ITPI20090147A1 - Metodo di imaging spettrale in profondita' e attrezzatura che attua tale metodo - Google Patents

Description

“METODO DI IMAGING SPETTRALE IN PROFONDITÀ, E ATTREZZATURA CHE ATTUA TALE METODOâ€

DESCRIZIONE

Ambito dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un metodo ed un apparato per effettuare analisi di spettroscopia ottica. In particolare, l’invenzione si riferisce ad un apparato per condurre analisi in campo medico, allo scopo di valutare la concentrazione e la distribuzione di vari componenti nei diversi tessuti biologici, a varie profondità.

Brevi cenni alla tecnica nota – Problemi tecnici

È nota l’applicazione di tecniche spettroscopiche per determinare la composizione di un campione a vari livelli di profondità. Tali tecniche sfruttano l’interazione tra la materia e la radiazione elettromagnetica nel campo del visibile e dell’infrarosso: poiché i diversi costituenti presenti in un campione hanno di norma spettri di assorbimento diversi, irradiando un campione con radiazioni luminose di diverse lunghezze d’onda, e studiandone lo spettro di assorbimento, si può ricostruire la concentrazione di tali costituenti nei vari punti del campione.

È poi nota l’applicazione di tali tecniche nel campo dell’imaging medico, per studiare, in modo non invasivo, la distribuzione, in organi di pazienti, di tessuti biologici e sostanze come acqua, metaboliti, lipidi, CO2, edema ed altre di interesse diagnostico. In particolare, tali tecniche sono in uso per determinare la composizione dei tessuti del miocardio, tipicamente nel corso di interventi a cuore aperto.

I metodi spettroscopici in uso prevedono di studiare sequenzialmente i vari punti di illuminazione, proiettando su ciascun punto, in sequenza, una luce avente diverse lunghezze d’onda. La necessità di eseguire tale doppia scansione comporta tempi lunghi di raccolta dei dati.

Nella pratica, si esegue una scansione lineare in cui la superficie di un tessuto viene irradiata mediante una pluralità di elementi ottici fissi o mobili, in genere disposti secondo una linea ossia un array, ciascuno dei quali irradia in sequenza punti di illuminazione disposti secondo la direzione della scansione. Specifici sensori ottici come fotodiodi raccolgono la luce riflessa o trasmessa da rispettivi punti di illuminazione, permettendo di studiare lo spettro di assorbimento e dedurre la composizione del tessuto in corrispondenza di ciascun punto di illuminazione.

In particolare, in in un tipo di scansione cd. time resolved (TR) si usano impulsi di luce, e la profondità di analisi à ̈ proporzionale al tempo di propagazione che si analizza: maggiore il ritardo di un impulso riflesso, maggiore la profondità raggiunta perchà ̈ maggiore il cammino ottico.

La natura della radiazione usata obbliga inoltre a usare radiazioni di bassa intensità, per non danneggiare i tessuti. Ciò richiede di usare sistemi particolarmente sensibili per ricevere la radiazione riflessa; nelle applicazioni correnti si ricorre spesso a dispositivi basati sulla tecnica nota come “Time Correlated Single Photon Counter†(TC-SPC), in cui, per semplificare, singoli fotoni riemessi dai tessuti vengono contati (SPC) in istanti successivi (TC). Tale tecnica comporta intrinsecamente lunghi tempi di applicazione, inoltre l’elevata sensibilità obbliga paradossalmente a limitare la potenza della radiazione irradiata, per mantenere la quantità dei fotoni raccolti inferiore alla capacità massima di conteggio dello strumento, evitando i fenomeni di accumulo di errori (pileup error) caratteristico delle tecniche TC-SPC.

Nella pratica, nelle indagini spettroscopiche viene utilizzata luce continua (CW), luce modulata in frequenza (FM), o luce impulsata (Time-Resolved o TR). L’impiego di luce impulsata prevede di estrarre i parametri di scattering ed assorbimento dalla distribuzione dei tempi di volo dei fotoni che raggiungono il ricevitore, e dà le informazioni più complete; la strumentazione necessaria à ̈ tuttavia costosa, e comporta lunghi tempi di misura.

In sintesi, i principali problemi tecnici che affliggono le tecniche spettroscopiche in uso sono:

- lunghi tempi di elaborazione, dovuti alla necessità di attivare in sequenza le varie lunghezze d’onda, le varie posizioni ed i vari ricevitori, ed anche alla necessità di adottare basse intensità di emissione, in caso di ricevitori TC-SPC;

- basso rapporto segnale/rumore, e quindi cattiva qualità dell’immagine, tanto maggiore quanto maggiore à ̈ la profondità dell’indagine, a causa della necessità di adottare basse intensità di emissione;

- costi elevati delle attrezzature, in particolare, per effetto dell’elevato numero di ricevitori necessari;

Sono state proposte varie tecniche per migliorare le prestazioni delle indagini spettroscopiche, in particolare nel campo dell’imaging medico. Ad esempio, in Mo, W. & Chen, N. (2008), “Fast time-domain diffuse optical tomography using pseudorandom bit sequences†, Opt. Express 16(18), 13643--13650 si riferisce una tecnica di imaging in cui una singola sorgente continua di radiazione luminosa viene codificata con una parola, per poi ricostruire il segnale utilizzando un ricevitore a correlazione. Ciò permette di ridurre, sia pure in modo limitato, i tempi di misura e di semplificare l’elaborazione, ma non di risolvere in modo sostanziale i problemi tecnici sopra indicati, in particolare la necessità di attivare in sequenza tanto le lunghezze d’onda che i punti di emissione e di raccolta.

In US2009240139 Ã ̈ descritta una metodologia per effettuare la tomografia ottica, in cui si combinano segnali modulati in frequenza, modulati nel tempo, e telecamere 3D.

In WO2008080083 viene effettuata una codifica in tempo e frequenza implementate dall’hardware.

Sintesi dell’invenzione

È scopo della presente invenzione fornire un metodo ed un apparato per effettuare analisi spettroscopiche di un campione, in particolare di un tessuto biologico, riducendo i tempi di esecuzione rispetto a quanto possibile con i metodi e gli apparati attualmente in uso.

È scopo particolare della presente invenzione fornire un siffatto apparato che permetta di eseguire analisi spettroscopiche su di un paziente in tempi paragonabili a quelli delle tecniche radiografiche.

È inoltre scopo della presente invenzione fornire un siffatto apparato, che abbia un costo ridotto rispetto ai dispositivi noti.

È altresì scopo della presente invenzione fornire un siffatto metodo ed un siffatto apparato, che permettano di effettuare analisi spettroscopiche non influenzate dalla luce ambiente circostante il luogo di esecuzione dell’analisi.

È altresì scopo della presente invenzione fornire un dispositivo che possa essere associato ad uno spettrografo di tecnica nota per eseguire siffatto metodo.

Questi ed altri scopi sono raggiunti da un metodo per effettuare un’analisi spettroscopica su una pluralità di regioni di un campione, detto metodo prevedendo le fasi di: - predisporre una sorgente di una prima radiazione elettromagnetica ottica comprendente una pluralità di componenti aventi rispettive lunghezze d’onda;

- predisporre una pluralità di siti distribuiti su una determinata superficie per emettere la prima radiazione elettromagnetica;

- disporre detta superficie affacciata su una corrispondente zona di detto campione in modo che tutta la superficie del campione sia raggiunta dalla prima radiazione uscente da detti siti;

- emettere detta prima radiazione su detta zona del campione;

- ricevere dal campione una seconda radiazione elettromagnetica che à ̈ restituita per effetto della prima radiazione elettromagnetica;

- analizzare la seconda radiazione elettromagnetica e associare a ciascuna regione del campione e per ciascuna lunghezza d’onda un’intensità di detta seconda radiazione, in modo da associare a ciascuna regione del campione uno spettro di assorbimento dipendente da una proprietà di tale regione del campione;

la caratteristica principale di tale metodo essendo che esso comprende inoltre le ulteriori fasi di:

- scegliere, per ciascuna delle lunghezze d’onda di detta prima radiazione un rispettivo codice di lunghezza d’onda; - codificare rispettive componenti della prima radiazione che escono a dette lunghezze d’onda con detto rispettivo codice di lunghezza d’onda, ottenendo rispettive componenti codificate in lunghezza d’onda;

- unire le componenti codificate formando detta prima radiazione elettromagnetica;

- distribuire la prima radiazione elettromagnetica in una pluralità di fasci di radiazioni e convogliare ciascun fascio di radiazione in un rispettivo sito di emissione; - scegliere, per ciascuno dei siti di emissione, un rispettivo codice di sito di emissione;

- codificare ciascun fascio di radiazione con detto rispettivo codice di sito di emissione;

- decodificare detta seconda radiazione restituita dal campione, producendo una pluralità di frazioni della seconda radiazione, ciascuna frazione essendo associata ad una sola delle lunghezza d’onda e ad uno solo dei siti di emissione, in modo che per ciascun sito di emissione sia possibile confrontare in modo sostanzialmente istantaneo ciascuna frazione associata ad una rispettiva lunghezza d’onda con la componente della prima radiazione avente la medesima lunghezza d’onda, le componenti della prima radiazione elettromagnetica essendo emesse simultaneamente.

In altre parole, il metodo secondo l’invenzione utilizza un procedimento di Wavelength Division Multiplexing (WDM) per codificare le lunghezze d’onda, ed un doppio procedimento di Code Division Multiplexing (CDM) per codificare la lunghezza d’onda e i siti di emissione, rendendo possibile il riconoscimento e l’attribuzione sostanzialmente simultanea ed immediata di ciascuna componente della radiazione restituita dal campione ad una lunghezza d’onda e ad un sito di emissione, per tutta la zona del campione interessata. Quindi, à ̈ possibile distribuire una pluralità di siti sulla superficie, in modo da coprire tutto il campione. In tal modo, non à ̈ necessario effettuare alcuna scansione, con lettura istantanea del risultato spettrografico.

Vantaggiosamente, detta fase di decodifica prevede:

- ricevere copie multiple di detta seconda radiazione emessa da detto campione, ciascuna copia avendo un determinato ritardo e/o attenuazione,

- associare ciascun ritardo e/o attenuazione un ritardo ad una profondità approssimata di penetrazione di detta prima radiazione nel campione

- ricostruiamo detto spettro di assorbimento in modo tridimensionale, comprendente due coordinate di posizione di detto sito ed una coordinata di profondità in detto campione.

Vantaggiosamente, detta prima radiazione à ̈ una composizione di radiazioni laser aventi rispettive lunghezze d’onda.

Il metodo secondo l’invenzione offre numerosi vantaggi rispetto alle tecniche note ed in uso oggi utilizzate, sotto vari aspetti:

- l’architettura proposta evita di dover attivare in sequenza le varie lunghezze d’onda, le varie posizioni, i vari ricevitori, con una notevole riduzione dei tempi di misura: il tessuto à ̈ eccitato da tutti i laser e da tutte le posizioni contemporaneamente, e il ritardo residuale che deriva dalla necessità di correlare i codici o parole utilizzate nella codifica con i segnali arrivati a destinazione, à ̈ infatti di vari ordini di grandezza minore del risparmio di tempo ottenuto grazie all’introduzione della codifica;

- à ̈ possibile evitare il TC-SPC, in favore di un semplice SPC, eliminando la necessità di attenuare fortemente le sorgenti per non incorrere nel “pile-up error†tipico dl TC-SPC: la conseguenza à ̈ un maggior rapporto segnale rumore (SNR) e quindi, ancora, un minor tempo richiesto per completare la misura;

- la tecnica à ̈ applicabile con successo anche a sorgenti continue CW, molto più economiche e compatte, oltre che a sorgenti pulsate;

- poiché la localizzazione della sorgente à ̈ effettuata utilizzando un codice, à ̈ il necessario un numero molto minore di ricevitori, a favore della riduzione dei costi dell’apparato.

In particolare, le lunghezze d’onda sono comprese tra 400 e 1400 nanometri, ossia nel campo della luce visibile e del vicino infrarosso (NIR), preferibilmente tra 650 e 1000 nanometri, ossia in una porzione del vicino infrarosso.

Preferibilmente, i codici di lunghezza d’onda formano una pluralità di codici sostanzialmente ortogonali, cioà ̈ di codici aventi cross-correlazione sostanzialmente nulla.

Preferibilmente, i codici di sito di emissione formano una pluralità di codici sostanzialmente ortogonali.

In particolare, tali lunghezze d’onda comprendono i valori di 690, 760, 920, 980 nanometri.

Il metodo può essere utilizzato per condurre analisi a scopo diagnostico su un campione comprendente un tessuto biologico, il campione comprendendo un tessuto biologico. Più in dettaglio, il metodo secondo l’invenzione permette il monitoraggio trans-toracico dell’ossigenazione, edema e contenuto lipidico del cuore di un paziente. Inoltre, grazie alla precisione raggiunta à ̈ possibile amplificare la seconda radiazione in modo da raggiungere profondità nel campione tali che l’analisi spettrografica possa permettere di essere applicata anche sul corpo esterno del paziente, in modo di essere totalmente non invasiva.

Gli scopi sopra elencati ed altri sono altresì raggiunti da un apparato per effettuare un’analisi spettroscopica su una pluralità di regioni di un campione, detto apparato essendo provvisto di:

- una sorgente di una prima radiazione elettromagnetica ottica comprendente una pluralità di componenti aventi rispettive lunghezze d’onda;

- una pluralità di siti distribuiti su una determinata superficie di emissione della prima radiazione elettromagnetica;

detta superficie essendo affacciata su una corrispondente zona di detto campione in modo che tutta la superficie del campione sia raggiunta dalla prima radiazione elettromagnetica uscente da detti siti;

- uno o più ricevitori per ricevere dal campione una seconda radiazione elettromagnetica che à ̈ restituita per effetto della prima radiazione elettromagnetica;

- mezzi per analizzare la seconda radiazione elettromagnetica e associare a ciascuna regione del campione e per ciascuna lunghezza d’onda un’intensità di detta seconda radiazione, in modo da associare a ciascuna regione del campione uno spettro di assorbimento dipendente da una proprietà di tale regione del campione;

la caratteristica principale dell’apparato à ̈ che esso à ̈ inoltre provvisto di:

- mezzi per codificare rispettive componenti della prima radiazione che escono a dette lunghezze d’onda con un codice di lunghezza d’onda predeterminato, ottenendo rispettive componenti codificate in lunghezza d’onda;

- mezzi per unire le componenti codificate ottenendo detta prima radiazione elettromagnetica;

- mezzi per distribuire la prima radiazione elettromagnetica in una pluralità di fasci di radiazioni ed a convogliare ciascun fascio di radiazione in un rispettivo sito di emissione;

- mezzi per codificare ciascun fascio di radiazione con un rispettivo codice di sito di emissione;

- mezzi per decodificare detta seconda radiazione restituita dal campione, producendo una pluralità di frazioni della seconda radiazione, ciascuna frazione essendo associata ad una sola delle lunghezza d’onda e ad uno solo dei siti di emissione, in modo che per ciascun sito di emissione sia possibile confrontare in modo sostanzialmente istantaneo ciascuna frazione associata ad una rispettiva lunghezza d’onda con la componente della prima radiazione avente la medesima lunghezza d’onda, le componenti della prima radiazione elettromagnetica essendo emesse simultaneamente.

Il ricevitore può essere un ricevitore APD, ossia un ricevitore comprendente uno o più diodi APD o diodi a valanga. Ciò comporta un’ulteriore riduzione dei costi.

In alternativa, ma non esclusivamente, il ricevitore può essere un ricevitore SPC (Single Photon Counter). Tale soluzione à ̈ particolarmente adatta al caso in cui sia necessaria una sensibilità particolarmente elevata.

In ambedue i casi, Ã ̈ possibile utilizzare le potenze ottiche massime ammissibili, per non danneggiare i tessuti, senza doverle limitare come nella tecnica TC-SPC.

I mezzi per decodificare possono comprendere un decodificatore a correlazione. In altre parole, l’apparato può comprendere un ricevitore a correlazione, intendendo con ricevitore un sistema integrato atto a ricevere e decodificare.

In alternativa, i mezzi per decodificare possono comprendere un decodificatore di tipo rake. In altre parole, l’apparato può comprendere un ricevitore di tipo rake o “rake-receiver†, in cui il ricevitore à ̈ inteso come sopra indicato. Tale soluzione à ̈ particolarmente adatta quando à ̈ richiesto un rapporto segnale/rumore particolarmente elevato, come nel caso di indagini in profondità. Nei comuni processi di comunicazione mediante segnali elettromagnetici, i ricevitori rake sono utilizzati per limitare o eliminare il fenomeno del “multipath fading†, ossia per consentire un riconoscimento più robusto di un segnale che viene ricevuto attraverso cammini multipli. Essi, infatti, permettono di combinare costruttivamente le porzioni del segnale che, per effetto di fenomeni di riflessione, rifrazione ed altri, giungono al ricevitore un certo ritardo l’una rispetto all’altra. Nell’ambito della presente invenzione i ricevitori rake sono impiegati per aumentare la risoluzione in profondità della misura. Infatti, statisticamente, tanto maggiore à ̈ la profondità che un fotone ha raggiunto all’interno del campione, tanto maggiore à ̈ il ritardo con cui esso raggiunge il ricevitore, che, se dotato di una struttura di tipo rake, permette di ricostruire indipendentemente segnali aventi diversi ritardi temporali.

Il decodificatore può comunque essere di un qualsiasi altro tipo atto a decodificare segnali codificati CDMA, come un decodificatore di Viterbi.

Alcuni scopi particolari del’invenzione sono inoltre raggiunti da un’apparecchiatura per imaging medico per eseguire analisi spettroscopiche in luce diffusa di un campione comprendente un tessuto biologico, in particolare un apparato di imaging medico per monitorare il grado di ossigenazione del cuore di un paziente, comprendente un apparato come quello sopra descritto.

L’invenzione rende quindi agevole l’upgrade di strumenti esistenti, i particolare in campo medico, l’interesse verso i quali à ̈ in progressivo aumento.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:

– la figura 1 à ̈ uno schema funzionale semplificato di un apparato che attua il metodo secondo l’invenzione;

Descrizione di una forma realizzativa preferita

Con riferimento alla figura 1, viene mostrato schematicamente un apparato 10 per attuare il metodo secondo l’invenzione per eseguire un’analisi spettroscopica su una pluralità di regioni di un campione 11. L’apparato 10 comprende in cui una sorgente di una prima radiazione elettromagnetica, formata da una pluralità di emettitori 1, in particolare diodi fotoemettitori, ciascuno dei quali à ̈ atto ad emettere una componente della prima radiazione elettromagnetica; ciascuna componente à ̈ costituita da una radiazione avente una lunghezza d’onda compresa ad esempio tra 400 e 1400 nanometri, preferibilmente una radiazione nel vicino infrarosso avente lunghezza d’onda tra 650 e 1000 nanometri.

Le componenti provenienti dagli emettitori 1 possono essere continue o pulsate. Esse vengono convogliate attraverso rispettive fibre ottiche 2 a rispettivi modulatori ottici 3, pilotati dal code master 4, che li accende e li spegne in base a quattro parole o codici di lunghezza d’onda. Tali codici sono preferibilmente ortogonali tra di loro, ossia hanno cross-correlazione sostanzialmente nulla. I modulatori 3 ed il code master 4 forniscono quindi mezzi per codificare ciascuna componente della prima radiazione, producendo rispettive componenti codificate in lunghezza d’onda. Tali componenti codificate, a banda larga, giungono attraverso rispettive fibre ottiche 5 al coupler 6, in cui vengono unite, formando la prima radiazione elettromagnetica.

La prima radiazione elettromagnetica 1 viene distribuita da uno splitter 7 in una pluralità di fasci di radiazione, ognuno dei quali contiene le quattro lunghezze d’onda modulate in codice; i fasci vengono convogliati attraverso una pluralità di fibre di lancio 8 in rispettivi siti di emissione o posizioni di lancio 9. Per designare ciascun sito di emissione sono definiti ulteriori codici di sito, anch’essi preferibilmente ortogonali fra loro e rispetto ai codici di lunghezza d’onda. Tali codici di sito di emissione sono utilizzati per codificare i fasci di radiazione, ad opera di mezzi di codifica associati allo splitter 7 ed ancora al code master 4.

Globalmente, i mezzi di codifica forniti dal code master 4, dai modulatori 3 e dallo splitter 7 eseguono una combinazione di un Wavelength-division multiplexing (WDM) e di due Code-division multiplexing (CDM) innestati per effetto della quale ciascuna lunghezza d’onda e ciascuna fibra di lancio 8 sono in tal modo identificate da un codice univoco. Più in dettaglio, la codifica CDM può essere sia sincrona (con codici ortogonali) che asincrona.

I siti di emissione 9 ed il campione 11 sono disposti in modo che i fasci di radiazione luminosa provenienti dai siti 9 siano ricevuta dal campione 11. Ciascuna regione del corpo 11 assorbe la radiazione del fascio da cui à ̈ raggiunta alle varie lunghezze d’onda in modo dipendente da una proprietà locale del campione stesso, in particolare in base alla composizione. Ad esempio, nel caso di un’applicazione di imaging medico ad un organo o ad un tessuto di un paziente, si ha un assorbimento differente alle varie lunghezze d’onda in ragione del tipo e dello stato di tessuti localmente presenti, della presenza nei tessuti di sostanze come acqua, metaboliti ed altro.

Pertanto, le varie regioni del campione, sottoposte ai rispettivi fasci luminosi di intensità tale da interagire alle varie profondità, restituiscono una seconda radiazione elettromagnetica la cui distribuzione rispetto alle varie lunghezze d’onda à ̈ diversa dalla distribuzione della prima radiazione, e dal confronto della prima e della seconda radiazione à ̈ possibile ricavare uno spettro di assorbimento e scattering che fornisce un’informazione circa la composizione e più in generale lo stato delle regioni del campione 11.

Più in dettaglio, la radiazione proveniente dalle varie regioni del campione 11 viene ricevuta nei siti di raccolta o ricevitori 12. La seconda radiazione, come ricevuta dai ricevitori 12, viene convogliata attraverso fibre ottiche 16 ad un decodificatore o demodulatore 13, in cui i codici di lunghezza d’onda e di sito di emissione vengono utilizzati per riconoscere le lunghezze d’onda, permettendo di determinare in modo sostanzialmente immediato e simultaneo lo spettro di assorbimento e scattering delle diverse regioni del campione 11, e quindi di realizzare una mappatura del campione 11, a varie profondità. Tale mappatura può essere rappresentata mediante dispositivi e sistemi di rappresentazione 19 di tipo noto, ad esempio una riproduzione istantanea su pellicola o su uno schermo.

I ricevitori 12 possono comprendere fotodiodi a valanga oppure rilevatori a conteggio di singoli fotoni; associati ad una adatto decodificatore 13 essi realizzano, rispettivamente, un sistema di ricezione e di decodifica APD o SPC.

I siti 12 possono essere semplici fasci di fibre ottiche, con o senza collimatori, in tal caso e che gli APD o gli SPC sono localizzati nel decodificatore 13.

Il decodificatore 13 opera inoltre un confronto tra la seconda e la prima radiazione elettromagnetica. A tale scopo, poiché le varie lunghezze d’onda sono attenuate in modo diverso nel passaggio attraverso i tessuti, il decodificatore 13 emette un segnale di attenuazione 17 destinato ad un equalizzatore 15, il quale in base al segnale 17 provvede a controllare le potenze delle componenti modulate in lunghezza d’onda emesse dalle sorgenti 1, e quindi le potenze dei segnali modulati in CDM. Infatti, il CDMA richiede l'equalizzazione delle potenze in ricezione. La potenza di emissione dei singoli laser viene quindi modulata dinamicamente, motivo per cui non à ̈ possibile usare l'intensità a ricevitore per valutare lo spettro di assorbimento. La risposta impulsiva di quella parte di tessuto alle varie lunghezze d'onda e da questa estrarre il coefficiente di attenuazione e di scattering.

Il sistema di ricezione e codifica formato dai ricevitori 12 e dal decodificatore 13 può avere una struttura di tipo rake, atta a trattare in modo differenziato i fotoni in arrivo in base al tempo impiegato per raggiungere i ricevitori 12. Ciò consente, in particolare, di studiare lo spettro di assorbimento e di scattering e quindi le caratteristiche del campione 13 alle diverse profondità. Il sistema può tuttavia essere anche del tipo a correlazione, o un qualsiasi altro atto a decodificare segnali CDMA.

L’apparato comprende inoltre un clock master 12 che ha il compito di sincronizzare i modulatori 3,3’ e di pilotarli con i codici corretti.

La descrizione di cui sopra di una forma realizzativa del metodo e dell’apparato secondo l’invenzione, e delle modalità di utilizzo dell’apparato, à ̈ in grado di mostrare l’invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per eseguire un’analisi spettroscopica su una pluralità di regioni di un campione (11), detto metodo prevedendo le fasi di: - predisporre una sorgente (1) di una prima radiazione elettromagnetica ottica comprendente una pluralità di componenti aventi rispettive lunghezze d’onda; - predisporre una pluralità di siti (9) distribuiti su una determinata superficie per emettere detta prima radiazione elettromagnetica; - disporre detta superficie affacciata su una corrispondente zona di detto campione (11) in modo che l’intera superficie di detto campione (11) sia raggiunta dalla prima radiazione uscente da detti siti (9); - emettere detta prima radiazione su detto campione (11); - ricevere dal campione (11) una seconda radiazione elettromagnetica che à ̈ restituita dal campione (11) per effetto della prima radiazione elettromagnetica; - analizzare la seconda radiazione elettromagnetica e associare a ciascuna regione del campione (11) e per ciascuna lunghezza d’onda un’intensità di detta seconda radiazione, in modo da associare a ciascuna regione del campione (11) uno spettro di assorbimento dipendente da una proprietà di tale regione del campione (11); caratterizzato dal fatto di prevedere le ulteriori fasi di: - scegliere, per ciascuna delle lunghezze d’onda d’onda di detta prima radiazione, un rispettivo codice di lunghezza d’onda; - codificare rispettive componenti della prima radiazione che escono a dette lunghezze d’onda con detto rispettivo codice di lunghezza d’onda, ottenendo rispettive componenti codificate in lunghezza d’onda; - unire le componenti codificate formando detta prima radiazione elettromagnetica; - distribuire detta prima radiazione elettromagnetica in una pluralità di fasci di radiazioni e convogliare ciascun fascio di radiazione in un rispettivo sito di emissione (9); - scegliere, per ciascuno dei siti di emissione (9), un rispettivo codice di sito di emissione (9); - codificare ciascun fascio di radiazione con detto rispettivo codice di sito di emissione (9); - decodificare detta seconda radiazione restituita dal campione (11), producendo una pluralità di frazioni della seconda radiazione, ciascuna frazione essendo associata ad una sola delle lunghezza d’onda e ad uno solo dei siti di emissione (9), in modo che per ciascun sito di emissione (9) sia possibile confrontare in modo sostanzialmente istantaneo ciascuna frazione associata ad una rispettiva lunghezza d’onda con detta componente della prima radiazione avente la medesima lunghezza d’onda, le componenti della prima radiazione elettromagnetica essendo emesse simultaneamente.
2. 2. Un metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta fase di decodifica prevede: - ricevere copie multiple di detta seconda radiazione emessa da detto campione, ciascuna copia avendo un determinato ritardo e/o attenuazione, - associare ciascun ritardo e/o attenuazione un ritardo ad una profondità approssimata di penetrazione di detta prima radiazione nel campione - ricostruiamo detto spettro di assorbimento in modo tridimensionale, comprendente due coordinate di posizione di detto sito ed una coordinata di profondità in detto campione.
3. 3. Un metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima radiazione à ̈ una composizione di radiazioni laser aventi rispettive lunghezze d’onda.
4. 4. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui dette lunghezze d’onda sono comprese tra 400 e 1400 nm, in particolare tra 650 e 1000 nm.
5. 5. Un metodo come da rivendicazione 1, in cui detti codici di lunghezza d’onda e/o detti codici di sito di emissione (9) formano una rispettiva pluralità di codici sostanzialmente ortogonali.
6. 6. Un apparato per eseguire un’analisi spettroscopica su una pluralità di regioni di un campione (11), detto apparato essendo provvisto di: - una sorgente (1) di una prima radiazione elettromagnetica comprendente una pluralità di componenti aventi rispettive lunghezze d’onda; - una pluralità di siti di emissione (9) della prima radiazione elettromagnetica, detto campione (11) da analizzare essendo disposto rispetto ai siti di emissione (9) in modo da essere raggiunto dalla prima radiazione elettromagnetica; - un ricevitore (12) per ricevere dal campione (11) una seconda radiazione elettromagnetica restituita dal campione (11) per effetto della prima radiazione elettromagnetica ricevuta dal campione (11); - mezzi (13) per confrontare detta seconda radiazione elettromagnetica e detta prima radiazione elettromagnetica, in modo da associare a ciascuna regione del campione (11) e per ciascuna lunghezza d’onda un’intensità di radiazione emessa ed un’intensità di radiazione restituita, ossia in modo da associare a ciascuna regione del campione (11) uno spettro di assorbimento dipendente da una proprietà di tale regione del campione (11); caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre: - mezzi (3,4) per codificare ciascuna componente della prima radiazione con un codice di lunghezza d’onda predeterminato, ottenendo rispettive componenti codificate in lunghezza d’onda; - mezzi (6) per unire le componenti codificate ottenendo detta prima radiazione elettromagnetica; - mezzi (7) per distribuire detta prima radiazione elettromagnetica in una pluralità di fasci di radiazioni ed a convogliare ciascun fascio di radiazione in un rispettivo sito di emissione (9); - mezzi (4,7,3’) per codificare ciascun fascio di radiazione con un rispettivo codice di sito di emissione (9); - mezzi (13) per decodificare detta seconda radiazione restituita dal campione (11), producendo una pluralità di frazioni della seconda radiazione, ciascuna frazione essendo associata ad una sola delle lunghezza d’onda e ad uno solo dei siti di emissione (9), in modo che per ciascun sito di emissione (9) sia possibile confrontare in modo sostanzialmente istantaneo ciascuna frazione associata ad una rispettiva lunghezza d’onda con detta componente della prima radiazione avente la medesima lunghezza d’onda, le componenti della prima radiazione elettromagnetica essendo emesse simultaneamente.
7. 7. Un apparato come da rivendicazione 4, in cui detto ricevitore (12) Ã ̈ scelto tra - un ricevitore APD; - un ricevitore SPC.
8. 8. Un apparato come da rivendicazione 4, in cui detti mezzi (13) per decodificare comprendono un decodificatore scelto tra - un decodificatore a correlazione; - un decodificatore di tipo rake.
9. 9. Un’apparecchiatura per imaging medico per eseguire analisi spettroscopiche in luce diffusa di un campione (11) comprendente un tessuto biologico, in particolare un apparato di imaging medico per monitorare il grado di ossigenazione del cuore di un paziente, caratterizzata dal fatto di comprendere un apparato secondo una delle rivendicazioni dalla 6 alla 9.