CN110573064B - 用于评价糖尿病循环并发症的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

涉及由于糖尿病进展的循环并发症评价的系统和方法。实施方案包括光学测量装置，其具有：具有一个或多个波长且被配置为照射组织区域的光源；检测器，其被配置为捕获在一个或多个照射波长处从组织的一个或多个层反射的光；处理器，其被配置为基于层提取的循环数据的检测信号，计算组织血管健康的一个或多个评估量，以及显示器或通信装置（例如，电子数据传输），其被配置为存储或报告组织血管健康。在示例性实施方案中，使用可见和近红外区域中的结构光的组合提取不同皮肤层中的生色团如血红蛋白的分布。

Description

用于评价糖尿病循环并发症的系统和方法
领域
本文描述的实施方案总体上涉及组织介质的光学测量，并且更具体地，涉及指导由于糖尿病进展的循环并发症评价的系统和方法。
背景
二型糖尿病是全球最快增长的流行病之一。仅在美国，二型糖尿病人群约为两千九百万人，并且在全世界该人群估计到2035年增长为5.92亿人。糖尿病的主要可能后果之一是由于自主微血管疾病的发作的循环受损。结果是，由于循环受损，患者特别容易受到慢性伤口的影响。事实上，25%的患有糖尿病的患者预期在其一生中在其足部形成溃疡。
关于糖尿病足溃疡发作的原因是多方面的。促使溃疡形成的最常见事件是减负不良（poor offloading）（由于鞋不合适）。物理创伤事件如踩在尖锐物体上也可以产生开放性伤口。一旦伤口产生，由于外周循环不良就难以愈合。
糖尿病足溃疡预防中的挑战之一是将处于溃疡风险中的患者分层。处于最高风险的患者需要由专科医生（足科医生、血管外科医生）的高级足部护理，所述专科医生可能开出定制鞋、矫形器、药物和/或预防性手术的处方。由医学界阐述了基于糖尿病严重性的进展将处于风险中的患者分层的临床建议。一项研究报道，患有感觉神经病的患者具有4.5%的发展溃疡的机会，而患有感觉神经病且诊断为血管疾病的患者可能性是3倍，为13.8%。将该比率与患有糖尿病且没有其它已知共病并以2%的比率发生溃疡的患者进行比较。基于这些发生率，由足部护理专科医生检查处于风险中的患者的频率与糖尿病严重性的这些临床评价水平（即感觉神经病的存在、外周血管疾病（“PVD”）的存在）直接联系。
患有糖尿病的患者中的挑战之一是真正理解循环问题的程度，并且将患者准确地分类到推荐的临床组内。例如，由于循环在延长的时间段内受损，因此由于进行性神经性损害而发生足部的感觉丧失。另外，当前测试方法（即踝肱指数（ABI）或趾肱指数TBI）的可靠性缺乏使得难以准确地评价患有糖尿病的患者中的外周血管疾病。
因此，期望提供促进由于糖尿病进展的循环并发症评价的改善系统和方法。
概述
本文提供的各种实施方案涉及促进评价由于糖尿病进展的循环并发症评价的系统和方法。在本文提供的示例性实施方案中，光学测量装置包括：具有一个或多个波长的光源，所述光源被配置为照射组织区域；检测器，其被配置为捕获在一个或多个照射波长处从组织的一个或多个层反射的光；处理器，其被配置为基于层提取的循环数据的检测信号，计算组织血管健康的一个或多个评估量，以及显示器或通信装置（例如，电子数据传输），其被配置为存储或报告组织血管健康。
在本文提供的示例性实施方案中，使用可见和近红外区域中的结构光的组合提取不同皮肤层中的血红蛋白（“Hb”）的分布。例如，Hb可以在两层皮肤中进行测量—称为浅表乳突状真皮（毛细血管加权的）的第一层，以及称为更深的网状真皮（小动脉/小静脉加权的）的第二层。用单一快照经由分层测量来测量循环的能力以及对区室Hb分布的更多洞察，使得能够获得关于循环以及因此的组织健康的更多知识-特别是在患有糖尿病的患者中。例如，浅表Hb（HbT1）在患有糖尿病的患者中低于没有糖尿病的患者，并且在患有糖尿病的患者中，浅表Hb（HbT1）在患有感觉神经病的患者中低于没有感觉神经病的患者。这可能是由于当存在损害血流的自主调节的周围神经损害时发生的动静脉血流分流。
上述循环变化与保护性感觉丧失相关联和/或在保护性感觉丧失之前。因此，此类循环变化的检测可以用于神经降解的早期诊断和神经性溃疡的前兆。
类似地，升高的StO2水平（当取样浅表和深层Hb时）可以指示由于受损转运和/或低消耗而不是过度血液供给的O2提取不良。
在具有老茧的患者中，由于皮肤中的结构和/或功能变化，局限性区域中的浅表Hb可能较低。这可以帮助鉴定局限性区域中的区域受损的循环。
区室分布可以告知特别是在患有糖尿病的患者中的外周血管疾病（“PVD”）的状态。例如，HbT2增加和HbT1降低在患有血管疾病的患者中发生，其趋于是由于循环压力的丧失。
在检查下述附图和详细描述后，示例性实施方案的其它系统、方法、特点和优点对于本领域技术人员将是显而易见的或将变得显而易见。
附图简述
可以通过研究附图来部分地收集示例性实施方案的细节，包括结构和操作，在所述附图中类似的参考数字指类似的部分。附图中的组件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。此外，所有图示都预期传达概念，其中相对大小、形状和其它详细属性可以图示地而不是字面地或精确地示出。
图1A和1B示出了在手术后和肉眼可见的坏死前的受损组织的调制成像（MI）图像。
图2A、2B和2C示出了非糖尿病健康足、具有健康足的糖尿病患者和具有溃疡形成的高风险的糖尿病患者的调制成像（MI）图像。
图3示出了用于与本公开内容的实施方案一起使用的光学测量装置的示例性实施方案。
图4A、4B、4C和4D示出了用于与本公开内容的实施方案一起使用的调制成像（MI）数据的流程图。
图5A和5B示出了根据本公开内容的实施方案，在灌注中的梯度变化的测量。
图6A和6B示出了根据本公开内容的实施方案，用于开发烧伤指数图的衍生的SFDI输出。
图7A和7B示出了根据本公开内容的实施方案，烧伤的时间过程测量。
图8A、8B和8C示出了根据本公开内容的实施方案，不可分期的褥疮溃疡的照片以及MI衍生的组织氧合和散射图。
图9示出了关于不同黑色素浓度和空间频率的SFD光谱的实例。
图10A和10B示出了用于与本公开内容的实施方案一起使用，对于皮肤成像开发的三层几何结构。
图11A和11B示出了通过Ox-Imager CS和OxyVu-1测量的StO2的平均值和标准误的关联性。
图12A和12B示出了具有核心配准(core-registered)的组织氧饱和度图的足部的3D渲染图。
图13示出了初步足部数据的拼贴画，其显示了各种各样的血红蛋白和氧饱和度水平。
图14A和14B示出了使用MI生物测定法来创建将主体中的溃疡风险进行分层的溃疡风险指数。
图15示出了基于本公开内容的实施方案，SFDI在下肢护理中的作用的时间线。
图16A和16B示出了根据本公开内容的实施方案，扩大的视野和减少的成像时间。
图17示出了根据本公开内容的实施方案，来自足部的血管反应性研究的测试结果。
图18示出了用于与本公开内容的实施方案一起使用的示例性临床评价工作表。
图19A和19B示出了根据本公开内容的实施方案，长茧足中的散射分布。
图20示出了基于本公开内容的实施方案的信息索引的构建。
图21示出了根据本公开内容的实施方案的血管疾病的图像。
图22示出了根据本公开内容的实施方案的血管疾病的图像。
图23示出了根据本公开内容的实施方案的浅表局部产品的效果的成像。
图24示出了根据本公开内容的实施方案的浅表局部产品的效果的成像。
图25A、25B、25C、25D、25E和25F示出了根据本公开内容的实施方案，来自激光治疗的深层血管变化和改变的成像效果。
图26示出了用于与本公开内容的实施方案一起使用的示例性光学测量系统。
图27A和27B示出了根据本公开内容的实施方案，用于评估组织血管健康的示例性方法。
图28A示出了皮肤中的可见光和近红外光传播。光传输SFDI模型（即蒙特卡罗或扩散）用于与本公开内容的实施方案一起使用，用于从多个层提取血红蛋白数据。
图28B示出了光吸收图，其显示了可见光和近红外光对血红蛋白的敏感性。
图29A示出了患者的脚和足部灌注图的多层SFDI成像的流程图，其显示了多层提取的血红蛋白数据的强度值。
图29B示出了显示在图29A中的生色团的单独一个的映射图像上分布的提取的生色团（即血红蛋白）数据的概括强度值（中值、IQR和平均值）的图。
图30A、30B和30C示出了基于多层提取的血红蛋白数据，比较糖尿病患者和非糖尿病患者中的足部灌注的图。图30A比较了关于糖尿病和非糖尿病患者的乳突状Hb（HbT1）的强度值图和强度值分布；图30B比较了关于糖尿病和非糖尿病患者的网状Hb（HbT2）的强度值图和强度值分布；图30C比较了关于糖尿病和非糖尿病患者的乳突组织氧饱和度（StO2）的强度值图和强度值分布。
图31A示出了比较关于具有和不具有PVD的非糖尿病患者的中值HbT1与关于具有和不具有PVD的糖尿病患者的中值HbT1的图。
图31B示出了比较关于具有和不具有PVD的非糖尿病患者的中值StO2与关于具有和不具有PVD的糖尿病患者的中值HbT1的图。
图32A示出了比较关于具有和不具有感觉神经病并且患有糖尿病大于和小于10年的患者的HbT1的中值足部图值的平均值的图。
图32B示出了比较关于具有和不具有感觉神经病并且患有糖尿病大于和小于10年的患者的StO2的中值足部图值的平均值的图。
图33A示出了患者的脚和足部灌注图的多层SFDI成像的流程图，其显示了对应于多层提取的血红蛋白数据的生色团的强度值。
图33B示出了比较关于具有PVD（单相波形）和不具有PVD（双相/三相波形）的患者的中值HbT2和HbT1值的比率的图。
图34示出了关于使用基于严重性将糖尿病风险进行分层的仪器和方法的工作流程的流程图。
应当注意，在附图自始至终，相似结构或功能的元件一般由类似的参考数字表示，用于说明的目的。还应当注意，附图仅预期促进示例性实施方案的描述。
详述
下文公开的每个附加特点和教导可以分开使用或者与其它特点和教导结合使用，以提供涉及利用结构光照射方法以确定表面下组织特性来评价组织血管健康的系统和方法。此类结构光照射方法可以包括但不限于例如调制成像（MI），空间频域成像（SFDI）等等。
本公开内容的实施方案集成了硬件和软件解决方案，以最小化运动伪影、减少成像时间、减少成本、改善光通量、共同配准数据且增加视野（FOV）。本公开内容的实施方案对于每侧在1秒内获取足的背侧和足底侧的快照MI数据，导致成像时间中的20x改善加上FOV中的50%增加。
本公开内容的实施方案使得能够挖掘历史和新数据，以基于MI生物测定学中的总体和局部变化来开发分期和预测算法，包括血红蛋白浓度和饱和度、指示水肿的含水量和指示可能影响愈合或引起溃疡的结构变化的组织散射系数。
现在将参考附图进一步详细地描述本文描述的实施方案的代表性实例，所述实例分开地和组合地利用这些附加特点和教导中的许多。该详细描述仅预期教导本领域技术人员用于实践本教导的优选方面的进一步细节，并且不预期限制本发明的范围。因此，在下述详细描述中公开的特点和步骤的组合对于在最广泛意义上实践本发明可能不是必需的，而是仅仅教导以特别描述本教导的代表性实例。
此外，代表性实例和从属权利要求的各种特点可以以未具体和明确列举的方式组合，以便提供本教导的另外有用的实施方案。另外，明确指出，说明书和/或权利要求中公开的所有特点预期彼此分开且独立地公开用于原始公开内容的目的，以及用于不依赖于实施方案和/或权利要求中的特点的组合而限制请求保护的主题的目的。还明确指出，实体组的所有值范围或指示都公开了每一个可能的中间值或中间实体，用于原始公开内容的目的以及用于限制请求保护的主题的目的。
在本公开内容的某些实施方案中，光学测量装置包括被配置为照射组织区域的具有一个或多个波长的光源，被配置为捕获在一个或多个照射波长处从组织反射的光的检测器，被配置为基于检测信号计算组织血管健康的一个或多个评估量的处理器，以及被配置为存储或报告组织血管健康的显示器或通信装置（例如，电子数据传输）。基于显示出光吸收和/或散射对比度的一种或多种表面下组织组成成分的浓度、横向分布和/或深度分布（例如，血液浓度、血液氧合、水/水合、胶原、脂质、外源性试剂），和/或基于衍生自显示出吸收和/或散射对比度的一种或多种组织组成成分的血管舒缩调节的评估量，组织血管健康的评估量可以包括组织健康和/或组织损伤风险的一个或多个评估量。
在操作中，可以用单个时间点捕获来评价组织血管健康。为了完成此类评价，通过具有一个或多个波长的光源照射组织区域，在一个或多个照射波长处从组织反射光，根据检测或捕获的光信号计算组织血管健康的评估量，并且展示组织血管健康的计算评估量用于审查。
光学测量装置的源可以被配置为在组织表面上产生至少一个空间结构的光图案。检测器可以是2D成像检测器阵列（例如，CCD/CMOS相机）。检测器可以是单元件检测器（例如，去到检测系统的光电二极管和光纤中继器）。可替代地，多重单元件检测器可以被配置为收集来自多个组织位置的反射光。显示器可以是交互式触摸屏装置、平板电脑或数字电话。光学测量装置可以被配置为通过有线或无线连接与计算机系统、平板电脑或数字电话对接。示例性检测系统描述于美国专利号8,892,192和9,220,412中，所述美国专利通过引用并入本文，如同完全阐述一样。
在操作中，生成组织健康和/或风险的诊断，并且提供疗法、治疗、产品或行为改变的推荐。
调制成像（MI）是在Beckman Laster Institute发明的新型非接触式光学成像技术。MI具有空间分辨光吸收和散射参数的独特能力，允许组织光学特性的宽视野定量映射。通过分开且定量多光谱吸收和散射光学特性，MI消除了起因于物理上不同的对比机制的反射率变化中的串扰，并且经由生理学相关参数的推导，提供了组织状态的更直接评价和预测力。
虽然与时间调制的光子迁移方法兼容，但MI可替代地使用空间调制的照射用于对组织组成成分进行成像。各种空间频率的周期性照射图案被投射在大（多个cm2）面积的样品上。由于样品的光学特性特征，反射图像与照射图案不同。通常，使用正弦波照射图案。这些空间调制波的解调表征了样品调制传递函数（MTF），其体现了光学特性信息。基于加速蒙特卡罗的MTF数据分析导致定量吸收（μa）和减少散射（μs’）光学特性的2D图。在多重波长处映射吸收系数允许组织生色团（如氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白以及水（ctO2Hb、ctHHb和ctH2O））和衍生生理参数（如组织氧饱和度和血容量（stO2和ctTHb））的定量光谱分析。还可以测量空间变化的相，得到拓扑表面信息。这使得能够显现3D组织轮廓，以及用于在分析中适应弯曲表面的校准数据。
图1A和1B示出了在视觉检查时看起来健康，但根据调制成像（MI）衍生的宽视野图明显受损的组织的实例。右侧上的图像显示了导致的组织衰竭。
图2A和2B示出了非糖尿病健康足（左）、具有健康足的糖尿病患者（中）和具有溃疡形成的高风险的糖尿病患者（右）的调制成像（MI）图像。
图3示出了用于与本公开内容的实施方案一起使用的光学测量装置的示例性实施方案。示例性光学测量装置300能够使用在大视野（15x20cm）上跨越可见光到NIR范围（400-980nm）的十一个LED波长，来测量吸收和散射图。选择这些波长是因为它们对黑色素、脱氧血红蛋白、氧合血红蛋白和水的定量的灵敏度。微控制器电子元件与LED脉冲同步，具有DMD投影和相机采集，允许所有空间图案和波长的快速图像序列捕获。装置300能够以~15 ms整合时间/图像获取数据。典型的图像序列（11个波长，5个空间频率~165个图像）总共需要~20秒来获取数据，并且对于DFU可减少到1s。装置300包括同时收集表面拓扑测量和组织颜色（RGB）照片，用于校准的颜色平衡照射，实现将MI结果与目视临床印象进行比较的标准化方法。装置300还可以用于IACUC和IRB批准的研究中，所述研究研究包括烧伤、皮瓣、褥疮溃疡、癌症和皮肤病学的应用。
图4A、4B、4C和4D示出了用于与本公开内容的实施方案一起使用的调制成像（MI）数据处理的流程图。在图4A中，调制的强度图案在每个频率下投射到表面上（三个相图像/频率）。在图4B中，对图案进行幅度解调和校准。在图4C中，图案对多频模型拟合，以确定光学特性。在图4D中，分开的相解调提供关于组织高度的信息，其可以用于曲率校准和可视化两者。对于每个像素分开处理数据，生成光学特性的空间图。
图5A和5B示出了根据本公开内容的实施方案，在灌注中的梯度变化的测量。在图5A和5B中，啮齿类动物McFarlane背侧带蒂皮瓣模型用于证实测量灌注中的梯度变化的能力。在图5A中，MI测量了在其中流动最受损的皮瓣远端处降低的氧合和增加的血液汇集。另外，在皮瓣的远端处观察到含水量的增加（即水肿）和减少散射的降低（即，早期坏死）。散射和组织含水量的MI测量提供了组织健康的新型测量，并且通过消除串扰来改善组织血红蛋白和氧饱和度的准确性。在图5B中，证实了使用猪模型早期检测皮瓣中受损的灌注。对于每个皮瓣，将皮瓣灌注分离成动脉和静脉的单个组，并且用植入的阻塞球囊和流量传感器系统地控制流入/流出。MI参数证实在一系列受控水平的动脉闭塞期间，对血管流入的小变化的敏感性。如通过校准的彩色摄影术记录的，MI检测临床印象之前的流动变化。MI还揭示了在空间上变化的关于部分闭塞的灌注。MI stO2显示了与使用FDA清除的NIRS组织血氧计的同时测量的强关联性。MI能够基于氧合和脱氧时间轨迹区分动脉和静脉充血。
图6A和6B示出了根据本公开内容的实施方案，用于开发烧伤指数图的衍生的SFDI输出。在图6A和6B中，在72小时的过程中，在猪模型中显示了三个严重性（浅表部分厚度、深层部分厚度和全厚度）的多个烧伤创面。对于MI测量的许多参数（ctO2Hb、ctHHb、stO2、散射）观察到差异对比度。功能参数例如stO2和ctHHB在72小时的过程中进化，并且在此时在统计学上可彼此区分（p<0.01）。减少的散射对比度是稳定得多的测量。测量的散射减少与如通过组织学测量的烧伤深度相关联（r2=0.94）。认为这种散射对胶原纤维的相变敏感，因为它们被热变性且分解。将衍生的SFDI输出（吸收和散射）组合，以创建与烧伤深度相关联的烧伤指数图。烧伤指数可以预测烧伤创面结果，并且对临床医生提供早期治疗指导（即，自愈合相对于移植）。
图7A和7B示出了根据本公开内容的实施方案的烧伤的时间过程测量。在图7A的浅表厚度伤口中，在烧伤创面中观察到氧饱和度随着时间过去的稳定增加。这是烧伤中的组织愈合过程的有力指标，且与最终结果相联系。
图8A、8B和8C示出了根据本公开内容的实施方案，不可分期的褥疮溃疡的照片以及MI衍生的组织氧合和散射图。在图8A、8B和8C中显示了69岁患者中的临床上不可分期的褥疮溃疡。显示了彩色照片（图8A），并且与MI衍生的深层组织stO2图进行比较（图8B）。彩色照片指示模糊的粉红色状态，伴随表皮破裂。氧合图指示更具体的过度饱和扩散区带延伸超出可见的皮肤损害到创周区域，潜在指示伤口愈合应答中的炎症程度。共定位但明显较小的散射增加区带（图8C）可以指示在创伤区域中心处来自组织修复的基质结构改变（肉芽组织已发现具有高散射系数）。
图9示出了关于不同黑色素浓度和空间频率的SFD光谱的实例。使用MI开发先进的多层多光谱模型导致对于多种皮肤类型生成正向模拟MI光谱并且执行模拟以确定恢复的MI信号对每层中的生色团变化的敏感性的能力。
MI数据已导致开发能够直接模拟关于多层组织的调制成像SFD数据的全新空间频域（SFD）蒙特卡罗模拟代码。该代码允许离开光子的“天然”频域计数，并且消除与依赖于实域（例如，R（ρ）或“源-检测器”）数据的傅里叶变换的传统方法相关的显著假信号问题。使用白色蒙特卡罗（组织吸收的快速调整）、空间重定标（组织散射和空间频率的快速调整）和查找表的组合，已开发了加速模拟的新型方法。最终结果是一种算法，其花费仅~1ms/曲线来计算来自任意数目的层、层厚度和层光学特性的组织反射率。具有相同数据保真度的“经典”蒙特卡罗模拟将需要2.5小时，表示大约108的加速因子。
在图9中，显示了关于无黑色素（902、线902a、902b、902c）、一些黑色素（903、线903a、903b、903c）和大量黑色素（901、线901a、901b、901c）浓度的SFD光谱。基于这些结果，在包括表皮、真皮和皮下组织的每一层中确定了内部光穿透和检测的光子对生色团变化的灵敏度。
图10A和10B示出了根据本公开内容的实施方案，对于皮肤成像开发的三层几何结构。以前的出版物已验证了关于动态stO2测量的深度同质取样；然而，在分析皮肤数据时，黑色素仍然是混淆因素。另外，浅表血红蛋白变化（例如，乳突状真皮中的充血）以非常低的对比度出现褪色。在图10A和10B中，其示出了使用MI对于皮肤老化开发的3层几何结构，使用空间频域中的光传输的蒙特卡罗模型，对可见和近红外区域中的光传输进行建模。验证的传输计算代码由在UC Irvine关于生物光子学的开源的软件项目Virtual PhotonicsTechnology Initiative采用。在图10A中，将新的三层皮肤模型应用于动静脉臂-袖带闭塞测量。在图10B中，恢复的MI参数突出显示了浅表和（i）深层血红蛋白之间的区别。在闭塞期间，stO2显著减少，然后在释放后通过在反应性充血期间的（iii，iv）氧合血红蛋白流入恢复。
图11A和11B示出了通过Ox-Imager CS和OxyVu-1测量的StO2的平均值和标准误的关联性。具有皮肤类型（Fitzpatrick I-VI）的主体发生闭塞，并且在关于Ox-Imager和FDA获批装置HyperMed OxyVu-1两者的闭塞和释放期间在基线处测量生色团。测量的组织氧合显示在袖带闭塞期间显著减少的氧饱和度，以及在释放时的充血。尽管绝对值在装置之间不同，但系统之间的血管闭塞测试的特征形状证实强关联性（r2>0.9）。绝对值中的差异是由于使用Ox-Imager系统的信号的更深的组织穿透。
图12A和12B示出了具有核心配准的组织氧饱和度图的足部的3D渲染图。多高度校正是MI数据分析的关键组分。如果这没有以适当的方式处理，则脚的复杂几何形状可以影响结果的解释。结构照射用于重建组织高度，并且对数据应用校正以改善准确性。
图13示出了初步足部数据的拼贴画，其显示了各种各样的血红蛋白和氧饱和度水平。对于正常的足，在足的垫（i）中观察到升高的浅表血红蛋白，连同跨越足部表面的同质饱和。在超重的糖尿病患者中，在足垫的压点和足弓中的高水平处观察到深层血红蛋白（ii）的水平降低。对于具有低ABI（ABI=0.70）的患者，在整个足部观察到伴随低氧合（iv）的深层血红蛋白的水平升高–除了具有溃疡的小区域–其具有在创周中升高的浅表血红蛋白（iii）和氧饱和度。在长茧足的情况下，观察到与长茧区域中的周围区域相比散射（v）中的降低–表皮增厚的可能结果。
图14A和14B示出了使用MI生物测定学来创建将主体中的溃疡风险进行分层的溃疡风险指数。成像的足分为3个群组：1）无糖尿病且无溃疡史的对照组，2）患有II型糖尿病、无神经病和溃疡史的“低风险”组，以及3）患有II型糖尿病和在对侧足上的溃疡的“高风险”组。使用通过本系统测量的生物测定学，主要基于浅表血红蛋白和深层血红蛋白的比率构建溃疡风险指数。图14A和14B中所示的初始分析显示，“高风险”群组具有升高水平的深层血红蛋白和低水平的浅表血红蛋白-本系统特有的测量输出。认为汇集效应可以通过可能由其健康状况引起的毛细血管的不良血管舒缩调节来解释。此外，分析显示可以基于平均图像值，基于足部中的分布指数值来区分每个群组。
图15示出了基于本公开内容的实施方案，SFDI在下肢护理中的作用的时间线。生物测定学可以用于从正常健康情况到II型糖尿病的发作，到溃疡的形成，到截肢阶段。生物测定学帮助检测和告知疗法。
图16A和16A示出了根据本公开内容的实施方案，扩大的视野和减少的成像时间。在图16A中，视野从20x15cm扩大到大50%，以在单个快照中捕获整只脚。更大的视野对光输出提出了更高的要求，并且需要光通量中的改善以保持短曝光时间（<10ms），因此测量对环境室内光不敏感。对于足部测量，5波长和单个空间频率测量等价于当前10波长、5频率测量。因此，LED板上的更多冲模(dies)可以专用于核心波长，并且可以组合结构光和平面光，以将光通量改善10倍。通过这种减少，序列中的图像总数是8而不是150。在图16B中，显示了逐步改善以及所述改变如何将总成像时间减少10倍（从~20ms到<500ms）。这些改变使得能够在环境室内光条件下成像，减少运动伪影的影响，并且通过减少复杂性来改善长期组件可靠性。
图17示出了根据本公开内容的实施方案，来自足部的血管反应性研究的测试结果。在ABI袖带挑战期间的动态测量允许在足底侧的闭塞之前、期间和之后建立用于MI生物测定学的基准。
图18示出了用于与本公开内容的实施方案一起使用的示例性临床评价工作表。根据一项评价，25个具有溃疡史的糖尿病主体每月随访共12个月，如下表1中所示。图18中的工作表用于记录（i）每个先前溃疡的位置、（ii）在未来6个月内可能处于溃疡风险中的主体脚上的其它潜在区域的位置和原因、以及iii）关于主体的风险类别。H指示溃疡愈合，P指示持续性溃疡，且D指示溃疡的危险。
Figure 102001DEST_PATH_IMAGE001
表1：用于评价DFU伤口愈合的25个患者纵向研究的成像期。
图19A和19B示出了根据本公开内容的实施方案，长茧足中的散射分布。鉴定足底的足垫和足弓，并且产生散射值的直方图分布。长茧足中的散射分布显示在压点处较低的散射–可能指示由于在步态期间施加于足上的压力而形成了溃疡前老茧。这种类型的分析可以对于足部的不同区域、以及每个个体、和生物测定学的组合来完成。
创建互相关图以定量MI足生物测定学的异质性/同质性，作为分析足部MI生物测定学分布的新型工具。该分析可以用于更有力的指数开发。例如，由于压力/老茧形成，区域特异性灌注对于更好的溃疡前检测可能是关键的。或者，在察看与已知血管区域相关联的干预后的血管反应性时，这可能是关键的。分区域肢体灌注和ABI值之间的关联性用本系统是可能的，克服了没有文献描述低ABI如何影响灌注对足部中的血管区域的空间分布的问题。
图20示出了基于本公开内容的实施方案的信息索引的构建。基于向临床医生告知临床结果的MI-DFU生物测定学开发DFU指数。
图21和22示出了根据本公开内容的实施方案的血管疾病的图像。本系统能够鉴定生理学的空间特点，其对应于血管区域的位置。图21和22显示了组织氧饱和度的分区域评估量。此外，这与关于该主体的踝肱指数（ABI）和数字波形分析相关联。虽然图中的右脚具有双相波形和1.14的ABI，并且显示在足弓中良好的氧合，但图中的左脚具有单相波形和0.72的ABI，并且显示与脚跟区域相比在足弓中相当差的氧合。
图23和24示出了根据本公开内容的实施方案的浅表局部产品的效果的成像。通过分别报告浅表（大致毫米或亚毫米深度）和深层组织（大致1mm或更深）血红蛋白浓度（即血容量）测量，由本系统产生的独特的、深度依赖性的特征告知小血管疾病和大血管疾病。图23和24显示了局部“唇部丰润”试剂的效果，其设计为在浅表皮肤（即乳突状真皮）中产生炎症应答。图24显示了来自诱导血液灌注的浅表对比度中的变化/改变可以从不显示诱导对比度的较深层结构（即静脉）中分离。
图25A、25B、25C、25D、25E和25F示出了根据本公开内容的实施方案，来自激光治疗的深层血管变化和修改的成像效果。图25A、25B、25C、25D、25E和25F显示了脉冲激光疗法的效果，其在治疗后剧烈地产生在较深层皮肤结构（网状真皮和皮下组织）中的大量血液汇集。
图26示出了用于与本公开内容的实施方案一起使用的示例性光学测量系统。示例性光学测量系统2600包括具有一个或多个波长的光源2601。光源2601被配置为照射组织区域。系统2600包括检测器2602，其被配置为捕获在一个或多个照射波长处从组织反射的光。系统2600包括处理器2603，其被配置为基于检测信号计算组织血管健康的一个或多个评估量。系统2600还包括显示装置2604，其被配置为展示组织血管反应性或其它数据。系统2600进一步包括通信装置2605（例如，电子数据传输），其被配置为报告组织血管反应性或其它数据。系统2600进一步包括存储器2606，其被配置为存储组织血管反应性或其它数据。
处理器2603被配置为基于在处理的图像数据中鉴定的空间上不同的区域，来分开表征多个组织区室或区域。这些空间上不同的区域可以是横向变化，例如鉴定和/或定量图像平面内的高或低灌注区域，或者它们可以是深度依赖性变化，例如分辨且定量色素沉着（~100μm深度）、浅表毛细血管（100μm-1500μm深度）和更深层的血液特征（1500μm和更深）的能力，或者定量老茧层厚度（吸收对比度）的能力。上文关于图9、10A和10B提供了关于此类能力的讨论，其中使用3层组织几何结构来表示且分析使用空间频率和波长对比度的观察到的反射率数据。然后可以个别地或组合地使用所得到的度量（吸收、散射、生色团浓度等），例如，如上文关于图6A、6B、14A、14B和20所述的指数，以提供组织健康和/或血管反应性的评估量。
处理器2603被配置为执行存储在存储器2606中的指令，其中指令由处理器2603的执行促使系统2600计算本文描述的各种评估量以及其它数据和分析。存储器2606可以是任何计算机可读介质，包括非暂时性计算机可读介质。
系统2600报告了组织血管健康的评估量，基于显示出光吸收和/或散射对比度的一种或多种表面下组织组成成分的浓度、横向分布和/或深度分布（例如，血液浓度、血液氧合、水/水合、胶原、脂质、外源性试剂），和/或基于衍生自显示出吸收和/或散射对比度的一种或多种组织组成成分的血管舒缩调节或血管反应性的评估量，所述组织血管健康的评估量可以包括组织健康和/或组织损伤风险的一个或多个评估量。
检测器2602可以被配置为提供单个时间点捕获。检测器2602可以是2D成像检测器阵列。2D成像检测器阵列可以包括CCD/CMOS相机。检测器2602可以是单元件检测器。单元件检测器可以是去到检测系统的光电二极管和光纤中继器之一。检测器2602可以包括多重单元件检测器，其被配置为收集来自多个组织位置的反射光。
源2601可以被配置为在组织表面上产生至少一个空间结构光图案。空间结构光被配置为执行空间频域成像。
显示器2604可以是交互式触摸屏装置、平板电脑和数字电话之一。光学测量系统2600可以被配置为通过有线或无线连接与计算机系统、平板电脑或数字电话对接。
图27A示出了根据本公开内容的实施方案，用于评估组织血管健康的示例性方法。照射组织样品的区域2701，捕获从照射区域反射的光2702。可以通过检测器捕获光，该检测器被配置为捕获在一个或多个照射波长处从组织反射的光。组织血管健康或血管反应性2703基于检测或捕获的光信号进行评价和/或评估，然后展示和/或以其它方式报告2704。
基于显示出光吸收和/或散射对比度的一种或多种表面下组织组成成分的浓度、横向分布和/或深度分布（例如，血液浓度、血液氧合、水/水合、胶原、脂质、外源性试剂），和/或基于衍生自显示出吸收和/或散射对比度的一种或多种组织组成成分的血管舒缩调节或血管反应性的评估量，组织血管健康的评估量可以包括组织健康和/或组织损伤风险的一个或多个评估量。
如图27B中所示，可以从照射的组织区域的评估的组织血管反应性生成组织健康和/或风险的诊断2705。该诊断可以由执业临床医生或装置本身做出。响应于诊断，可以推荐疗法、治疗、治疗产品或行为改变2706。再次，该推荐可以由执业临床医生或装置本身做出。
照射组织样品2701可以包括在组织表面上用空间结构光图案照射组织样品。空间结构光图案可以被配置为执行空间频域成像。
可以以两种方式评价组织样品的组织血管反应性2703。在一种方式中，可以测量动态变化以直接探测反应性，例如在血管袖带闭塞期间。在另一种方式中，生成单个时间点测量，例如血液汇集和毛细血管灌注指数，其个别地或组合地可以用作与血管反应性的类似物/与其关联。以这种方式，提供了用于更简单和更快速的血管健康临床检查的方法。
在图27A和27B中所示的示例性方法的工作流程的实例中，经由使用可见光和近红外光波长两者的结构和非结构照射的照射（在2701处）和检测（在2702处）来获取SFDI数据集。分析可以如关于图4A、4B、4C和4D所描绘且讨论的进行，其中一些波长具有结构照射，然后在一个或多个波长处重复该过程，以从吸收系数计算生色团信息（特定层中的血液、StO2、H2O和/或等）。在一个特定实施方案中，处理器（在2603处）可以代替地基于多光谱数据集直接计算生色团。关于图5A、5B、6A、6B或13描绘且讨论了此类生色团信息。基于这些数据，可以计算血管健康的一种或多种评价（在2703处）。关于图14A和14B描述了具体实例，其中溃疡风险指数衍生自浅表和深层血红蛋白特征的比率。基于该信息，提供了该信息的展示和/或报告（在2704处），例如关于图14A和14B描绘且描述的。然后该信息可以用于告知诊断（在2705处），例如患者具有弱血管健康（例如溃疡的高风险）的评价。该诊断可以由执业临床医生或装置本身做出。随后，可以做出治疗建议（在2706处），例如更频繁的患者监测方案、关于减负或鞋类的推荐、对专科医生的转诊、或对于医疗手术如动脉支架的推荐。再次，该推荐可以由执业临床医生或装置本身做出。
转到图28A至34，公开了涉及由于讨论的糖尿病进展的循环并发症评价的系统和方法。如图28A中所示，用于空间频域成像（SFDI）的多层可见光和近红外光传播模型，允许经由从多层组织提取血红蛋白数据来洞察皮肤中组织的分层灌注参数。在上述实施方案中，SFDI算法工作流程生成组织吸收和散射的二维图，其依次又可以用于生成生色团（HbO2、HbR）的深度求平均值。如图28A和28B中所示，通过组织的分层结构2800模拟在λ=400-1000nm的波长范围内的光传播，所述组织的分层结构2800用毛细血管、小动脉/小静脉和黑色素的平均预期分布进行建模。这包括用较小的毛细血管和具有较大脉管系统的较深血管丛加权表面（~顶部1mm）。更具体地，最浅表的层由氧扩散在其中发生的毛细血管加权，在皮肤中这近似于乳突状真皮。较深的层通过供应小动脉且引流小静脉来更多加权，并且通过毛细血管密度来更少加权。
使用前向多层缩放蒙特卡罗模型，来建模用于在许多波长处的图案化照射的多光谱光的传输。蒙特卡洛模型被构建为多层组织中的光传输的综合表示，其具有用于层特异性光学参数的可调参数，包括但不限于吸收、散射、各向异性、折射率和血管填充分数。将结构（或图案）光添加到典型的多光谱采集中的益处在于，从测量的角度来看，不适定反问题可以被约束在超出波长的轴上。这使得能够适合用多光谱照射不可能的独特解决方案。例如，可以通过改变在所有波长处的图案光的频率来调谐在多个波长处的深度灵敏度，以突出显示层中的对比度并且还测量组织散射。图案光的差别深度灵敏度先前已对于断层摄影测量进行描述。然而，这种方法通过从测量的原始数据输出深度依赖性生色团信息（HbT1、HbT2和黑色素），证实了不太复杂但更可靠的用于组织测量的方法，但由组织体系结构的先验知识锚定。图28A和28B示出了这如何对于皮肤实现的图示。作为实例，图28A显示了覆盖有可见光2801和近红外光2802的差别深度灵敏度的皮肤。皮肤层突出显示了黑色素的浅表层2803，浅表真皮中的第二层毛细血管加权的微脉管系统2804和更深层真皮中的较大的小动脉/小静脉2805。该方法能够探测所有这些层并且测量层特异性信息。所得到的输出是：皮肤顶层中的黑色素（~表皮2803；~150微米深）、皮肤顶部1-2 mm中的毛细血管加权的HbT1（~乳突状真皮2804）、以及接下来的2-4 mm皮肤中的小动脉-小静脉加权的HbT2（~网状真皮2805）。在该方法中，还建模了层特异性组织氧饱和度和散射。然而，示例性实施方案包括组织氧饱和度（StO2）和组织散射参数（A）的体积求平均的混合动脉-静脉测量的测量值，以便减少逆模型的复杂性。
如上所述，该测量方法的组织相关结果是在大面积上的层特异性生色团的足部灌注图2901、2902和2903，如图29A中所示。然后可以以多种方式分析所得到的数据。在此处的实例中，整只脚中的像素值的分布可以通过创建箱须图来表征，所述箱须图显示了关于每种生色团的最小值、中值、百分位数范围、四分位数范围、最大值的值。可替代地，平均值和标准偏差值可以用于表示足部。可替代地，可以基于与足部的已知血管区域（或灌注区带）相关的特定区域来评价分区域值。该方法的目标是能够提供单个值，其可以在分析大群组数据时使用，以深入了解群体灌注特征。
该方法的明确益处是对患有糖尿病的患者的循环的另外了解。图30A、30B和30C显示了患有和不患有糖尿病的代表性患者的足部灌注图图像。在图像左侧上的颜色条适用于两个图像，并且y轴表示关于这些代表性患者的相邻箱须图中显示的值的分布。具体地，参考图30A和30B，对于患有和不患有糖尿病的代表性患者的足部灌注图图像显示，与不患有糖尿病的患者相比，对于患有糖尿病的患者，在毛细血管加权的HbT1测量中的广泛降低（颜色图在该标度中是更深的灰色）、以及在StO2中的广泛增加（颜色图在所代表的标度中是更深的灰色）。对于这些患者，从不患有糖尿病的患者到患有糖尿病的患者，测量到中值HbT1值中的38%降低和中值StO2值中的25%增加。这些生理测量与患有糖尿病的患者中的临床观察一致。
其他人已在临床上观察到患有糖尿病的患者经常具有跳脉和过度灌注。血液氧合的侵入性测量已在小群组中显示，动静脉分流在患有感觉神经病的患者中发生。专家已假设随着糖尿病进展发生的感觉神经病的发作，患者丧失交感紧张和血管舒缩调节。这导致足部最远端脉管系统中的毛细血管短路。由于调节不良，血红蛋白经由通道从毛细血管分流，并且结果是过度灌注和氧提取不良。这些是关于神经缺血性溃疡发作的成熟条件。到目前为止，不存在测量这种循环受损的非侵入性方法。
临床上，保护性感觉丧失用作与患有糖尿病的患者中的循环受损的关联性。根据本公开内容的示例性实施方案，可以通过测量HbT1和由于StO2升高的氧提取中的相应降解来测量从毛细管分流走的血红蛋白。这些因素的组合是不充分的毛细血管灌注的直接测量加上氧提取不良；关于患有糖尿病的患者处于非愈合性溃疡风险中的标志。对于在较大的组上的客观比较，对于多只脚测量HbT1和StO2的中值，以对于患有和不患有糖尿病的病患者进行比较。在该群组中，图31A和31B显示了在患有糖尿病的患者中比不患有糖尿病的患者中显著更低的HbT1中值和显著更高的StO2。对于患有和不患有诊断的血管疾病的患者分析该数据。结果是无论外周疾病的状态如何，对于患有糖尿病的患者存在HbT1中的显著（p<.05）降低和StO2中的增加。具体地，群组数据显示患有糖尿病和无PVD的患者的肢体具有比不患有糖尿病和PVD的那些患者（n=26，平均HbT1平均值=44.3±2.7）显著更低的中值HbT1（n= 24，HbT1平均值=56.6±3.0）。对于该相同组，无论血管疾病的状态如何，都测量到更高的StO2（StO2平均值=70.6±2.9相对于平均值=60.0±2.5）。这表示关于这些组中的中值在HbT1中的22%降低和StO2中的18%增加。使用t检验，p值（p<0.05）显示在所有非糖尿病患者和糖尿病患者之间，在这些参数中的统计显著性。
循环的这些直接测量的另一个益处是疾病进展的较早期检测。常规地，用于溃疡分层的第一临床数据点是保护性感觉丧失或神经病的发作。这随着时间过去而发生，因为循环对于周围神经妥协并且周围神经受损。根据本公开内容的示例性实施方案，提供了系统和方法，其允许在感觉丧失之前直接测量循环，对于患者管理/干预提供机会。图32A和32B中呈现了两组中患有糖尿病的患者的实例分析。首先，没有感觉丧失的患者群体以两组呈现：糖尿病诊断小于10年和大于10年。患有糖尿病大于10年的组显示HbT1中的相对降低和StO2中的增加；与上文描述的内容一致的观察。此外，关于无症状主体（糖尿病> 10年）的这些值匹配对于具有已知感觉丧失的患者（无论自糖尿病诊断的时间如何）可见的内容。比较中值足部图值的平均值显示，与患有糖尿病小于10年的患者相比，患有糖尿病和感觉神经病（感觉丧失）的患者具有显著更低的HbT1（低~17%）和更高的StO2（高~17%）。此外，患有糖尿病超过10年并且没有感觉丧失的患者显示与患有感觉神经病的那些患者相似的循环概况。累积数据支持以下观察：循环丧失在感觉丧失之前，并且本文呈现的方法可以提供对由于缺乏循环而发生的进行性损害的早期洞察。这些信息对于鉴定由于糖尿病严重性而真正处于非愈合性溃疡风险中的足是关键的。
分层测量的另一个益处在于此类测量使得能够分析患有糖尿病的患者中的区室分布。上文讨论突出显示了随着糖尿病进展和神经受损而发生的HbT1中的降低。结果是由于动静脉分流的无效微循环。然而，许多患有糖尿病的患者患有外周灌注中的上游问题。由于外周血管疾病（PVD）在该群体中发生，下肢中较大的胫血管和甚至更大的供血动脉（即腘、股等）可以变得受损。如上文提到的，由于当前非侵入性测试（ABI、TBI、波形）的不良表现，PVD的诊断在患有糖尿病的患者中众所周知很难。这主要是由于在该患者群体中经常观察到的血管的不可压缩性质。然而，如图33A和33B中所示，采用中值HbT2与中值HbT1的比率深入了解患者中的外周血管疾病。如所描绘的，对于患有糖尿病和已知PVD的患者，测量了HbT2相对于HbT1中的显著增加，如通过倾听波形的专家所确定的。出于本研究的目的，通过多普勒测量的单相波形在此处用于表示患有外周血管疾病的患者。双相/三相波形被视为没有PVD的患者。在这个实例中，我们观察到关于中值HbT2和HbT1值的Hb比率对于具有单相波形的主体更大（2.1±0.5相对于1.2±0.1）。这表示对于被视为患有PVD的患者在Hb比率中的57%增加。这可能是由于汇集，所述汇集是由于随上游动脉变得阻塞的血液供应和引流不足而发生。图33B中显示的数据证实在患有PVD的患者中对PVD的敏感性高于常规方法（特别是与ABI的当前标准相比时），并且突出显示了该方法在发展原发性溃疡之前鉴定处于溃疡的最高风险中的患者的效用。
根据本公开内容的示例性实施方案，提供了快速和定量的工作流程，以鉴定需要提高护理（即，转诊至足科/血液科、更好的鞋、更频繁的健康检查）的所有背景（但最重要的是初级护理/社区）下的患者，因此可以对于最高风险的患者采取以更靶向方式的预防行动。基于严重性对糖尿病风险进行分层的典型工作流程显示于图34中。首先对患者的脚进行成像3401，然后可以将从提取的层数据生成的循环图和代表值（即中值、平均值、IQR）与数据库图或值进行比较3402，以表征患者的3403、3404和3405严重性/风险并且管理预防性护理。
本文呈现的系统和方法可以用于开发非糖尿病患者的足部灌注或Hb和StO概况，并且因此由其生成可以用作来自患者成像足的数据针对其进行比较的标准的典型值或图像图的查找表或数据库。
在关于图30A、30B、30C、31A和31B讨论的研究中，发现关于非糖尿病患者（n=26）的平均中值足HbT1值为56.6，伴随3.0的标准误。关于相同组的StO2值为60.0%，伴随2.5%的标准误。发现关于糖尿病患者（n=26）的平均中值足部值为44.3，伴随2.7的标准误。关于相同组的StO2值为70.6%，伴随2.9%的标准误。其中的代表性值提示HbT1中的22%减少和18%的增加将指示由于糖尿病的循环丧失。
在关于图32A和32B讨论的研究中，对于患有糖尿病小于10年的患者，与患有糖尿病和不具有感觉丧失的患者相比，患有糖尿病和感觉神经病（感觉丧失）的患者具有显著更低的HbT1（低~17%）和更高的StO2（高~17%）。该研究显示，基线变化中的此类变化可能是感觉丧失的指标。此外，这些循环变化可能在感觉丧失之前，如通过关于患有糖尿病大于10年的患者和具有感觉丧失的患者的循环概况（HbT1中的>17%降低和StO中的>17%增加）中的相似性证明的。
在关于图33A和33B讨论的研究中，发现平均中值足部Hb比率（HbT2/HbT1）值对于具有单相波形的主体（2.1±0.5相对于1.2±0.1）更大。这表示被视为患有PVD的患者在Hb比率中的57%增加。
上文讨论的研究用于描述患者群体中的代表性值的范围。
根据本公开内容的一个实施方案，光学测量装置包括具有一个或多个波长的光源，所述光源被配置为照射组织区域；检测器，其被配置为捕获在一个或多个照射波长处从组织的一个或多个层反射的光；处理器，其被配置为基于层提取的循环数据的检测信号，计算组织血管健康的一个或多个评估量，以及显示器或通信装置（例如，电子数据传输），其被配置为存储或报告组织血管健康。
根据本公开内容的一个实施方案，层提取的循环数据的检测信号包括反映不同皮肤层中的血红蛋白（“Hb”）分布的数据。
根据本公开内容的一个实施方案，使用可见和近红外区域中的结构光的组合来提取所提取的循环数据。
根据本公开内容的一个实施方案，提取的循环数据是从两层皮肤中提取的经提取的Hb数据—称为浅表乳突状真皮（毛细血管加权的）的第一层，以及称为更深的网状真皮（小动脉/小静脉加权的）的第二层。
根据本公开内容的一个实施方案，所提取的显示与保护性感觉丧失相关联和/或在保护性感觉丧失之前的循环数据中的变化。
根据本公开内容的一个实施方案，所提取的显示与O2提取不良相关联的循环数据中的变化，所述的O2提取不良是由于受损转运和/或低消耗而不是过度血液供给。
根据本公开内容的一个实施方案，所提取的显示与外周血管疾病（“PVD）的状态相关联的区室分布中的变化。
根据本公开内容的一个实施方案，光学测量仪器测量患有糖尿病的患者的肢体中的循环，其与由于糖尿病的进行性损害的严重性相关联。
根据本公开内容的一个实施方案，光学测量仪器使用可见光和近红外光。
根据本公开内容的一个实施方案，光学测量仪器使用结构光。
根据本公开内容的一个实施方案，光学测量仪器使用CCD或CMOS检测阵列来捕获逸出光(remitted light)的图像。
根据本公开内容的一个实施方案，光学测量仪器展示处理的生色团数据的图像。
根据本公开内容的一个实施方案，光学测量仪器展示处理数据的图像并允许选择值。
根据本公开内容的一个实施方案，光学测量仪器展示图像和值的统计分布。
根据本公开内容的一个实施方案，测量参数的方法，所述参数描述了由于糖尿病进展的循环丧失的度量。
根据本公开内容的一个实施方案，该方法测量层特异性Hb中的变化。
根据本公开内容的一个实施方案，该方法测量由于毛细管功能障碍的氧提取的缺乏。
根据本公开内容的一个实施方案，该方法鉴定关于患有神经病的患者的循环丧失。
根据本公开内容的一个实施方案，该方法鉴定在保护性感觉丧失之前的循环丧失。
根据本公开内容的一个实施方案，该方法测量参数，所述参数描述了由于患有糖尿病的患者中的外周血管疾病的循环丧失。
根据本公开内容的一个实施方案，该方法测量层特异性Hb中的变化。
根据本公开内容的一个实施方案，该方法测量HbT2中的增加。
根据本公开内容的一个实施方案，方法使得能够生成下肢灌注图用于提取足部特异性灌注的区域值。
根据本公开内容的一个实施方案，光学测量系统包括被配置为照射组织区域的具有一个或多个波长的光源。光学测量系统还包括被配置为捕获在一个或多个照射波长处从组织反射的光的检测器，被配置为基于检测信号计算组织血管健康的一个或多个评估量的处理器，以及被配置为存储或报告组织血管反应性的显示器或通信装置（例如，电子数据传输）。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，基于显示出光吸收和/或散射对比度的一种或多种表面下组织组成成分的浓度、横向分布和/或深度分布（例如，血液浓度、血液氧合、水/水合、胶原、脂质、外源性试剂），和/或基于衍生自显示出吸收和/或散射对比度的一种或多种组织组成成分的血管舒缩调节或血管反应性的评估量，组织血管健康的评估量可以包括组织健康和/或组织损伤风险的一个或多个评估量。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，检测器被配置为提供单个时间点捕获。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，检测器是2D成像检测器阵列。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，2D成像检测器阵列包括CCD/CMOS相机。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，检测器是单元件检测器。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，单元件检测器是去到检测系统的光电二极管和光纤中继器之一。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，检测器包括多重单元件检测器，其被配置为收集来自多个组织位置的反射光。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，源被配置为在组织表面上产生至少一个空间结构光图案。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，空间结构光被配置为执行空间频域成像。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，显示器是交互式触摸屏装置、平板电脑和数字电话之一。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，光学测量仪器被配置为通过有线或无线连接与计算机系统、平板电脑或数字电话对接。
根据本公开内容的一个实施方案，评估组织样品的组织血管健康的方法包括照射组织样品；并且在单个时间点捕获时评价组织样品的组织血管反应性。
根据本公开内容的一个实施方案，评估组织样品的组织血管健康的方法包括照射组织样品的区域，通过检测器（该检测器被配置为捕获从在一个或多个照射波长处从组织反射的光）捕获从组织的照射区域反射的光和从检测或捕获的光信号评估组织血管健康。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，基于显示出光吸收和/或散射对比度的一种或多种表面下组织组成成分的浓度、横向分布和/或深度分布（例如，血液浓度、血液氧合、水/水合、胶原、脂质、外源性试剂），和/或基于衍生自显示出吸收和/或散射对比度的一种或多种组织组成成分的血管舒缩调节或血管反应性的评估量，组织血管健康的评估量可以包括组织健康和/或组织损伤风险的一个或多个评估量。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，方法进一步包括报告或展示所照射的组织区域的评估的组织血管健康。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，方法进一步包括从所照射的组织区域的评估的组织血管反应性生成组织健康和/或风险的诊断。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，方法进一步包括响应于诊断来推荐疗法、治疗、治疗产品或行为改变。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，照射组织样品包括在组织表面上用空间结构光图案照射组织样品。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，照射组织样品包括在组织表面上用空间结构光图案照射组织样品。
根据本公开内容的一个进一步实施方案，空间结构光图案被配置为执行空间频域成像。
关于本文提供的任何实施方案描述的所有特点、元件、组件、功能和步骤预期可自由组合，并且可由来自任何其它实施方案的那些取代。如果仅关于一个实施方案描述某个特点、元件、组件、功能或步骤，则应当理解，该特点、元件、组件、功能或步骤可以与本文描述的每一个其它实施方案一起使用，除非另有明确说明。因此，本段在任何时候充当用于引入权利要求的在先基础和书面支持，其组合来自不同实施方案的特点、元件、组件、功能和步骤，或者用另一个实施方案的那些取代来自一个实施方案的特点、元件、组件、功能和步骤，即使下述描述没有明确地陈述，但在特定情况下，此类组合或取代是可以的。每一种可能的组合和取代的明确叙述过于繁琐，尤其是考虑到由本领域普通技术人员在阅读本说明书后将容易认识到每一种此类组合和取代的容许性。
在许多情况下，实体在本文中被描述为偶联到其它实体。应当理解，术语“偶联”和“连接”（或其形式中的任一种）在本文中可互换使用，并且在两种情况下，对于两个实体的直接偶联（没有任何不可忽略的（例如，寄生性介入）实体）和两个实体的间接偶联（具有一个或多个不可忽略的介入实体）是通用的。当实体被显示为直接偶联在一起，或被描述为偶联在一起而没有描述任何介入实体时，应当理解，这些实体也可以间接偶联在一起，除非上下文另有明确说明。
虽然实施方案易受各种修改和替换形式影响，但其具体实例已在附图中显示并在本文中详细描述。然而，应当理解，这些实施方案并不限于所公开的特定形式，相反，这些实施方案覆盖落入本公开内容的精神内的所有修改、等价物和替代物。此外，实施方案的任何特点、功能、步骤或元件以及通过不在该范围内的特点、功能、步骤或元件来限定权利要求的发明范围的负面限定可以在权利要求中陈述或加入权利要求中。

Claims (11)

1.用于提取不同组织层中的血红蛋白和氧饱和度水平的光学测量系统，其包括：
具有多个波长的光源，其被配置为照射组织区域，其中所述光源用结构光照射所述组织；
检测器，其被配置为捕获在多个照射波长处，从所照射的组织区域的两层或更多层组织反射的光信号；
处理器，其被配置为基于所捕获的光信号，计算组织血管健康的一个或多个评估量，所述评估量与由于糖尿病的循环并发症的严重性相关联，其中所述处理器被配置为基于所捕获的光信号，计算在所述两层或更多层组织中的每一层中的血红蛋白和氧饱和度水平，其中所述组织血管健康的一个或多个评估量包括基于所计算的在浅表和深层水平的血红蛋白水平的比率的溃疡风险；和
显示器或通信装置，其被配置为展示或报告与由于糖尿病的循环并发症的严重性相关联的组织血管健康的一个或多个评估量。
2.权利要求1的系统，其中所述光源用可见光和近红外光照射所述组织。
3.权利要求1的系统，其中所述检测器是2D成像检测器阵列。
4.权利要求3的系统，其中所述2D成像检测器阵列包括CCD/CMOS相机。
5.权利要求1的系统，其中所述检测器是单元件检测器。
6.权利要求5的系统，其中所述单元件检测器是去到检测系统的光电二极管和光纤中继器之一。
7.权利要求1的系统，其中所述显示器展示从所捕获光信号处理的数据的图像，展示所处理的数据的图像并且使得能够选择值，或展示图像和值的统计分布。
8.权利要求1的系统，其中所述显示器是交互式触摸屏装置、平板电脑和数字电话之一。
9.权利要求1的系统，其中所述光学测量系统被配置为通过有线或无线连接与计算机系统、平板电脑或数字电话对接。
10.检测器在制备光学测量系统中的用途，所述光学测量系统用于提取患者的不同组织层中的血红蛋白和氧饱和度水平，以通过如下的方法评估组织样品的组织血管健康，所述方法包括：
用来自光源的结构光的光信号照射患者的组织区域，其中所述光信号包括多个波长；
通过检测器捕获从所述照射的组织区域的两层或更多层组织反射的光，所述检测器被配置为捕获在多个照射波长处从所述组织反射的光；和
基于所捕获的光信号，评估由于糖尿病的循环并发症的严重性，所述由于糖尿病的循环并发症的严重性作为在所照射的患者的组织区域内的两层或更多层组织中的每一层中的组织特异性的血红蛋白和氧饱和度水平的分层的函数，其中所述组织血管健康的一个或多个评估量包括基于所计算的在浅表和深层水平的血红蛋白水平的比率的溃疡风险；和
由显示器或通信装置报告或展示所照射的组织区域内，与由于糖尿病的循环并发症的严重性相关联的组织血管健康的一个或多个评估量。
11.权利要求10的用途，其中照射所述组织的步骤包括用结构光照射所述组织。
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