合提供。
详述
现在通过非限制性实例的方式描述本发明的实施方案，并且其在以下附图中示出，其中：
图1是根据一个实施方案的光纤和检测器设置的示意图；
图2a是表示使用弹道光子到达观察到的图像的示意图；
图2b是表示使用蛇形光子到达观察到的图像的示意图；
图2c是表示使用散射光子到达观察到的图像的示意图；
图3a、3b和3c分别是在0ns、2ns、和5.5ns的时间确定在散射介质内部的光纤位置的实验结果的图；
图4是通过胶体悬浮液散射的光的非时间分辨的图像；
图5借助时间分辨的和非时间分辨的图像绘制了分布图；
图6是相对于到达时间绘制的光的散射点的分布图；
图7a是通过整鸡散射的光的弹道光子图像；
图7b是通过整鸡散射的光的非时间分辨的图像；
图8a是通过绵羊的肺和胸腔散射的光的弹道光子图像；并且
图8b是通过绵羊的肺和胸腔散射的光的非时间分辨的图像。
在一些情况中，通常能够观察到光可以通过组织。例如，可以观察到抵在手或手指上的明亮白色手电筒作为在手或手指的相反表面上的红光。本发明的实施方案使用通过组织(或通过任何其他适合的散射介质)的光确定放置在该组织(或其他散射介质)内部的光纤的位置。
在图1中示意性地示出了根据一个实施方案的装置。所述装置包括光纤10、光源14、检测器16、滤光器17、透镜18和处理器20。
在图1的实施方案中，光纤10是光纤内窥镜的一部分。在其他实施方案中，可以使用任何适合的一种或多种光纤。图1示出了放置在患者的肺12内部的光纤10。在其他实施方案中，光纤10可以放置在人或动物身体的不同部位(例如胃肠道或尿道)内部。在另外的实施方案中，光纤10可以放置在任何适合的散射介质内部。散射介质可以是，例如，组织、身体、或器官。散射介质可以是气体。散射介质可以是液体，例如浑浊液体。散射介质可以是雾。散射介质可以被称为样品，至少光纤的末端放置在样品内部。
光源14耦接至光纤10的近端，并且被配置成将脉冲光递送到光纤10中。在本实施方案中，光源14是窄带短脉冲激光器。
检测器16(其可以被称为相机)放置在患者身体外部。检测器16被配置成接收光子并且产生与每个所接收的光子相对应的电信号。在本实施方案中，检测器16是包括多个检测器元件的检测器阵列。检测器16是时间分辨的单光子成像系统。在这种情况中，时间分辨的单光子成像系统包括SPAD(单光子雪崩二极管)的32x 32阵列。时间分辨的单光子成像系统借助时间相关的单光子计数(TCSPC)运行。在其他实施方案中，可以使用任何适合的时间分辨的检测器。时间分辨的检测器可以是能够检测低水平的光例如能够检测单光子的时间分辨的检测器。时间分辨的检测器可以包括APD(雪崩光电二极管)检测器或高速扫描照相机。时间分辨检测器可以包括具有CCD检测器阵列的时间门控增强相机(ICCD)。时间分辨的检测器可以包括多个光电倍增管(PMT)或超导单光子检测器。在一些实施方案中，可以使用多个检测器16。在一些实施方案中，单一元件检测器可以与光学扫描系统组合使用以产生图像。
在本实施方案中，检测器16安装在可以相对于患者身体放置在任何适合位置的臂(未示出)上。在其他实施方案中，可以使用任何适合的检测器16安装。例如，检测器16可以安装在其中要进行手术的房间的天花板上，例如医院病房或手术室的天花板上，其中光纤10放置在患者内部。在一些实施方案中，检测器16可以安装在临床医师、助理或其他使用者的头部或身体上，以向临床医师、助理或其他使用者提供直观的反馈。
透镜18放置在检测器16和患者身体之间。检测器16和透镜18被布置为使得检测器16聚焦在患者身体上。在其他实施方案中，可以使用备选的聚焦组件代替透镜18，或者可以不使用聚焦组件。
滤光器17放置在检测器16前方。在本实施方案中，滤光器17放置在检测器16和透镜18之间。在本实施方案中，滤光器17是窄线通道滤光器。滤光器17被配置成阻挡任何不在激光源14的光谱带内的光子。在其他实施方案中，可以使用备选的滤光器，或者可以不使用滤光器。
检测器16与被配置成接收和分析来自检测器16的信号的处理器20连接。处理器20可以包括任何适合的处理装置，例如计算设备，如台式PC、笔记本电脑或移动设备。尽管在本实施方案中检测器16和处理器20是单独的组件，但是在其他实施方案中可以将检测器16和处理器20的功能组合在单一组件中。可以由处理器20发挥被描述为由检测器16发挥的功能，反之亦然。
现在描述在图1中所示的装置的运行原理。将光纤10引入到患者的肺12中。在本实施方案中，光纤10是光纤内窥镜的一部分并且作为内窥镜检查手术的一部分被引入到患者的肺12中。
通过光源14将将短脉冲(在本实施方案中，具有<500ps的脉冲长度)窄带激光注入到光纤10中。在一些情况中，使用短脉冲源对于操作来说可能是重要的。在一些情况中，可以使用任何具有可重复前缘的脉冲光。
在本实施方案中，激光源14的照射功率是若干mW。已知mW照射功率在组织中是安全的。在其他实施方案中，可以使用不同的照射功率。在本实施方案中，脉冲频率是20MHz。在可以为数秒或数分钟的时间段内将激光注入到光纤10中。
仔细选择激光源14的波长可以提供优秀的性能。激光源14的波长可以选择为在组织中具有低散射和吸收的波长。
在其中光纤10是内窥镜的一部分的一些实施方案中，可以使用内窥镜的成像系统的自然照射作为光源。在这样的实施方案中，光源14可以是内窥镜的成像系统所使用的相同光源，以照射肺12的区域，从而得到肺12的该区域的图像。
在一些实施方案中，光纤10是还被内窥镜用于成像的光纤。在一些这样的实施方案中，光源14与用于成像的内窥镜所使用的光源不同，因此相同的光纤14与两种不同的光源(光源14和成像光源)一起使用以发挥两种不同的功能(分别为光纤定位和肺区域的成像)。
如以上所描述的，在这个实施方案中的激光的脉冲频率是20MHz，并且注入激光达数秒或数分钟。因此使用数千个脉冲。每个脉冲可以具有小于500ps的脉冲长度。考虑了那些脉冲中的一个的行进。
激光的脉冲从光源14发射并且通过光纤10的长度。光纤10从其远端末端发射作为大量光子(如在图1中作为光22示出的)的激光脉冲。可以将光的脉冲从光纤10的远端末端发射的时间指定为t＝0。
在本实施方案中，光子从光纤的末端直接发射。可以认为光纤的末端是光的点光源。在其他实施方案中(参见下文)，光子还可以从光纤的侧面发射。
在本实施方案中，光子从光纤的末端发射是定向的，具有作为光纤的远端部的纵轴的延长的优选方向。在其他实施方案中，光纤的末端可以适应于产生更全方向的光发射，例如通过将高度散射的结构加入到光纤的远端。在一些情况中，加入这样的高度散射的结构可以增加在向检测器16的方向上发射的光的量，并且因此可以增加被检测器16检测的光子的量。
如在将明亮白光手电筒紧邻手或手指放置时可以看到的，通过组织的光信号的衰减可能是严重的，但是在红光波长下可以比在较低波长下更少(因此在通过组织之后白光看起来变红)。
在本实施方案中，仅少量从光纤10的远端末端发射的光子可以从身体逸出。许多由光纤10发射的光子在组织中被吸收。许多从身体逸出的光子(并且因此能够通过检测器16观察到)可以经历大量来自身体的无序组织结构的散射。每个光子经过组织所花费的时间可以取决于光子在通过组织时被散射了多少次。
由光纤10发射的一些光子通过组织并且从身体中出来。通过组织并且从身体中出来的光子可以包括弹道光子、蛇形光子、和/或高度散射光子。
弹道光子可以是基本上在没有散射的情况下直线经过散射介质的光子。可以认为这样的光子未与散射介质的原子碰撞。弹道光子可以是基本上相干的。从光纤10的末端发射的一些光子可以被认为是弹道光子，并且基本上在没有散射的情况下通过组织。
在本实施方案中，被称为弹道的光子在非常接近光纤的末端被散射至少一次。系统的几何形状可以产生不被检测器16接收的真弹道光子(完全不被散射的光子)。在其他布置中，被认为是弹道的光子可以包括真弹道光子。
在许多实施方案中，系统的时间分辨率不太可能能够区分真弹道光子和被散射非常少次数的那些光子。真弹道光子和经历非常少量的散射事件的光子可以一起归类为弹道光子。
实验上，被称为弹道的光子可以是观察到在其他光子之前到达的那些光子。在本实施方案中，不存在绝对计时校正。弹道光子的到达时间通过观察它们的到达而后限定。
弹道光子可以迅速通过组织并且在时间t＝X到达检测器16，其中X可以使用光(通过介质)的速度和检测器16与光纤末端的距离确定。由检测器16接收的弹道光子的数量可以与光纤10的末端和检测器16之间的散射介质的厚度以指数方式减少。
轻微散射的光子可以被称为蛇形光子。蛇形光子可以是在组织中经历少量散射事件(多于被表示为弹道的那些光子)、但是仍然可以提供有用的位置信息的那些光子。蛇形光子可以保留一定的相干度。蛇形光子可以在t＝X+ΔX1比弹道光子稍迟到达。蛇形光子可以迅速通过组织，但是不像弹道光子那样迅速。在本实施方案中，其ΔX1小于1ns的光子可以被认为是蛇形光子。在其他实施方案中，可以使用不同的时间范围确定哪些光子是蛇形光子。
在实践中，可以认为存在从未经历散射事件的光子到经历非常多的数量的散射事件的光子的连续尺度。术语蛇形光子通常可以用于指代不被称为弹道光子但是仍然可以被认为提供相关位置信息的光子。
经历更大程度散射的光子可以被称为高度散射光子、极度散射光子或随机散射光子。高度散射光子可以在蛇形光子之后在t＝X+ΔX2到达。高度散射光子可以在组织内被大规模散射。在本实施方案中，其ΔX2大于1ns的光子被认为是高度散射光子。在本实施方案中，高度散射光子可以是提供具有低于2cm分辨率的空间信息的光子。在其他实施方案中，可以使用不同的时间区分弹道光子、蛇形光子和高度散射光子。时间ΔX1、ΔX2可以高度取决于实验。
在一些实施方案中，可以在接收所有光子之后进行哪些光子被认为是弹道光子、哪些被认为是蛇形光子以及哪些被认为是高度散射光子的确定。ΔX1、ΔX2可以在接收光子数据之后进行后限定。
从身体中出来的光子可以包括弹道光子、蛇形光子和高度散射光子。从身体中出来的一些光子在检测器16的方向上行进并且通过透镜18聚焦到检测器16上。可以通过在检测器16前方的窄线通道滤光器17来阻挡任何不在激光源14的光谱带内的光子。窄带线通道滤光器17可以降低噪音(例如，来自除光纤10外的来源的不期望的光子)。弹道光子首先到达，接着是蛇形光子，接着是高度散射光子。
在实践中，到达检测器16的来自每个脉冲的光子的数量可以非常小。尤其是，仅可以从每个脉冲得到少量的弹道光子和/或蛇形光子。对于一些脉冲来说，到达检测器16的来自该脉冲的光子的数量可以是零。因此，通过检测器16收集来自大量脉冲的光子并且如以下描述对结果进行总结。
检测器16将每个检测到的光子转换为电信号。在本实施方案中，检测器16通过时间相关的单光子计数(TCSPC)以开始-停止模式运行。在光源14和检测器16之间存在通过电连接的同步。当激光光源14产生光脉冲时，其还将电脉冲发送至检测器16。当检测器16接收电脉冲时，其开始计时。当检测器16观察到光子时(例如，当检测器阵列的检测器元件观察到光子时)，检测器停止计时。表示检测到的光子的电信号包括表示脉冲的传输时间与光子到达检测器16的时间之间的差的到达时间。
在其他实施方案中，检测器16在其检测到光子时开始计时，并且在其接收下一个电脉冲时停止计时(反向开始-停止模式)。因为脉冲之间的时间是已知的，可以确定到达时间。在其他实施方案中，可以使用任何适合的确定到达时间的方法。
在本实施方案中，表示检测到的光子的电信号还包括位置。32x 32阵列的哪一个或多个阵列元件检测到光子来确定位置。
在其他实施方案中，可以使用任何适合的确定每个检测到的光子的到达时间和/或位置的方法。每个光子的到达时间和/或位置可以由任何适合的信号或信号的组合来表示。
电信号被传递至处理器20。处理器20在多个脉冲上收集电信号。处理器20通过直方图将电信号组合。在其他实施方案中，处理器20可以以任何适合的方式将电信号组合。在另外的实施方案中，可以在检测器16的电路中将电信号组合。
因为每个光子的到达时间是相对于其相应脉冲的传输时间而确定的，所以能够在多个脉冲上将结果组合。例如，可以在时间t＝X的情况下记录所有弹道脉冲，而不考虑它们来自于哪个脉冲。在本实施方案中，脉冲频率是20MHz，并且在数秒内得到结果。在其他实施方案中，可以在任何适合的时间段内得到结果，例如少于一秒、数秒或多至一分钟。可以使用任何适合的脉冲频率。
处理器20记录在时间仓中的光子到达，所述时间仓在这个实施方案中为50ps时间仓。在其他实施方案中，可以使用任何适合的时间仓的尺寸。
可以产生具有任何50ps间隔的图像。记录在50ps时间仓中的光子到达可以使得能够由光子到达产生视频，每个50ps时间仓与该视频的帧相对应。
处理器20选择确定的其到达时间在希望的时间仓内(例如在第一50ps时间仓内)的电信号。
在一些实施方案中，通过处理器20施加时间门，并且处理器20选择确定的其到达时间在时间门以内之前的电信号。在其他实施方案中，通过检测器16施加时间门，并且检测器16仅将确定的其到达时间在时间门以内的那些电信号传递至处理器20。
在一些实施方案中，时间门包括上时间阈值，并且所选择的信号是其到达时间低于上时间阈值的信号。在其他实施方案中，时间门包括上时间阈值和下时间阈值二者，并且所选择的信号是其到达时间高于下时间阈值并且低于上时间阈值的信号。
在本实施方案中，根据到达时间将信号分类至仓中，并且处理器20或检测器16选择具有落在给定的一个或多个仓内的到达时间的电信号。
处理器20由所选择的信号形成图像，在这个实施方案中所选择的信号是落在所选择的时间仓内的信号。在本实施方案中，对于检测器阵列16的每个元件，图像包括一个像素。检测器阵列16包括32x 32个元件，因此所形成的图像是32x 32像素图像。在图像中的每个像素的强度表示具有在所选择的时间仓内的到达时间的、在该时间仓期间被相应阵列元件接收的光子的数量。检测器阵列的检测器元件中的每一个可以检测相对于检测器阵列具有不同角度原点的光。
图2a至2c是示出可以预期在不同的表示光子到达时间的时间仓观察到的图像的分类的示意图。图像叠加在肺12的图示上。图2a至2c未示出像素对图像的影响。图2a至2c示出了由光纤10的末端发射并且作为逐渐增大尺寸的圆形区域30、32、34通过身体的光。可以注意到，在人躯干的真实图像中，预期所得到的光的区域不是圆形的，因为人躯干的组织不是均匀的并且含有可能以与其他类型组织相比不同程度吸收和/或散射光的一些类型的组织(例如，骨骼)。
图2a示出了在t＝X的第一时间仓(例如，50ps时间仓)中观察到的弹道到达的图像的图示。在第一时间仓中接收的光子可以被认为是弹道光子，即在组织中不被散射或仅经历非常少的散射的光子。弹道光子在图像中形成可以被认为表示点光源的分布30。
图2b示出了在t＝X+ΔX1的时间仓(例如，50ps时间仓)中观察到的光子的图像的图示。例如，ΔX1可以是2ns。t＝X+ΔX1是稍微散射的蛇形光子到达的时间。稍微散射的蛇形光子在图像中形成大于图2a的点光源30的分布32。
图2c示出了在t＝X+ΔX2的时间仓(例如，50ps时间仓)中观察到的光子的图像的图示。例如，ΔX2可以是5ns。t＝X+ΔX2是极度散射光子到达的时间。散射光子在图像中形成比图2c的分布34还大的分布。
在另一个实施方案中，时间ΔX1和ΔX2是0.5ns和1.0ns。在其他实施方案中，可以使用任何适合的时间。在一些实施方案中，对在其中接收光子的每个时间仓绘制图像。
总而言之，由弹道光子得到的图像(图2a)显示出在光纤末端的点光源30。蛇形光子(图2b)表现为稍后到达的在点光源30的位置周围的云32。另外的散射光子(图2c)表现为在点光源30的位置周围的甚至更分散的云34。
在本实施方案中，处理器20形成两个图像。对于第一图像来说，使用时间仓选择表示弹道光子的信号。第一图像可以看起来像点光源的图像。
尽管严格来说弹道光子是完全没有散射的光子，但是在本实施方案中弹道光子的类型可以包括具有非常少量的散射的光子。例如，在光纤10的末端不指向检测器16的情况中，分类为弹道的光子可以经历至少一次散射从而到达检测器。这样的非常低散射的光子也可以被称为弹道光子。
处理器20形成第二图像，其中使用另一个时间仓选择表示蛇形光子的信号。
在其他实施方案中，仅由处理器20形成一个图像。图像可以是仅使用弹道光子的图像，使用弹道光子和蛇形光子二者的图像，或仅使用蛇形光子的图像。
在另外的实施方案中，可以在所有到达时间收集数据。可以在所选择的到达时间形成图像。可以根据需要选择时间门的宽度或时间门的界限以选择弹道光子和/或蛇形光子的组合。弹道光子和/或蛇形光子的组合可以使光纤末端位置的确定最大化。在一些实施方案中，可以由一个或多个所选择的时间仓形成图像。在一些实施方案中，可以使用在给定到达时间之前或在两个到达时间之间接收的所有光子形成图像。
处理器20通过处理第一图像和/或第二图像来确定光纤10的末端的位置。因为光纤10是内窥镜的一部分，所以可以认为光纤10的末端的位置表示内窥镜的远端的位置。因此，处理器20可以确定内窥镜的远端的位置。
在本实施方案中，处理器20利用每个图像的像素的强度(其表示由检测器阵列的每个元件接收的光子的数量)自动地确定光纤10的末端的位置。预期的是，表示末端位置的像素的强度将高于周围像素的强度。在其他实施方案中，可以使用任何适合的确定末端位置的方法。在一些实施方案中，在不形成图像的情况下由电信号确定位置。
在一些实施方案中，向使用者显示图像，并且使用者根据图像确定光纤末端的位置。在其他实施方案中，可以使用任何自动或半自动的确定位置的方法。
可以在光纤插入到其中的组织区域的图像上给出光纤10的末端的位置。例如，可以显示由X射线或CT扫描得到的图像，并且可以将所确定的光纤末端的位置叠加在X射线或CT扫描图像上。在其他实施方案中，可以使用其他类型的医学图像，例如由其他方式得到的图像。
在本实施方案中，光纤10是光纤内窥镜的一部分。通过确定光纤10的末端的位置，确定光纤内窥镜的位置。所确定的内窥镜位置或由使用者从系统得到的辅助内窥镜位置确定的图像可以与散射介质(在这种情况中其是组织)的预先存在的图像叠加。预先存在的图像可以包括，例如X射线或其他医学扫描。这可以使得使用者能够在希望的组织位置中确认内窥镜位置。可以使用在身体上的标记物或其他方法来进行图像的对齐。
由弹道光子或蛇形光子图像确定的位置是在由检测器阵列16的取向限定的平面(其可以表示为xy平面)中的位置。在一些实施方案中，还通过使用由检测器16接收的光子的飞行时间(例如，弹道光子的飞行时间)确定光纤10在z中的位置，以确定检测器16和光纤10的末端之间的距离。
在一些实施方案中，随时间重复确定光纤10的末端的位置。在一些这样的实施方案中，光纤10插入到其中的组织区域的图像可以与光纤10的末端的位置的指示物叠加。位置的指示物可以随时间移动。
在一些实施方案中，确定光纤10的末端的点位置，并且将其作为在组织区域的图像上的点示出。在一些实施方案中，弹道光子或蛇形光子图像可以叠加在组织区域的图像上。在一些这样的实施方案中，不能确定单一点位置。
在一些实施方案中，使用多于一个检测器16。例如，检测器16可以相对于其中放置光纤10的身体以不同角度放置。在一些这样的实施方案中，可以使用来自不同检测器16的结果在三个维度上确定光纤末端的位置。
在一些实施方案中，将检测器16移动至相对于身体的不同位置。例如，检测器16可以安装至臂上，并且可以将臂移动至不同位置。可以使用检测器16的不同位置提供改善的光纤末端的定位。可以使用不同位置16得到避免特定散射物如骨骼的视图。
在本实施方案中，目的是检测光纤末端的位置，但是在另外的实施方案(以下描述)中，可以对光纤的更多部分成像。如在图2a中示出的弹道光子图像可以提供光纤末端的准确点光源位置。例如，可以以厘米准确度确定光纤的末端。
可以使用弹道光子形成点光源(光纤的末端)的图像，而不考虑在点光源和检测器之间的散射介质。在一些情况中，由随距离的指数损失造成的弹道光子的低数量可能使复杂结构的成像困难。然而，在本实施方案中，光纤的末端可以被认为是明亮照射的简单点光源。
包括蛇形光子的图像(例如，与图2b的图像相似)可以用于得到光纤末端的位置。尽管比弹道光子更分散，蛇形光子仍然可以提供关于光纤末端位置的有用空间信息。在一些实施方案中，蛇形光子与弹道光子组合使用以提高信号强度。可以存在比弹道光子更多的蛇形光子。
在一些实施方案中，使用与蛇形光子相对应的信号以得到关于散射介质(在这种情况中其是组织)的散射模式的信息。不同的组织类型可以具有不同的散射模式。例如，健康的肺组织可以具有与患病的肺组织不同的散射模式。可以使用蛇形光子的散射程度确定组织表型。例如，可以使用散射程度确定组织是健康的还是患病的。如果已知光纤末端的位置，关于组织是健康的还是患病的信息可以与在身体内的特定位置相关。例如，在一个实施方案中，在使用弹道光子的图像中定位光纤末端，并且根据使用蛇形光子的相应图像确定相关的组织类型。
高度散射光子可能会损失所有空间信息。在使用蛇形光子的情况下，可以使用保留一些空间信息的散射光子对组织成像。高度散射光子可能通过过宽的组织区域而不能提供关于内窥镜所在的组织的信息，而蛇形光子可以更直接地来自于该组织。
在本实施方案中，忽略高度散射光子。可以将高度散射光子通过时间门控从图像中排除。在一些情况中，高度散射光子可以几乎没有有用的空间信息。在较高的ΔX2值下，它们所具有的任何空间信息可能越来越无用。
本实施方案的方法可以提供通过对经由组织逸出的少量光子成像来光学观察光纤的位置(以及因此的光纤内窥镜的位置)的方法。使用时间分辨的光子检测将弹道光子与散射光子的稍后到达分开。可以通过检测器16的高度准确的时间分辨的测量或门控实现对光纤末端位置的顺利成像，以放弃在非时间分辨的测量中支配成像的稍后到达的光子。在一些情况中，弹道光子形成图像的能力对于光纤内窥镜位置的准确确定来说可能是关键的。时间门控的准确性可以限定非弹道光子的顺利抑制，以及因此的定位内窥镜末端的准确性。
原则上，可以使用通过组织进入检测器16的所有光子(包括弹道光子、蛇形光子和高度散射光子)形成图像。然而，在许多情况中，在这样的图像中仅可以以非常低的空间分辨率来定位光纤。使用由检测器16接收的所有光子的位置确定的准确性可能是低的。通过仅使用弹道光子、蛇形光子或弹道光子和蛇形光子的组合，可以以高得多的空间分辨率来定位光纤。
通过使用从光纤接收的光的时间分辨的测量，可以得到对光纤内窥镜位置的改善的了解。对光纤内窥镜位置的改善的了解在多种情况中可能是重要的。例如，在确定观察到的异常组织的位置，例如通过内窥镜成像观察到的异常组织或通过活组织检查收集的异常组织的位置的过程中，改善的内窥镜定位可能是重要的。改善的内窥镜定位对于器官的多个区域的有效取样来说可能是重要的。在改善的内窥镜定位的情况下，可以容易确保在正确位置进行取样。
为了利用弹道光子或蛇形光子对内窥镜位置进行准确成像，使用非常灵敏的相机(检测器16)。相机能够检测离开组织的少量光子，并且实际上是甚至更少量的弹道光子。也可以在检测时使用强激光滤光器以将除目标波长外的波长的光子移除。
在本实施方案中，使用单光子检测器阵列，如基于CMOS SPAD的那些。需要空间信息以形成图像。在本实施方案中，通过检测器阵列提供该空间信息。撞击检测器阵列的不同检测器元件的光子从空间中的不同位置到达。
然而，在其他实施方案中，使用单一检测器，而不是检测器的阵列。单一检测器可以是较高性能的单点单光子检测器。可以使用扫描成像系统得到空间信息。
在一个实施方案中，检测器16是单一检测器，并且所述装置还包括扫描系统，其被配置成随时间改变检测器的位置或者调节透镜或成像系统以改变收集光的位置。位置的改变可以使得在不同检测器位置接收不同脉冲。透镜或成像系统的改变可以使得，尽管检测器不移动，但是其在不同时间从不同位置接收光。之后可以将来自不同位置的结果组合以形成图像。位置的改变可以是可与检测器阵列的像素尺寸相当或比其更小的小增量。扫描检测器因此能够获得高分辨率图像。在其他实施方案中，可以使用任何适合的获得关于检测到的光子的空间信息的手段。
在以上参照图1描述的实施方案中，光仅从光纤的末端发射。在其他实施方案中，可以将相似原理扩展至光纤长度位置。所使用的光纤可以使得光子从光纤的侧面散射出来。可以使用沿其全部长度高度散射的光纤。高度散射的光纤现在出于增加侧面散射光的量的目的而存在(例如Corning Fibrance)。
在一个实施方案中，除了从光纤的末端散射的光子，检测器16还检测从光纤的长度散射的光子(即从光纤的侧面发射出来的光子)。可以使用弹道光子和/或蛇形光子确定光纤在患者内的路径。光纤的路径在由处理器20形成的图像中可以表现为轻微弯曲的线。
来自从光纤的侧面发射的光子的信号可能比来自从光纤末端发射的光的信号弱得多。在一些实施方案中，光源是具有轻微弯曲的线的形式的现有知识可以使得能够采用先进的图像处理技术来重建光纤长度的位置的准确图像。例如，图像处理技术可以包括基于概率图谱(probabilistic atlas)的方法和/或约束曲线拟合的优化。
在一些实施方案中，用与测量波长(即由检测器16检测并且用于确定光纤的位置的光子的波长)不同的一种或多种波长的光照射含有图1的系统的环境。环境可以是在其中进行内窥镜检查的房间，例如医院病房或手术室。
预期由检测器16检测的来自光纤的光子的数量低。通过用不包括向光纤供应光的激光源的波长的光照射房间，可以降低在所检测波长的噪音水平。在一些情况中，如果使用不同波长的照射，除了来源于光纤的那些以外，在房间中基本上不可能存在在TCSPC测量带(由检测器接受的频带)中的光子。使用与用于照射环境不同的光源的波长可以导致噪音(即来自其他来源的不期望的光子)的降低。
在一些实施方案中，照射环境是借助来自荧光灯的光。内窥镜检查通常在用顶置荧光照射的房间中进行。荧光灯产生被感知为白色、但是实际上包括离散带的光。
光源选择为使得通过光纤的光具有落在荧光灯的暗带间光谱区内的波长。然后在暗带间光谱区内进行TCSPC测量。
通过使用与用于照射环境不同的光源的波长，确定光纤的位置可以在充分照明的房间中进行，并且可以不需要在低光或黑暗中进行，即使预期由检测器16接收的光子的数量小。在房间是手术室或其他医疗场所的情况下，这可以是特别有用的。
在上述实施方案中，光从放置在患者身体内部的光纤发射，并且由放置在患者外部的检测器接收。然而，存在备选的实施方案，其中光由在患者外部的光源发射，并且由在患者内部的光纤接收。
在一个这样的实施方案中，在患者的身体上扫描来自短脉冲激光源的光。例如，可以在患者的躯干的二维区域上扫描光。光纤放置在患者的肺内部。来自光源的一些光通过患者的组织，并且经由光纤的末端到达光纤中。在被配置成经由其侧面发射的光纤的情况中，光还可以经由光纤的侧面到达。
检测器耦接至光纤的近端(在患者外部的末端)。检测器可以是，例如单光子检测器。到达光纤中的光子通过检测器检测，并且被转变为电信号。记录它们的到达时间。还可以在光子传输时根据扫描光源的位置确定每个光子的位置。
选择与弹道光子和/或蛇形光子相对应的信号，例如通过时间门控或选择在一个或多个时间仓中的信号。使用所选择的信号形成图像，其用于使用传输到光纤中的光确定光纤的位置。在一些情况中，在暗处(即在患者内部)接收光子可以是有利的。在一些情况中，通过将光从患者外部传输到内部，而不是将光从患者内部传输到外部，可以降低噪音水平。
在以上实施方案中，确定了光纤在人类患者的肺中的位置。然而，可能的应用可以广泛得多。在任何适合的医学或兽医应用中，光纤可以放置在任何人或动物组织内。例如，光纤可以是递送至人或动物受试者的肺、上胃肠道、下胃肠道或尿道的内窥镜的一部分。光纤可以放置在任何适合的器官或其他组织内部。在其他实施方案中，光纤可以放置在不包括人或动物组织的散射材料内部。
在一些实施方案中，使用从该光纤发射(或通过光纤接收)的光来定位光纤的方法可以用于在各种各样医学应用中的任一种中确定医疗仪器的位置。
确定其位置的光纤可以是任何适合的医疗仪器(例如内窥镜或导管递送系统)的一部分。在一些情况中，光纤可以不是医疗仪器的一部分，但是可以与医疗仪器的一部分共同放置。例如，光纤可以放置在导管中或沿引导线放置。光纤可以与任何可放置装置(例如任何植入或以其他方式递送到身体中的装置)相关联。通过确定光纤的位置，也可以确定医疗仪器的位置。在一个实施方案中，医疗仪器包括用于组织烧蚀或改造的能量来源。
存在许多可以确定在体内放置的医疗仪器的位置的医学应用。在任何适合的医学应用中，例如在训练、内窥镜检查手术、支架放置或导管放置中，可以使用以上描述的方法。例如，在训练中，使用从内窥镜的光纤发射的光来确定内窥镜的位置的方法可以用于确定正在训练的人员是否已经正确放置内窥镜。
在当前临床实践中，可以使用重复的X射线确定要放置在身体内部的装置(如导管)的位置。可以将装置包覆在不透过射线材料中，使得其对X射线可见。重复的X射线使患者暴露于X射线辐射。通过代替地使用基于光的方法确定装置的位置，可以降低辐射暴露。在一些实施方案中，使用发光确定的位置可以与患者的X射线图像叠加。
在一些情况中，可以使用检测器16得到光纤的位置的实时视频，所述视频可以在光纤在患者身体内移动时显示光纤的运动。实时视频可以使得能够显示光纤位于何处的现场监控。可以在不对患者进行辐照的情况下得到实时视频。
在一些实施方案中，在自动化外科手术例如机器人外科手术的情况下使用利用从光纤发射的光确定位置的方法。例如，可以使用利用光确定的位置验证在例如腹腔镜检外科手术期间在身体内部机器人操作的医疗仪器(如手术刀)的位置。
使用发射的光获得位置可以增加在身体内进行的手术例如机器人手术的把握。其可以用于确认已经到达希望的位置。在其中选取组织样品的手术中，其可以用于确保从希望的样品位置选取样品。在其中要选取多个样品的手术中，其可以用于确保多个样品的间隔是符合需要的。
已经使用图1的系统进行了第一实验验证，以证明确定散射介质内部的光纤位置的原理实验。在第一实验验证中，将光纤悬浮在牛奶(分散在水系溶液内的液体乳脂球的乳化胶体，公知作为散射介质)中。使用CMOS SPAD的32x32阵列和简单透镜布置进行成像。在每个轴上的视场是～15cm。
图3a至3c示出了第一实验验证的实验结果。图像在相对于脉冲到达的特定时间形成，t＝0表示脉冲的第一光子的到达时间。图3a示出了在t＝0ns的时间仓的实验结果。可以认为图3a包括弹道光子。图3b示出了t＝2ns的时间仓的结果。可以认为图3b包括蛇形光子。图3c示出了在t＝5.5ns的时间仓的实验结果。可以认为图3c包括具有比图3a和3b的那些大的散射的光子。
可以看到，图3a中的明亮区域小于图3b中的明亮区域，并且图3b中的明亮区域小于图3c的明亮区域。如预期的，与较早到达的那些光子相比，较晚到达的光子分布在检测器的更大的空间区域上。
在图3a至3c中清楚地观察到较少的散射光在早期到达时间到达成像检测器，而较多的散射光如预期较晚到达。为了进行比较，图4示出通过胶体悬浮液(牛奶)散射的光的非时间分辨的图像。非时间分辨的图像包括所有光子(弹道、蛇形和高度散射)并且不使用任何时间门控。
图5是借助不同图像的分布图以示出光的散射点的形式。线40是非时间分辨的图像(图4)的分布图。线42是早到达的弹道光子(图3a)的分布图。线44是晚到达的散射光子(图3c)的分布图。
图6示出了相对于到达时间绘制的光的散射点的分布图。振幅绘制在z轴上，分布图绘制在纵轴上，并且到达时间绘制在横轴上。可以看到分布图随时间变大。
第一实验验证具有限制为15cm的视场，这是根据实际选择的。在视场内，非时间分辨的图像(图4)示出了清楚的圆形图案，这可以实现光源的确定。然而，在其中将会使用图1的系统的许多实际情况中，预期散射比在第一实验验证中观察到的复杂得多。散射的复杂性可以归因于包括骨骼的人组织的不均匀性质。在人体中的复杂散射不太可能在离开身体时产生简单的图案。因此，对于确定内窥镜位置来说，时间分辨的成像可能是重要的。
在第一实验验证中，光的来源实际上并不是恰好在非时间分辨的图像(图4)的中心，因为图像由于在图像平面中的初始脉冲的方向而偏向。
未将牛奶的散射密度与人组织进行比较。例如，尽管所使用的牛奶的深度约为肺腔中的组织的厚度的量级，但是预期组织的散射性质可能会大幅改变。然而，使用第一实验验证作为原理的证明。
尽管第一实验验证证实了在简单散射材料中弹道光子成像的原理，但是由于包括骨骼等的高度不同的组织性质，在真实组织中的内窥镜位置可能会提供更复杂的数据。
使用整鸡进行第二实验验证。图7a示出了通过整鸡散射的光的弹道光子图像。在图7a的弹道图像中，圆50集中于确定的内窥镜末端的位置。图7b示出了通过整鸡散射的光的非时间分辨的图像。
使用绵羊的肺和胸腔进行第三实验验证。图8a示出了通过绵羊的肺和胸腔散射的光的弹道光子图像。在图8a的弹道图像中，圆52集中于确定的内窥镜末端的位置。图8b示出了通过绵羊的肺和胸腔散射的光的非时间分辨的图像。
第二和第三实验验证的结果证实，从复杂组织(图7b和8b)逸出的光不能提供清楚的内窥镜末端的位置。同时，在这些原理实验的早期证明中，弹道光子图像(图7a和8a)可以提供在厘米范围内的非常清楚的内窥镜末端位置。
在图7a至8b的实验中，发现在1ns之后损失了大量空间信息。在一些情况中，蛇形光子可以是在0.5ns之前到达的那些光子。非时间分辨的图像可以是由在所有时间仓中到达的光子得到的图像。
在图7a至8b的原理实验的证明中，视场是15cm。检测器尺寸是32个像素跨度。观察到弹道光子，并且其被定位至小于2像素的宽度。因为每个像素具有大约0.5cm的宽度，可以认为弹道光子图像的分辨率为一厘米。在一些情况中，检测的分辨率可能受系统的光学和检测器分辨率的限制。在一些情况中，检测的分辨率可能受散射统计学的限制。
可以理解的是，以上仅通过举例方式描述了本发明，并且可以在本发明的范围内做出细节的修改。
在说明书和(在适当时)权利要求和附图中公开的每个特征可以独立地或以任何适当组合的方式提供。

Claims (33)

1.一种确定至少部分放置在散射介质内部的光纤的位置的方法，所述方法包括：
将脉冲光传输到所述散射介质中；
通过检测器接收所述脉冲光中已经通过所述散射介质的光子；
选择与所接收的光子中的一些相对应的信号，其中所述选择基于所接收的光子的到达时间；和
基于所选择的信号确定所述光纤的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述散射介质包括人或动物的组织或体液。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中基于所选择的信号确定所述光纤的位置包括使用所选择的信号形成图像，并且基于所述图像确定所述光纤的位置。
4.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述选择包括选择与弹道光子相对应的信号。
5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述选择包括选择与蛇形光子相对应的信号。
6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中将脉冲光传输到所述散射介质中经由所述光纤进行，并且其中所述检测器放置在所述散射介质外部。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述光纤被配置成将所述脉冲光从所述光纤的远端末端传输到所述散射介质中。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述光纤被配置成将所述脉冲光通过所述光纤的侧面的至少一部分传输到所述散射介质中。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
其中将脉冲光传输到所述散射介质中从放置在所述散射介质外部的光源开始；
其中所述检测器耦接至所述光纤；并且
其中接收光子包括接收已经进入所述光纤的光子。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将脉冲光传输到所述散射介质中包括改变所述光源相对于所述散射介质的位置和/或改变来自所述光源的脉冲光在所述散射介质上的入射位置。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中所述光纤被配置成使得光子进入所述光纤的远端末端。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中所述光纤被配置成使得光子进入所述光纤的侧面的至少一部分。
13.根据引用权利要求3的权利要求8或权利要求12所述的方法，其中确定所述光纤的位置包括将基于形状的图像处理技术应用于所述图像以确定所述光纤的所述侧面的所述至少一部分的位置。
14.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中选择信号包括选择具有低于阈值的到达时间的信号。
15.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中选择信号包括选择具有在时间间隔内的到达时间的信号。
16.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述脉冲光包括窄带激光。
17.根据任一项前述权利要求所述的方法，所述方法还包括使用滤光器过滤所接收的光子，其中所述滤光器被配置成透射在所述脉冲光的波长下的光子。
18.根据任一项前述权利要求所述的方法，所述方法还包括用具有不包括所述脉冲光的波长的波长谱的光照射在其中放置所述散射介质的环境。
19.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述检测器包括检测器阵列。
20.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述检测器包括扫描检测器。
21.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述检测器包括单光子检测器，任选其中所述单光子检测器包括至少一个SPAD(单光子雪崩二极管)。
22.根据任一项前述权利要求所述的方法，所述方法还包括使用至少一个聚焦组件将所接收的光子聚焦到所述检测器上，任选其中所述至少一个聚焦组件包括至少一个透镜。
23.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述光纤是至少一个医疗仪器的一部分或与至少一个医疗仪器共同放置。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述医疗仪器包括内窥镜、引导线、导管、导管递送系统、手术刀、用于组织烧蚀或改造的能量来源中的至少一种。
25.根据权利要求23或权利要求24中任一项所述的方法，所述方法还包括基于所确定的所述光纤的所述至少一部分的位置确定所述医疗仪器的至少一部分的位置。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述医疗仪器至少部分放置在人或动物身体内部，并且确定所述医疗仪器的位置包括确定所述医疗仪器在所述人或动物身体内部的位置。
27.根据权利要求26所述的方法，其中使用自动化过程将所述医疗仪器放置在所述人或动物身体内部，并且确定所述医疗仪器的位置包括验证所述自动化过程。
28.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述散射介质包括下列各项中的至少一种的组织：肺、上胃肠道、下胃肠道、尿道、骨组织、器官组织。
29.根据权利要求2或者根据引用权利要求2的权利要求3至28中任一项所述的方法，所述方法还包括使用所选择的光子确定人或动物组织的至少一部分的组织类型。
30.根据权利要求29所述的方法，其中确定所述人或动物组织的至少一部分的组织类型包括确定所述组织是健康的还是患病的。
31.根据权利要求29或30所述的方法，其中确定所述组织类型包括确定与所选择的信号相对应的光子的散射程度，并且基于所确定的散射程度确定所述组织类型。
32.一种装置，所述装置包括：
光纤，所述光纤被配置成至少部分放置在散射介质内部；
脉冲光源，所述脉冲光源被配置成将脉冲光传输到所述散射介质中；
检测器，所述检测器被配置成接收所述脉冲光中已经通过所述散射介质的光子；和
处理器，所述处理器被配置成基于所接收的光子的到达时间选择与所接收的光子中的一些相对应的信号，并且基于所选择的信号确定所述光纤的位置。
33.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机可读指令，所述计算机可读指令可由处理器执行以基于接收到的脉冲光中已经通过散射介质的光子的到达时间选择与所接收的光子相对应的信号，并且基于所选择的信号确定光纤的位置。
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