CN116867429A - 用于对在血管内位置处的目标进行表征的系统 - Google Patents

用于对在血管内位置处的目标进行表征的系统 Download PDF

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Abstract

公开了用于基于对反射光的探测来表征血管内位置处的目标的设备和系统，其中，在集合的每个波长或波长范围下测量探测到的反射光强度。确定探测到的反射光强度之间的至少一个比率，包括至少两个离散的波长或波长范围的反射光强度之间的至少一个比率。基于至少一个比率，能够确定血管内位置处的目标的类型和/或成分。与全光谱分析相比，这提供了简单的分析系统。

Description

用于对在血管内位置处的目标进行表征的系统
技术领域
本发明涉及用于对诸如多种类型的血块之类的目标进行分类的系统。
背景技术
给脑部供血的动脉中的血块能够导致缺血性中风。这是发达国家的第三大常见死因，也是获得性神经失能的主要原因。在高收入国家中，由于预期寿命延长，预计受中风影响的绝对人数将大幅增加，即使中风发病率降低或维持在当前水平也是如此。中风也是医疗保健费用的重要消费方面。
最近的研究表明，在处置急性中风方面，血栓切除术(机械血栓清除)优于血栓溶解术(溶解血栓)，这引起了血栓切除设备的蓬勃发展。已经有大量的血栓切除设备广泛可用，新的血栓切除设备被定期引入市场。
血栓切除术的一个复杂因素是血块具有不同的成分，这取决于血块的病因和年龄。一些凝块富含红细胞，而另一些凝块富含纤维蛋白，还有一些凝块具有混合成分。根据凝块的成分的不同，血块具有不同的机械属性，这些不同的机械属性在血栓切除术期间会带来不同的挑战和风险。富含红细胞的凝块(所谓的“红色凝块”)是易碎的，具有凝块破裂的风险。富含纤维蛋白和/或血小板的凝块(所谓的“白色凝块”)具有弹性粘稠度并且难以抓取。更复杂的是，凝块可能是不均匀的，其成分会随着凝块的长度而变化。这对于较大的凝块尤其常见。
介入神经放射科医师更希望在选择血栓切除设备之前了解血块的成分。不幸的是，成像模态并不能提供足够的关于凝块的成分的信息。事实上，常常很难确定凝块的大小，因为像血管造影术这样的普通成像模态仅显示凝块的近侧位置，而不显示凝块的远侧位置。
首次选择正确的设备在血栓切除术中至关重要，因为完成处置的窗口时间很短。选择次优的处置策略可能需要额外的血块清除尝试，从而可能延长流程。随着血块变得越来越致密，接下来的每次尝试都变得越来越困难。在血栓切除术中也有明显的首遍效应，据报道，如果在首遍清除期间实现了凝块清除，则良好临床结果的可能性几乎加倍。
在流程期间选择不同的设备会大大增加成本，并且选择错误的设备会增加并发症的发生率。目前，在大约三分之一的流程中，会发生在主要方法失败后在流程期间切换血栓切除设备的类型的情况。
申请人已经考虑使用漫反射光谱(DRS)系统来鉴别血块。在漫反射光谱法中，白光用于照射漫反射样本，如生物组织。在样本内部，光被散射和吸收。收集一部分反向散射光并用分光计进行分析，从而得到了表征样本的光谱。典型地，这些光谱示出了被由吸收体(例如，血液、水和脂肪)引起的特征下降所穿透的散射背景。
在以下参考文献中给出了对该方法的详细描述，包括分析数据的方法：
R.Nachabé、B.H.W.Hendriks、A.E.Desjardins、M.van der Voort、M.B.van derMark的“Estimation of lipid and water concentrations in scattering media withdiffuse optical spectroscopy from 900to 1600nm”(J.of Biomed.Opt.，2010年，第15卷)；
R.Nachabé等人的“Estimation of biological chromophores using diffuseoptical spectroscopy:benefit of extending the UV-VIS wavelength range toinclude 1000to 1600nm”(Biomed.Opt.Express，第1卷，第5期，第1432-1442页，2010年)；以及
R.Nachabé等人的“Diagnosis of breast cancer using diffuse opticalspectroscopy from 500to 1600nm:comparison of classification methods”(J.Biomed.Opt.，第16卷，第8期，第087010页，2011年)。
申请人已经证明，DRS系统能够在体外环境和体内环境中测量人造血块的成分。然而，完整的DRS设置适合于研究，但是对于用于临床实践的商业产品来说，它太昂贵、太沉重并且太笨重。光是分光计就可能重达数公斤，并且在临床实践中广泛使用是非常昂贵的。将光耦合到光纤中的白光源是另一个沉重且昂贵的部件。
为了使血块鉴别成为能够在日常临床实践中使用的产品，需要紧凑、重量轻、鲁棒且便宜的系统。
发明内容
本发明由权利要求来限定。
根据本发明的一个方面的示例，提供了一种探测系统，包括：
光纤装置，其用于将光传输到对象体内的血管内位置和从所述血管内位置传输光；
光源装置，其用于生成具有至少两个离散的波长或波长范围的光，其中，所述光源装置被耦合到所述光纤装置；
控制器，其用于控制所述光源装置；
光探测器，其用于探测经由所述光纤装置从所述血管内位置接收的反射光；以及
处理器，其被配置为：
测量在所述集合的每个波长或波长范围下探测到的反射光强度；
确定所述探测到的反射光强度之间的比率，包括所述至少两个离散的波长或波长范围的反射光强度之间的比率；并且
至少根据所述比率来确定在所述血管内位置处的目标的类型和/或成分。
该系统能够通过确定特定波长的两个或更多个反射光强度之间的比率来探测目标的成分或者基于探测到的成分对目标进行分类，例如，组织类型或血块类型。术语“反射”的意思足够宽泛，以涵盖反向散射光或荧光。与全光谱分析相比，这种方法简化了系统。本发明基于这样的认识：光谱中的绝对测量强度没有多大意义，因此该系统能够改为使用针对不同波长测量的强度之间的相对强度。特别地，绝对强度由于很难控制的因素(如与组织的接触压力、光纤的弯曲半径等)而会发生变化，并且这使得在光谱中寻找图案变得非常困难。此外，没有必要测量整个光谱——测量几个(两个或更多个，例如，四个至九个)精心选择的波长的相对强度就足够了。特别地，光谱中的各种数据点高度相关，使得足以处理少量的关键波长来鉴别不同类型的光谱。
所述比率可以是两个反射强度之间的简单比率，但是它也可以更加复杂。例如，比率的分子可以是强度的组合(例如，和或差)，并且/或者比率的分母可以是强度的组合(例如，和或差)。
所述系统例如还包括输出部，所述输出部用于向显示设备输出确定目标类型(例如，凝块类型)或目标分类的结果。显示设备可以是系统的部分或者是系统与之通信的远程设备。
所述系统还可以基于凝块类型来输出对要使用的处置类型的建议。例如，在白色凝块和红色凝块的情况下，能够基于目标的分类来选择不同的血栓切除设备。
光纤装置可以是具有单纤芯或多纤芯的多模光纤。探测器例如是一个光电二极管或光电二极管的集合。控制器例如包括快速开启/关闭光源装置的光源或者调制这样的光源的电子器件。
处理器例如被配置为确定血块的类型。因此，所述系统可以用于辅助选择用于清除血块的处置类型，例如，血栓切除处置的类型。
波长的所述集合例如包括：包含低于620nm的波长的第一波长或波长范围，以及包含高于620nm的波长的第二波长或波长范围。
已经发现，当比较在高于和低于620nm的波长(例如，700nm和600nm)下的反射时，白色凝块和红色凝块具有不同的反射强度。特别地，在这样的范围内，白色凝块显示出降低的强度，而红色凝块显示出增加的强度。光源装置例如包括光源的集合。
所述集合例如包括离散的波长，每个离散的波长的波长带宽小于10nm(FWHM)，优选小于5nm。因此，可以使用窄带光源或者可以使用可准确调谐的光源，以在特定的期望波长下进行测量。
所述光源装置例如包括激光二极管的集合。
所述集合可以包括4至9个不同波长或波长范围。作为最小值，可能只有两个波长，但是更大数量的波长允许确定多个比率，或者在不同波长的反射光强度之间进行更复杂的比较。
光纤例如是部分一次性的，该一次性部分是血管内部分，并且光源装置、控制器、光探测器和处理器是控制台单元的部分。因此，成本较高的部分能够被重复使用，而与患者的身体接触的部分是一次性的。
所述系统还可以包括：
光学单元，其用于将不同波长或波长范围的所述集合的光复用到所述光纤装置中；以及
分束器或光纤分束器，其用于对所述反射光进行分束并且将所述反射光导向所述探测器。
因此，光纤装置将来自光源装置的波长组合传送到测量位置并且传送来自测量位置的反射光，所述反射光被分束以用于探测。波长选择元件也可以用于在光到达相关联的光探测器之前分离各种光波长。这些元件例如是滤色器、波长选择镜或棱镜。
在一个示例中，控制器可以被配置为以时分复用方式操作光源。在这种情况下，不同波长在不同时间被传递到血管内位置，并且这意味着单个宽带光电探测器可以用于所有波长。
在另一示例中，控制器可以被配置为同时操作光源，但是使用固有的不同波长来区分反射信号。在这种情况下，不同波长被同时传递到血管内位置，但是反射光能够通过使用波长选择元件来解复用。那么，对于每个不同波长或波长范围，优选地存在不同的光电探测器。
在又一示例中，控制器可以被配置为以频分复用方式操作光源，由此每个光源以独特的调制频率被调制。在这种情况下，不同波长可以再次被同时传递到血管内位置，但是单个宽带光电探测器仍然可以用于所有波长，因为各种波长的贡献能够通过它们的不同调制频率来区分。
在一个特定示例中，所述光源装置包括波长峰值在以下范围内的光源：
532nm±10nm；
642nm±10nm；
830nm±10nm；以及
915nm±10nm。
例如，在这些不同频率下的反射光强度之间的各种不同比率使得能够对红色凝块、白色凝块、混合凝块、血管壁或血液进行分类。在一些实施例中，接收到的反射光可能相对于光源装置提供的波长或波长范围有轻微的频移。
本发明还提供了一种对目标类型进行分类或确定目标成分的方法，包括：
接收针对至少两个离散的波长或波长范围的集合的光强度信息，其中，所述光强度信息与来自血管内位置处的目标的反射光有关；
确认针对所述集合中的每个离散的波长或波长范围的相应的光强度；
基于所确认的光强度来计算比率；并且
基于所述比率来关联所述目标的类型和/或成分。
这是应用于接收到的反射光的处理方法。
所述方法例如还包括基于所确定的类型或成分来建议处置选项。例如，在例如白色凝块、红色凝块和混合凝块的情况下，能够选择不同的血栓切除设备。
所述方法还可以包括将确定目标的类型和/或成分的结果输出到显示设备。
所述方法可以包括：在接收光强度信息之前，
生成具有至少两个离散的波长或波长范围的光；
将所述光传输到对象体内的血管内位置；
探测至少两个离散的波长或波长范围的集合的光，所述光包括从所述血管内位置处的所述目标反射的光。
这种方法是更完整的分析方法，而不仅仅是用于处理探测到的强度的处理方法。
本发明还提供了一种包括计算机程序代码单元的计算机程序，当所述程序在计算机上运行时，所述计算机程序代码单元适于实施上面定义的处理方法。
本发明还提供了一种其中存储有计算机程序的处理器。
参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐明。
附图说明
为了更好地理解本发明并且更清楚地示出如何将本发明付诸实践，现在将仅通过示例的方式参考附图，在附图中：
图1示出了针对五种不同类型的组织的原始反射光谱；
图2示出了通过将光谱除以共同波长处的强度而缩放的光谱；
图3示出了根据组织类型而缩放和平均化的来自图2的多条曲线；
图4示出了用于基于该强度比率来鉴别红色凝块和白色凝块的决策树节点；
图5示出了组织探测系统的第一示例；
图6示出了针对时分复用方法的强度-时间标绘图；
图7示出了决策树形式的决策算法的示例；
图8示出了针对基于频率调制强度的频分复用方法的强度-时间标绘图；
图9示出了组织探测系统的第二示例；
图10示出了所有可能的波长比率以及它们在鉴别白色凝块和血管壁方面的表现；
图11示出了用于在白色凝块与混合凝块之间进行分类的波长比率的另一标绘图；并且
图12示出了用于在红色凝块与血液之间进行分类的波长比率的另一标绘图。
具体实施方式
将参考附图来描述本发明。
应当理解，详细描述和具体示例虽然指示装置、系统和方法的示例性实施例，但是这仅用于说明的目的而并不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、权利要求和附图将更好地理解本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应当理解，这些附图仅仅是示意性的并且不是按比例绘制的。还应当理解，贯穿整个附图使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。
本发明提供了一种探测系统，该探测系统基于对来自血管内位置的反射光的探测，其中，在集合的每个波长或波长范围下测量探测到的反射光强度。确定探测到的反射光强度之间的至少一个比率，包括至少两个离散的波长或波长范围的反射光强度之间的至少一个比率。根据至少一个比率，能够根据血管内位置来确定目标的类型和/或成分，例如，组织、血管壁和血块。与全光谱分析相比，这提供了简单的分析系统。
本发明基于两点洞察。首先，反射光谱中的绝对强度没有多大意义，而不同波长之间的相对强度传达了更多的信息。第二，没有必要测量整个光谱——测量几个精心选择的波长的相对强度就足够了。
图1示出了针对五种不同类型的目标(血液、混合凝块、白色凝块、红色凝块和血管壁)以及针对每种组织类型的多个样本的原始反射光谱(强度-波长)。不同的目标类型有不同的灰色阴影。测得的绝对强度由于很难控制的因素(如与组织的接触压力、光纤的弯曲半径等)而会发生广泛变化，并且这使得在光谱中寻找图案变得非常困难。
图2示出了通过将每幅标绘图除以其在共同波长λ(这里例如λ＝800nm)下的相应强度而缩放的光谱。针对不同类型的目标(例如，不同类型的血块和血管壁组织)的共同特征变得更加明显。同样明显的是，并非需要光谱中的所有数据点来对目标的成分进行分类，因为光谱中的各种数据点是高度相关的。事实上，观看少量的关键波长就足以鉴别不同类型的光谱。
然而，只观看这些关键波长的绝对强度是不够的，还需要观看相对强度或强度比率。典型的强度比率r由下式给出：
其中，I是强度，λ1和λ2是波长或波长范围。针对相对强度也可以有其他表达式。例如，在一些情况下，可以考虑第三波长I(λ3)：
这当然是两个简单比率之间的减法。
因此，可以导出一对波长下的反射强度之间的比率，或者可以导出多个这样的比率，或者可以利用分子和/或分母的和或差来定义更复杂的比率，或者可以使用更复杂的函数。
通常，该值是无量纲的，使得它对应于强度之间的比率(或者甚至是其他类似的强度函数)。
现在将呈现简单比率如何能够鉴别组织类型的示例。基本示例是确定给定的光谱是来自富含红细胞的凝块(“红色凝块”)还是来自富含纤维蛋白和/或血小板的凝块(“白色凝块”)。
图3示出了根据组织类型而缩放和平均化的来自图2的多条曲线。标绘图30是与白色凝块相关联的曲线，而标绘图32与红色凝块相关联。
用箭头表示红色凝块和白色凝块在λ2＝700nm和λ1＝600nm之间的平均斜率。能够看出，红色凝块和白色凝块在波长低于700nm时非常不同。例如，能够分析图1和图2以显示白色凝块具有在600nm和700nm之间强度降低的光谱，而红色凝块具有在该范围内强度增加的光谱。在图3所示的平均值中能够最明显地看出这种情况。
因此，值能够用于鉴别红色凝块和白色凝块的光谱。如果rWR<1，则光谱很可能来自白色凝块，否则，光谱很可能来自红色凝块。
图4示出了用于基于这个强度比率来鉴别红色凝块和白色凝块的决策树节点。
在步骤40中，导出700nm处的强度与600nm处的强度之间的无量纲比率。在步骤42中，小于1的值指示负斜率，因此是白色凝块，而大于或等于1的值指示平坦或正斜率，因此是红色凝块。
对λ1和λ2的值的特定选择不是唯一的。λ1＝680nm，并且λ2＝550nm，或者可以使用相同光谱区内的任何其他波长组合。例如，第一波长或波长范围可以包括低于620nm的波长，而第二波长或波长范围可以包括高于620nm的波长。
而且，λ1和λ2不需要是完全单色的。然而，如果λ1或λ2变得太宽(例如波长展宽超过10nm)，则鉴别将会受到影响。在理想情况下，对某一波长的选择既要考虑鉴别能力，又要考虑合适光源的可用性。出于这个原因，优选将激光二极管作为光源，因为它们供应窄光谱线宽、高光强度、大量可供选择的波长并且容易低成本地调制。当前的LED通常具有太宽(>20nm)的发射光谱而不适用。此外，用单色激光将光耦合到小纤芯中会更加有效。
图5示出了组织探测系统的第一示例。该系统包括控制台单元50和光纤装置52，光纤装置52用于将光传输到对象体内的血管内位置54并传输来自血管内位置54的光。
光纤装置52是部分一次性的，该一次性部分是适合于插入血管的血管内部分，例如，导丝、导管或护套。光纤装置52例如是多模光纤，其具有单纤芯或多纤芯。它将光传输到患者的脉管系统中的选定位置并且从该选定位置传输光。
控制台50是不用于插入患者体内的可重复使用的部分。控制台包括光源装置56，光源装置56用于生成具有至少两个离散的波长或波长范围的集合的光。例如，存在具有4至9个单色光源的光源的集合。从光源装置56输出的光被耦合到光纤装置52。光学单元57将来自各种光源的光复用到光纤中，从而将光引导到血管内位置。
在这个示例中，光源装置包括分立的独立光源，例如，其中的每个都具有其自己的波长的激光二极管。
激光二极管由包括调制电子器件的控制器58控制，或者由处理器62控制。这能够快速开启/关闭或调制光源。
提供光探测器60，所述光探测器60用于探测经由光纤装置52从血管内位置接收的反射光。
对于返回的反射光，有分束器或光纤分束器66，所述分束器或光纤分束器66用于将光导向探测器60。任选地，波长选择元件(例如，滤色器、波长选择镜或棱镜)用于在光探测器60之前分离各种光波长。
处理器62实施分析，例如，图4的方法。因此，处理器62测量在波长的集合中的每个波长或波长范围下探测到的反射光强度，并且确定探测到的反射光强度之间的至少一个比率，包括至少两个离散的波长或波长范围的反射光强度之间的至少一个比率。
来自处理器的输出64是血管内位置处的组织(特别是与光纤装置的端部接触的组织)的类型和/或成分。
该输出例如被提供给显示器，在显示器上向用户显示类型和/或成分。显示器可以是控制台单元50的部分，或者显示器可以是远程设备，关于类型和/或成分的信息被例如无线地发送到该远程设备。处理器62还可以生成适合于组织(例如，凝块)的所识别的类型和/或成分的处置类型的建议。
光学连接器68使得一次性血管内部分能够与可重复使用的控制台50分离。在理想情况下，该连接器允许血管内部分的快速的断开连接和重新连接，以允许对血管内部分的容易的导航、扭转等。
在基于四个光源的示例中，这四个波长可以是532nm、642nm、830nm和915nm，当然也可以是其他组合(并且也可以是其他波长)。具有这些波长的激光二极管在市场上随处可见。
能够使用本领域已知的任何光学复用技术(例如，来自自由空间的面耦合、光纤分束器、锥形光纤、介质镜、分束器、全息光栅、光纤布拉格光栅等)将来自激光二极管的光束耦合到同一光纤中。
光经由光纤/分束器66的一条臂传输到光纤装置52中。能够经由同一光纤的不同纤芯来引导不同波长，或者可以在同一纤芯中引导所有波长。光纤将光导向待研究的组织中，并且收集从组织反射回来的一些光，并且将这些光引导回控制台。
典型地，将采取措施来使来自光纤内部的背向反射(即，来自尚未被组织反射的光)最小化。这能够例如通过以大于10°的角度抛光光纤小平面而使得从尖端反射的光落在光纤的接收角之外来实现。
从组织返回的光被引导到光纤/分束器66的第二支路中，并且被路由到探测器60。探测器确定所有波长的反射光强度I(λ1)、I(λ2)、I(λ3)、I(λ4)。
在一种方法中，为了节省成本和降低复杂性，光电探测器(例如，光电二极管或光电晶体管)不需要鉴别不同波长的光的能力。相反，为了确定I(λ1)…I(λ4)，这种方法对激光器采用时分驱动方案，如图6所示。
应当注意，在系统的替代实施例中，一次性设备包括位于一次性设备的近侧部分中的元件56、57、60、66，该近侧部分保持在患者体外，并且一个或多个光学连接器元件68使得一次性血管内设备能够被连接到可重复使用的控制台50。另外，控制台可以具有到一次性设备的近侧部分的电连接器，该电连接器用于电信号的发送/接收(例如对位于近侧部分(例如在手柄中)的光源装置和探测器的控制)。
图6示出了针对时分复用方法的强度-时间标绘图。四种不同的影线类型涉及四个不同波长或波长范围。在这种驱动方案中，激光器以如下方式被调制：使得在任何时间点最多有一个激光二极管正在发射。
将使用在仅具有λ1的波长的激光器激活时光电二极管探测到的光强度来确定I(λ1)，将使用在仅具有λ2的波长的激光器激活时光电二极管探测到的光强度来确定I(λ2)，以此类推。每个激光器正在发射的时间部分并不需要相等，但是能够被选择为补偿例如不同光强度或组织中的不同吸收。
处理单元使用测得的强度I(λ1)至I(λ4)来确定反射了光的组织的类型和/或成分。为此，处理单元首先根据上面的公式(1)或(2)来确定强度比率。
对于这个具有四个波长I(λ1)…I(λ4)的示例，根据公式(1)有六个不同的比率：I(λ1)/I(λ2)、I(λ1)/I(λ3)、I(λ1)/I(λ4)、I(λ2)/I(λ3)、(λ2)/I(λ4)、I(λ3)/I(λ4)。其他组合并不是完全不同的，例如，I(λ2)/I(λ1)只是I(λ1)/I(λ2)的倒数。
使用公式(2)可以导出许多额外的不同比率。
基于强度比率，处理单元然后确定组织的类型和/或成分。通过系统的用户接口(UI)或者由系统或连接器上的不同LED编码能够让医生看见/听见输出分类结果(例如，“红色凝块”)或成分信息(例如，“30％红细胞”)。这种分类能够使用决策方法的任意组合(例如，决策树、支持向量机(SVM)、最近邻算法或类似的机器学习和分类/回归方法)来完成。
图7描绘了决策树形式的决策算法的示例。已经使用来自图1中的一半光谱训练了基本决策树，并且已经在另一半光谱上验证了基本决策树，总准确度为85％。
在图7中，在步骤70中将比率I(532nm)/I(642nm)与0.8进行比较，并且根据结果，在步骤72中进一步比较I(915nm)/I(830nm)与阈值0.965，或者在步骤74中进一步比较I(830nm)/I(642nm)与阈值1.12。
根据步骤72的结果，在步骤76中对I(915nm)/I(532nm)与阈值0.73进行第四次比较。
这四个比率使得系统能够区分红色凝块、白色凝块、混合凝块、血管壁和血液，如图所示。
向树中添加额外的决策节点能够进一步提高准确度。例如，向树中添加三个额外的决策节点(具有五个不同波长)能够实现以更高的总准确度鉴别所有五个类别。
使用图7的方法实现的这些灵敏度值和特异性值对于临床使用来说已经足够了，并且能够通过更复杂的算法和/或通过使用更多波长来进一步提高灵敏度值和特异性值(如上所述)。
在上面的示例中，开启和关闭各个激光二极管以提供时分复用。取而代之地，也能够以不同的调制频率周期性地调制激光二极管。
图8示出了这样的频分复用系统。示出了四幅交叠的强度标绘图。每个光强度波形具有不同的调制频率(当然还有光本身的不同波长)。有各种众所周知的技术能从这样的混合信号中提取个体频率分量，例如，(快速)傅立叶变换技术、将调制信号与测得的信号相乘以及在多个时段上积分等。
代替对所有波长都使用单个光电探测器，可以对每个波长使用单独的光电探测器。
图9示出了具有单独的光电探测器的系统。它类似于图5，但是具有波长选择部件90以确保每个光电探测器(示出了四个光电探测器，它们一起形成总探测器60)仅测量来自其预期波长的信号。在最简单的情况下，这个波长选择元件能够是每个探测器前面的滤色器。其他可能性包括棱镜、波长选择镜、光栅、具有血块类型(例如，红色凝块、混合凝块、白色凝块)的主光谱分量的过滤特性的多元光学元件等。
探测器的这种波长选择性能够与上述示例中的时分复用驱动方案或频分复用驱动方案相结合。例如，有可能明确地探测到在不同于发射频率的波长下的信号，如果组织是荧光的，则可能发生这种情况。
上面描述了对多个激光二极管的使用，但是也可以改为使用一个或多个多波长光源或可调谐光源。也可以使用集成光学器件，它将光源装置集成到单个芯片中。也可以使用LED，它例如与滤色器或其他波长选择元件一起使用以减小波长扩展。然而，基于成本和性能，激光二极管提供了最合适的当前技术。
决策树示例如上所示，它用于对凝块类型和血管壁进行分类。然而，也可以使用其他方法，例如包括使用机器学习算法的分析。
从图7中可以清楚地看到，不同的强度比率可以有助于鉴别不同的组织类型。
例如，图10示出了所有可能的波长比率以及它们在鉴别白色凝块和血管壁方面的表现。灰度级越暗，则鉴别度越好。在这种情况下，最佳组合是在涉及915nm或1154nm的相当窄的波段内。
图11示出了在白色凝块和混合凝块之间进行分类的分析的另一示例。在这种情况下，最好的鉴别使用580nm左右或535nm左右的波长。
图12示出了对红色凝块和血液进行分类的分析的另一示例。在这种情况下，最好的鉴别使用640nm左右或者830nm左右的波长。
因此，不同的比率可以用于区分不同的组织类型。
本发明对于缺血性中风的处置特别有意义。然而，除了中风之外，本发明还可以应用于分析其他血管(例如，冠状动脉、肺血管和腿部中的外周血管)中的凝块或堵塞。
根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时能够理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”并不排除多个。
单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能，例如，控制器的功能。处理器可以被多个处理器或处理单元代替，从而划分单个处理器的各种功能。
某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中的事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起供应的或作为其他硬件的部分的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线电信系统进行分布。
如果在权利要求书或说明书中使用了术语“适于”，则应当注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置为”。
在权利要求中的任何附图标记均不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于表征目标的设备，所述设备包括处理器(62)，所述处理器被配置为：
接收针对至少两个离散的波长或波长范围的集合的光强度信息，其中，所述光强度信息与来自血管内位置处的目标的反射光有关；
确认针对所述集合中的每个离散的波长或波长范围的相应的光强度；
基于所确认的光强度来计算比率；并且
基于所述比率来关联所述目标的类型和/或成分。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述处理器(62)被配置为确定血块的类型和/或成分。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述处理器还被配置为基于所述目标的所述类型和/或成分来输出对要使用的处置的建议。
4.一种用于表征目标的系统，包括：
光纤装置(52)，其用于将光传输到对象体内的血管内位置和从所述血管内位置传输光；
光源装置(56)，其用于生成具有至少两个离散的波长或波长范围的光，其中，所述光源装置被耦合到所述光纤装置；
光探测器，其用于探测经由所述光纤装置从所述血管内位置接收的至少两个离散的波长或波长范围的集合的反射光；以及
根据权利要求1至3中的任一项所述的设备。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述集合包括：包含低于620nm的波长的第一波长或波长范围，以及包含高于620nm的波长的第二波长或波长范围。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其中，所述集合包括离散的波长，每个离散的波长的波长带宽小于10nm的FWHM，例如小于5nm的FWHM。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的系统，其中，所述光源装置(56)包括激光二极管的集合。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的系统，其中，所述集合包括4至9个不同波长或波长范围。
9.根据权利要求4至8中的任一项所述的系统，其中，所述光纤装置(52)是部分一次性的，并且所述光源装置、所述光探测器和所述处理器是控制台单元(50)的部分。
10.根据权利要求4至9中的任一项所述的系统，还包括：
光学单元(57)，其用于将不同波长或波长范围的所述集合的光复用到所述光纤装置中；以及
分束器或光纤分束器(66)，其用于对所述反射光进行分束并且将所述反射光导向所述探测器。
11.根据权利要求4至10中的任一项所述的系统，其中，所述处理器被配置为：调制所述光源以提供时分复用，或者利用不同的调制频率调制所述光源以提供频分复用。
12.根据权利要求4至11中的任一项所述的系统，其中，所述处理器被配置为同时操作所述光源，并且波长选择元件被用于分离用于探测的不同波长。
13.根据权利要求4至12中的任一项所述的系统，其中，所述光源装置(56)包括波长峰值在以下范围内的光源：
532nm±10nm；
642nm±10nm；
830nm±10nm；以及
915nm±10nm。
14.一种表征目标的方法，包括：
接收针对至少两个离散的波长或波长范围的集合的光强度信息，其中，所述光强度信息与来自血管内位置处的目标的反射光有关；
确认针对所述集合中的每个离散的波长或波长范围的相应的光强度；
基于所确认的光强度来计算比率；并且
基于所述比率来关联所述目标的类型和/或成分。
15.根据权利要求14所述的方法，包括：在接收光强度信息之前，
生成具有至少两个离散的波长或波长范围的光；
将所述光传输到对象体内的血管内位置；
探测至少两个离散的波长或波长范围的集合的光，所述光包括从所述血管内位置处的所述目标反射的光。
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