TW202217280A - 用於同時近紅外光及可見光成像之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

本文揭示了用於對一樣本進行同時近紅外光或紅外及可見光成像的成像系統及方法，該等成像系統及方法包括：一偵測器，該偵測器用於形成該樣本之一螢光影像及該樣本之一可見影像；一光源，該光源經組態以發出近紅外或紅外光以自該樣本誘發螢光；及複數個光學器件，該複數個光學器件被佈置為朝向該樣本引導該近紅外或紅外光且在該偵測器上形成該樣本之該螢光影像及該樣本之該可見光影像，包括用於減少重影、陰影及運動僞影之方法。

Description

用於同時近紅外光及可見光成像之系統及方法
螢光，包括標記到諸如細胞、奈米顆粒、小分子及肽等其他結構之螢光分子的使用，可用於醫學成像中之器官、器官子結構、組織及潛在細胞識別。例如，螢光染料以可見(例如，藍色、綠色、黃色、紅色)及/或紅外、紫外或近紅外波長來發射。儘管通常藉由肉眼偵測可見光螢光，但對紅外(IR)光及近紅外(NIR)光之偵測通常需要額外之儀器來觀察。紅外及近紅外為用於醫學成像之有益波長範圍。紅外、近紅外及長波長可見光之好處大體上與增加之穿透深度、不存在明顯之固有螢光、被血液(血紅蛋白)或水低吸收有關。在醫學應用中，能夠同時對可見及紅外或近紅外影像進行成像的成像系統為有利的，使得外科醫生能夠在例如用紅外螢光團標記之組織中進行手術且不間斷地如此做而不必在成像模式之間切換。
此外，為了對來自組織之螢光進行成像，成像系統將需要具有偵測少量螢光(例如來自黏附至組織或已被組織吸收之螢光染料)的能力及靈敏度。傳統上，紅外螢光系統使用靈敏感測器來偵測紅外光，同時使用傳統之鹵素光源來激發染料。雖然此類先前儀器自此類紅外光源產生影像，但由於低效鹵素或寬頻光照以及激發波長周圍之較低能量光源，靈敏度通常不太理想，藉此導致低效及非最佳紅外影像。儘管已使用雷射來達成更高之吸收且因此增加紅外或近紅外染料之螢光，但在至少一些情況下所產生之影像通常不太理想。
本揭示案描述了用於螢光及可見光成像之系統及方法，該等系統及方法解決了先前系統中之至少一些問題。本文揭示之系統及方法能夠以不可察覺之延遲產生及組合可見影像與螢光影像，且提供高螢光靈敏度，減少手術工作流程之中斷，且提高手術顯微鏡之易用性。該等系統及方法與單獨成像裝置或與手術器械(諸如手術顯微鏡、外窺鏡或手術機器人)組合有關。在一些實施例中，激發光與自樣本接收之螢光同軸地被引導至樣本，藉此減少陰影且幫助確保正確地識別出用螢光標記物標記之組織。在一些實施例中，可見光成像光學器件之觀察軸綫與激發光軸綫及螢光軸綫同軸，以便改良在光學器件與被成像組織之間延伸的距離範圍內螢光影像與可見影像之配準。該等系統及方法包括分束器以將可見光朝向目鏡傳輸且將螢光朝向偵測器反射，其中一部分可見光朝向偵測器反射以用反射光產生可見影像。反射可見光之量遠小於透射光，以便讓使用者(諸如外科醫生)透過目鏡容易地觀察組織，同時用偵測器產生可見光影像以與螢光影像組合。在一些實施例中，與用於產生可見影像的光相比，激發光及螢光包括波長長於約650 nm之光，以便使穿透至組織中之深度增加。
在一些實施例中，該系統包括：一或多個照明源，該一或多個照明源中之一或多者為有或無藉由器械控制之可見光照明的窄頻雷射；用於照明標靶之一組光學器件；用於收集所產生之螢光的一組光學器件；用於移除雷射照明光之濾波器；及用於捕獲螢光及可見光之一或多個感測器。
在一個態樣中，本文揭示一種用於對樣本進行成像之成像系統，該系統包括：一偵測器，該偵測器用於形成該樣本之螢光影像及該樣本之可見影像；一光源，該光源經組態以發射激發光以自該樣本誘發螢光；及複數個光學器件，該複數個光學器件經佈置以將該激發光朝向該樣本引導且自該樣本接收螢光及可見光以便在該偵測器上形成該樣本之螢光影像及該樣本之可見光影像，其中該激發光與自該樣本接收到之螢光實質上同軸地被引導至該樣本以便減少陰影。在一些實施例中，該激發光包括紅外光，且視情況地，其中該紅外光包括近紅外光。在一些實施例中，該複數個光學器件包括用於將紅外光及可見光引導至偵測器的雙色短通分束器。在一些實施例中，該偵測器包括複數個偵測器，且視情況地，其中該可見影像包括彩色影像。在一些實施例中，該複數個偵測器包括用於產生彩色影像之第一偵測器及用於產生紅外影像之第二偵測器。在一些實施例中，本文之成像系統進一步包括ASIC或一處理器，該ASIC或處理器被組態有用於產生該樣本之複合影像的指令，該複合影像包括與來自該樣本之可見影像重疊的螢光影像。在一些實施例中，光源包括：一雷射或窄頻光源；一光學光導，該光學光導耦接至該雷射或窄頻光源；一準直透鏡，該光導終止於該準直透鏡中；一雷射清理濾波器；一介電鏡；一擴散器；一孔；或其組合。在一些實施例中，該窄頻光源產生波長在700 nm至800 nm、650 nm至900 nm或700 nm至900 nm之範圍內的光。在一些實施例中，該雷射產生波長在650 nm至4000 nm或700 nm至3000 nm之範圍內的光。在一些實施例中，波長包括750 nm至950 nm、760 nm至825 nm、775 nm至795 nm、780 nm至795 nm、785 nm至795 nm、780 nm至790 nm、785 nm至792 nm、790 nm至795 nm或785 nm。在一些實施例中，該準直透鏡經組態以使來自光學光導之透射光準直，藉此產生準直光。在一些實施例中，該光學光導為光纜、液體或固體/塑膠光導、液體光導、波導，或能夠透射紅外或近紅外光之任何其他光導。在一些實施例中，該雷射清理濾波器經組態以減少紅外光之頻寬。在一些實施例中，該介電鏡經組態以反射紅外光，使得介電鏡之入射光與反射光具有約90度之交叉角度。在一些實施例中，該介電鏡經組態以反射紅外光，使得介電鏡之入射光與反射光具有約60度至約120度之交叉角度。在一些實施例中，該擴散器經組態以使紅外光以一或多個計算出之角度擴散。在一些實施例中，該一或多個計算出之角度在30度至150度之範圍內。在一些實施例中，該孔經組態以使至少部分紅外光通過。如前述請求項中任一項之系統，其中紅外光引起之激發與自樣本收集之螢光或可見光實質上同軸。在一些實施例中，該孔位於近紅外鏡中。在一些實施例中，該孔經整形及設定大小以允許在顯微鏡之視場內對樣本進行均勻分佈之照明。在一些實施例中，該複數個光學器件包括雙色短通分束器，其中該雙色短通分束器經組態以使波長不大於700 nm之光以90%至95%之效率以一或多個指定之入射角通過。在一些實施例中，短通濾波器8僅允許約400 nm至約800 nm之波長通過。在一些實施例中，可見光係自成像系統外部之顯微鏡、內窺鏡、外窺鏡、手術機器人或手術室光照進行引導。在一些實施例中，該複數個光學器件進一步包括輔雙色短通分束器。在一些實施例中，本文之成像系統進一步包括雙色長通分束器。在一些實施例中，紅外光沿著紅外光路傳遞至樣本，且自樣本接收之螢光沿著螢光光路接收，且其中螢光光路與紅外光路在分束器處重疊。在一些實施例中，紅外光路與螢光光路實質上同軸。在一些實施例中，實質上同軸包括兩個光路之交叉角度小於20度、15度、10度、5度、2度或1度。
在另一個態樣中，本文揭示一種用於對樣本進行成像之方法，該方法包括：藉由一光源發射紅外或近紅外光以自一樣本誘發螢光；藉由複數個光學器件將該紅外或近紅外光引導至該樣本；藉由該複數個光學器件在一偵測器處自該樣本接收螢光，其中該紅外或近紅外光與自該樣本接收到之螢光實質上同軸地被引導至該樣本，以便減少陰影；及在該偵測器上形成該樣本之螢光影像及該樣本之可見光影像。在一些實施例中，本文之方法包括使用本文揭示之成像系統。在一些實施例中，該樣本為器官、器官子結構、組織或細胞。在一些實施例中，對器官、器官子結構、組織或細胞進行成像之方法包括用本文之成像系統對器官、器官子結構、組織或細胞進行成像。在一些實施例中，該方法進一步包括偵測癌症或患病區域、組織、結構或細胞。在一些實施例中，該方法進一步包括對受試者進行手術。在一些實施例中，該方法進一步包括治療癌症。在一些實施例中，該方法進一步包括去除該受試者之癌症或患病區域、組織、結構或細胞。在一些實施例中，該方法進一步包括在手術去除後對受試者之癌症或患病區域、組織、結構或細胞進行成像。在一些實施例中，使用螢光成像來執行偵測。在一些實施例中，螢光成像偵測可偵測劑，該可偵測劑包括染料、螢光團、螢光生物素化合物、發光化合物或化學發光化合物。
在另一個態樣中，本文揭示了一種對有需要之受試者進行治療或偵測之方法，該方法包括施用伴隨診斷劑、治療劑或成像劑，其中藉由本文所述之系統及方法來偵測該伴隨診斷劑或成像劑。在另一個實施例中，施用伴隨診斷之方法包括使用本文所述之系統的各種方法中之任一種。在另一個實施例中，該診斷劑或成像劑包括化學劑、放射性標記劑、放射增敏劑、螢光團、成像劑、光增敏劑、診斷劑、蛋白質、肽、奈米顆粒或小分子。在另一個實施例中，該系統結合了放射學或螢光，包括X射線攝影術、磁共振成像(MRI)、超音波、內窺鏡檢查、彈性成像、觸覺成像、熱成像、流式細胞分析技術、醫學攝影、核醫學功能成像技術、正電子發射斷層攝影術(PET)、單光子發射電腦斷層掃描攝影術(SPECT)、手術器械、手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡或手術機器人。在另一個實施例中，該等系統及方法用於偵測治療劑或評估劑之安全性及生理效應。在另一個實施例中，藉由該等系統及方法偵測之安全性及生理效應為劑之生物利用率、攝取、濃度、存在、分佈及清理、代謝、藥物動力學、定位、血液濃度、組織濃度、比率、血液及/或組織中濃度之量測、評估治療窗口、範圍及最佳化。
在另一個實施例中，本揭示案之方法與手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人組合或整合至其中。在一些態樣中，顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術器械、內窺鏡或手術機器人中之至少一者包括KINEVO系統(例如，KINEVO 900)、QEVO系統、CONVIVO系統、OMPI PENTERO系統(例如PENTERO 900、PENTERO 800)、INFRARED 800系統、FLOW 800系統、YELLOW 560系統、BLUE 400系統、OMPI LUMERIA系統OMPI Vario系統(例如OMPI Vario及OMPI VARIO 700)、OMPI Pico系統、OPMI Sensera、OPMI Movena、OPMI 1FC、EXTARO 300、TREMON 3DHD系統、CIRRUS系統(例如，CIRRUS 6000及CIRRUS HD-OCT)、CLARUS系統(例如，CLARUS 500及CLARUS 700)、PRIMUS 200、PLEX Elite9000、AngioPlex、VISUCAM 524、VISUSCOUT 100、ARTEVO 800(及購自Carl Zeiss之任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、光學相干斷層攝影(OCT)系統及手術機器人系統)；購自Leica Microsystems或Leica Biosystems之PROVido系統、ARvido系統、GLOW 800系統、Leica ARveo系統、Leica M530系統(例如Leica M530 OHX、Leica M530 OH6)、Leica M720系統(例如Leica M720 OHX5)、Leica M525系統(例如，Leica M525 F50、Leica M525 F40、Leica M525 F20、Leica M525 OH4)、Leica M844系統、Leica HD C100系統、Leica FL系統(例如，Leica FL560、Leica FL400、Leica FL800)、Leica DI C500、Leica ULT500、Leica可旋轉分束器、Leica M651 MSD、LIGHTENING、Leica TCS及SP8系統(例如，Leica TCS SP8、SP8 FALCON、SP8 DIVE、LeicaTCS SP8 STED、Leica TCS SP8 DLS、Leica TCS SP8 X、Leica TCS SP8 CARS、Leica TCS SPE)、Leica HyD、Leica HCS A、Leica DCM8、Leica EnFocus、Leica Proveo 8、Leica Envisu C2300、Leica PROvido及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Haag-Strait之Haag-Streit 5-1000系統、Haag-Streit 3-1000系統、Haag-Streit HI-R NEO 900、Haag-Streit Allegra 900、Haag-Streit Allegra 90、Haag-Streit EIBOS 2及任何其他手術顯微鏡，共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡及手術機器人系統；購自Intuitive Surgical之Intuitive Surgical da Vinci手術機器人系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Heidelberg Engineering之Heidelberg Engineering Spectralis OCT系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Topcon之Topcon 3D OCT 2000、DRI OCT Triton、TRC系統(例如TRC 50DX、TRC-NW8、TRC-NW8F、TRC-NW8F Plus、TRC-NW400)、IMAGEnet Stingray系統(例如Stingray、Stingray Pike、Stingray Nikon)、IMAGEnet Pike系統(例如Pike、Pike Nikon)，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Canon之Canon CX-1、CR-2 AF、CR-2 PLUS AF，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Welch Allyn之Welch Allyn 3.5 V系統(例如3.5V、3.5V Autostep)、CenterVue DRS、Insight、PanOptic、RetinaVue系統(例如RetinaVue 100、RetinaVue 700)、Elite、雙目間接、PocketScope、Prestige coaxial-plus，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Medtronic之Metronic INVOS系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Karl Storz之Karl Storz ENDOCAMELEON、IMAGE1系統(例如IMAGE1 S、IMAGE1 S 3D，帶或不帶OPAL1 NIR成像模組)、SILVER SCOPE系列器械(例如胃鏡、十二指腸鏡、結腸鏡)及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；或其任何組合。
本文提供之另一個態樣為一種用於對樣本進行成像之成像系統，該成像系統包括：一偵測器，該偵測器經組態以形成該樣本之螢光影像及形成該樣本之可見影像；一光源，該光源經組態以發射激發光以自該樣本誘發螢光；及複數個光學器件，該複數個光學器件經佈置以：將該激發光朝向該樣本引導；且將螢光及可見光自該樣本引導至該偵測器；其中該激發光與該螢光實質上同軸地被引導。
在一些實施例中，該激發光包括紅外光。在一些實施例中，該紅外光包括近紅外光。在一些實施例中，該複數個光學器件包括用於將紅外光及可見光引導至偵測器的雙色短通分束器。在一些實施例中，該偵測器包括複數個偵測器，且其中該可見影像包括彩色影像。在一些實施例中，該複數個偵測器包括用於產生彩色影像之第一偵測器及用於產生紅外影像之第二偵測器。在一些實施例中，該系統進一步包括：一雷射；一光學光導，該光學光導耦接至該雷射或窄頻光源；一準直透鏡，該光導終止於該準直透鏡中；一雷射清理濾波器；一介電鏡；一擴散器；一孔；或其組合。在一些實施例中，該光源發射被螢光團吸收之波長。在一些實施例中，光源為窄頻光源。
在一些實施例中，窄頻光源產生具有以下波長之光：700 nm至800 nm、650 nm至900 nm、700 nm至900 nm、340 nm至400 nm、360 nm至420 nm、380 nm至440 nm或400 nm至450 nm。在一些實施例中，窄頻光源產生具有約300 nm至約900 nm之波長的光。在一些實施例中，該窄頻光源產生具有以下波長之光：約300 nm至約350 nm、約300 nm至約400 nm、約300 nm至約450 nm、約300 nm至約500 nm、約300 nm至約550 nm、約300 nm至約600 nm、約300 nm至約650 nm、約300 nm至約700 nm、約300 nm至約750 nm、約300 nm至約800 nm、約300 nm至約900 nm、約350 nm至約400 nm、約350 nm至約450 nm、約350 nm至約500 nm、約350 nm至約550 nm、約350 nm至約600 nm、約350 nm至約650 nm、約350 nm至約700 nm、約350 nm至約750 nm、約350 nm至約800 nm、約350 nm至約900 nm、約400 nm至約450 nm、約400 nm至約500 nm、約400 nm至約550 nm、約400 nm至約600 nm、約400 nm至約650 nm、約400 nm至約700 nm、約400 nm至約750 nm、約400 nm至約800 nm、約400 nm至約900 nm、約450 nm至約500 nm、約450 nm至約550 nm、約450 nm至約600 nm、約450 nm至約650 nm、約450 nm至約700 nm、約450 nm至約750 nm、約450 nm至約800 nm、約450 nm至約900 nm、約500 nm至約550 nm、約500 nm至約600 nm、約500 nm至約650 nm、約500 nm至約700 nm、約500 nm至約750 nm、約500 nm至約800 nm、約500 nm至約900 nm、約550 nm至約600 nm、約550 nm至約650 nm、約550 nm至約700 nm、約550 nm至約750 nm、約550 nm至約800 nm、約550 nm至約900 nm、約600 nm至約650 nm、約600 nm至約700 nm、約600 nm至約750 nm、約600 nm至約800 nm、約600 nm至約900 nm、約650 nm至約700 nm、約650 nm至約750 nm、約650 nm至約800 nm、約650 nm至約900 nm、約700 nm至約750 nm、約700 nm至約800 nm、約700 nm至約900 nm、約750 nm至約800 nm、約750 nm至約900 nm，或約800 nm至約900 nm。在一些實施例中，該窄頻光源產生具有以下波長之光：約300 nm、約350 nm、約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約750 nm、約800 nm或約900 nm。在一些實施例中，該窄頻光源產生具有以下波長之光：至少約300 nm、約350 nm、約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約750 nm或約800 nm。在一些實施例中，該窄頻光源產生具有以下波長之光：至多約350 nm、約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約750 nm、約800 nm或約900 nm。
在一些實施例中，該窄頻光源發射具有NIR相機可見之頻率的光，且其中該系統進一步包括耦接至該光學光導之透鏡。
在一些實施例中，雷射產生具有以下波長之光：650 nm至4000 nm、700 nm至3000 nm或340 nm至450 nm。在一些實施例中，雷射產生具有以下波長之光：750 nm至950 nm、760 nm825 nm、775 nm至795 nm、780 nm至795 nm、785 nm至795 nm、780 nm至790 nm、785 nm至792 nm或790 nm至795。在一些實施例中，雷射產生具有約300 nm至約1,000 nm之波長的光。在一些實施例中，雷射產生具有以下波長之光：約300 nm至約350 nm、約300 nm至約400 nm、約300 nm至約450 nm、約300 nm至約500 nm、約300 nm至約550 nm、約300 nm至約600 nm、約300 nm至約650 nm、約300 nm至約700 nm、約300 nm至約800 nm、約300 nm至約900 nm、約300 nm至約1,000 nm、約350 nm至約400 nm、約350 nm至約450 nm、約350 nm至約500 nm、約350 nm至約550 nm、約350 nm至約600 nm、約350 nm至約650 nm、約350 nm至約700 nm、約350 nm至約800 nm、約350 nm至約900 nm、約350 nm至約1,000 nm、約400 nm至約450 nm、約400 nm至約500 nm、約400 nm至約550 nm、約400 nm至約600 nm、約400 nm至約650 nm、約400 nm至約700 nm、約400 nm至約800 nm、約400 nm至約900 nm、約400 nm至約1,000 nm、約450 nm至約500 nm、約450 nm至約550 nm、約450 nm至約600 nm、約450 nm至約650 nm、約450 nm至約700 nm、約450 nm至約800 nm、約450 nm至約900 nm、約450 nm至約1,000 nm、約500 nm至約550 nm、約500 nm至約600 nm、約500 nm至約650 nm、約500 nm至約700 nm、約500 nm至約800 nm、約500 nm至約900 nm、約500 nm至約1,000 nm、約550 nm至約600 nm、約550 nm至約650 nm、約550 nm至約700 nm、約550 nm至約800 nm、約550 nm至約900 nm、約550 nm至約1,000 nm、約600 nm至約650 nm、約600 nm至約700 nm、約600 nm至約800 nm、約600 nm至約900 nm、約600 nm至約1,000 nm、約650 nm至約700 nm、約650 nm至約800 nm、約650 nm至約900 nm、約650 nm至約1,000 nm、約700 nm至約800 nm、約700 nm至約900 nm、約700 nm至約1,000 nm、約800 nm至約900 nm、約800 nm至約1,000 nm，或約900 nm至約1,000 nm。在一些實施例中，雷射產生具有以下波長之光：約300 nm、約350 nm、約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約800 nm、約900 nm，或約1,000 nm。在一些實施例中，雷射產生具有以下波長之光：至少約300 nm、約350 nm、約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約800 nm，或約900 nm在一些實施例中，雷射產生具有以下波長之光：至多約350 nm、約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約800 nm、約900 nm，或約1,000 nm。
在一些實施例中，準直透鏡經組態以使激發光、螢光及可見光準直。在一些實施例中，該光學光導為光纜、固體光導、塑膠光導、液體光導、波導或其任何組合。在一些實施例中，其中該雷射清理濾波器經組態以減小激發光之頻寬。在一些實施例中，該光源包括：一寬頻光源；一光學光導；該光學光導耦接至該寬頻光源；或兩者。在一些實施例中，該寬頻光源包括一或多個LED、氙氣燈泡、鹵素燈泡、一或多個或雷射、太陽光、螢光光照或其組合。在一些實施例中，該寬頻光源發射可見波長、被螢光團吸收之波長，或兩者。在一些實施例中，該寬頻光源發射具有NIR相機可見之頻率的光，且其中該系統進一步包括耦接至該光學光導之透鏡。在一些實施例中，該系統包括複數個光源，其中該系統進一步包括以下中之一或多者以將該複數個光源組合到單個同軸路徑中：光學衰減器，包括雙色濾波器、雙色鏡、遮光片或其任何組合；每一光源處之濾波器，用於激發光之波長范圍的清理濾波器；用於激發光之波長範圍的短通濾波器；光學光導；或照明光學器件。在一些實施例中，該系統進一步包括：雷射清理濾波器；短通(SP)鏡；長通(LP)鏡；介電鏡；擴散器；孔；或其組合。
在一些實施例中，該介電鏡經組態以反射激發光，使得激發光及反射激發光具有約60度至約120度的交叉角度。在一些實施例中，該介電鏡經組態以反射激發光，使得激發光與反射激發光具有以下交叉角度：約60度至約75度、約60度至約80度、約60度至約85度、約60度至約90度、約60度至約95度、約60度至約100度、約60度至約105度、約60度至約110度、約60度至約115度、約60度至約120度、約75度至約80度、約75度至約85度、約75度至約90度、約75度至約95度、約75度至約100度、約75度至約105度、約75度至約110度、約75度至約115度、約75度至約120度、約80度至約85度、約80度至約90度、約80度至約95度、約80度至約100度、約80度至約105度、約80度至約110度、約80度至約115度、約80度至約120度、約85度至約90度、約85度至約95度、約85度至約100度、約85度至約105度、約85度至約110度、約85度至約115度、約85度至約120度、約90度至約95度、約90度至約100度、約90度至約105度、約90度至約110度、約90度至約115度、約90度至約120度、約95度至約100度、約95度至約105度、約95度至約110度、約95度至約115度、約95度至約120度、約100度至約105度、約100度至約110度、約100度至約115度、約100度至約120度、約105度至約110度、約105度至約115度、約105度至約120度、約110度至約115度、約110度至約為120度，或約115度至約120度。在一些實施例中，該介電鏡經組態以反射激發光，使得激發光與反射激發光具有以下交叉角度：約60度、約75度、約80度、約85度、約90度、約95度、約100度、約105度、約110度、約115度，或約120度。在一些實施例中，該介電鏡經組態以反射激發光，使得激發光與反射激發光具有以下交叉角度：至少約60度、約75度、約80度、約85度、約90度、約95度、約100度、約105度、約110度，或約115度。在一些實施例中，該介電鏡經組態以反射激發光，使得激發光與反射激發光具有以下交叉角度：至多約75度、約80度、約85度、約90度、約95度、約100度、約105度、約110度、約115度，或約120度。
在一些實施例中，該擴散器經組態以使該激發光擴散。在一些實施例中，該孔經組態以使至少部分激發光通過。在一些實施例中，該孔位於近紅外鏡中。在一些實施例中，該孔具有形狀及大小，且其中該孔之形狀及該孔之大小中的至少一者經組態以允許在顯微鏡之視場內對樣本進行均勻分佈之照明。在一些實施例中，激發光包括藍光或紫外光。
在一些實施例中，該藍光或紫外光包括具有以下波長之光：10 nm至約460 nm、約10 nm至約400 nm，或約400 nm至約460 nm。在一些實施例中，該藍光或紫外光包括具有約10 nm至約500 nm之波長的光。在一些實施例中，該藍光或紫外光包括具有以下波長之光：約10 nm至約50 nm、約10 nm至約100 nm、約10 nm至約150 nm、約10 nm至約200 nm、約10 nm至約250 nm、約10 nm至約300 nm、約10 nm至約350 nm、約10 nm至約400 nm、約10 nm至約450 nm、約10 nm至約500 nm、約50 nm至約100 nm、約50 nm至約150 nm、約50 nm至約200 nm、約50 nm至約250 nm、約50 nm至約300 nm、約50 nm至約350 nm、約50 nm至約400 nm、約50 nm至約450 nm、約50 nm至約500 nm、約100 nm至約150 nm、約100 nm至約200 nm、約100 nm至約250 nm、約100 nm至約300 nm、約100 nm至約350 nm、約100 nm至約400 nm、約100 nm至約450 nm、約100 nm至約500 nm、約150 nm至約200 nm、約150 nm至約250 nm、約150 nm至約300 nm、約150 nm至約350 nm、約150 nm至約400 nm、約150 nm至約450 nm、約150 nm至約500 nm、約200 nm至約250 nm、約200 nm至約300 nm、約200 nm至約350 nm、約200 nm至約400 nm、約200 nm至約450 nm、約200 nm至約500 nm、約250 nm至約300 nm、約250 nm至約350 nm、約250 nm至約400 nm、約250 nm至約450 nm、約250 nm至約500 nm、約300 nm至約350 nm、約300 nm至約400 nm、約300 nm至約450 nm、約300 nm至約500 nm、約350 nm至約400 nm、約350 nm至約450 nm、約350 nm至約500 nm、約400 nm至約450 nm、約400 nm至約500 nm、或約450 nm至約500 nm。在一些實施例中，該藍光或紫外光包括具有以下波長之光：約10 nm、約50 nm、約100 nm、約150 nm、約200 nm、約250 nm、約300 nm、約350 nm、約400 nm、約450 nm、或約500 nm。在一些實施例中，該藍光或紫外光包括具有以下波長之光：至少約10 nm、約50 nm、約100 nm、約150 nm、約200 nm、約250 nm、約300 nm、約350 nm、約400 nm、或約450 nm。在一些實施例中，該藍光或紫外光包括具有以下波長之光：至多約50 nm、約100 nm、約150 nm、約200 nm、約250 nm、約300 nm、約350 nm、約400 nm、約450 nm、或約500 nm。
在一些實施例中，該複數個光學器件包括雙色短通分束器，其中該雙色短通分束器經組態以使波長至多700 nm之光以90％至95％的效率以一或多個指定入射角通過。
在一些實施例中，該一或多個特定角度在30度至150度之範圍內。在一些實施例中，該一或多個特定角度為約30度至約150度。在一些實施例中，該一或多個特定角度為約30度至約40度、約30度至約50度、約30度至約60度、約30度至約70度、約30度至約80度、約30度至約90度、約30度至約100度、約30度至約110度、約30度至約120度、約30度至約130度、約30度至約150度、約40度至約50度、約40度至約60度、約40度至約70度、約40度至約80度、約40度至約90度、約40度至約100度、約40度至約110度、約40度至約120度、約40度至約130度、約40度至約150度、約50度至約60度、約50度至約70度、約50度至約80度、約50度至約90度、約50度至約100度、約50度至約110度、約50度至約120度、約50度至約130度、約50度至約150度、約60度至約70度，約60度至約80度、約60度至約90度、約60度至約100度、約60度至約110度、約60度至約120度、約60度至約130度、約60度至約150度、約70度至約80度、約70度至約90度、約70度至約100度、約70度至約110度、約70度至約120度、約70度至約130度、約70度至約150度、約80度至約90度、約80度至約100度、約80度至約110度、約80度至約120度、約80度至約130度、約80度至約150度、約90度至約100度、約90度至約110度、約90度至約120度、約90度至約130度、約90度至約150度、約100度至約110度、約100度至約120度、約100度至約130度、約100度至約150度、約110度至約120度、約110度至約130度、約110度至約150度、約120度至約130度、約120度至約150度、或約130度至約150度。在一些實施例中，該一或多個特定角度為約30度、約40度、約50度、約60度、約70度、約80度、約90度、約100度、約110度、約120度、約130度、或約150度。在一些實施例中，該一或多個特定角度為至少約30度、約40度、約50度、約60度、約70度、約80度、約90度、約100度、約110度、約120度、或約130度。在一些實施例中，該一或多個特定角度為至多約40度、約50度、約60度、約70度、約80度、約90度、約100度、約110度、約120度、約130度、或約150度。
在一些實施例中，該可見光係自該成像系統外部之顯微鏡、內窺鏡、外窺鏡、手術機器人或手術室光照引導。在一些實施例中，該系統進一步包括鎖定鍵，該鎖定鍵經組態以將成像頭穩固地鎖定至顯微鏡上。在一些實施例中，該複數個光學器件進一步包括輔雙色短通分束器。在一些實施例中，該系統進一步包括雙色長通分束器。在一些實施例中，激發光與螢光在該分束器處實質上重疊。在一些實施例中，實質上同軸包括兩個光路之交叉角度小於20度、15度、10度、5度、2度或1度。在一些實施例中，該系統進一步包括實體衰減器，該實體衰減器經組態以阻擋來自偵測器、光源及複數個光學器件中之一者、兩者或更多者的環境光。在一些實施例中，該實體衰減器包括護罩、罩子、套筒、燈罩或擋板。在一些實施例中，該系統進一步包括特殊應用積體電路(ASIC)或處理器，其中ASIC及該處理器中之至少一者被組態有用於產生樣本之複合影像的指令，該複合影像包括與可見影像重疊之螢光影像。
本文提供之另一個態樣為一種用於對樣本進行成像之方法，該方法包括：藉由一光源發射紅外或近紅外光以自一樣本誘發螢光；藉由複數個光學器件將該紅外或近紅外光引導至該樣本；藉由該複數個光學器件在一偵測器處自該樣本接收螢光，其中該紅外或近紅外光與自該樣本接收到之螢光實質上同軸地被引導至該樣本，以便減少陰影；及在該偵測器上形成該樣本之螢光影像及該樣本之可見光影像。在一些實施例中，使用本文之系統執行該方法。在一些實施例中，該樣本為器官、器官子結構、組織或細胞。
本文提供之另一個態樣為一種對器官、器官子結構、組織或細胞進行成像之方法，該方法包括：用本文之系統對該器官、器官子結構、組織或細胞進行成像。在一些實施例中，該方法進一步包括偵測癌症或患病區域、組織、結構或細胞。在一些實施例中，該方法進一步包括對受試者進行手術。在一些實施例中，該手術包括移除受試者之癌症或患病區域、組織、結構或細胞。在一些實施例中，該方法進一步包括在手術移除後對該受試者之癌症或患病區域、組織、結構或細胞進行成像。在一些實施例中，成像或偵測係使用螢光成像來執行。在一些實施例中，該螢光成像偵測可偵測劑，該可偵測劑包括染料、螢光團、螢光生物素化合物、發光化合物或化學發光化合物。在一些實施例中，該可偵測劑吸收在約200 mm至約900 mm之間的波長。在一些實施例中，該可偵測劑包括：DyLight-680、DyLight-750、VivoTag-750、DyLight-800、IRDye-800、VivoTag-680、Cy5.5或靛青綠(ICG)及前述各者之任何衍生物；螢光素及螢光染料(例如，異硫氰酸螢光素或FITC、萘基螢光素、4ʹ,5ʹ-二氯-2ʹ,7ʹ-二甲氧基螢光素、6-羧基螢光素或FAM等)、碳青、部花青素、苯乙烯基染料、氧雜菁染料、藻紅素、赤藻紅、曙紅、玫瑰紅染料(例如，四甲基羧基-玫瑰紅或TAMRA、羧基玫瑰紅6G、羧基-X-玫瑰紅(ROX)、麗絲胺玫瑰紅B、玫瑰紅6G、玫瑰紅綠、玫瑰紅紅、四甲基玫瑰紅(TMR)等)、香豆素及香豆素染料(例如，甲氧基香豆素、二烷基氨基香豆素、羥基香豆素、氨基甲基香豆素(AMCA)等)、俄勒岡綠染料(例如，俄勒岡綠488、俄勒岡綠500、俄勒岡綠514等)、德克薩斯紅、德克薩斯紅-X、光譜紅、光譜綠、花青染料(例如，CY-3、Cy-5、CY-3.5、CY-5.5等)、ALEXA FLUOR染料(例如，ALEXA FLUOR 350、ALEXA FLUOR 488、ALEXA FLUOR 532、ALEXA FLUOR 546、ALEXA FLUOR 568、ALEXA FLUOR 594、ALEXA FLUOR 633、ALEXA FLUO R660、ALEXA FLUOR 680等)、BODIPY染料(例如，BODIPY FL、BODIPY R6G、BODIPY TMR、BODIPY TR、BODIPY 530/550、BODIPY 558/568、BODIPY 564/570、BODIPY 576/589、BODIPY 581/591、BODIPY 630/650、BODIPY 650/665等)、IR染料(例如，IRD40、IRD 700、IRD 800等)、7-氨基香豆素、二烷基氨基香豆素反應性染料、6,8-二氟-7-羥基香豆素螢光團、羥基香豆素衍生物、烷氧基香豆素衍生物、琥珀醯亞胺酯、芘琥珀醯亞胺酯、吡啶基唑衍生物、氨基萘基染料、丹磺醯氯、dapoxyl染料、Dapoxyl磺醯氯、胺反應性Dapoxyl琥珀醯亞胺酯、羧酸反應性Dapoxyl (2-氨基乙基)磺醯胺)、bimane染料、bimane巰基乙酸、NBD染料、QsY 35或其任何組合。在一些實施例中，該方法進一步包括治療癌症。
本文提供之另一個態樣為一種治療或診斷偵測之方法，該方法包括：施用伴隨診斷劑、治療劑或伴隨成像劑中之至少一者；及藉由本文之系統偵測至少一種此類劑。
本文提供之另一個態樣為一種治療或診斷偵測之方法，該方法包括：施用伴隨診斷劑、光增敏劑、治療劑或伴隨成像劑中之至少一者；及藉由本文之方法偵測至少一種此類劑。在一些實施例中，該等劑中之至少一者包括化學劑、放射性標記劑、放射增敏劑、光增敏劑、螢光團、治療劑、蛋白質、肽、奈米顆粒、小分子或其任何組合。在一些實施例中，該系統或方法進一步包括使用以下一或多者進行放射學或螢光：X射線攝影術、磁共振成像(MRI)、超音波、內窺鏡檢查、彈性成像、觸覺成像、熱成像、流式細胞分析技術、醫學攝影、核醫學功能成像技術、正電子發射斷層攝影術(PET)、單光子發射電腦斷層攝影術(SPECT)、顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術機器人、手術器械或其任何組合。在一些實施例中，該系統或方法進一步使用一或多個顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術機器人、手術器械或其任何組合來量測螢光。在一些態樣中，顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術器械、內窺鏡或手術機器人中之至少一者包括KINEVO系統(例如，KINEVO 900)、QEVO系統、CONVIVO系統、OMPI PENTERO系統(例如PENTERO 900、PENTERO 800)、INFRARED 800系統、FLOW 800系統、YELLOW 560系統、BLUE 400系統、OMPI LUMERIA系統OMPI Vario系統(例如OMPI Vario及OMPI VARIO 700)、OMPI Pico系統、OPMI Sensera、OPMI Movena、OPMI 1FC、EXTARO 300、TREMON 3DHD系統、CIRRUS系統(例如，CIRRUS 6000及CIRRUS HD-OCT)、CLARUS系統(例如，CLARUS 500及CLARUS 700)、PRIMUS 200、PLEX Elite9000、AngioPlex、VISUCAM 524、VISUSCOUT 100、ARTEVO 800(及購自Carl Zeiss之任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、光學相干斷層攝影(OCT)系統及手術機器人系統)；購自Leica Microsystems或Leica Biosystems之PROVido系統、ARvido系統、GLOW 800系統、Leica ARveo、Leica M530系統(例如Leica M530 OHX、Leica M530 OH6)、Leica M720系統(例如Leica M720 OHX5)、Leica M525系統(例如，Leica M525 F50、Leica M525 F40、Leica M525 F20、Leica M525 OH4)、Leica M844系統、Leica HD C100系統、Leica FL系統(例如，Leica FL560、Leica FL400、Leica FL800)、Leica DI C500、Leica ULT500、Leica可旋轉分束器、Leica M651 MSD、LIGHTENING、Leica TCS及SP8系統(例如，Leica TCS SP8、SP8 FALCON、SP8 DIVE、LeicaTCS SP8 STED、Leica TCS SP8 DLS、Leica TCS SP8 X、Leica TCS SP8 CARS、Leica TCS SPE)、Leica HyD、Leica HCS A、Leica DCM8、Leica EnFocus、Leica Proveo 8、Leica Envisu C2300、Leica PROvido及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Haag-Strait之Haag-Streit 5-1000系統、Haag-Streit 3-1000系統、Haag-Streit HI-R NEO 900、Haag-Streit Allegra 900、Haag-Streit Allegra 90、Haag-Streit EIBOS 2及任何其他手術顯微鏡，共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡及手術機器人系統；購自Intuitive Surgical之Intuitive Surgical da Vinci手術機器人系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Heidelberg Engineering之Heidelberg Engineering Spectralis OCT系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Topcon之Topcon 3D OCT 2000、DRI OCT Triton、TRC系統(例如TRC 50DX、TRC-NW8、TRC-NW8F、TRC-NW8F Plus、TRC-NW400)、IMAGEnet Stingray系統(例如Stingray、Stingray Pike、Stingray Nikon)、IMAGEnet Pike系統(例如Pike、Pike Nikon)，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Canon之Canon CX-1、CR-2 AF、CR-2 PLUS AF，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Welch Allyn之Welch Allyn 3.5 V系統(例如3.5V、3.5V Autostep)、CenterVue DRS、Insight、PanOptic、RetinaVue系統(例如RetinaVue 100、RetinaVue 700)、Elite、雙目間接、PocketScope、Prestige coaxial-plus，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Medtronic之Metronic INVOS系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Karl Storz之Karl Storz ENDOCAMELEON、IMAGE1系統(例如IMAGE1 S、IMAGE1 S 3D，帶或不帶OPAL1 NIR成像模組)、SILVER SCOPE系列器械(例如胃鏡、十二指腸鏡、結腸鏡)及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；或其任何組合。
在一些實施例中，該方法經組態以：對治療劑進行偵測、成像或評估；對伴隨診斷劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；對治療劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；對伴隨成像劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；或其任何組合。在一些實施例中，劑之安全性或生理效應為生物利用率、攝取、濃度、存在、分佈及清理、代謝、藥物動力學、定位、血液濃度、組織濃度、比率、血液或組織中濃度之量測、治療窗口、範圍及最佳化，或其任何組合。
本文提供之另一個態樣為一種在有需要之受試者體內進行治療或偵測的方法，該方法包括施用伴隨診斷劑、光增敏劑、治療劑或成像劑，其中藉由本文之系統或方法偵測此類劑。在一些實施例中，該劑包括化學劑、放射性標記劑、放射增敏劑、光增敏劑、螢光團、治療劑、成像劑、診斷劑、蛋白質、肽、奈米顆粒或小分子。在一些實施例中，該系統或方法進一步結合放射學或螢光，包括X射線攝影術、磁共振成像(MRI)、超音波、內窺鏡檢查、彈性成像、觸覺成像、熱成像、流式細胞分析技術、醫學攝影、核醫學功能成像技術、正電子發射斷層攝影術(PET)、單光子發射電腦斷層攝影術(SPECT)、手術器械、手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、或手術機器人、或其組合。在一些實施例中，該等系統及方法用於偵測治療劑或者評估劑之安全性或生理效應，或兩者。在一些實施例中，劑之安全性或生理效應為生物利用率、攝取、濃度、存在、分佈及清理、代謝、藥物動力學、定位、血液濃度、組織濃度、比率、血液或組織中濃度之量測、治療窗口、範圍及最佳化，或其任何組合。在一些實施例中，該方法與手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人組合或者整合至其中。
在一些態樣中，顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術器械、內窺鏡或手術機器人中之至少一者包括KINEVO系統(例如，KINEVO 900)、QEVO系統、CONVIVO系統、OMPI PENTERO系統(例如PENTERO 900、PENTERO 800)、INFRARED 800系統、FLOW 800系統、YELLOW 560系統、BLUE 400系統、OMPI LUMERIA系統OMPI Vario系統(例如OMPI Vario及OMPI VARIO 700)、OMPI Pico系統、OPMI Sensera、OPMI Movena、OPMI 1FC、EXTARO 300、TREMON 3DHD系統、CIRRUS系統(例如，CIRRUS 6000及CIRRUS HD-OCT)、CLARUS系統(例如，CLARUS 500及CLARUS 700)、PRIMUS 200、PLEX Elite9000、AngioPlex、VISUCAM 524、VISUSCOUT 100、ARTEVO 800(及購自Carl Zeiss之任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、光學相干斷層攝影(OCT)系統及手術機器人系統)；購自Leica Microsystems或Leica Biosystems之PROVido系統、ARvido系統、GLOW 800系統、Leica ARveo、Leica M530系統(例如Leica M530 OHX、Leica M530 OH6)、Leica M720系統(例如Leica M720 OHX5)、Leica M525系統(例如，Leica M525 F50、Leica M525 F40、Leica M525 F20、Leica M525 OH4)、Leica M844系統、Leica HD C100系統、Leica FL系統(例如，Leica FL560、Leica FL400、Leica FL800)、Leica DI C500、Leica ULT500、Leica可旋轉分束器、Leica M651 MSD、LIGHTENING、Leica TCS及SP8系統(例如，Leica TCS SP8、SP8 FALCON、SP8 DIVE、LeicaTCS SP8 STED、Leica TCS SP8 DLS、Leica TCS SP8 X、Leica TCS SP8 CARS、Leica TCS SPE)、Leica HyD、Leica HCS A、Leica DCM8、Leica EnFocus、Leica Proveo 8、Leica Envisu C2300、Leica PROvido及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Haag-Strait之Haag-Streit 5-1000系統、Haag-Streit 3-1000系統、Haag-Streit HI-R NEO 900、Haag-Streit Allegra 900、Haag-Streit Allegra 90、Haag-Streit EIBOS 2及任何其他手術顯微鏡，共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡及手術機器人系統；購自Intuitive Surgical之Intuitive Surgical da Vinci手術機器人系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Heidelberg Engineering之Heidelberg Engineering Spectralis OCT系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Topcon之Topcon 3D OCT 2000、DRI OCT Triton、TRC系統(例如TRC 50DX、TRC-NW8、TRC-NW8F、TRC-NW8F Plus、TRC-NW400)、IMAGEnet Stingray系統(例如Stingray、Stingray Pike、Stingray Nikon)、IMAGEnet Pike系統(例如Pike、Pike Nikon)，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Canon之Canon CX-1、CR-2 AF、CR-2 PLUS AF，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Welch Allyn之Welch Allyn 3.5 V系統(例如3.5V、3.5V Autostep)、CenterVue DRS、Insight、PanOptic、RetinaVue系統(例如RetinaVue 100、RetinaVue 700)、Elite、雙目間接、PocketScope、Prestige coaxial-plus，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Medtronic之Metronic INVOS系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Karl Storz之Karl Storz ENDOCAMELEON、IMAGE1系統(例如IMAGE1 S、IMAGE1 S 3D，帶或不帶OPAL1 NIR成像模組)、SILVER SCOPE系列器械(例如胃鏡、十二指腸鏡、結腸鏡)及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；或其任何組合。
本文提供之一個態樣為一種用於對包含螢光團之樣本發射之發射光進行成像的成像系統，該系統包括：一雷射，該雷射發射激發光；一激發擴散器，該激發擴散器使該激發光擴散；一可見通道，該可見通道用於接收可見光且將可見光引導至該樣本；一光學裝置，該光學裝置將該擴散激發光引導至該樣本且允許該發射光及反射可見光從中傳遞至成像總成；且該成像總成包括：第一陷波濾波器；長通濾波器；透鏡；第二陷波濾波器；及影像感測器，該影像感測器經組態以偵測來自該樣本之發射光及反射可見光且經組態以基於該發射光及該反射可見光來產生影像訊框。
在一些實施例中，將發射光及反射可見光自樣本引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。在一些實施例中，將發射光及反射可見光自樣本順序地引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。
在一些實施例中，激發光具有約775 nm至約792 nm之波長。在一些實施例中，激發光具有以下波長：約775 nm至約776 nm、約775 nm至約777 nm、約775 nm至約778 nm、約775 nm至約779 nm、約775 nm至約780 nm、約775 nm至約782 nm、約775 nm至約784 nm、約775 nm至約786 nm、約775 nm至約790 nm、約775 nm至約792 nm、約775 nm至約792 nm、約776 nm至約777 nm、約776 nm至約778 nm、約776 nm至約779 nm、約776 nm至約780 nm、約776 nm至約782 nm、約776 nm至約784 nm、約776 nm至約786 nm、約776 nm至約790 nm、約776 nm至約792 nm、約776 nm至約792 nm、約777 nm至約778 nm、約777 nm至約779 nm、約777 nm至約780 nm、約777 nm至約782 nm、約777 nm至約784 nm、約777 nm至約786 nm、約777 nm至約790 nm、約777 nm至約792 nm、約777 nm至約792 nm、約778 nm至約779 nm、約778 nm至約780 nm、約778 nm至約782 nm、約778 nm至約784 nm、約778 nm至約786 nm、約778 nm至約790 nm、約778 nm至約792 nm、約778 nm至約792 nm、約779 nm至約780 nm、約779 nm至約782 nm、約779 nm至約784 nm、約779 nm至約786 nm、約779 nm至約790 nm、約779 nm至約792 nm、約779 nm至約792 nm、約780 nm至約782 nm、約780 nm至約784 nm、約780 nm至約786 nm、約780 nm至約790 nm、約780 nm至約792 nm、約780 nm至約792 nm、約782 nm至約784 nm、約782 nm至約786 nm、約782 nm至約790 nm、約782 nm至約792 nm、約782 nm至約792 nm、約784 nm至約786 nm、約784 nm至約790 nm、約784 nm至約792 nm、約784 nm至約792 nm、約786 nm至約790 nm、約786 nm至約792 nm、約786 nm至約792 nm、約790 nm至約792 nm、約790 nm至約792 nm或約792 nm至約792 nm。在一些實施例中，激發光具有以下波長：約775 nm、約776 nm、約777 nm、約778 nm、約779 nm、約780 nm、約782 nm、約784 nm、約786 nm、約790 nm、約792 nm或約792 nm。在一些實施例中，激發光具有以下波長：至少約775 nm、約776 nm、約777 nm、約778 nm、約779 nm、約780 nm、約782 nm、約784 nm、約786 nm、約790 nm或約792 nm。在一些實施例中，激發光具有以下波長：至多約776 nm、約777 nm、約778 nm、約779 nm、約780 nm、約782 nm、約784 nm、約786 nm、約790 nm、約792 nm或約792 nm。
在一些實施例中，可見光具有約400 nm至約950 nm之波長。在一些實施例中，可見光具有以下波長：約400 nm至約450 nm、約400 nm至約500 nm、約400 nm至約550 nm、約400 nm至約600 nm、約400 nm至約650 nm、約400 nm至約700 nm、約400 nm至約750 nm、約400 nm至約800 nm、約400 nm至約850 nm、約400 nm至約900 nm、約400 nm至約950 nm、約450 nm至約500 nm、約450 nm至約550 nm、約450 nm至約600 nm、約450 nm至約650 nm、約450 nm至約700 nm、約450 nm至約750 nm、約450 nm至約800 nm、約450 nm至約850 nm、約450 nm至約900 nm、約450 nm至約950 nm、約500 nm至約550 nm、約500 nm至約600 nm、約500 nm至約650 nm、約500 nm至約700 nm、約500 nm至約750 nm、約500 nm至約800 nm、約500 nm至約850 nm、約500 nm至約900 nm、約500 nm至約950 nm、約550 nm至約600 nm、約550 nm至約650 nm、約550 nm至約700 nm、約550 nm至約750 nm、約550 nm至約800 nm、約550 nm至約850 nm、約550 nm至約900 nm、約550 nm至約950 nm、約600 nm至約650 nm、約600 nm至約700 nm、約600 nm至約750 nm、約600 nm至約800 nm、約600 nm至約850 nm、約600 nm至約900 nm、約600 nm至約950 nm、約650 nm至約700 nm、約650 nm至約750 nm、約650 nm至約800 nm、約650 nm至約850 nm、約650 nm至約900 nm、約650 nm至約950 nm、約700 nm至約750 nm、約700 nm至約800 nm、約700 nm至約850 nm、約700 nm至約900 nm、約700 nm至約950 nm、約750 nm至約800 nm、約750 nm至約850 nm、約750 nm至約900 nm、約750 nm至約950 nm、約800 nm至約850 nm、約800 nm至約900 nm、約800 nm至約950 nm、約850 nm至約900 nm、約850 nm至約950 nm或約900 nm至約950 nm。在一些實施例中，可見光具有以下波長：約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約750 nm、約800 nm、約850 nm、約900 nm或約950 nm。在一些實施例中，可見光具有以下波長：約至少約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約750 nm、約800 nm、約850 nm或約900 nm。在一些實施例中，可見光具有以下波長：約至多約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約750 nm、約800 nm、約850 nm、約900 nm或約950 nm。
在一些實施例中，可見光具有約800 nm至約950 nm之波長。在一些實施例中，可見光具有以下波長：約800 nm至約825 nm、約800 nm至約850 nm、約800 nm至約875 nm、約800 nm至約900 nm、約800 nm至約925 nm、約800 nm至約950 nm、約825 nm至約850 nm、約825 nm至約875 nm、約825 nm至約900 nm、約825 nm至約925 nm、約825 nm至約950 nm、約850 nm至約875 nm、約850 nm至約900 nm、約850 nm至約925 nm、約850 nm至約950 nm、約875 nm至約900 nm、約875 nm至約925 nm、約875 nm至約950 nm、約900 nm至約925 nm、約900 nm至約950 nm、或約925 nm至約950 nm。在一些實施例中，可見光具有以下波長：約800 nm、約825 nm、約850 nm、約875 nm、約900 nm、約925 nm或約950 nm。在一些實施例中，可見光具有以下波長：至少約800 nm、約825 nm、約850 nm、約875 nm、約900 nm或約925 nm。在一些實施例中，可見光具有以下波長：約至多約825 nm、約850 nm、約875 nm、約900 nm、約925 nm或約950 nm。
在一些實施例中，激發擴散器為圓形激發擴散器。在一些實施例中，激發擴散器為矩形激發擴散器。
在一些實施例中，圓形激發擴散器具有約4度至約25度之擴散角度。在一些實施例中，圓形激發擴散器具有以下擴散角度：約4度至約6度、約4度至約8度、約4度至約10度、約4度至約12度、約4度至約14度、約4度至約16度、約4度至約18度、約4度至約20度、約4度至約22度、約4度至約25度、約6度至約8度、約6度至約10度、約6度至約12度、約6度至約14度、約6度至約16度、約6度至約18度、約6度至約20度、約6度至約22度、約6度至約25度、約8度至約10度、約8度至約12度、約8度至約14度、約8度至約16度、約8度至約18度、約8度至約20度、約8度至約22度、約8度至約25度、約10度至約12度、約10度至約14度、約10度至約16度、約10度至約18度、約10度至約20度、約10度至約22度、約10度至約25度、約12度至約14度、約12度至約16度、約12度至約18度、約12度至約20度、約12度至約22度、約12度至約25度、約14度至約16度、約14度至約18度、約14度至約20度、約14度至約22度、約14度至約25度、約16度至約18度、約16度至約20度、約16度至約22度、約16度至約25度、約18度至約20度、約18度至約22度、約18度至約25度、約20度至約22度、約20度至約25度或約22度至約25度。在一些實施例中，圓形激發擴散器具有以下擴散角度：約4度、約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、約16度、約18度、約20度、約22度或約25度。在一些實施例中，圓形激發擴散器具有以下擴散角度：至少約4度、約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、約16度、約18度、約20度或約22度。在一些實施例中，圓形激發擴散器具有以下擴散角度：至多約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、約16度、約18度、約20度、約22度或約25度。
在一些實施例中，矩形激發擴散器具有第一擴散角度及垂直於第一擴散角度之第二擴散角度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度至約25度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度至約6度、約4度至約8度、約4度至約10度、約4度至約12度、約4度至約14度、約4度至約16度、約4度至約18度、約4度至約20度、約4度至約22度、約4度至約25度、約6度至約8度、約6度至約10度、約6度至約12度、約6度至約14度、約6度至約16度、約6度至約18度、約6度至約20度、約6度至約22度、約6度至約25度、約8度至約10度、約8度至約12度、約8度至約14度、約8度至約16度、約8度至約18度、約8度至約20度、約8度至約22度、約8度至約25度、約10度至約12度、約10度至約14度、約10度至約16度、約10度至約18度、約10度至約20度、約10度至約22度、約10度至約25度、約12度至約14度、約12度至約16度、約12度至約18度、約12度至約20度、約12度至約22度、約12度至約25度、約14度至約16度、約14度至約18度、約14度至約20度、約14度至約22度、約14度至約25度、約16度至約18度、約16度至約20度、約16度至約22度、約16度至約25度、約18度至約20度、約18度至約22度、約18度至約25度、約20度至約22度、約20度至約25度、或約22度至約25度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度、約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、約16度、約18度、約20度、約22度、或約25度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為至少約4度、約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、約16度、約18度、約20度、或約22度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為至多約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、約16度、約18度、約20度、約22度或約25度。在一些實施例中，第一擴散角度為約14度，且其中第二擴散角度為約8度。在一些實施例中，光學裝置為熱鏡、雙色鏡、短通濾波器或其任何組合。在一些實施例中，熱鏡將NIR光之波長自可見光濾出。在一些實施例中，光學裝置將擴散激發光沿著第一方向引導至樣本且允許激發光及反射可見光沿著與第一方向相反之方向從中通過。在一些實施例中，第一陷波濾波器及第二陷波濾波器中之至少一者阻止激發光從中通過。
在一些實施例中，第一陷波濾波器及第二陷波濾波器中之至少一者阻擋波長約775 nm至約795 nm的光。在一些實施例中，第一陷波濾波器及第二陷波濾波器中之至少一者阻擋具有以下波長的光：約775 nm至約780 nm、約775 nm至約785 nm、約775 nm至約790 nm、約775 nm至約795 nm、約780 nm至約785 nm、約780 nm至約790 nm、約780 nm至約795 nm、約785 nm至約790 nm、約785 nm至約795 nm或約790 nm至約795 nm。在一些實施例中，第一陷波濾波器及第二陷波濾波器中之至少一者阻擋波長約775 nm、約780 nm、約785 nm、約790 nm或約795 nm的光。在一些實施例中，第一陷波濾波器及第二陷波濾波器中之至少一者阻擋波長至少約775 nm、約780 nm、約785 nm或約790 nm的光。在一些實施例中，第一陷波濾波器及第二陷波濾波器中之至少一者阻擋波長至多約780 nm、約785 nm、約790 nm或約795 nm的光。
在一些實施例中，成像總成進一步包括偏振器。在一些實施例中，發射光及反射可見光被引導通過長通濾波器、偏振器及透鏡。在一些實施例中，發射光及反射可見光被順序地引導通過長通濾波器、偏振器及透鏡。在一些實施例中，該系統進一步包括發射可見光之白光。在一些實施例中，該系統進一步包括在成像總成與樣本之間且在激發擴散器與樣本之間的短通雙色鏡。
在一些實施例中，短通雙色鏡透射約400 nm至約800 nm之波長。在一些實施例中，短通雙色鏡透射以下波長：約400 nm至約450 nm、約400 nm 至約500 nm、約400 nm至約550 nm、約400 nm至約600 nm、約400 nm至約650 nm、約400 nm至約700 nm、約400 nm至約750 nm、約400 nm至約800 nm、約450 nm至約500 nm、約450 nm至約550 nm、約450 nm至約600 nm、約450 nm至約650 nm、約450 nm至約700 nm、約450 nm至約750 nm、約450 nm至約800 nm、約500 nm至約550 nm、約500 nm至約600 nm、約500 nm至約650 nm、約500 nm至約700 nm、約500 nm至約750 nm、約500 nm至約800 nm、約550 nm至約600 nm、約550 nm至約650 nm、約550 nm至約700 nm、約550 nm至約 750 nm、約550 nm至約800 nm、約600 nm至約650 nm、約600 nm至約700 nm、約600 nm至約750 nm、約600 nm至約800 nm、約650 nm至約700 nm、約650 nm至約750 nm、約650 nm至約800 nm、約700 nm至約750 nm、約700 nm至約800 nm、或約750 nm至約800 nm。在一些實施例中，短通雙色鏡透射以下波長：約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約750 nm、或約800 nm。在一些實施例中，短通雙色鏡透射以下波長：至少約400 nm、約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、或約750 nm。在一些實施例中，短通雙色鏡透射以下波長：至多約450 nm、約500 nm、約550 nm、約600 nm、約650 nm、約700 nm、約750 nm、或約800 nm。在一些實施例中，短通雙色濾波器反射大於約720 nm、725 nm、730 nm、735 nm、740 nm、750 nm、755 nm、760 nm、770 nm、780 nm、800 nm或更大(包括其間之增量)的波長。在一些實施例中，該系統進一步包括在短通雙色鏡與樣本之間的底部窗。在一些實施例中，該系統進一步包括在陷波濾波器與樣本之間的前部窗。在一些實施例中，激發光為紅外或近紅外激發光。在一些實施例中，長通濾波器包括可見光衰減器。在一些實施例中，可見光衰減器透射近紅外波長。在一些實施例中，該系統進一步包括雷射監視感測器，該雷射監視感測器包括：激發光功率計，該激發光功率計經組態以量測激發光之功率；及擴散束形狀感測器，該擴散束形狀感測器量測擴散束形狀，該擴散束形狀感測器包括第一擴散束形狀計及第二擴散束形狀計；或兩者。在一些實施例中，該系統進一步包括將一部分激發光重新引導至激發光功率計的反射器。在一些實施例中，該反射器位於激發通道與激發擴散器之間。在一些實施例中，光學裝置允許一部分擴散激發光沿著與該擴散激發光平行之方向從中通過，且其中擴散束形狀感測器接收該部分擴散激發光。在一些實施例中，第一擴散束形狀計量測在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率，且其中第二擴散束形狀計量測在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率。在一些實施例中，激發光功率計、第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或其任何組合包括光電二極體、相機、壓電感測器、綫性感測器陣列、CMOS感測器或其任何組合。在一些實施例中，若出現以下情況，則雷射監視器關閉雷射：激發光之量測功率偏離設定之激發光功率第一預定值；擴散束形狀偏離設定之束形狀第二預定值；或兩者。在一些實施例中，雷射具有關閉模式及開啓模式。
本文提供之另一個態樣為一種用於對由包含螢光團之樣本發射之發射光進行成像的成像平台，該平台包括：本文之成像系統；及成像站，該成像站包括：非暫時性電腦可讀儲存媒體，該非暫時性電腦可讀儲存媒體編碼有電腦程式，該電腦程式包括可由處理器執行以自影像感測器接收影像訊框的指令；及輸入裝置。
在一些實施例中，成像站經由成像纜綫、無綫連接或兩者自影像感測器接收影像訊框。在一些實施例中，該平台進一步包括成像纜綫。在一些實施例中，成像系統進一步經由成像纜綫自成像站接收電力。在一些實施例中，成像系統包括雷射監視感測器，其中該平台進一步包括自雷射監視感測器接收資料之雷射監視聯鎖器，且其中若出現以下情況，則雷射監視聯鎖器關閉雷射：激發光之量測功率偏離設定之激發光功率第一預定值；擴散束形狀偏離設定之束形狀第二預定值；或兩者。在一些實施例中，無線連接包括藍芽連接、Wi-Fi連接、RFID連接或其任何組合。在一些實施例中，輸入裝置包括滑鼠、觸控板、操縱桿、觸控螢幕、鍵盤、麥克風、相機、掃描儀、RFID讀取器、藍芽裝置、手勢介面、語音介面或其任何組合。
在一些實施例中，NIR照明源(雷射)處於成像站中，且在一些情況中，其位於成像頭中。其亦可位於成像纜綫中(「短停」解決方案)。
在一些實施例中，顯微鏡將成像系統加熱到高於環境室溫(例如，經由熱傳導及/或自顯微鏡之可見照明源輻射)。
在一些實施例中，成像系統之設計經最佳化以在高溫(高於環境溫度)下操作。由於雷射發射波長隨著溫度而偏移，因此光學濾波器係針對熱偏移波長範圍來最佳化。
在一些實施例中，控制雷射之溫度以減少溫度相依發射波長偏移之範圍。可使用熱電致冷器(TEC)、加熱器(例如，電阻性負載)來控制雷射溫度。
在一些實施例中，不控制雷射之溫度。
在一些實施例中，成像站係「基於手推車」的。在其他實施例中，成像站容納於小的輪式單元中、懸掛在顯微鏡上、擱置或懸掛在顯微鏡上別處、放置於顯微鏡附近之地面上、或放置於托盤/柱子/台子上。或者，成像站可被設計為放置於多個位置，諸如懸掛在顯微鏡上及懸掛在托盤上。
成像站可為成像系統及/或成像纜綫提供儲存。或者，此等組件可分開儲存於某其他容器(例如，儲存箱或類似容器)中。
本文提供之另一個態樣為一種用於對由包含螢光團之樣本發射之發射光進行成像的方法，該方法包括：發射激發光；使該激發光擴散；接收可見光且將該可見光引導至樣本；將該擴散激發光引導至樣本；將發射光及反射可見光引導至成像總成；及對發射光及反射可見光進行濾波；自樣本引導發射光及反射可見光以基於發射光及反射可見光來產生影像訊框。
在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括將發射光及反射可見光自樣本引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括將發射光及反射可見光自樣本順序地引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。在一些實施例中，激發光具有約775 nm至約795 nm之波長。在一些實施例中，激發光具有約785 nm之波長。在一些實施例中，可見光具有約400 nm至約700 nm之波長。在一些實施例中，可見光具有約800 nm至約950 nm之波長。在一些實施例中，激發光藉由圓形激發擴散器來擴散。在一些實施例中，圓形激發擴散器具有約4度至約25度之擴散角度。在一些實施例中，激發光藉由矩形激發擴散器來擴散。在一些實施例中，矩形激發擴散器具有第一擴散角度及垂直於第一擴散角度之第二擴散角度。
在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度至約25度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度至約6度、約4度至約8度、約4度至約10度、約4度至約12度、約4度至約14度、約4度至約16度、約4度至約18度、約4度至約20度、約4度至約22度、約4度至約25度、約6度至約8度、約6度至約10度、約6度至約12度、約6度至約14度、約6度至約16度、約6度至約18度、約6度至約20度、約6度至約22度、約6度至約25度、約8度至約10度、約8度至約12度、約8度至約14度、約8度至約16度、約8度至約18度、約8度至約20度、約8度至約22度、約8度至約25度、約10度至約12度、約10度至約14度、約10度至約16度、約10度至約18度、約10度至約20度、約10度至約22度、約10度至約25度、約12度至約14度、約12度至約16度、約12度至約18度、約12度至約20度、約12度至約22度、約12度至約25度、約14度至約16度、約14度至約18度、約14度至約20度、約14度至約22度、約14度至約25度、約16度至約18度、約16度至約20度、約16度至約22度、約16度至約25度、約18度至約20度、約18度至約22度、約18度至約25度、約20度至約22度、約20度至約25度、或約22度至約25度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度、約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、約16度、約18度、約20度、約22度或約25度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為至少約4度、約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、約16度、約18度、約20度或約22度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為至多約6度、約8度、約10度、約12度、約14度、約16度、約18度、約20度、約22度或約25度。
在一些實施例中，第一擴散角度為約14度，且其中第二擴散角度為約8度。在一些實施例中，藉由熱鏡、雙色鏡、短通濾波器或其任何組合將擴散激發光引導至樣本。在一些實施例中，藉由熱鏡、雙色鏡、短通濾波器或其任何組合將反射可見光引導至成像總成。在一些實施例中，熱鏡將NIR光之波長自可見光濾出。在一些實施例中，沿著第一方向將擴散激發光引導至樣本，且其中沿著與第一方向相反之第二方向引導發射光及反射可見光。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻擋激發光。
在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻擋具有約775 nm至約795 nm之波長的光。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻擋具有以下波長之光：約775 nm至約780 nm、約775 nm至約785 nm、約775 nm至約790 nm、約775 nm至約795 nm、約780 nm至約785 nm、約780 nm至約790 nm、約780 nm至約795 nm、約785 nm至約790 nm、約785 nm至約795 nm或約790 nm至約795 nm。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻擋具有以下波長之光：約775 nm、約780 nm、約785 nm、約790 nm或約795 nm。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻擋具有以下波長之光：至少約775 nm、約780 nm、約785 nm或約790 nm。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻擋具有以下波長之光：至多約780 nm、約785 nm、約790 nm或約795 nm。
在一些實施例中，該方法進一步包括對發射光及反射可見光進行偏振。在一些實施例中，該方法進一步包括對擴散激發光進行濾波。在一些實施例中，對擴散激發光進行濾波包括濾出小於約720 nm、725 nm、730 nm、735 nm、740 nm、750 nm、755 nm、760 nm、770 nm、780 nm、800 nm或更大(包括其間之增量)的波長。在一些實施例中，激發光為紅外或近紅外激發光。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括使發射光及反射可見光衰減。在一些實施例中，使發射光及反射可見光衰減包括阻擋除了近紅外波長之外的所有波長。在一些實施例中，該方法進一步包括藉由以下操作來監視雷射：用激發光監視器量測激發光之功率；及用第一擴散束形狀計及第二擴散束形狀計量測擴散激發光之擴散束形狀；或兩者。在一些實施例中，激發光監視器藉由接收激發光之重定向部分來量測激發光之功率。在一些實施例中，第一擴散束形狀計量測在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率，且其中第二擴散束形狀計量測在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率。在一些實施例中，激發光監視器、第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或其任何組合包括光電二極體、相機、壓電感測器、綫性感測器陣列、CMOS感測器或其任何組合。在一些實施例中，該方法進一步包括若出現以下情況則關閉雷射：激發光之量測功率偏離設定之激發光功率第一預定值；擴散束形狀偏離設定之束形狀第二預定值；或兩者。在一些實施例中，雷射具有關閉模式及打開模式。在一些實施例中，該方法進一步包括藉由非暫時性電腦可讀儲存媒體自影像感測器接收影像訊框，該非暫時性電腦可讀儲存媒體編碼有電腦程式，該電腦程式包括可由處理器執行之指令。在一些實施例中，自影像感測器接收影像訊框係藉由成像纜綫、無綫連接或兩者來執行。在一些實施例中，無線連接包括藍芽連接、WIFI連接、RFID連接或其任何組合。
本文提供之一個態樣為一種用於對包含螢光團之樣本發射之發射光進行成像的成像系統，該系統包括：一激發通道，該激發通道用於接收激發光；一激發擴散器，該激發擴散器使該激發光擴散；一可見通道，該可見通道用於接收可見光且將可見光引導至該樣本；一光學裝置，該光學裝置將該擴散激發光引導至該樣本且允許該發射光及反射可見光從中傳遞至成像總成；該成像總成包括：第一陷波濾波器；長通濾波器；透鏡；第二陷波濾波器；及影像感測器，該影像感測器經組態以偵測來自該樣本之發射光及反射可見光且經組態以基於該發射光及該反射可見光來產生影像訊框。
在一些實施例中，將發射光及反射可見光自樣本引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。在一些實施例中，將發射光及反射可見光自樣本順序地引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。在一些實施例中，激發光具有以下波長：約700 nm至約800 nm、約800 nm至約950 nm、約775 nm至約795 nm、或約785。在一些實施例中，可見光源具有約400 nm至約800 nm之波長。在一些實施例中，激發擴散器為圓形激發擴散器。在一些實施例中，圓形激發擴散器具有約4度至約25度或約8度至約14度之擴散角度。在一些實施例中，激發擴散器為矩形激發擴散器。在一些實施例中，矩形激發擴散器具有第一擴散角度及垂直於第一擴散角度之第二擴散角度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度至約25度或約8度至約14度。在一些實施例中，第一擴散角度為約14度，且其中第二擴散角度為約8度。在一些實施例中，光學裝置為熱鏡、雙色鏡、短通濾波器或其任何組合。在一些實施例中，該熱鏡自該可見光濾出、反射或分離NIR或IR光之波長。在一些實施例中，光學裝置將擴散激發光沿著第一方向引導至樣本且允許發射光及反射可見光沿著與該第一方向相反之第二方向從中通過。在一些實施例中，第一陷波濾波器及第二陷波濾波器中之至少一者阻止激發光從中通過。在一些實施例中，陷波濾波器之寬度大於激發光源之頻譜寬度。在一些實施例中，第一陷波濾波器及第二陷波濾波器中之至少一者具有不能從中通過的約775 nm至約795 nm之中心阻帶，其中該中心阻帶寬度為足以使該激發光衰減之寬度。在一些實施例中，第一陷波濾波器及第二陷波濾波器中之至少一者阻止具有約785 nm之中心阻帶的光從中通過，其中該阻帶寬度為足以使激發源衰減之寬度。在一些實施例中，成像總成進一步包括偏振器。在一些實施例中，發射光及反射可見光按任何次序被引導通過長通濾波器、偏振器及透鏡。在一些實施例中，發射光及反射可見光被順序地引導通過長通濾波器、偏振器及透鏡。在一些實施例中，該系統進一步包括發射可見光之白光。在一些實施例中，該系統進一步包括在成像總成與樣本之間且在激發擴散器與樣本之間的短通鏡。在一些實施例中，短通雙色鏡透射約400 nm至約720 nm之波長，且其中短通雙色鏡反射大於約720 nm之波長。在一些實施例中，該系統進一步包括在短通鏡與樣本之間的底部窗。在一些實施例中，短通鏡包括薄膜鏡、雙色鏡或其任何組合。在一些實施例中，該系統進一步包括在陷波濾波器與樣本之間的前部窗。在一些實施例中，激發光為紅外或近紅外激發光。在一些實施例中，長通濾波器包括可見光衰減器。在一些實施例中，可見光衰減器透射近紅外或紅外波長。在一些實施例中，該系統進一步包括雷射監視感測器，該雷射監視感測器包括：激發光功率計，該激發光功率計經組態以量測激發光之功率(激發功率)；及擴散束形狀感測器，該擴散束形狀感測器量測擴散束形狀，該擴散束形狀感測器包括至少一個擴散束形狀計。在一些實施例中，該系統進一步包括第一擴散束形狀計及第二擴散束形狀計。在一些實施例中，該系統進一步包括將一部分激發光重新引導至激發光功率計的反射器。在一些實施例中，反射器位於激發通道與激發擴散器之間。在一些實施例中，該系統進一步包括光學裝置，該光學裝置允許一部分擴散激發光沿著與該擴散激發光平行之方向從中通過，且其中擴散束形狀感測器接收該部分擴散激發光。在一些實施例中，第一擴散束形狀計量測在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率，且其中第二擴散束形狀計量測在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率。在一些實施例中，該系統進一步包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個額外束形狀計。在一些實施例中，第一束形狀計、第二束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為一維陣列。在一些實施例中，第一束形狀計、第二束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為二維陣列。在一些實施例中，激發光功率計、第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或其任何組合包括光電二極體、相機、壓電感測器、綫性感測器陣列、CMOS感測器或其任何組合。在一些實施例中，激發光功率計、第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或其任何組合位於激發束之路徑中或位於光學組件後面。在一些實施例中，雷射具有關閉模式及打開模式。
由於肉眼不可能看到NIR激發及螢光，因此在一些實施例中，該系統包括螢光成像標靶，其可用於確保系統之紅外成像正常進行。
在一些實施例中，先前描述之雷射監視系統可用作一系統的確認紅外成像正常進行的部分，而不需要單獨之螢光成像標靶。
本文提供之另一個態樣為一種用於對由包含螢光團之樣本發射之發射光進行成像的成像平台，該平台包括：該成像系統；成像站，該成像站包括：非暫時性電腦可讀儲存媒體，該非暫時性電腦可讀儲存媒體編碼有電腦程式，該電腦程式包括可由處理器執行以自影像感測器接收影像訊框的指令；及輸入裝置。在一些實施例中，成像站經由成像纜綫、無綫連接或兩者自成像系統接收影像訊框。在一些實施例中，進一步包括成像纜綫。在一些實施例中，成像系統進一步經由成像纜綫接收電力。在一些實施例中，成像平台進一步包括成像系統，該成像系統經由成像纜綫接收電力。在一些實施例中，無線連接包括藍芽連接、Wi-Fi連接、蜂巢式資料連接、RFID連接或其任何組合。在一些實施例中，輸入裝置包括滑鼠、觸控板、操縱桿、觸控螢幕、鍵盤、麥克風、相機、掃描儀、RFID讀取器、藍芽裝置、手勢介面、語音命令介面或其任何組合。在一些實施例中，成像系統包括雷射監視感測器，其中該平台進一步包括自雷射監視感測器接收資料之雷射監視電子裝置，且其中若出現以下情況，則雷射監視電子裝置關閉雷射：激發光之量測功率(亦即，激發功率)偏離設定之激發光功率第一預定值；擴散束形狀偏離設定之束形狀第二預定值；或兩者。在一些實施例中，該第一預定值包括按照變化率值之預定範圍值或預定最大量值或兩者來量測的激發功率。在一些實施例中，第一預定值超過該範圍中之最高預定值或小於該範圍中之最低預定值。在一些實施例中，該第二預定值包括偏離由一或多個擴散束形狀計量測之設定束形狀的值。在一些實施例中，該第二預定值基於由第一擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之至少一個點處的擴散束之功率與由至少第二擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之至少一個其他點處的擴散束之功率的比較來確定擴散束形狀偏離設定之束形狀。在一些實施例中，雷射監視電子裝置藉由中斷供應至雷射之電力或由於激發功率超過或小於設定範圍值或設定範圍速率或由於由一或多個擴散束形狀計量測出的偏離而關閉雷射。在一些實施例中，當雷射監視電子裝置判定激發功率之變化率的量值相對於預定最大值已超過最高預定速率或束形狀已偏離設定束形狀時，雷射在一毫秒、一微秒或一皮秒或更短時間內關閉。
本文提供之另一個態樣為一種用於對由包含螢光團之樣本發射之發射光進行成像的方法，該方法包括：發射激發光；使該激發光擴散；接收可見光且將該可見光引導至樣本；將該擴散激發光引導至樣本；將發射光及反射可見光引導至成像總成；自發射光濾出激發光及反射可見光；自樣本引導發射光及反射可見光以基於發射光及反射可見光來產生影像訊框。
在一些實施例中，自發射光濾出激發光及反射可見光包括將發射光及反射可見光自樣本引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。在一些實施例中，對激發光及反射可見光進行濾波包括將發射光及反射可見光自樣本順序地引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。在一些實施例中，激發光具有約775 nm至約795 nm之波長。在一些實施例中，激發光具有約785 nm之波長。在一些實施例中，可見光源具有約400 nm至約800 nm之波長。在一些實施例中，激發光具有約800 nm至約950 nm之波長。在一些實施例中，激發光藉由圓形激發擴散器來擴散。在一些實施例中，圓形激發擴散器具有約4度至約25度之擴散角度。在一些實施例中，激發光藉由矩形激發擴散器來擴散。在一些實施例中，矩形激發擴散器具有第一擴散角度及垂直於第一擴散角度之第二擴散角度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度至約25度。在一些實施例中，第一擴散角度為約14度，且其中第二擴散角度為約8度。在一些實施例中，藉由熱鏡、雙色鏡、短通濾波器或其任何組合將擴散激發光引導至樣本。在一些實施例中，藉由熱鏡、雙色鏡、短通濾波器或其任何組合將反射可見光引導至成像總成。在一些實施例中，熱鏡將NIR或IR光之波長自可見光濾出。在一些實施例中，沿著第一方向將擴散激發光引導至樣本，且其中沿著與第一方向相反之第二方向引導發射光及反射可見光。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻止具有約775 nm至約795 nm之波長的光從中通過。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻止具有約785 nm之波長的光從中通過。在一些實施例中，該方法進一步包括對發射光及反射可見光進行偏振。在一些實施例中，該方法進一步包括對擴散激發光進行濾波。在一些實施例中，對擴散激發光進行濾波包括濾出小於約720 nm、725 nm、730 nm、735 nm、740 nm、750 nm、755 nm、760 nm、770 nm、780 nm、800 nm或更大(包括其間之增量)的波長。在一些實施例中，激發光為紅外或近紅外激發光。在一些實施例中，該方法進一步包括藉由以下操作來監視雷射：用激發光監視器量測激發光之功率；用感測器系統量測擴散激發光之擴散束形狀；或兩者。在一些實施例中，激發光監視器藉由接收激發光之重定向部分來量測激發光之功率。在一些實施例中，第一擴散束形狀計量測在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率，且其中第二擴散束形狀計量測在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率。在一些實施例中，激發光監視器、第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或其任何組合或數目之感測器/計包括光電二極體、相機、壓電感測器、綫性感測器陣列、CMOS感測器或其任何組合。
如請求項79至82中任一項之方法，該方法進一步包括由2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個額外束形狀計來量測擴散束之功率。在一些實施例中，第一束形狀計、第二束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為一維陣列。在一些實施例中，第一束形狀計、第二束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為二維陣列。在一些實施例中，激發光功率計、第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或其任何組合包括光電二極體、相機、壓電感測器、綫性感測器陣列、CMOS感測器或其任何組合。在一些實施例中，激發光功率計、第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或其任何組合位於激發束之路徑中或位於光學組件後面。在一些實施例中，該方法進一步包括若出現以下情況則關閉雷射：激發光之量測功率偏離設定之激發光功率第一預定值；擴散束形狀偏離設定之束形狀第二預定值；或兩者。在一些實施例中，雷射具有關閉模式及打開模式。在一些實施例中，該方法進一步包括藉由非暫時性電腦可讀儲存媒體自影像感測器接收影像訊框，該非暫時性電腦可讀儲存媒體編碼有電腦程式，該電腦程式包括可由處理器執行之指令。在一些實施例中，自影像感測器接收影像訊框係藉由成像纜綫、無綫連接或兩者來執行。在一些實施例中，無線連接包括藍芽連接、Wi-Fi連接、蜂巢式資料連接、RFID連接或其任何組合。
本文提供之另一個態樣為一種由雷射誘發螢光團激發形成第一重疊影像的電腦實施方法，該方法包括：接收複數個影像訊框序列，每一影像訊框序列包括：在雷射處於關閉模式或處於打開模式時捕獲之VIS訊框；及在雷射處於打開模式時捕獲的主要量之NIR或IR訊框；藉由減去一個校正VIS訊框來校正每一NIR或IR訊框；藉由將第一經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第一NIR或IR影像；藉由將第一VIS訊框及在該第一VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生第一VIS影像；及將該NIR或IR影像與該VIS影像重疊以形成該第一重疊影像。
在一些實施例中，校正VIS__DRK訊框為與第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中、在該NIR訊框之訊框序列的後一個訊框序列中、在該NIR訊框之訊框序列的前一個訊框序列中或其組合的VIS__DRK訊框。在一些實施例中，產生第一VIS影像係藉由直接顯示第一VIS訊框或在累加器中將第一VIS訊框與在該第一VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來達成。在一些實施例中，藉由將合計量之經校正NIR或IR影像與合計量之VIS影像重疊以形成第一重疊影像來獲得重疊影像。在一些實施例中，V量為零或更多。在一些實施例中，一序列包括主要量之NIR訊框及一VIS訊框，用於任何給定NIR或IR訊框之校正VIS_DRK訊框為時間上最接近於該給定NIR或IR訊框的VIS_DRK訊框，不管校正VIS訊框與給定NIR或IR訊框是在同一個訊框序列中、在給定NIR或IR訊框的前一個訊框序列中抑或在後一個訊框序列中。在一些實施例中，(N+1)等於或大於該主要量。在一些實施例中，產生第一NIR或IR影像進一步包括將在第一經校正NIR或IR訊框前面的M量之經校正NIR或IR訊框相加。在一些實施例中，減去時間上最接近或最靠近每一NIR訊框之校正VIS訊框減少或最小化由VIS訊框、NIR或IR訊框或兩者之捕獲之間的移動造成的運動僞影。在一些實施例中，每一影像訊框序列進一步包括僅在環境光下捕獲之一或多個VIS_DRK訊框。在一些實施例中，校正每一NIR或IR訊框進一步包括自該NIR或IR訊框減去該一或多個VIS_DRK訊框中的至少一者。在一些實施例中，每一NIR或IR訊框之信號增益等於該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者的信號增益乘以所捕獲之輸入動態範圍。在一些實施例中，該等VIS訊框中之每一者及該等NIR或IR訊框中之每一者藉由具有可見及NIR或IR像素之感測器來捕獲。在一些實施例中，該等VIS訊框中之一或多者及該等NIR或IR訊框中之一或多者包含於單個訊框中。在一些實施例中，減去VIS_DRK訊框包括減去VIS_DRK訊框乘以NIR或IR訊框之曝光量與該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者的曝光量之間的比率。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之VIS訊框及一或多個序列之NIR或IR訊框藉由具有可見及NIR或IR像素的感測器捕獲。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之VIS訊框及一或多個序列之NIR或IR訊框包含於單個訊框中。在一些實施例中，在雷射處於打開模式時，捕獲VIS訊框。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者包括VIS訊框。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者不包括VIS訊框。在一些實施例中，該方法進一步包括：藉由將第(N+1)或第(N+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第二NIR或IR影像；藉由將第二VIS訊框與該第二VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生第二VIS影像；將該第二NIR或IR影像與該第二VIS影像重疊以形成第二重疊影像。在一些實施例中，N+1等於X乘以該主要量，其中X為大於2之整數，其中該應用程式進一步包括藉由將第(N +主要量+1)個或第(N +主要量+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第二NIR或IR影像的模組。在一些實施例中，該方法進一步包括由兩個或更多個重疊影像形成顯示影像。在一些實施例中，為每一序列形成一個顯示影像。在一些實施例中，為兩個或更多個序列形成一個顯示影像。
本文提供之另一個態樣為一種電腦實施系統，該電腦實施系統包括：一數位處理裝置，該數位處理裝置包括：至少一個處理器、經組態以執行可執行指令之一作業系統、一記憶體及一電腦程式，該電腦程式包括指令，該等指令可由該數位處理裝置執行以產生用於由雷射誘發螢光團激發形成第一重疊影像的應用程式，該應用程式包括：接收複數個影像訊框序列之模組，每一影像訊框序列包括：在雷射處於關閉模式或處於打開模式時捕獲之VIS訊框；及在雷射處於打開模式時捕獲的主要量之NIR或IR訊框；藉由減去一個校正VIS訊框來校正每一NIR或IR訊框的模組；藉由將第一經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第一NIR或IR影像的模組；藉由將第一VIS訊框及在該第一VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生第一VIS影像的模組；及將該NIR或IR影像與該VIS影像重疊以形成該第一重疊影像的模組。
在一些實施例中，校正VIS訊框為與第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中、在該NIR訊框之訊框序列的後一個訊框序列中、在該NIR訊框之訊框序列的前一個訊框序列中或其組合的VIS訊框。在一些實施例中，產生第一VIS影像係藉由直接顯示第一VIS訊框或在累加器中將第一VIS訊框與在該第一VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來達成。在一些實施例中，藉由將合計量之NIR或IR影像與合計量之VIS影像重疊以形成第一重疊影像來獲得重疊NIR或IR影像。在一些實施例中，V量為零或更多。在一些實施例中，一序列包括主要量之NIR訊框及一VIS訊框，用於任何給定NIR或IR訊框之校正VIS訊框為時間上最接近於該給定NIR或IR訊框的VIS訊框，不管校正VIS訊框與給定NIR或IR訊框是在同一個訊框序列中、在給定NIR或IR訊框的前一個訊框序列中抑或在後一個訊框序列中。在一些實施例中，(N+1)等於或大於該主要量。在一些實施例中，產生第一NIR或IR影像進一步包括將在第一經校正NIR或IR訊框前面的M量之經校正NIR或IR訊框相加。在一些實施例中，減去時間上最接近或最靠近每一NIR訊框之校正VIS訊框減少、最小化或校正由VIS訊框、NIR或IR訊框或兩者之捕獲之間的移動造成的運動僞影。在一些實施例中，每一影像訊框序列進一步包括僅在環境光下捕獲之一或多個VIS_DRK訊框。在一些實施例中，校正每一NIR或IR訊框進一步包括自該NIR或IR訊框減去該一或多個VIS_DRK訊框中的至少一者。在一些實施例中，每一NIR或IR訊框之信號增益等於該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者的信號增益乘以所捕獲之輸入動態範圍。在一些實施例中，該等VIS訊框中之每一者及該等NIR或IR訊框中之每一者藉由具有可見及NIR或IR像素之感測器來捕獲。在一些實施例中，該等VIS訊框中之一或多者及該等NIR或IR訊框中之一或多者包含於單個訊框中。在一些實施例中，減去VIS_DRK訊框包括減去VIS_DRK訊框乘以NIR或IR訊框之曝光量與該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者的曝光量之間的比率。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之VIS訊框及一或多個序列之NIR或IR訊框藉由具有可見及NIR或IR像素的感測器捕獲。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之VIS訊框及一或多個序列之NIR或IR訊框包含於單個訊框中。在一些實施例中，在雷射處於打開模式時，捕獲VIS訊框。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者包括VIS訊框。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者不包括VIS訊框。在一些實施例中，該應用程式進一步包括：藉由將第(N+1)或第(N+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第二NIR或IR影像的模組；藉由將第二VIS訊框與該第二VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生第二VIS影像的模組；將該第二NIR或IR影像與該第二VIS影像重疊以形成第二重疊影像的模組。在一些實施例中，N+1等於X乘以該主要量，其中X為大於2之整數，其中該應用程式進一步包括藉由將第(N +主要量+1)個或第(N +主要量+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第二NIR或IR影像的模組。在一些實施例中，該應用程式進一步包括由兩個或更多個重疊影像形成顯示影像的模組。在一些實施例中，為每一序列形成一個顯示影像。在一些實施例中，為兩個或更多個序列形成一個顯示影像。
本文提供之另一個態樣為一種非暫時性電腦可讀儲存媒體，該非暫時性電腦可讀儲存媒體編碼有包括指令之電腦程式，該等指令可由處理器執行以產生用於由雷射誘發螢光團激發形成第一重疊影像的應用程式，該應用程式包括：接收複數個影像訊框序列之模組，每一影像訊框序列包括：在雷射處於關閉模式或處於打開模式時捕獲之VIS訊框；及在雷射處於打開模式時捕獲的主要量之NIR或IR訊框；藉由減去一個校正VIS訊框來校正每一NIR或IR訊框的模組；藉由將第一經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第一NIR或IR影像的模組；藉由將第一VIS訊框及在該第一VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生第一VIS影像的模組；及將該NIR或IR影像與該VIS影像重疊以形成該第一重疊影像的模組。
在一些實施例中，校正VIS訊框為與第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中、在該NIR訊框之訊框序列的後一個訊框序列中、在該NIR訊框之訊框序列的前一個訊框序列中或其組合的VIS訊框。在一些實施例中，產生第一VIS影像係藉由直接顯示第一VIS訊框或在累加器中將第一VIS訊框與在該第一VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來達成。在一些實施例中，藉由將合計量之NIR或IR影像與合計量之VIS影像重疊以形成第一重疊影像來獲得重疊NIR或IR影像。在一些實施例中，V量為零或更多。在一些實施例中，一序列包括主要量之NIR訊框及一VIS訊框，用於任何給定NIR或IR訊框之校正VIS訊框為時間上最接近於該給定NIR或IR訊框的VIS訊框，不管校正VIS訊框與給定NIR或IR訊框是在同一個訊框序列中、在給定NIR或IR訊框的前一個訊框序列中抑或在後一個訊框序列中。在一些實施例中，(N+1)等於或大於該主要量。在一些實施例中，產生第一NIR或IR影像進一步包括將在第一經校正NIR或IR訊框前面的M量之經校正NIR或IR訊框相加。在一些實施例中，減去時間上最接近或最靠近每一NIR訊框之校正VIS訊框減少、最小化或校正由VIS訊框、NIR或IR訊框或兩者之捕獲之間的移動造成的運動僞影。在一些實施例中，每一影像訊框序列進一步包括僅在環境光下捕獲之一或多個VIS_DRK訊框。在一些實施例中，校正每一NIR或IR訊框進一步包括自該NIR或IR訊框減去該一或多個VIS_DRK訊框中的至少一者。在一些實施例中，每一NIR或IR訊框之信號增益等於該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者的信號增益乘以所捕獲之輸入動態範圍。在一些實施例中，該等VIS訊框中之每一者及該等NIR或IR訊框中之每一者藉由具有可見及NIR或IR像素之感測器來捕獲。在一些實施例中，該等VIS訊框中之一或多者及該等NIR或IR訊框中之一或多者包含於單個訊框中。在一些實施例中，減去VIS_DRK訊框包括減去VIS_DRK訊框乘以NIR或IR訊框之曝光量與該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者的曝光量之間的比率。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之VIS訊框及一或多個序列之NIR或IR訊框藉由具有可見及NIR或IR像素的感測器捕獲。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之VIS訊框及一或多個序列之NIR或IR訊框包含於單個訊框中。在一些實施例中，在雷射處於打開模式時，捕獲VIS訊框。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者包括VIS訊框。在一些實施例中，該一或多個VIS_DRK訊框中之至少一者不包括VIS訊框。在一些實施例中，該應用程式進一步包括：藉由將第(N+1)或第(N+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第二NIR或IR影像的模組；藉由將第二VIS訊框與該第二VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生第二VIS影像的模組；將該第二NIR或IR影像與該第二VIS影像重疊以形成第二重疊影像的模組。在一些實施例中，N+1等於X乘以該主要量，其中X為大於2之整數，其中該應用程式進一步包括藉由將第(N +主要量+1)個或第(N +主要量+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第二NIR或IR影像的模組。在一些實施例中，該應用程式進一步包括用於由兩個或更多個重疊影像形成顯示影像的模組。在一些實施例中，為每一序列形成一個顯示影像。在一些實施例中，為兩個或更多個序列形成一個顯示影像。
本文提供之另一個態樣為一種對來自受試者之樣本中的脈管系統或結構進行成像的方法，該方法包括藉由使用成像系統對螢光成像來產生該脈管系統或結構之影像，該系統包括：該成像系統或該成像平台。
本文提供之另一個態樣為一種對來自受試者之樣本中的脈管系統或結構進行成像的方法，該方法包括藉由使用成像系統方法對螢光成像來產生該脈管系統或結構之影像。在一些實施例中，該成像螢光為自發螢光、顯影或成像劑、化學劑、放射性標記劑、放射增敏劑、光增敏劑、螢光團、治療劑、成像劑、診斷劑、蛋白質、肽、奈米顆粒或小分子或其任何組合。在一些實施例中，該方法進一步包括向受試者施用顯影或成像劑。
本文提供之另一個態樣為一種對來自受試者之樣本中的脈管系統或結構進行成像的方法，該方法包括：向受試者施用顯影或成像劑；藉由使用成像系統對該顯影或成像劑進行成像來產生該脈管系統或結構之影像，該系統包括：該成像系統或該成像平台。
本文提供之另一個態樣為一種對來自受試者之樣本中的脈管系統或結構進行成像的方法，該方法包括：向受試者施用顯影或成像劑；藉由使用成像系統方法對該顯影或成像劑進行成像來產生該脈管系統或結構之影像。在一些實施例中，該顯影或成像劑包括染料、螢光團、螢光生物素化合物、發光化合物、化學發光化合物或其任何組合。在一些實施例中，該顯影或成像劑吸收約200 nm至約900 nm之間的波長。在一些實施例中，該顯影或成像劑包括：DyLight-680、DyLight-750、VivoTag-750、DyLight-800、IRDye-800、VivoTag-680、Cy5.5或靛青綠(ICG)及前述各者之任何衍生物；螢光素及螢光染料(例如，異硫氰酸螢光素或FITC、萘基螢光素、4ʹ,5ʹ-二氯-2ʹ,7ʹ-二甲氧基螢光素、6-羧基螢光素或FAM等)、碳青、部花青素、苯乙烯基染料、氧雜菁染料、藻紅素、赤藻紅、曙紅、玫瑰紅染料(例如，四甲基羧基-玫瑰紅或TAMRA、羧基玫瑰紅6G、羧基-X-玫瑰紅(ROX)、麗絲胺玫瑰紅B、玫瑰紅6G、玫瑰紅綠、玫瑰紅紅、四甲基玫瑰紅(TMR)等)、香豆素及香豆素染料(例如，甲氧基香豆素、二烷基氨基香豆素、羥基香豆素、氨基甲基香豆素(AMCA)等)、俄勒岡綠染料(例如，俄勒岡綠488、俄勒岡綠500、俄勒岡綠514等)、德克薩斯紅、德克薩斯紅-X、光譜紅、光譜綠、花青染料(例如，CY-3、Cy-5、CY-3.5、CY-5.5等)、ALEXA FLUOR染料(例如，ALEXA FLUOR 350、ALEXA FLUOR 488、ALEXA FLUOR 532、ALEXA FLUOR 546、ALEXA FLUOR 568、ALEXA FLUOR 594、ALEXA FLUOR 633、ALEXA FLUO R660、ALEXA FLUOR 680等)、BODIPY染料(例如，BODIPY FL、BODIPY R6G、BODIPY TMR、BODIPY TR、BODIPY 530/550、BODIPY 558/568、BODIPY 564/570、BODIPY 576/589、BODIPY 581/591、BODIPY 630/650、BODIPY 650/665等)、IR染料(例如，IRD40、IRD 700、IRD 800等)、7-氨基香豆素、二烷基氨基香豆素反應性染料、6,8-二氟-7-羥基香豆素螢光團、羥基香豆素衍生物、烷氧基香豆素衍生物、琥珀醯亞胺酯、芘琥珀醯亞胺酯、吡啶基唑衍生物、氨基萘基染料、丹磺醯氯、dapoxyl染料、Dapoxyl磺醯氯、胺反應性Dapoxyl琥珀醯亞胺酯、羧酸反應性Dapoxyl (2-氨基乙基)磺醯胺)、bimane染料、bimane巰基乙酸、NBD染料、QsY 35或其任何組合。在一些實施例中，該施用包括靜脈內施用、肌肉內施用、皮下施用、眼內施用、動脈內施用、腹膜施用、瘤內施用、皮內施用或其任何組合。在一些實施例中，成像包括組織成像、離體成像、術中成像或其任何組合。在一些實施例中，樣本係在體內樣本、原位樣本、離體樣本或術中樣本中。在一些實施例中，該樣本為器官、器官子結構、組織或細胞。在一些實施例中，樣本自發螢光。在一些實施例中，該樣本之自發螢光包括存在於腫瘤或惡性腫瘤中之眼部螢光團、色胺酸或蛋白質。在一些實施例中，該方法用於使血管流動或血管通暢視覺化。在一些實施例中，該脈管系統或結構包括血管、淋巴管系統、神經元脈管系統或CNS結構。在一些實施例中，成像為血管造影術、動脈造影術、淋巴造影術或膽管造影術。在一些實施例中，該成像包括偵測血管異常、血管畸形、血管病變、器官或器官子結構、癌症或患病區域、組織、結構或細胞。在一些實施例中，該血管異常、血管畸形或血管病變為動脈瘤、動靜脈畸形、海綿狀血管畸形、靜脈畸形、淋巴管畸形、毛細血管擴張症、混合血管畸形、硬脊膜動靜脈瘺或其一組合。在一些實施例中，器官或器官子結構為腦、心臟、肺、腎、肝或胰腺。在一些實施例中，該方法進一步包括對受試者進行手術。在一些實施例中，該手術包括血管成形術、心血管手術、動脈瘤修復、瓣膜置換術、動脈瘤手術、動靜脈畸形或海綿狀血管畸形手術、靜脈畸形手術、淋巴管畸形手術、毛細血管擴張手術、混合血管畸形手術或脊髓硬腦膜動靜脈瘻管手術、修復或搭橋、動脈搭橋、器官移植、整形手術、眼科手術、生殖系統手術、支架插入或更換、斑塊消融、去除該受試者之該癌症或患病區域、組織、結構或細胞，或任何其組合。在一些實施例中，該成像包括在手術之後對受試者之血管異常、癌症或患病區域、組織、結構或細胞進行成像。在一些實施例中，該方法進一步包括治療受試者體內之癌症。在一些實施例中，該方法進一步包括修復顱內CNS血管缺損、脊髓CNS血管缺損；外周血管缺損；去除異常血管化組織；眼部成像及修復；吻合術；重建或整形手術；動脈粥樣硬化斑塊消融或治療或再狹窄；諸如神經、腎臟、甲狀腺、副甲狀腺、肝段或輸尿管等重要器官或結構之修復或切除(包括選擇性切除)、保留(包括選擇性保留)；手術期間之識別及管理(有時保留，有時選擇性切除)；四肢缺血之診斷及治療；或治療慢性傷口。在一些實施例中，顱內血管缺損及/或該脊髓血管缺損包括動脈瘤、動靜脈畸形、海綿狀血管畸形、靜脈畸形、淋巴管畸形、毛細血管擴張症、一混合血管畸形、或硬脊膜動靜脈瘺或其任何組合。在一些實施例中，外周血管缺損包括動脈瘤、冠狀動脈旁路、另一條血管旁路、海綿狀血管畸形、動靜脈畸形、靜脈畸形、淋巴管畸形、毛細血管擴張症、混合血管畸形、硬脊膜動靜脈瘺或其任何組合。在一些實施例中，異常血管化之組織包括子宮內膜異位症或腫瘤。在一些實施例中，該方法進一步包括使用以下一或多者進行放射學或螢光成像：X射線攝影術、磁共振成像(MRI)、超音波、內窺鏡檢查、彈性成像、觸覺成像、熱成像、流式細胞分析技術、醫學攝影、核醫學功能成像技術、正電子發射斷層攝影術(PET)、單光子發射電腦斷層攝影術(SPECT)、顯微鏡、手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術機器人、手術器械或其任何組合。在一些實施例中，該方法包括使用以下各者中之一或多者來量測及/或量化螢光：顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術機器人、手術器械或其任何組合。在一些實施例中，該系統與以下各者結合或整合至以下各者中：顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術機器人、手術器械或其任何組合。在一些實施例中，該系統包括顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術機器人、手術器械或其任何組合。在一些實施例中，該顯微鏡、該共焦顯微鏡、該螢光鏡、該外窺鏡、該手術器械、該內窺鏡或該手術機器人中的至少一者包括一手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜相機系統、光學相干斷層攝影(OCT)系統、手術機器人或其任何組合。在一些實施例中，該系統經組態以：對治療劑進行偵測、成像或評估；對伴隨診斷劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；對治療劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；對伴隨成像劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；或其任何組合。在一些實施例中，顯影或成像劑之安全性或生理效應為生物利用率、攝取、濃度、存在、分佈及清理、代謝、藥物動力學、定位、血液濃度、組織濃度、比率、血液或組織中濃度之量測、治療窗口、範圍及最佳化，或其任何組合。在一些實施例中，該方法包括施用伴隨診斷劑、治療劑或成像劑，且其中成像包括偵測伴隨診斷劑、治療劑或成像劑。在一些實施例中，伴隨診斷劑、治療劑或成像劑包括化學劑、放射性標記劑、放射增敏劑、光增敏劑、螢光團、治療劑、成像劑、診斷劑、蛋白質、肽、奈米顆粒或小分子。
本文提供之另一個態樣為一種用於對樣本進行成像之方法，該方法包括：藉由光源發射激發光以自樣本誘發螢光；由複數個源發射一或多個激發光以自該樣本以多個發射頻帶誘發螢光；藉由複數個光學器件將激發光引導至樣本；藉由複數個光學器件自樣本接收螢光，其中該發射光與自該樣本接收到之螢光實質上同軸地被引導至該樣本，以便減少陰影；在偵測器上形成該樣本之螢光影像及該樣本之可見光影像；在複數個偵測器上形成該樣本之螢光影像及該樣本之可見光影像。
與量測螢光信號(諸如紅外信號)所需的相比，用於產生可見光、紅外光及近紅外光之一些系統需要對可見光照進行更大程度之控制。然而，在一些情況中，對可見光照之完全或部分控制係不容易獲得或不理想的，例如在手術間或外科醫生將根據觀察組織之需要來調整光的其他區域中，在一些情況中，此對於量測螢光信號不太理想。另外，在使用手術顯微鏡進行手術之情況下，可藉由重新定位顯微鏡來控制照明以便對來自手術組織之螢光信號成像，且隨後在螢光成像完成時將其放回到其原始位置以繼續手術。此外，對於諸如鹵素燈之光源，螢光團對激發光之吸收為次最佳的，因此此類系統無法實現即時或以無任何可感知之滯後(例如，不超過約100 ms)之視頻速率同時記錄。然而，該過程經常使手術技術中斷。例如，外科醫生在量測螢光時不能使用顯微鏡。先前系統經常出現之一個問題為螢光刺激或發射波長及手術顯微鏡之可見波長的觀看角度可能小於理想佈置之情況，此通常導致不太理想之光學信號及影像配準，藉此導致次最佳、不清晰或不良之影像。當螢光激發與顯微鏡之視場未最佳地對準(亦即，同軸)時，在一些先前系統中，螢光信號展現出「盲點」，使得組織未明顯發螢光且看起來為正常且非致癌的，藉此在至少一些情況中在手術期間無法識別關鍵之癌組織。
鑒於上述情況，需要克服先前系統之至少一些前述缺點的系統及方法。理想地，此類系統及方法將用手術顯微鏡一起(例如，同時地)提供螢光成像與可見成像。此外，需要一些系統，該等系統不依賴於重新定位手術顯微鏡來觀察螢光影像及可見影像，且在手術及/或病理檢查期間用螢光成像系統一起提供對手術區域之成像。
本文揭示之系統及方法非常適用於在最少中斷工作流程之情況下與許多類型之外科及其他程序相結合。例如，當前揭示之方法及設備非常適合於與先前及將來之手術顯微鏡及其他成像裝置(諸如相機、監視器、外視鏡、手術機器人、內視鏡)結合，以便改良手術工作流程。在一些實施例中，本文揭示之系統及方法能夠同時捕獲可見光及紅外螢光，且單獨使用(例如開野或內窺鏡)或者用作諸如手術顯微鏡等手術器械之附接件。例如，本文揭示之方法及設備非常適合於與熟習此項技術者已知之市售手術顯微鏡(諸如可在市場上購自包括Zeiss、Leica、Intuitive Surgical、Olympus及Haag-Streight及其每一附屬公司之此類公司及來源的手術顯微鏡)組合及結合。在一些實施例中，該等方法及設備與熟習此項技術者已知之市售手術機器人系統及內窺鏡(諸如，例如，可在市場上購自Intuitive Surgical及其附屬公司之手術機器人系統及內窺鏡)組合。 成像系統
本文提供了用於偵測螢光團發射之成像系統及方法。在一些實施例中，該成像系統包括：偵測器、光源及複數個光學器件。在一些實施例中，偵測器經組態以形成樣本之螢光影像、形成樣本之可見影像，或兩者。在一些實施例中，光源經組態以發射激發光、可見波長照明，或兩者。在一些實施例中，激發光誘發樣本之螢光。在一些實施例中，可見光照亮樣本以進行可見光成像。在一些實施例中，複數個光學器件經佈置以將激發光朝向樣本引導、將螢光及可見光自樣本引導至偵測器，或兩者。在一些實施例中，照明光、激發光、螢光或其任何組合被實質上同軸地引導。
螢光團可與本文所述之另一部分軛合或融合，且用於歸屬、靶向、遷移、保留、積聚及/或結合至或引導至特定器官、器官內之子結構、組織、靶標或細胞且與本文之系統及方法結合使用。在一些實施例中，螢光團發射包括紅外、近紅外、藍光或紫外發射。
在一些實施例中，該系統經組態以偵測吸收波長為約10 nm至約200 nm之螢光團。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：約10 nm至約20 nm、約10 nm至約30 nm、約10 nm至約40 nm、約10 nm至約50 nm、約10 nm至約75 nm、約10 nm至約100 nm、約10 nm至約125 nm、約10 nm至約150 nm、約10 nm至約200 nm、約20 nm至約30 nm、約20 nm至約40 nm、約20 nm至約50 nm、約20 nm至約75 nm、約20 nm至約100 nm、約20 nm至約125 nm、約20 nm至約150 nm、約20 nm至約200 nm、約30 nm至約40 nm、約30 nm至約50 nm、約30 nm至約75 nm、約30 nm至約100 nm、約30 nm至約125 nm、約30 nm至約150 nm、約30 nm至約200 nm、約40 nm至約50 nm、約40 nm至約75 nm、約40 nm至約100 nm、約40 nm至約125 nm、約40 nm至約150 nm、約40 nm至約200 nm、約50 nm至約75 nm、約50 nm至約100 nm、約50 nm至約125 nm、約50 nm至約150 nm、約50 nm至約200 nm、約75 nm至約100 nm、約75 nm至約125 nm、約75 nm至約150 nm、約75 nm至約200 nm、約100 nm至約125 nm、約100 nm至約150 nm、約100 nm至約200 nm、約125 nm至約150 nm、約125 nm至約200 nm，或約150 nm至約200 nm。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：約10 nm、約20 nm、約30 nm、約40 nm、約50 nm、約75 nm、約100 nm、約125 nm、約150 nm，或約200 nm。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：至少約10 nm、約20 nm、約30 nm、約40 nm、約50 nm、約75 nm、約100 nm、約125 nm，或約150 nm。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：至多約20 nm、約30 nm、約40 nm、約50 nm、約75 nm、約100 nm、約125 nm、約150 nm，或約200 nm。
在一些實施例中，本文之系統及方法偵測螢光團發射。在一些實施例中，螢光團發射包括紫外發射。在一些實施例中，紫外發射具有自10 nm至400 nm且高達進入藍光光譜中450 nm或460 nm的波長，包括具有在本文所揭示之範圍內之吸收波長的螢光團，包括10-20 nm、20-30 nm、30-40 nm、40-50 nm、50-60 nm、60-70 nm、70-80 nm、80-90 nm、90-100 nm、100-110 nm、110-120 nm、120-130 nm、130-140 nm、140-150 nm、150-160 nm、160-170 nm、170-180 nm、180-190 nm、190-200 nm、200-210 nm、210-220 nm、220-230 nm、230-240 nm、240-250 nm、250-260 nm、260-270 nm、270-280 nm、280-290 nm、290-300 nm、300-310 nm、310-320 nm、320-330 nm、330-340 nm、340-350 nm、350-360 nm、360-370 nm、370-380 nm、380-390 nm、390-400 nm、400-410 nm、410-420 nm、420-430 nm、430-440 nm、440-450 nm、450-460 nm、300-350 nm、325-375 nm、350-400 nm、400-450 nm、在340 nm至400 nm、360 至420 nm、380 nm至440 nm、400 nm至450 nm、400 nm至460 nm之範圍內的波長，或此等前述範圍中之任一者內的任何波長。
在一些實施例中，螢光團發射包括NIR或IR發射。在一些實施例中，NIR或IR發射具有約750 nm至3000 nm或800 nm至1000 nm之波長，包括吸收波長在本文揭示之範圍內的螢光團。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有約200 nm至約1,000 nm之吸收波長的螢光團。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：約200 nm至約250 nm、約200 nm至約300 nm、約200 nm至約350 nm、約200 nm至約400 nm、約200 nm至約450 nm、約200 nm至約500 nm、約200 nm至約600 nm、約200 nm至約700 nm、約200 nm至約800 nm、約200 nm至約900 nm、約200 nm至約1,000 nm、約250 nm至約300 nm、約250 nm至約350 nm、約250 nm至約400 nm、約250 nm至約450 nm、約250 nm至約500 nm、約250 nm至約600 nm、約250 nm至約700 nm、約250 nm至約800 nm、約250 nm至約900 nm、約250 nm至約1,000 nm、約300 nm至約350 nm、約300 nm至約400 nm、約300 nm至約450 nm、約300 nm至約500 nm、約300 nm至約600 nm、約300 nm至約700 nm、約300 nm至約800 nm、約300 nm至約900 nm、約300 nm至約1,000 nm、約350 nm至約400 nm、約350 nm至約450 nm、約350 nm至約500 nm、約350 nm至約600 nm、約350 nm至約700 nm、約350 nm至約800 nm、約350 nm至約900 nm、約350 nm至約1,000 nm、約400 nm至約450 nm、約400 nm至約500 nm、約400 nm至約600 nm、約400 nm至約700 nm、約400 nm至約800 nm、約400 nm至約900 nm、約400 nm至約1,000 nm、約450 nm至約500 nm、約450 nm至約600 nm、約450 nm至約700 nm、約450 nm至約800 nm、約450 nm至約900 nm、約450 nm至約1,000 nm、約500 nm至約600 nm、約500 nm至約700 nm、約500 nm至約800 nm、約500 nm至約900 nm、約500 nm至約1,000 nm、約600 nm至約700 nm、約600 nm至約800 nm、約600 nm至約900 nm、約600 nm至約1,000 nm、約700 nm至約800 nm、約700 nm至約900 nm、約700 nm至約1,000 nm、約800 nm至約900 nm、約800 nm至約1,000 nm，或約900 nm至約1,000 nm。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：約200 nm、約250 nm、約300 nm、約350 nm、約400 nm、約450 nm、約500 nm、約600 nm、約700 nm、約800 nm、約900 nm、或約1,000 nm。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：至少約200 nm、約250 nm、約300 nm、約350 nm、約400 nm、約450 nm、約500 nm、約600 nm、約700 nm、約800 nm，或約900 nm。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：至多約250 nm、約300 nm、約350 nm、約400 nm、約450 nm、約500 nm、約600 nm、約700 nm、約800 nm、約900 nm，或約1,000 nm。
在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有約1,000 nm至約4,000 nm之吸收波長的螢光團。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：約1,000 nm至約1,250 nm、約1,000 nm至約1,500 nm、約1,000 nm至約1,750 nm、約1,000 nm至約2,000 nm、約1,000 nm至約2,250 nm、約1,000 nm至約2,500 nm、約1,000 nm至約2,750 nm、約1,000 nm至約3,000 nm、約1,000 nm至約3,250 nm、約1,000 nm至約3,500 nm、約1,000 nm至約4,000 nm、約1,250 nm至約1,500 nm、約1,250 nm至約1,750 nm、約1,250 nm至約2,000 nm、約1,250 nm至約2,250 nm、約1,250 nm至約2,500 nm、約1,250 nm至2,750 nm、約1,250 nm至約3,000 nm、約1,250 nm至約3,250 nm、約1,250 nm至約3,500 nm、約1,250 nm至約4,000 nm、約1,500 nm至約1,750 nm、約1,500 nm至約2,000 nm、約1,500 nm至約2,250 nm、約1,500 nm至約2,500 nm、約1,500 nm至約2,750 nm、約1,500 nm至約3,000 nm、約1,500 nm至約3,250 nm、約1,500 nm至約3,500 nm、約1,500 nm至約4,000 nm、約1,750 nm至約2,000 nm、約1,750 nm至約2,250 nm、約1,750 nm至約2,500 nm、約1,750 nm至約2,750 nm、約1,750 nm至約3,000 nm、約1,750 nm至約3,250 nm、約1,750 nm至約3,500 nm、約1,750 nm至約4,000 nm、約2,000 nm至約2,250 nm、約2,000 nm至約2,500 nm、約2,000 nm至約2,750 nm、約2,000 nm至約3,000 nm、約2,000 nm至約3,250 nm、約2,000 nm至約3,500 nm、約2,000 nm至約4,000 nm、約2,250 nm至約2,500 nm、約2,250 nm至約2,750 nm、約2,250 nm至約3,000 nm、約2,250 nm至約3,250 nm、約2,250 nm至約3,500 nm、約2,250 nm至約4,000 nm、約2,500 nm至約2,750 nm、約2,500 nm至約3,000 nm、約2,500 nm至約3,250 nm、約2,500 nm至約3,500 nm、約2,500 nm至約4,000 nm、約2,750 nm至約3,000 nm、約2,750 nm至約3,250 nm、約2,750 nm至約3,500 nm、約2,750 nm至約4,000 nm、約3,000 nm至約3,250 nm、約3,000 nm至約3,500 nm、約3,000 nm至約4,000 nm、約3,250 nm至約3,500 nm、約3,250 nm至約4,000 nm，或約3,500 nm至約4,000 nm。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：約1,000 nm、約1,250 nm、約1,500 nm、約1,750 nm、約2,000 nm、約2,250 nm、約2,500 nm、約2,750 nm、約3,000 nm、約3,250 nm、約3,500 nm，或約4,000 nm。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：至少約1,000 nm、約1,250 nm、約1,500 nm、約1,750 nm、約2,000 nm、約2,250 nm、約2,500 nm、約2,750 nm、約3,000 nm、約3,250 nm，或約3,500 nm。在一些實施例中，該系統經組態以偵測具有以下吸收波長之螢光團：至多約1,250 nm、約1,500 nm、約1,750 nm、約2,000 nm、約2,250 nm、約2,500 nm、約2,750 nm、約3,000 nm、約3,250 nm、約3,500 nm，或約4,000 nm。
參看圖21，在特定實施例中，本文之成像系統1000與顯微鏡101(例如，手術顯微鏡)一起使用，用於對來自組織105之螢光信號及可見光同時成像。參看圖3A及圖3B，在該實施例中，來自組織之螢光發射的照明軸線103與成像軸線104同軸。換言之，激發源之光與成像系統1000及/或手術顯微鏡101的成像軸線同軸。在該實施例中，顯微鏡包括用於向成像系統提供可見光之可見光源。
圖1B示出使用本文之成像系統及方法產生的例示性影像。在該特定實施例中，螢光組織102靠近影像顯示器107之視場的中心。在該實施例中，螢光影像疊加於可見影像上，且疊加之複合影像在外部監視器上顯示。數位處理裝置或處理器用於處理及組合影像以供顯示。在一些實施例中，外科醫生使用顯微鏡直接觀察此類可見影像及螢光影像。在一些實施例中，外科醫生自手術室中之抬頭顯示器或能夠顯示影像之任何其他裝置觀察此類影像。
在一些實施例中，成像系統包括光源、光學光導、護罩、擋板、導光器中之一或多者，或其任何組合。在一些實施例中，光源、一或多個光學光導、護罩、擋板及導光器經佈置以減少來自邊緣之繞射，且減少激發光、照明光或兩者對NIR或IR感測器之泛射。光源及光學光導之例示性佈置示出於圖4、圖5A至圖5D、圖6A至圖6B、圖16及圖18中。
在一些實施例中，如圖5C所示，光源(例如，發出光之雷射及/或雷射驅動器)位於成像系統100之內部。在一些實施例中，光源與成像系統相鄰，圖5D。在一些實施例中，光源緊鄰成像系統定位。在一些實施例中，光源位於距成像系統約5 mm至約25 mm內。在一些實施例中，光源在成像系統外部且光經由光纖被引入成像系統。
在一些實施例中，如圖3A、圖5D及圖16所示，光學激發總成9位於發射光附近以在成像時減少陰影。在一些實施例中，光學激發總成9距光源14約5 mm至約25 mm。在一些實施例中，光學激發總成與發光處14相距0.5mm、1mm、3mm、5mm、10mm、13mm、15mm、18mm、20mm、23mm、25mm、28mm、30mm直至50mm內。
參看圖4、圖5A至圖5D、圖6A至圖6B、圖16及圖18，在特定實施例中，光源12產生激發光束，藉此如本文所描述，激發光束具有在紫外、藍光、可見光、紅光、紅外、或NIR或IR範圍內之波長。在該實施例中，光源12耦接至光纖13。在一些實施例中，隨後使用準直透鏡17使來自光纖13之光準直。可替代地，光源與自由空間光學器件(諸如鏡子)直接耦接。在一些實施例中，雷射光譜特性對應於螢光團之峰值吸收值。
在準直之後，在一些實施例中，激發光之頻譜寬度在一些實施例中係使用帶通濾波器(諸如雷射清理濾波器16)來減少。在一些實施例中，雷射清理濾波器16經組態，使得激發光譜比陷波濾波器窄。例如，視情況地，陷波拒絕比帶通清理濾波器寬。另外，陷波(亦即，拒絕濾波器)要求之額外寬度與FOV及因此與濾波器上之入射角(AOI)相關，使得AOI愈寬，所需頻寬愈大。陷波拒絕或陷波拒絕濾波器，亦稱為帶阻濾波器，使所有頻率通過，但指定之已定義阻帶內的頻率除外，該等頻率被大大衰減或不允許通過濾波器。在某些實施例中，陷波拒絕濾波器在785 nm處具有大於OD6之阻帶，陷波頻寬為39 nm。在一些實施例中，透射帶在400-742 nm時為＞93%透射且在828-1600 nm時為＞93%。在一些實施例中，最小阻帶約為清理濾波器之傳輸帶的兩倍。在一些實施例中，對於785 nm之外的激發光波長，各別濾波器之通帶及阻帶應跟蹤所用光源之波長。在一些實施例中，陷波阻帶為不阻擋感測器感興趣之帶的任何寬度，諸如可見帶(例如，約400-700 nm)及螢光/發射帶(例如，約800-950 nm)。在一些實施例中，使用陷波濾波器來阻擋來自靶標之反射激發源光。在一些實施例中，雷射清理濾波器包括具有比陷波濾波器之全寬半高小的全寬半高的濾波器，以便抑制激發束與自樣本發射之螢光束之間的串擾。
在一些實施例中，雷射清理濾波器與陷波濾波器兩者確定從中傳遞至各別濾波器且最終到達感測器之頻譜頻寬。例如，激發源及特定清理濾波器之頻譜經組態，使得發射通過清理濾波器之激發束的頻譜寬度比陷波濾波器之頻譜寬度窄。在一些實施例中，如本文所揭示之陷波濾波器的頻譜寬度為透射通過濾波器之束的全寬半高尺寸。在一些實施例中，如本文所描述，清理濾波器具有一帶通，該帶通取決於所使用之激發波長及螢光團。例如，在一些實施例中，取決於所使用之激發波長及螢光團，清理濾波器具有15 nm之帶通(在25 nm處，阻帶＞4OD)。在一些實施例中，雷射能在5 nm之範圍中之頻譜頻寬中，其餘能量在直至但不限於15 nm之較寬頻譜範圍中。
在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄約1%至約90%。在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄約1%至約2%、約1%至約5%、約1%至約10%、約1%至約20%、約1%至約30%、約1%至約40%、約1%至約50%、約1%至約60%、約1%至約70%、約1%至約80%、約1%至約90%、約2%至約5%、約2%至約10%、約2%至約20%、約2%至約30%、約2%至約40%、約2%至約50%、約2%至約60%、約2%至約70%、約2%至約80%、約2%至約90%、約5%至約10%、約5%至約20%、約5%至約30%、約5%至約40%、約5%至約50%、約5%至約60%、約5%至約70%、約5%至約80%、約5%至約90%、約10%至約20%、約10%至約30%、約10%至約40%、約10%至約50%、約10%至約60%、約10%至約70%、約10%至約80%、約10%至約90%、約20%至約30%、約20%至約40%、約20%至約50%、約20%至約60%、約20%至約70%、約20%至約80%、約20%至約90%、約30%至約40%、約30%至約50%、約30%至約60%、約30%至約70%、約30%至約80%、約30%至約90%、約40%至約50%、約40%至約60%、約40%至約70%、約40%至約80%、約40%至約90%、約50%至約60%、約50%至約70%、約50%至約80%、約50%至約90%、約60%至約70%、約60%至約80%、約60%至約90%、約70%至約80%、約70%至約90%，或約80%至約90%。在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄約1%、約2%、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%，或約90%。在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄至少約1%、約2%、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%，或約80%。在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄至多約2%、約5%、約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%，或約90%。
在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄約1 nm至約100 nm。在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄約1 nm至約2 nm、約1 nm至約5 nm、約1 nm至約10 nm、約1 nm至約20 nm、約1 nm至約30 nm、約1 nm至約40 nm、約1 nm至約50 nm、約1 nm至約60 nm、約1 nm至約70 nm、約1 nm至約80 nm、約1 nm至約100 nm、約2 nm至約5 nm、約2 nm至約10 nm、約2 nm至約20 nm、約2 nm至約30 nm、約2 nm至約40 nm、約2 nm至約50 nm、約2 nm至約60 nm、約2 nm至約70 nm、約2 nm至約80 nm、約2 nm至約100 nm、約5 nm至約10 nm、約5 nm至約20 nm、約5 nm至約30 nm、約5 nm至約40 nm、約5 nm至約50 nm、約5 nm至約60 nm、約5 nm至約70 nm、約5 nm至約80 nm、約5 nm至約100 nm、約10 nm至約20 nm、約10 nm至約30 nm、約10 nm至約40 nm、約10 nm至約50 nm、約10 nm至約60 nm、約10 nm至約70 nm、約10 nm至約80 nm、約10 nm至約100 nm、約20 nm至約30 nm、約20 nm至約40 nm、約20 nm至約50 nm、約20 nm至約60 nm、約20 nm至約70 nm、約20 nm至約80 nm、約20 nm至約100 nm、約30 nm至約40 nm、約30 nm至約50 nm、約30 nm至約60 nm、約30 nm至約70 nm、約30 nm至約80 nm、約30 nm至約100 nm、約40 nm至約50 nm、約40 nm至約60 nm、約40 nm至約70 nm、約40 nm至約80 nm、約40 nm至約100 nm、約50 nm至約60 nm、約50 nm至約70 nm、約50 nm至約80 nm、約50 nm至約100 nm、約60 nm至約70 nm、約60 nm至約80 nm、約60 nm至約100 nm、約70 nm至約80 nm、約70 nm至約100 nm，或約80 nm至約100 nm。在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄約1 nm、約2 nm、約5 nm、約10 nm、約20 nm、約30 nm、約40 nm、約50 nm、約60 nm、約70 nm、約80 nm，或約100 nm。在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄至少約1 nm、約2 nm、約5 nm、約10 nm、約20 nm、約30 nm、約40 nm、約50 nm、約60 nm、約70 nm，或約80 nm。在一些實施例中，雷射清理濾波器使光源之頻寬變窄至多約2 nm、約5 nm、約10 nm、約20 nm、約30 nm、約40 nm、約50 nm、約60 nm、約70 nm、約80 nm，或約100 nm。
在一些實施例中，經清理之光隨後被介電鏡反射。經清理之光以約0度至約180度之角度反射。在一些實施例中，經清理之光被介電鏡鏡反射。在一些實施例中，經清理之光以約60度至約120度之角度反射。在一些實施例中，經清理之光以至少約10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度、80度、90度、100度、110度或120度(包括其中之增量)之角度被介電鏡反射。在一些實施例中，經清理之光以至多約10度、20度、30度、40度、50度、60度、70度、80度、90度、100度、110度或120度(包括其中之增量)之角度被介電鏡反射。在一些實施例中，經清理之光以約90度之角度反射。在一些實施例中，隨後使用擴散器使反射光以計算出之角度擴散穿過NIR鏡4中之孔以匹配成像光錐。在一些實施例中，擴散器亦確保激發源之光均勻分佈以在靶標組織上產生平坦或相對均勻之照明輪廓。
雷射之非限制性實例為BWT 8W二極體雷射。光纖之非限制性實例為105um芯光纖，其中包層為125 um、緩衝層為250 um及0.22NA、且長度為100cm=/-10cm。擴散器之非限制性實例為Thorlabs 20度圓形工程擴散器(RPC)#ED1-C20。準直透鏡之非限制性實例為Thorlabs A110TM-B，f=6.24mm、NA=0.40、羅切斯特非球面(RochesterAspheric)。雷射清理濾波器之非限制性實例為DiodeMax 785 Semrock-LD01-785/10-12.5。在一些實施例中，雷射或其他紅外光源具有約1瓦至約8瓦之功率。在一些實施例中，雷射或其他紅外光源之功率至少部分地基於位置來確定。在一些實施例中，若雷射或其他紅外光源位於成像系統而非成像站中，則需要更少之光耦合器，且光導距離將更短。在一些實施例中，由於光耦合器及光纖長度促使光功率損耗，若其位於成像頭中，則採用相對較低功率之雷射或紅外光源。
在一些實施例中，激發光源包括總成中之一或多個元件，該一或多個元件包括但不限於準直器、清理濾波器、介電鏡及擴散器中之一或多者。在一些實施例中，使用介電鏡使該經清理之光以例如在45度與90度之間或在90度與135度之間的任何角度反射。此外，在其他實施例中，然而，經清理之光在有或無介電鏡之情況下以任何任意角度反射。如圖4所示，雙色短通濾波器6接受垂直於紙面之光。
依照圖18至圖20，本文中進一步提供成像系統1000，用於對由包含螢光團之組織樣本1020發出的發射光成像。如圖18所示，系統1000包括光纖13、擴散器14、可見通道1010、光學裝置1052及成像總成1030，該光學裝置可為但不限於為短通雙色鏡5。圖19提供了説明圖18所示之成像系統1000之例示性光路的射綫圖，而圖20為根據一個實施例之實例成像系統的照片。
在一些實施例中，至少一部分激發光由雷射發射。在一些實施例中，成像系統1000包括雷射。在一些實施例中，成像系統1000不包括雷射。在一些實施例中，雷射具有關閉模式及打開模式。在一些實施例中，激發光具有約775 nm至約795 nm之波長。在一些實施例中，激發光具有約785 nm之波長。在一些實施例中，激發光為紅外或近紅外激發光。
在一些實施例中，激發擴散器14使至少一部分激發光發生擴散。在一些實施例中，激發擴散器14為圓形激發擴散器14。在一些實施例中，圓形激發擴散器14具有約4度至約25度之擴散角度。在一些實施例中，激發擴散器14為矩形激發擴散器14。在一些實施例中，矩形激發擴散器14具有第一擴散角度及垂直於第一擴散角度之第二擴散角度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度至約25度。在一些實施例中，第一擴散角度為約14度，且其中第二擴散角度為約8度。在一些實施例中，擴散器包括玻璃擴散器、地面擴散器、全息擴散器、工程擴散器或其任何組合。在一些實施例中，工程擴散器包括蝕刻塑膠、結合至玻璃基板之蝕刻膜，或兩者。
在一些實施例中，擴散光形成一形狀，包括線、三角形、圓形、正方形、矩形、多邊形或其任何組合。在一些實施例中，擴散光形成一形狀，包括線、三角形、圓形、正方形、矩形、多邊形或具有至少掃描視場(FOV)之鏡的陣列。在一些實施例中，擴散光之形狀照亮相機之視場(FOV)。在一些實施例中，擴散光之形狀不照亮相機之FOV以外的任何區域以節省雷射電力。在一些實施例中，擴散光之形狀僅照亮相機之FOV以節省雷射電力。在一些實施例中，節省及/或最小化所需之雷射電力減少系統內之過多熱量，且因此減少所需之冷卻量，在一些實施例中，節省及/或最小化所需之雷射電力減少所需之電流量及傳輸此類電流所需之電綫大小。
在一些實施例中，擴散器均勻地照亮相機之FOV。在一些實施例中，圓形擴散器提供最均勻之覆蓋。在一些實施例中，圓形擴散器相對於相機佈置，使得其照亮圍繞相機之FOV的圓。在一些實施例中，矩形擴散器將所需之雷射電力降低了大約一半，因為其最佳地填充了相機之FOV。在一些實施例中，擴散器之形狀取決於螢光區域所需之FOV，且應適當匹配以提高效率且避免過度填充FOV。在一些實施例中，擴散器之形狀被修改或調整以對應於FOV之形狀，以便減少FOV的過度填充，且如本文所述提高效率及節省電力使用。擴散器之類型包括例如有塗層或無塗層之毛玻璃、全息、白色擴散玻璃及工程擴散器以及其他基板。
在一些實施例中，可見通道1010接收至少一部分可見光且將其引導至樣本1020。在一些實施例中，至少一部分可見光被顯微鏡或內窺鏡接收，且由燈泡、發光二極體(LED)或其任何組合提供。在一些實施例中，成像系統1000包括可見光。在一些實施例中，成像系統1000不包括可見光。在一些實施例中，可見光具有約400 nm至約700 nm之波長，同時延伸至NIR頻帶中700 nm至950 nm。
在一些實施例中，光學裝置1052將至少一部分擴散激發光引導至樣本1020。在一些實施例中，光學裝置1052允許至少一部分發射光及反射可見光從中傳遞至成像總成1030。在一些實施例中，光學裝置1052對至少一部分發射光、激發光或兩者進行濾波。在一些實施例中，光學裝置1052不對發射光、激發光或兩者進行濾波。在一些實施例中，光學裝置1052將至少一部分擴散激發光沿著第一方向引導至樣本1020，且允許至少一部分發射光及反射可見光沿著與第一方向相反之第二方向從中通過。在一些實施例中，光學裝置1052允許至少一部分擴散激發光沿著與擴散激發光平行之方向從中通過。在一些實施例中，光學裝置1052阻擋及/或反射至少5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或更多之擴散激發光，包括其中之增量。在一些實施例中，光學裝置1052阻擋及/或反射至少96%、97%、98%、99%或更多、直至100%或全部的擴散激發光沿著與擴散激發光平行之方向從中通過，包括其中之增量。
在一些實施例中，光學裝置1052為熱鏡、雙色鏡、短通濾波器或其任何組合。在一些實施例中，熱鏡透射可見光而阻擋NIR或IR光。在螢光波長較短之情況下(例如，在紫外頻譜中)，光學裝置用作長通濾波器，以反射UV頻譜中之較短波長。在一些實施例中，光學裝置透射UV光而阻擋可見光。
在一些實施例中，系統1000此外光學裝置1052為在可見光路徑中之熱鏡6。在一些實施例中，熱鏡6自可見光濾出NIR或IR光之至少一部分波長。
此外，如圖18所示，成像總成1030包括第一陷波濾波器2、長通濾波器23、透鏡20、第二陷波濾波器25及影像偵測器21。如圖所示，在一些實施例中，將發射光及反射可見光自樣本1020連續地引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器2、長通濾波器23、透鏡20及第二陷波濾波器25。在一些實施例中，將發射光及反射可見光自樣本1020按任何次序順序地引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器2、長通濾波器23、透鏡20及第二陷波濾波器25。在一些實施例中，成像總成1030不包括第二陷波濾波器25。在一些實施例中，成像總成1030不包括第一陷波濾波器2、長通濾波器23、透鏡20及第二陷波濾波器25中之一或多者。
在一些實施例中，第一陷波濾波器2及第二陷波濾波器25中之至少一者阻擋至少一部分激發光從中通過。在一些實施例中，第一陷波濾波器2及第二陷波濾波器25中之至少一者阻擋至少5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或更多的激發光從中通過。在一些實施例中，第一陷波濾波器2及第二陷波濾波器25中之至少一者阻擋至少96%、97%、98%、99%或更多、直至100%或全部的激發光從中通過。在一些實施例中，第一陷波濾波器2及第二陷波濾波器25中之至少一者阻擋波長約775 nm至約795 nm之至少一部分光從中通過。在一些實施例中，第一陷波濾波器2及第二陷波濾波器25中之至少一者阻擋波長約785 nm之至少一部分光從中通過。
在一些實施例中，長通濾波器23包括vis截止長通濾波器23。在一些實施例中，長通濾波器23至少部分地減少可見光從中透射穿過。在一些實施例中，長通濾波器23透射大部分NIR或IR光。在一些實施例中，長通濾波器23透射至少85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%之NIR或IR光，包括其中之增量。在一些實施例中，長通濾波器包括可見光衰減器。在一些實施例中，可見光衰減器透射近紅外波長。在一些實施例中，第二陷波濾波器25減少傳遞通過第一陷波濾波器2之任何散射。在一些實施例中，第二陷波濾波器25將至少一部分激發光反射回。
在一些實施例中，影像感測器21經組態以偵測來自樣本1020之發射光及反射可見光。在一些實施例中，影像感測器21經組態以基於發射光及反射可見光來產生影像訊框。
在一些實施例中，成像總成1030進一步包括偏振器22。在一些實施例中，成像總成1030不包括偏振器22。在一些實施例中，將至少一部分發射光及反射可見光引導通過長通濾波器、偏振器22及透鏡20。在一些實施例中，將至少一部分發射光及反射可見光順序地引導通過長通濾波器23、偏振器22及透鏡20。在一些實施例中，偏振器22減少由於短通雙色鏡6之正面/背面的反射而造成之重影效應。在一些實施例中，偏振器22可自成像總成1030移除。
在一些實施例中，系統1000進一步包括發出至少一部分可見光之白光。在一些實施例中，系統1000進一步包括發出至少一部分激發光之雷射。在一些實施例中，系統1000不包括發出可見光之白光。在一些實施例中，系統1000不包括發出激發光之雷射。在一些實施例中，系統1000進一步包括在成像總成1030與樣本1020之間且在激發擴散器14與樣本1020之間的短通雙色鏡6。在一些實施例中，短通雙色鏡6透射約400 nm至約800 nm之波長。在一些實施例中，短通雙色濾波器6反射大於約720 nm之波長。在一些實施例中，短通雙色鏡6之通光孔徑之尺寸足夠小，使得短通雙色鏡6不阻擋透射至樣本1020的至少一部分可見光。在一些實施例中，可見光不會透射通過短通雙色鏡6。
在一些實施例中，短通雙色鏡6具有一形狀，包括圓形、三角形、矩形、正方形或任何多邊形。在一些實施例中，短通雙色鏡6之形狀經組態以機械地安裝於系統1000內。在一些實施例中，短通雙色鏡6之形狀係基於顯微鏡、內窺鏡或兩者來組態。在一些實施例中，短通雙色鏡6為磨砂的/切割的且經整形以安裝於系統1000中。在一些實施例中，短通雙色鏡6之形狀經組態以避免干擾可見光通道、顯微鏡之照明光路或兩者。在一些實施例中，短通雙色鏡6之形狀經組態以避免干擾可見光通道、顯微鏡之照明光路或兩者，同時維持與顯微鏡、光學裝置或兩者之成像路徑的重合。在一些實施例中，短通雙色鏡6由玻璃、結構金屬-玻璃複合材料、塑膠、薄膜鏡或其任何組合形成。在一些實施例中，短通雙色鏡6經整形以減少波前誤差。在一些實施例中，短通雙色鏡6包括凹面、凸面、平面或其任何組合以減少波前誤差。
在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與垂直於影像感測器21之成像軸綫之間的角度為約40度至約60度。在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與垂直於影像感測器21之成像軸綫之間的角度為約45度至約50度。在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與激發光之路徑之間的角度為約0度至約90度，或在0度與90度之間(不包括端點)。在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與激發光之路徑之間的角度為約30度至約55度。在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與激發光之路徑之間的角度為約40度至約50度。在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與激發光之路徑之間的角度為45度+/-10度。在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與激發光之路徑之間的角度為5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或在0度與90度之間的任何其他角度。在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與激發光之路徑之間的角度為5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或在0度與90度之間的任何其他角度。在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與激發光之路徑之間的角度為約30°至約55°、約30°至約60°、約40°至約50°、約40°至約60°、約45°至約50°、約45°至約60°。
在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與激發光之路徑之間的角度係藉由使用相對於短通雙色鏡6之一或多個額外鏡來達成。在一些實施例中，短通雙色鏡6之反射面與該一或多個額外鏡之間的角度為5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°或0度與90度之間的任何其他角度、45度+/-10度、約30°至約55°、約30°至約60°、約40°至約50°、約40°至約60°、約45°至約50°、約45°至約60°。
在一些實施例中，系統1000進一步包括在短通雙色鏡6與樣本1020之間的底部窗7。在一些實施例中，底部窗7至少部分透明。在一些實施例中，底部窗7為完全透明。在一些實施例中，系統1000進一步包括在系統1000與顯微鏡101之界面處的頂部窗8。
在一些實施例中，依照圖24至圖25，系統1000進一步包括雷射監視感測器。在一些實施例中，雷射監視感測器包括激發光功率計、擴散束形狀感測器或兩者。在一些實施例中，激發光功率計經組態以量測激發光之功率。在一些實施例中，擴散束形狀感測器量測擴散束形狀。在一些實施例中，系統1000進一步包括一或多個擴散束形狀感測器、一或多個擴散束形狀計或兩者。在一些實施例中，該擴散束形狀感測器包括第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或兩者。在一些實施例中，擴散束形狀感測器包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個束形狀計。在一些實施例中，兩個或更多個擴散束形狀計量測在擴散束之形狀的多個位置處的該擴散束之強度。在一些實施例中，至少一個擴散束感測器量測束形狀之至少一個邊緣，及/或在擴散束形狀內遞增10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或直至90%中之至少一者(包括端點)或在該束上之一或多個位置處，且至少一個其他擴散束感測器量測擴散束形狀內的至少一個其他點或在該束上之一或多個其他位置處。在一些實施例中，兩個或更多個擴散束形狀計量測該束上之一或多個位置處的樣本。在一些實施例中，將沿著束形狀之每一量測值與上限及/或下限進行比較，或可將其與沿著束形狀之一或多個其他量測值進行比較，以計算束上之兩個或更多個點之間的相對量測值，隨後對照上限及/或下限來測試該相對量測值。在一些實施例中，擴散束形狀計或感測器監視及偵測所監視值或相對量測值之正或負變化率，且若量測值或相對量測值之變化率改變過快，則指示雷射或成像系統故障，且關閉雷射。該安全機制用於監視雷射之束及效能以在雷射或成像系統故障時用作安全開關或關閉裝置以減少通量(在該區域內遞送之能量量的指示)。在一些實施例中，雷射在發生故障一毫秒內、在發生故障一微秒或發生故障一皮秒或更短時間內關閉。若成像系統用於人類或動物之原位應用，例如在開野手術應用或內窺鏡下，關閉雷射對於避免組織灼燒至關重要。如圖24所示，在一些實施例中，雷射監視感測器5101及雷射監視電子裝置5102中之一或多者與雷射監視聯鎖器5301通信。在一些實施例中，雷射監視感測器5101、雷射監視電子裝置5102或兩者位於成像系統1000內。在一些實施例中，雷射監視感測器5101及雷射監視電子裝置5102中之一或多者經由成像纜綫3000與雷射監視聯鎖器5301通信。在一些實施例中，雷射監視聯鎖器5301基於雷射監視感測器5101、雷射監視電子裝置5102或兩者接收到之資料來將功率自雷射功率5301傳輸至雷射驅動器5303。在一些實施例中，雷射驅動器5303引導雷射5304。在一些實施例中，雷射監視聯鎖器5301、雷射功率5302、雷射驅動器5303及雷射5304中之一或多者位於成像站2000內。在一些實施例中，雷射5304輸出之雷束經由成像纜綫3000傳輸至成像系統1000。在其他實施例中，雷射5304、雷射驅動器5303、雷射聯鎖器5301及雷射監視電子裝置5102全部位於成像系統1000中。在一些實施例中，該等組件中之任一者位於成像站2000或成像系統1000處。
在一些實施例中，系統1000進一步包括將至少一部分激發光重新引導至激發光功率計之反射器。在一些實施例中，反射器位於光纖與激發擴散器14之間。在一些實施例中，包括短通雙色濾波器6之光學裝置1062允許至少一部分擴散激發光沿著與來自擴散器14之原軸綫平行的方向從中通過。在一些實施例中，擴散束形狀感測器接收該部分之擴散激發光。在一些實施例中，第一擴散束形狀計量測在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率，且其中第二擴散束形狀計量測在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率。在一些實施例中，激發光功率計、第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或其任何組合包括光電二極體、相機、壓電感測器、綫性感測器陣列、CMOS感測器或其任何組合。在一些實施例中，束形狀感測器中之一或多者位於陷波雙色鏡5附近、陷波雙色鏡之平面中、或陷波雙色鏡後面。在一些實施例中，束形狀感測器中之一或多者位於短通雙色濾波器6之平面中或短通雙色濾波器後面。在其他實施例中，感測器位於擴散器14與底部窗7之間的任何地方。在其他實施例中，束形狀感測器中之一或多者位於成像系統內之任何位置處，正好在束之路徑中。
圖23示出例示性單相機成像系統之時間多工總成的示意圖。例示性單相機成像系統示出於圖5A至圖5D、圖6A至圖6B及圖18中。在一些實施例中，朝向組織樣本1020引導白光1010及雷射1080，其中由發螢光樣本1020發出之激發光在濾波器1040處濾波且發送至RGB感測器1050中之B/NIR、G/NIR及R/NIR埠。根據各種實施例，RGB感測器1050為感測器或相機21之一部分。該總成亦包括雷射驅動器1070，該雷射驅動器自相機接收定時或時脈資料，用於觸發激發雷射1080。
在一些態樣中，該成像系統經組態以：對治療劑進行偵測、成像或評估；對伴隨診斷劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；對治療劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；對伴隨成像劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；或其任何組合。在一些態樣中，顯影或成像劑之安全性或生理效應為生物利用率、攝取、濃度、存在、分佈及清理、代謝、藥物動力學、定位、血液濃度、組織濃度、比率、血液或組織中濃度之量測、治療窗口、範圍及最佳化，或其任何組合。在一些態樣中，該方法包括施用伴隨診斷劑、治療劑或成像劑，且其中成像包括偵測伴隨診斷劑、治療劑或成像劑。在一些態樣中，伴隨診斷劑、治療劑或成像劑包括化學劑、放射性標記劑、放射增敏劑、光增敏劑、螢光團、治療劑、成像劑、診斷劑、蛋白質、肽、奈米顆粒或小分子。
本揭示案之系統及方法可單獨使用或與伴隨診斷劑、治療劑或成像劑組合使用(無論此類診斷劑、治療劑或成像劑為單獨之螢光團或軛合、融合、連結或以其他方式附接至化學劑或其他部分、小分子、治療劑、藥物、化學治療劑、蛋白質、肽、奈米顆粒、抗體蛋白質或前述各者之片段及前述各者之任何組合；或結合螢光團或其他可偵測部分用作單獨之伴隨診斷劑、治療劑或成像劑，該螢光團或其他可偵測部分為單獨的、軛合、融合、連結或以其他方式附接至化學劑或其他部分、小分子、治療劑、藥物、化學治療劑、肽、奈米顆粒、抗體蛋白質或前述各者之片段、及前述各者之任何組合)。此類伴隨診斷利用各種劑，包括化學劑、放射性標記劑、放射增敏劑、光增敏劑、螢光團、成像劑、診斷劑、蛋白質、肽、奈米顆粒或小分子，此類劑意欲用於或具有診斷或成像作用。用於伴隨診斷劑及伴隨成像劑及治療劑的劑包括本文所述之診斷劑、治療劑及成像劑或其他已知劑。診斷測試用於增強治療產品(諸如本文揭示之治療產品或其他已知劑)之使用。具有對應診斷測試之治療產品的開發，諸如使用診斷成像之測試(無論是體內、原位、離體抑或體外)，幫助診斷、治療、識別要治療之患者群體，且增強對應治療之治療效果。本揭示案之系統及方法亦用於偵測治療產品，諸如本文揭示之治療產品或其他已知劑，以幫助應用治療且對其進行量測以評估劑之安全性及生理效應，例如，以量測治療劑之生物利用率、攝取、分佈及清理、代謝、藥物動力學、定位、血液濃度、組織濃度、比率、血液及/或組織中濃度之量測、評估治療窗口、範圍及最佳化等。此類系統及方法係在此類劑之治療、成像及診斷應用的背景下採用。測試亦有助於治療產品開發，以便獲得FDA用於進行監管決定之資料。例如，此類測試可識別適當之治療亞群體或者識別因為嚴重副作用之風險增加而不應當接受特定治療的群體，藉此使得有可能藉由識別最可能作出回應之患者或者對於特定副作用處於不同風險程度的患者來個別處理或個性化醫學治療。因此，在一些實施例中，本揭示案包括治療產品及診斷裝置之聯合開發，包括本文之系統及方法(用於偵測治療劑及/或成像劑本身，或者用於偵測伴隨診斷劑或成像劑，無論此類診斷劑或成像劑是與治療劑及/或成像劑連結抑或用作與肽連結之單獨伴隨診斷劑或成像劑以用於與治療劑及/或成像劑結合使用)，該等系統及方法與治療劑及/或成像劑安全地且有效地用作治療或成像產品結合使用。伴隨裝置之非限制性實例包括手術器械，諸如手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人及用於生物診斷或成像或者結合放射學的裝置，包括以下成像技術：X射線攝影術、磁共振成像(MRI)、醫學超音波掃描法或超音波、內窺鏡檢查、彈性成像、觸覺成像、熱成像、醫學攝影及核醫學功能成像技術，如正電子發射斷層攝影術(PET)及單光子發射電腦斷層攝影術(SPECT)。在一些實施例中，伴隨診斷及裝置包括離體進行之測試，包括在對受試者施用伴隨診斷後偵測來自被移除之組織或細胞的信號，或者在其自受試者體內移除後將伴隨診斷或伴隨成像劑直接施加至組織或細胞，且隨後偵測信號。用於離體偵測之裝置的實例包括螢光顯微鏡、流式細胞儀等。此外，在一些實施例中，在伴隨診斷中實現此類用途的本文之系統及方法單獨地使用或與現有之手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人一起使用、補充使用、組合使用、附接或整合至其中。在一些態樣中，顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術器械、內窺鏡或手術機器人中之至少一者包括KINEVO系統(例如，KINEVO 900)、QEVO系統、CONVIVO系統、OMPI PENTERO系統(例如PENTERO 900、PENTERO 800)、INFRARED 800系統、FLOW 800系統、YELLOW 560系統、BLUE 400系統、OMPI LUMERIA系統OMPI Vario系統(例如OMPI Vario及OMPI VARIO 700)、OMPI Pico系統、OPMI Sensera、OPMI Movena、OPMI 1FC、EXTARO 300、TREMON 3DHD系統、CIRRUS系統(例如，CIRRUS 6000及CIRRUS HD-OCT)、CLARUS系統(例如，CLARUS 500及CLARUS 700)、PRIMUS 200、PLEX Elite9000、AngioPlex、VISUCAM 524、VISUSCOUT 100、ARTEVO 800 (及購自Carl Zeiss之任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、光學相干斷層攝影(OCT)系統及手術機器人系統)；購自Leica Microsystems或Leica Biosystems之PROVido系統、ARvido系統、GLOW 800系統、Leica ARveo、Leica M530系統(例如Leica M530 OHX、Leica M530 OH6)、Leica M720系統(例如Leica M720 OHX5)、Leica M525系統(例如，Leica M525 F50、Leica M525 F40、Leica M525 F20、Leica M525 OH4)、Leica M844系統、Leica HD C100系統、Leica FL系統(例如，Leica FL560、Leica FL400、Leica FL800)、Leica DI C500、Leica ULT500、Leica可旋轉分束器、Leica M651 MSD、LIGHTENING、Leica TCS及SP8系統(例如，Leica TCS SP8、SP8 FALCON、SP8 DIVE、LeicaTCS SP8 STED、Leica TCS SP8 DLS、Leica TCS SP8 X、Leica TCS SP8 CARS、Leica TCS SPE)、Leica HyD、Leica HCS A、Leica DCM8、Leica EnFocus、Leica Proveo 8、Leica Envisu C2300、Leica PROvido及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Haag-Strait之Haag-Streit 5-1000系統、Haag-Streit 3-1000系統、Haag-Streit HI-R NEO 900、Haag-Streit Allegra 900、Haag-Streit Allegra 90、Haag-Streit EIBOS 2及任何其他手術顯微鏡，共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡及手術機器人系統；購自Intuitive Surgical之Intuitive Surgical da Vinci手術機器人系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Heidelberg Engineering之Heidelberg Engineering Spectralis OCT系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Topcon之Topcon 3D OCT 2000、DRI OCT Triton、TRC系統(例如TRC 50DX、TRC-NW8、TRC-NW8F、TRC-NW8F Plus、TRC-NW400)、IMAGEnet Stingray系統(例如Stingray、Stingray Pike、Stingray Nikon)、IMAGEnet Pike系統(例如Pike、Pike Nikon)，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Canon之Canon CX-1、CR-2 AF、CR-2 PLUS AF，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Welch Allyn之Welch Allyn 3.5 V系統(例如3.5V、3.5V Autostep)、CenterVue DRS、Insight、PanOptic、RetinaVue系統(例如RetinaVue 100、RetinaVue 700)、Elite、雙目間接、PocketScope、Prestige coaxial-plus，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Medtronic之Metronic INVOS系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Karl Storz之Karl Storz ENDOCAMELEON、IMAGE1系統(例如IMAGE1 S、IMAGE1 S 3D，帶或不帶OPAL1 NIR成像模組)、SILVER SCOPE系列器械(例如胃鏡、十二指腸鏡、結腸鏡)及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；或其任何組合。
此外，在一些實施例中，將本文所述之系統與上述之此類現有手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、手術機器人、顯微鏡、外窺鏡或內窺鏡一起使用、補充使用、組合使用、附接、或整合至其中來執行本文之成像、診斷、偵測及治療方法。
在一些實施例中，本文之系統的組件係使用緊固件，諸如螺釘、螺母及螺栓、夾具、虎鉗、黏合劑、帶、系帶或其任何組合，來定位及耦接。
在一些實施例中，系統1000及其中之組件經組態以使其總體大小最小化。在一些實施例中，本文之系統1000的緊湊性提高其可操作性、保持靈敏度、改良便攜性、儲存、易用性及可負擔性。在一些實施例中，本文之系統1000的緊湊性提高了護理人員使用及操縱系統1000的能力及速度。另外，藉由最小化系統1000及其中之組件的總體大小，避免大的系統體積、儲存、成本、整合，改良人為因素及成像系統之商業適用性的一般可用性。 成像平台
依照圖21A至圖25，本文提供之另一個態樣為用於對包含螢光團之樣本發射之發射光進行成像的成像平台。圖21A至圖21B示出了實例成像平台4000，其中成像系統可操作地接合至手術顯微鏡101。如圖21A及圖21B所示，平台4000包括本文之成像系統1000及成像站2000。平台4000進一步包括將本文之成像系統1000與成像站2000通信地耦接的成像纜綫3000。在一些實施例中，成像系統1000、成像站2000及成像纜綫3000各自為單獨組件。在一些實施例中，成像系統1000、成像站2000及成像纜綫3000中之至少兩者組合為單個組件。在一些實施例中，成像站2000包括編碼有電腦程式之非暫時性電腦可讀儲存媒體，該電腦程式包括可由處理器執行以自影像感測器及輸入裝置接收影像訊框的指令。在一些實施例中，如圖21A所示，成像站係「基於手推車」的。在其他實施例中，成像站容納於小的輪式單元中、懸掛在顯微鏡上、擱置或懸掛在顯微鏡上別處、放置於顯微鏡附近之地面上、或放置於托盤/柱子/台子上。或者，如圖21B所示，成像站可被設計為放置於多個位置，諸如懸掛在顯微鏡上及懸掛在托盤上。
在一些實施例中，成像站2000經由成像纜綫、無綫連接或兩者自成像系統1000接收影像訊框。在一些實施例中，無線連接包括藍芽連接(例如，短波無線、短波UHF無線電波)、Wi-Fi連接(例如，無線區域網路(LAN)、無線寬頻網際網路)、射頻識別(RFID)連接(例如，藉此讀取器經由無線電波捕獲編碼在標籤或智慧技術標籤中之數位資料，且其中RFID包括轉發器；無線電接收器及發射器)，或其任何組合。在一些實施例中，平台4000進一步包括成像纜綫。在一些實施例中，成像系統1000進一步經由成像纜綫3000自成像站2000接收電力。
在一些實施例中，輸入裝置包括滑鼠、觸控板、操縱桿、觸控螢幕、鍵盤、麥克風、相機、掃描儀、RFID讀取器、藍芽裝置、手勢介面、語音介面或其任何組合。圖22示出成像站2000之例示性示意圖。在一些實施例中，平台4000進一步包括經組態以發射激發光之雷射、經組態以發射可見光之白光，或兩者。在一些實施例中，成像站2000包括電力系統、CPU、用於顯示器之介面(例如，HDMI、DP)及用於連接成像系統1000之介面。在一些實施例中，成像站2000僅包括電力系統、CPU、用於顯示器之介面(例如，HDMI、DP)及用於連接成像系統1000之介面。
在一些實施例中，依照圖24至圖28，平台4000進一步包括雷射監視聯鎖器5301。在一些實施例中，雷射監視聯鎖器5301包括能夠切斷至雷射驅動器之電力的繼電器。在一些實施例中，例如如圖24所示，雷射監視電子裝置5102自雷射監視感測器5101接收資料。在一些實施例中，雷射監視感測器5101包括激發光功率計、擴散束形狀感測器5101或兩者。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102自激發光功率計、擴散束形狀感測器5101或兩者接收資料。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102即時地自激發光功率計、擴散束形狀感測器5101或兩者接收資料。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102僅在雷射處於打開模式時自激發光功率計、擴散束形狀感測器5101或兩者接收資料。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102自第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或兩者接收資料。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102自2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個束形狀計接收資料。在一些實施例中，該系統進一步包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個額外束形狀計。在一些實施例中，第一束形狀計、第二束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為一維陣列。在一些實施例中，第一束形狀計、第二束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為二維陣列。在一些實施例中，第一束形狀計、第二束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合位於與擴散束形狀之中心相距擴散束形狀之寬度的約5%至約50%內。
在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102經組態以關閉雷射5304。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102經組態以在出現如下情況時關閉雷射5304：激發光之量測功率(「激發光功率」在本文中亦被稱為「激發功率」)偏離設定之激發光功率第一預定值、擴散束形狀偏離設定之束形狀第二預定值，或兩者。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102經組態以在激發光之量測功率偏離設定之激發光功率第一預定值、擴散束形狀偏離設定之束形狀第二預定值，或兩者時在小於1秒、0.9秒、0.8秒、0.7秒、0.6秒、0.5秒、0.25秒、0.1秒、0.05秒、0.01秒、0.005秒、0.001秒、0.秒、0.秒、0.5秒、0.1秒、0.05秒、0.01秒或更少時間(包括其中之增量)內關閉雷射5304。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102自2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個束形狀計接收資料，其中雷射監視電子裝置5102經組態以在藉由每一束形狀計量測的激發光之量測功率偏差值與設定之激發光功率相差一預定值時在小於1秒、0.9秒、0.8秒、0.7秒、0.6秒、0.5秒、0.25秒、0.1秒、0.05秒、0.01秒、0.005秒、0.001秒、0.秒、0.秒、0.5秒、0.1秒、0.05秒、0.01秒、或更少時間(包括其中之增量)內關閉雷射5304。在一些實施例中，該預定值為正值，其中雷射監視電子裝置5102經組態以在藉由每一束形狀計量測的激發光之量測功率偏差值大於設定之激發光功率加上該預定值時關閉雷射5304。在一些實施例中，該預定值為負值，其中雷射監視電子裝置5102經組態以在藉由每一束形狀計量測的激發光之量測功率偏差值小於設定之激發光功率加上負預定值時關閉雷射5304。在一些實施例中，該預定值包括負預定值及正預定值，其中負預定值大於正預定值。在一些實施例中，該預定值包括負預定值及正預定值，其中負預定值小於正預定值。在一些實施例中，正預定值、負預定值或兩者係基於雷射級功率、所要照明形狀或兩者。
在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102判定激發功率相對於預定範圍(例如，該範圍用於設定激發功率之上限及下限)是超過該範圍中之最高預定值抑或小於該範圍中之最低預定值。在相對於預定範圍，雷射監視電子裝置5102偵測到超過最高預定值之激發功率(亦即，「過高」值)或偵測到小於最低預定值之激發功率(亦即，「過低」值)時，雷射關閉。類似地，可使用激發功率之變化率來評估導致雷射關閉之預定範圍，例如，藉由將功率量測之時間導數的量值與最大容許值進行比較，而非對照功率值範圍來測試量測功率。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102判定激發功率之變化率的量值相對於預定最大值(例如，激發功率之變化率的量值之上限)超過最高預定變化率。在雷射監視電子裝置5102偵測到超過最高預定變化率之激發功率變化(亦即，「過高」變化率)時，雷射關閉。在與人體或動物體內或原位應用相關之應用中，超過預定變化率可能係有害的，且回應於超過最高預定變化率之雷射關閉為此類應用中成像系統的重要安全特徵。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102判定是否與預定範圍有關之激發功率可結合如本文所述的激發功率值之預定範圍及/或激發功率速率的概念。在一些實施例中，在雷射監視電子裝置5102判定激發功率之變化率的量值相對於預定最大值(例如，激發功率之變化率的量值之上限)超過最高預定變化率時，雷射在一毫秒、一微秒或一皮秒或更短時間內關閉。
在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102基於藉由第一擴散束形狀計量測的在擴散束形狀中之一個位置處的擴散束之功率與藉由至少第二擴散束形狀計量測的在擴散束形狀中之至少一個其他位置處的擴散束之功率比較來判定束形狀已偏離設定之束形狀。應理解，至少兩個擴散束形狀計沿著擴散束形狀在擴散束形狀之不同位置處進行量測。
圖28示出了一實施例，其中第一擴散束形狀計位於束剖面之中心處，且第二擴散束形狀計位於束形狀約為最大值之一半處。應進一步理解，可使用至少兩個且高達多個束形狀計。應進一步理解，可在擴散束形狀上之任何位置處進行多次功率量測且進行比較。例如，此類量測位置包括量測任何兩個或更多個位置，包括擴散束形狀之邊緣(無論該邊緣是否是束形狀被設計為小於設定束形狀之最大值的位置)或擴散束形狀上之別處，條件係該兩個或更多個量測位置包括束形狀上之至少兩個分開且不同之位置。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102基於藉由單個擴散束形狀計量測的在擴散束形狀上之至少一個位置處的擴散束之功率與在擴散束形狀上之一或多個位置或區域處的擴散束之功率進行比較來判定束形狀已偏離設定之束形狀。該單個擴散束計可量測同一個位置多次，或可為量測擴散束形狀上之一區域中的任何位置的擴散束計。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102基於藉由第一擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率、藉由第二擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率、或兩者來判定束形狀已偏離設定之束形狀。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102藉由將藉由第一擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率與藉由第二擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率進行比較來判定束形狀已偏離設定之束形狀。在一些實施例中，在藉由第一擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率與藉由第二擴散束形狀計擴散束形狀量測的在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率偏離設定之束形狀至少第二預定值時，雷射監視電子裝置5102判定束形狀已偏離設定之束形狀。在一些實施例中，當擴散束形狀計中之兩者或更多者之間的功率差異足夠大(例如，相差該第二預定值)時，雷射監視電子裝置5102判定束形狀已偏離設定之束形狀。在一些實施例中，當雷射監視電子裝置5102判定束形狀已偏離設定之束形狀時，雷射在一毫秒、一微秒或一皮秒或更短時間內關閉。
在一些實施例中，激發光之量測功率(亦即，激發功率)比設定之激發光功率低了至少第一預定值指示雷射5304未正確地運作、光學路徑之至少一部分被損壞、NIR或IR光之至少一部分自該系統洩漏、或其任何組合。因此，若激發光之量測功率比設定之激發光功率低了至少第一預定值防止該系統捕獲未完全激發之樣本的影像訊框、防止對該系統之損壞、或兩者，則藉由雷射監視電子裝置5102關閉雷射5304。在一些實施例中，激發光之量測功率比設定之激發光功率高至少第一預定值指示雷射5304超過設計及/或安全極限且未正確地運作。因此，若激發光之量測功率比設定之激發光功率高至少第一預定值防止對該系統、患者、系統使用者或其任何組合之損壞，則藉由雷射監視電子裝置5102關閉雷射5304。在一些實施例中，偏離設定之束形狀至少或至多第二預定值的束形狀指示擴散器已失效、雷射5304作為準直束發射、或兩者。在一些實施例中，作為準直束發射之雷射5304能夠損壞該系統之組件及/或傷害系統之使用者。
圖24示出雷射監視系統5000之一個實施例的第一示意圖。如其中所示，在一些實施例中，雷射監視感測器將感測器資料傳輸至雷射監視電子裝置5102，該雷射監視電子裝置經由成像纜綫3000將該感測資料之至少一部分傳輸至雷射監視聯鎖器5301。進一步如圖所示，在一些實施例中，雷射監視聯鎖器5301充當雷射功率5302與雷射驅動器5303之間的中介，其中雷射驅動器5303引導雷射5304，且其中雷射束被傳輸至成像系統。在一些實施例中，該感測器資料包括激發光之量測功率、擴散束形狀、在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率、在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率、或其任何組合。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102判定擴散束形狀。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102判定擴散束形狀是否偏離設定之束形狀至少第二預定值。圖26示出例示性矩形束形狀之影像。圖27示出例示性圓形束形狀之影像。
在一些實施例中，第一預定值、第二預定值或兩者由聯邦法規(CFR)、IEC 60825或兩者中之一或多條雷射安全指南的分類等級確定。在一些實施例中，第一預定值、第二預定值或兩者由關於IEC 60825之1級、1M、2、2M、34、3B或4級雷射的規定確定。在一些實施例中，雷射監視電子裝置5102經組態以在超過該等分類等級中之一或多者的一或多個安全極限的雷射安全指導綫之前經由雷射監視聯鎖器5301來關閉雷射。在一些實施例中，雷射監視聯鎖器5301所需之時間取決於入射雷射功率、雷射衰減時間、驅動器延遲時間或其任何組合。圖28示出光電二極體在束形狀內之放置的例示性圖。其中示出20度擴散器的相對功率百分比與半角之關係，其中100%功率對應於IIIR級雷射之最大輸出功率。另外，如圖所示，第一擴散束形狀計量測在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率，其中第二擴散束形狀計量測在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率。
圖25示出雷射監視系統2500之另一個實施例的示意圖。如其中所示，在一些實施例中，雷射監視設計包括成像系統2510、成像纜綫2550及成像站2560。在一些實施例中，如圖所示，成像系統2510包括頭控制總成2520、雷射功率感測器2511、束形狀感測器2512及雷射活動指示器2513。在一些實施例中，頭控制總成2520包括頭控制處理器PCBA 2530及雷射監視電子裝置2540。在一些實施例中，頭控制總成2520包括頭控制處理印刷電路板總成(PCBA) 2530及雷射監視電子裝置2540。在一些實施例中，頭控制PCBA 2520包括數位IO 2532及ADC。在一些實施例中，雷射監視電子裝置包括功率電路2541之窗口臨限值、形狀電路2542之窗口臨限值、功率過低邏輯電路2543及OR運算符2544。在一些實施例中，成像站2560包括NIR源2570，該NIR源包括雷射2571、雷射驅動器2572及雷射監視器PCBA 2573。在一些實施例中，雷射監視器PCBA 2573包括雷射聯鎖繼電器2574及雷射功率設定罐2575。
在一些實施例中，數位IO 2532向功率過低邏輯組件2543發送雷射觸發器。在一些實施例中，ADC 2531監視感測器輸出。在一些實施例中，ADC 2531用於向CPU供應數位值，該CPU被監視及/或被記日誌。在一些實施例中，ADC 2531用於診斷。在一些實施例中，雷射監視電子裝置2540不包括任何軟體，使得軟體錯誤無法損害雷射監視系統之效能。在一些實施例中，功率電路2541之窗口臨限值及形狀電路2542之窗口臨限值中的至少一者接收來自雷射功率感測器2511的激發光之功率(亦即，激發功率)、來自束形狀感測器2512的所量測之束形狀、或兩者。在一些實施例中，若雷射功率過低，則功率電路2541之窗口臨限值向功率過低邏輯2543發送通知。在一些實施例中，若雷射形狀功率過低，則形狀電路2542之窗口臨限值向功率過低邏輯2543發送通知。在一些實施例中，若雷射功率過高，則功率2541之窗口臨限值向(OR)運算符2544發送通知。在一些實施例中，若雷射形狀功率過高，則形狀2542之窗口臨限值向(OR)運算符2544發送通知。在一些實施例中，(OR)運算符2544向雷射聯鎖器2574傳輸雷射停用信號。在一些實施例中，雷射聯鎖器2574為固態繼電器、機械繼電器、至雷射2571之「停用」輸入、雷射驅動器2572或兩者。在一些實施例中，雷射聯鎖器2574為關斷雷射2541之電力的電路。在一些實施例中，雷射聯鎖器2574充當至雷射2571之「停用」輸入、雷射驅動器2572或兩者。在一些實施例中，雷射聯鎖器2574包括關斷雷射2571之電力的電路。在一些實施例中，雷射聯鎖器2574係在成像站2560或成像系統2510中。在一些實施例中，雷射活動邏輯2545向一或多個雷射活動指示器2513提供雷射活動信號。在一些實施例中，雷射活動邏輯2545接收來自(OR)運算符2544之信號、來自數位IO裝置2532之雷射觸發器、或兩者。在一些實施例中，雷射驅動器2572進一步自雷射監視PCBA 2573中之雷射功率設定電位計2575接收功率設定控制。在一些實施例中，雷射聯鎖器2574基於(OR)運算符2544而向或不向雷射驅動器2572傳輸電力。在一些實施例中，雷射驅動器2572對雷射2571供電。 對發射光進行成像之方法
本文提供之另一個態樣為一種用於對由包含螢光團之樣本發射之發射光進行成像的方法，該方法包括：發射激發光；使該激發光擴散；接收可見光且將該可見光引導至樣本；將該擴散激發光引導至樣本；將發射光及反射可見光引導至成像總成；及對發射光及反射可見光進行濾波；自樣本引導發射光及反射可見光以基於發射光及反射可見光來產生影像訊框。
在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括將至少一部分發射光及反射可見光自樣本引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括將至少一部分發射光及反射可見光自樣本順序地引導通過陷波分束器、第一陷波濾波器、長通濾波器、透鏡及第二陷波濾波器。在一些實施例中，長通濾波器包括vis截止長通濾波器。在一些實施例中，長通濾波器至少部分地減少至少一部分可見光從中透射通過。在一些實施例中，長通濾波器對大部分之NIR或IR光進行濾波。在一些實施例中，長通濾波器透射至少約85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%之NIR或IR光，包括其中之增量。在一些實施例中，偏振器減少由於短通雙色鏡之正面/背面的反射導致的重影效應。在一些實施例中，該方法不包括將發射光及反射可見光引導通過偏振器。在一些實施例中，該方法進一步包括自成像總成移除偏振器。在一些實施例中，該方法進一步包括向成像總成添加偏振器。
在一些實施例中，雷射具有關閉模式及打開模式。在一些實施例中，激發光具有約775 nm至約795 nm之波長。在一些實施例中，激發光具有約785 nm之波長。在一些實施例中，激發光具有約400 nm至約800 nm之波長。在一些實施例中，激發光具有約800 nm至約950 nm之波長。
在一些實施例中，例如如圖27所示，激發光為藉由圓形激發擴散器擴散的至少一部分光。在一些實施例中，圓形激發擴散器具有約4度至約25度之擴散角度。在一些實施例中，例如如圖26所示，激發光為藉由矩形激發擴散器擴散的至少一部分激發光。在一些實施例中，矩形激發擴散器具有第一擴散角度及垂直於第一擴散角度之第二擴散角度。在一些實施例中，第一擴散角度、第二擴散角度或兩者為約4度至約25度。在一些實施例中，第一擴散角度為約14度，且其中第二擴散角度為約8度。在一些實施例中，藉由熱鏡、雙色鏡、短通濾波器或其任何組合將至少一部分擴散激發光引導至樣本。在一些實施例中，藉由陷波分束器將反射可見光引導至成像總成。在一些實施例中，陷波分束器阻擋且反射陷波頻帶。在一些實施例中，藉由陷波分束器、熱鏡或兩者將反射可見光引導至成像總成。在一些實施例中，其僅反射NIR或IR，而不反射VIS。在一些實施例中，熱鏡將NIR或IR光之波長自可見光濾出。在一些實施例中，沿著第一方向將至少一部分擴散激發光引導至樣本，且其中沿著與第一方向相反之第二方向引導發射光及反射可見光。
在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻擋至少一部分激發光。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻擋具有約775 nm至約795 nm之波長的光從中通過。在一些實施例中，對發射光及反射可見光進行濾波包括阻擋具有約785 nm之波長的光從中通過。在一些實施例中，該方法進一步包括對至少一部分發射光及反射可見光進行偏振。在一些實施例中，該方法進一步包括對至少一部分擴散激發光進行濾波。在一些實施例中，對擴散激發光進行濾波包括濾出小於約720 nm、小於約720 nm、725 nm、730 nm、735 nm、740 nm、750 nm、755 nm、760 nm、770 nm、780 nm、800 nm或更大(包括其中之增量)的波長。在一些實施例中，至少一部分激發光為紅外或近紅外激發光。在一些實施例中，對至少一部分發射光及反射可見光進行濾波包括使發射光及反射可見光衰減。在一些實施例中，使至少一部分發射光及反射可見光衰減包括阻擋除了近紅外波長之外的所有波長。
在一些實施例中，該方法進一步包括監視雷射。在一些實施例中，監視雷射包括：量測至少一部分激發光之功率；量測擴散束形狀；或兩者。在一些實施例中，藉由激發光監視器來量測激發光之功率(亦即，激發功率)。在一些實施例中，藉由第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或兩者來量測擴散激發光之擴散束形狀。在一些實施例中，擴散束形狀感測器包括佈置為1維或2維陣列的2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個束形狀計。在一些實施例中，該兩個或更多個擴散束形狀計量測擴散束之形狀的多個位置處的擴散束之強度。在一些實施例中，激發光監視器藉由接收激發光之重定向部分來量測激發光之功率。在一些實施例中，第一擴散束形狀計量測在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率，且其中第二擴散束形狀計量測在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率。在一些實施例中，激發光監視器、第一擴散束形狀計、第二擴散束形狀計或其任何組合包括光電二極體、相機、壓電感測器、綫性感測器陣列、CMOS感測器或其任何組合。
在一些實施例中，該方法進一步包括關閉雷射。在一些實施例中，該方法進一步包括藉由雷射監視器來關閉雷射。在一些實施例中，該方法進一步包括若出現以下情況則關閉雷射：激發光之量測功率偏離設定之激發光功率第一預定值；擴散束形狀偏離設定之束形狀第二預定值；或兩者。在一些實施例中，該方法進一步包括若激發光之量測功率偏離設定之激發光功率第一預定值、擴散束形狀偏離設定之束形狀第二預定值，或兩者，則在小於1秒、0.9秒、0.8秒、0.7秒、0.6秒、0.5秒、0.25秒、0.1秒、0.05秒、0.01秒、0.005秒、0.001秒、0.秒、0.秒、0.5秒、0.1秒、0.05秒、0.01秒或更少時間或更少時間(包括其中之增量)內關閉雷射。在一些實施例中，該方法包括基於藉由第一擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率與藉由第二擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率之間的比較來關閉雷射。在一些實施例中，該方法包括若基於藉由第一擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之中心處的擴散束之功率與藉由第二擴散束形狀計量測的在擴散束形狀之邊緣處的擴散束之功率而發現束形狀偏離設定之束形狀至少第二預定值，則關閉雷射。在一些實施例中，擴散束形狀感測器包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個束形狀計。在一些實施例中，該兩個或更多個擴散束形狀計量測擴散束之形狀的兩個或更多個位置處的擴散束之強度。
在一些實施例中，激發光之量測功率比設定之激發光功率低了至少第一預定值指示雷射未正確地運作、光學路徑之至少一部分被損壞、NIR或IR光之至少一部分自該系統洩漏、或其任何組合。因此，若激發光之量測功率比設定之激發光功率低了至少第一預定值防止該系統捕獲未完全激發之樣本的影像訊框、防止對該系統之損壞、或兩者，則藉由雷射監視電子裝置關閉雷射。在一些實施例中，激發光之量測功率比設定之激發光功率高至少第一預定值指示雷射超過設計及/或安全極限且未正確地運作。因此，若激發光之量測功率比設定之激發光功率高至少第一預定值防止對該系統、患者、系統使用者或其任何組合之損壞，則藉由雷射監視器關閉雷射。
在一些實施例中，關閉雷射用作針對任何軟體錯誤之故障保護。在一些實施例中，僅在雷射打開時量測激發光功率、擴散束形狀或兩者，以防止在雷射關閉時激發光低於第一預定值的假陽性。在一些實施例中，第一預定值、第二預定值或兩者由聯邦法規(CFR)、IEC 60825或兩者中之一或多條雷射安全指南的分類等級確定。在一些實施例中，第一預定值、第二預定值或兩者由關於IEC 60825之1級、1M、2、2M、34、3B或4級雷射的規定確定。在一些實施例中，該方法包括在超過該等分類等級中之一或多者的一或多個安全極限的雷射安全指導綫之前關閉雷射。在一些實施例中，雷射監視聯鎖器所需之時間取決於入射雷射功率、雷射衰減時間、驅動器延遲時間或其任何組合。
在一些實施例中，該方法進一步包括藉由非暫時性電腦可讀儲存媒體自影像感測器接收影像訊框，該非暫時性電腦可讀儲存媒體編碼有電腦程式，該電腦程式包括可由處理器執行之指令。在一些實施例中，自影像感測器接收影像訊框係藉由成像纜綫、無綫連接或兩者來執行。在一些實施例中，無線連接包括藍芽連接、Wi-Fi連接、RFID連接或其任何組合。
在一些實施例中，該方法進一步包括清潔底部窗。 照明及激發源
在一些實施例中，該系統包括一或多個激發源，該一或多個激發源經組態以產生激發束以在所成像之組織區域中激發螢光團或激發螢光標記組織或刺激螢光。在一些實施例中，該系統包括一或多個照明光源，該一或多個照明光源經組態以發射可見光，以便使使用者(諸如外科醫生)能夠觀看樣本及非螢光態樣。
該一或多個照明源可充當激發光源。該一或多個激發源可充當照明光源。照明源及激發源中之至少一者可包括可見光源。可見光可由許多白光或可見光光譜源產生。照明源及激發源中之至少一者可包括寬頻源、窄頻雷射、寬頻源、窄頻光源或其任何組合。照明源及激發源中之至少一者可為不相干光或相干光。
照明源及激發源中之至少一者可包括白熾燈、氣體放電燈、氙氣燈、LED、鹵素燈或其任何組合。寬頻光源可發射NIR或IR光譜光。寬頻源可包括耦接至陷波濾波器之發光二極體(LED)。
照明源及激發源中之至少一者可為可見光、紅光、紅外(IR)光、近紅外(NIR)光、紫外光或藍光。激發光可包括波長在約620 nm至700 nm之範圍內的紅光、波長約650 nm至約700 nm之紅光、波長約710 nm至約800 nm之近紅外或紅外光、波長約780 nm至約850 nm之近紅外或紅外光、波長約10 nm至400 nm之紫外光、波長約200 nm至約400 nm之紫外光、波長約380 nm至460 nm之藍光、或波長約400 nm至450 nm之藍光。
照明源及激發源中之至少一者可由成像系統控制，或可不受控制。不受控制之源可為例如顯微鏡光源、環境光源或兩者。激發光源可包括耦接至帶通濾波器之雷射或寬頻源(例如，發光二極體(LED))。
在一些實施例中，激發源具有約720 nm、750 nm、785 nm、790 nm、792 nm或795 nm之波長。在一些實施例中，激發源具有在紅外光譜中之波長，包括光波長IR-A (約800 nm至1400 nm)、IR-B (約1400 nm至3 μm)及IR-C (約3μm至1mm)光譜。在一些實施例中，激發源具有在約650 nm至4000 nm、700 nm至3000 nm、700 nm至800 nm、750 nm至950 nm、760 nm至825 nm、775 nm至795 nm、780 nm至795 nm、785 nm至795 nm、780 nm至790 nm、785 nm至792 nm、790 nm至795 nm之近紅外(NIR)光譜中的波長，或在此等前述NIR或IR範圍中之任一者內的任何波長。
在一些實施例中，激發源包括雷射以致使標靶(例如，用螢光染料標記之組織)發螢光且產生螢光發射。激發源可在開與關狀態之間交替。除了激發源之外，亦可存在或不存在可見光來對標靶組織照明。在一些實施例中，若在本文之系統及方法中存在可見光源，則該可見光源可具有開及關狀態，使得光可與激發源同步地打開/關閉。在一些實施例中，可使用外部可見光，諸如來自手術顯微鏡或外科或檢查光。在一些實施例中，外部光具有開及關狀態，但不與激發源之光同步。在其他實施例中，外部光源可連續地開或連續地關。
在一些態樣中，先前描述之雷射監視系統可用作一系統的確認紅外成像正常進行的部分，而不需要單獨之螢光成像標靶。在此等態樣中，如圖24所示之雷射監視5000或如圖25所示之雷射監視2500的實施例藉由監視雷射束形狀參數來幫助對標靶組織進行精確照明。自束形狀參數，可推斷出激發源之操作及精確性。
圖8A示出光源之照明光電系統的例示性實施例。在一些實施例中，本文之系統及方法包括一或多個分束器、雙色濾波器、雙色鏡、或其使用。在一些實施例中，該等系統及方法包括主雙色鏡及輔雙色鏡。在一些實施例中，該等系統及方法包括一或多個短通雙色鏡及/或一或多個長通雙色鏡。在一些實施例中，本文之分束器或雙色鏡經組態以在反射短波長時使長波長能夠長通通過(例如，長通濾波器或冷鏡)或在反射長波長時使短波長能夠短通通過(例如，短通濾波器熱鏡)。在一些實施例中，本文之可見光被視為短波長(例如，比700 nm短，或比800 nm短)，而NIR或IR光為長波長(例如，比780 nm長)。在一些實施例中，本文之鏡或濾波器包括濾波功能(亦即，選擇性透射功能)及/或或鏡射功能(亦即，選擇性反射功能)。
人眼可看到在約350 nm直至約750 nm之波長中的「可見光」光譜中的顏色，但熟習此項技術者將認識到視所使用之光強度而變。用手術顯微鏡之目鏡及可見光成像系統向使用者提供之光通常將包括在該可見範圍內之波長。在一些實施例中，激發束包括比用目鏡透射且與可見成像系統及偵測器一起使用之至少一些波長短的波長，例如300 nm至400 nm之波長。在一些實施例中，激發束包括比用目鏡透射且與可見成像系統及偵測器一起使用之至少一些波長長的波長，例如比約750 nm長之波長。在一些實施例中，激發波長包括大於約750 nm之波長。例如，雙色鏡/濾波器可包括約-700nm之過渡波長。(該光學元件亦可被稱為例如700 nm SP雙色濾波器)。例如，短通(SP)雙色濾波器可經組態以允許波長小於約700之過渡頻率的光通過濾波器。該濾波器可用於透射超過90%之可見光，使得使用者看到之影像實質上沒有色差、色調不平衡或兩者。根據一些實施例，該濾波器可被設計為示出與無該濾波器之顯微鏡相比透過目鏡看到之影像很少發生衰減，如此產生更好之使用者體驗且允許外科醫生用減少量之光來更好地視覺化手術場，該光原本可能會干擾螢光量測。應理解，短通濾波器可或者為帶通或陷波濾波器。例如，一個約「~」700 nm SP雙色濾波器可包括FF720-SDi01濾波器，該濾波器對於VIS (可見光)具有透射帶Tavg = ＞90%，意謂著720 nm SP雙色濾波器透射＞90%的在400 nm與700 nm之間的可見光，同時在螢光發射帶中反射＞99%。~700 nm SP雙色濾波器允許比約700 nm短之大多數光(例如，大於90%)通過雙色濾波器，同時反射大於約700 nm的幾乎所有光。在一些實施例中，此等SP雙色濾波器在可見光濾波方面非常有效，且在對於VIS (可見光)透射帶Tavg = ＞99%之情況下(例如，在濾波器上之入射光，例如可見光或者NIR或IR光處於45°角時)，為99%有效或更大。在其他實施例中，在對於VIS (可見光)透射帶Tavg = ＞50%、＞60%、＞ 65%、＞75%、＞80%、＞85%、＞90%、＞90.5%、＞91%、＞91.5%、＞92%、＞92.5%、＞93%、＞93.5%、＞ 94%、＞94.5%、＞95%、＞95.5%、＞96%、＞96.5%、＞97%、＞97.5%、＞98%、＞98.5%、＞99%、＞99.5%、＞99.6%、＞99.7%、＞99.8%或＞99.9%之情況下，SP雙色濾波器包括 ＞50%、＞60%、＞ 65%、＞75%、＞80%、＞85%、＞90%、＞90.5%、＞91%、＞91.5%、＞92%、＞92.5%、＞93%、＞93.5%、＞ 94%、＞94.5%、＞95%、＞95.5%、＞96%、＞96.5%、＞97%、＞97.5%、＞98%、＞98.5%、＞99%、＞99.5%、＞99.6%、＞99.7%、＞99.8%或＞99.9%效率或更大。此外，在一些實施例中，~700nm SP雙色濾波器在允許透射光以包括任何前述效率之效率通過的同時亦可在螢光發射帶中反射 ＞75%、＞80%、＞85%、＞90%、＞90.5%、＞91%、＞91.5%、＞92%, ＞92.5%、＞93%、＞93.5%、＞ 94%、＞94.5%、＞95%、＞95.5%、＞96%, ＞96.5%, ＞97%、＞97.5%、＞98%、＞98.5%、＞99%、＞99.5%、＞99.6%、＞99.7%、＞99.8%或＞99.9%。
圖2示出雙色濾波器6之例示性實施例，該雙色濾波器具有抗反射或其他塗層203或用於平衡正面塗層202與雙色反射或其他塗層202的其他塗層。如圖所見，在該實施例中，雙色濾波器6被放置成使得入射光201處於45°。入射光201可具有小於約700 nm之波長且透射穿過兩個表面202及203，以導致光綫206。如光綫205所示，少於1%之入射光201被抗反射塗層203反射。自具有雙色反射塗層202之雙色濾波器205的正面離開的光可具有大於入射光201之強度的約99%的強度及大於約700 nm之波長。在一些實施例中，可選擇抗反射或其他塗層來透射在特定波長範圍內的光。應理解，可施加具有不同光譜性質之一或多個塗層。
在一些實施例中，雙色濾波器6被放置成相對於入射可見/NIR或IR光路成10°、15°、20°、25°、30°、35°、41°、45°、50°、55°、60°、65°、70°或75°。在一些實施例中，雙色濾波器6被放置成相對於入射可見/NIR或IR光路成35°、 36°、37°、38°、39°、40°、41°、42°、43°、44°、45°、46°、47°、48°、49°、50°、51°或52°。在一些實施例中，反射主要發生在濾波器之前塗層表面202上。為了更好地按照波長來分離光，濾波器之背面塗覆有抗反射塗層203，因此進一步減少＜700 nm之光的反射。在一些實施例中，仍有少量(5%至10%)之可見光(＜約700 nm)自濾波器之正面及背面反射。在一些實施例中，1%至5%、3%至10%、5%至12%、10%至15%、高達20%或更少之可見光(＜約700 nm)自濾波器之正面及背面反射。在一些實施例中，當在本文之系統及方法中用於可見光成像時，此類少量(亦即，洩露)之可見光為有利的。 成像控制
由使用者/外科醫生控制之成像參數包括以下各項；聚焦、放大倍數、靈敏度(針對可見及NIR影像)、NIR成像開/關及所顯示視圖(例如，重疊、並排、馬賽克)。此列表並非詳盡無遺。
該等成像參數可由操作者使用成像站上之GUI來控制。
成像參數亦可由外科醫生控制。外科醫生之控制裝置可位於成像系統上，或位於連接至成像頭之控制「墊」上，或位於連接至成像站之控制墊上。該連接可為有綫或無綫的(例如，藍芽)。
一些成像參數可直接自顯微鏡讀取；例如，經由電子資料互換(EDI)介面。在該情況下，例如，在顯微鏡之聚焦及/或放大倍數設置改變時，將新設置傳送至成像站，該成像站隨後更新成像系統之設置。
該EDI介面可為現有介面，例如，用於與手術導航系統通信。其亦可為新/新穎/專用之介面(例如，有綫或無綫)。 樣本
樣本可包括離體生物樣本，諸如組織樣本。替代性地，樣本可包括經歷手術之受試者的體內或原位組織。
樣本可包括標記染料。標記染料可包括紫外(UV)染料、藍色染料或兩者。用於螢光團之例示性UV及藍色染料包括：ALEXA FLUOR 350及AMCA染料(例如，AMCA-X染料)、7-氨基香豆素染料之衍生物、ALEXA FLUOR 350染料之二烷基氨基香豆素反應性版本、ALEXA FLUOR 430 (及吸收400 nm至450 nm的反應性UV染料在水溶液中具有超過500 nm之明顯螢光）、在460 nm附近呈現明亮藍色螢光發射的Marina Blue及Pacific Blue染料(基於6,8-二氟-7-羥基香豆素螢光團)、羥基香豆素及烷氧基香豆素衍生物、Zenon ALEXA FLUOR 350、Zenon ALEXA FLUOR 430及Zenon Pacific Blue、Pacific Orange染料之琥珀醯亞胺酯、Cascade Blue乙醯基疊氮及其他芘衍生物、ALEXA FLUOR 405及其衍生物、芘琥珀醯亞胺酯、Cascade Yellow染料、PyMPO及吡啶基噁唑衍生物、氨基萘基染料及丹磺醯氯、dapoxyl染料(例如，Dapoxyl磺醯氯、胺反應性Dapoxyl琥珀醯亞胺酯、羧酸反應性Dapoxyl (2-氨基乙基)磺醯胺)、二胺(bimane)染料(例如，二胺巰基乙酸)及其衍生物、NBD染料及其衍生物、QsY 35染料及其衍生物、螢光素及其衍生物。標記染料可包括紅外染料、近紅外染料或兩者。用於螢光團之例示性紅外及近紅外染料包括：DyLight-680、DyLight-750、VivoTag-750、DyLight-800、IRDye-800、VivoTag-680、Cy5.5、或靛青綠(ICG)及上述各者之任何衍生物、花青染料、吖啶橙或黃、ALEXA FLUOR及其任何衍生物、7-放線菌素D、8-苯胺基萘-1-磺酸、ATTO染料及其任何衍生物、金胺-玫瑰紅著色劑及其任何衍生物、苯并蒽酮(bensantrhone)、二胺、9-10-雙(苯乙炔基)蒽、5,12-雙(苯乙炔基)蒽、雙苯醯亞胺、腦彩虹、鈣黃綠素、羧基螢光素(carbodyfluorescein)及其任何衍生物、1-氯-9,10-雙(苯乙炔基)蒽及其任何衍生物、DAPI、DiOC6、DyLight Fluor及其任何衍生物、黑附球菌酮(epicocconone)、溴化乙錠、FlAsH-EDT2、Fluo染料及其任何衍生物、FluoProbe及其任何衍生物、螢光素及其任何衍生物、嘧啶及其任何衍生物、GelGreen及其任何衍生物、GelRed及其任何衍生物、螢光蛋白及其任何衍生物、m亞型蛋白及其任何衍生物(例如像mCherry)、hetamethine染料及其任何衍生物、hoeschst著色劑、亞氨基香豆素、印度黃、indo-1及其任何衍生物、laurdan、螢光黃及其任何衍生物、螢光素及其任何衍生物、螢光素酶及其任何衍生物、部花菁及其任何衍生物、nile染料及其任何衍生物、二萘嵌苯、焰紅染料、phyco染料及其任何衍生物、碘化丙錠、pyranine、玫瑰紅及其任何衍生物、ribogreen、RoGFP、紅螢烯、二苯基乙烯及其任何其衍生物、磺醯玫瑰紅及其任何衍生物、SYBR及其任何衍生物、synapto-pHluorin、四苯基丁二烯、tetrasodium tris、德克薩斯紅、達旦黃、TSQ、傘形酮、蒽酮紫、黃色螢光蛋白及YOYO-1。其他合適之螢光染料包括但不限於：螢光素及螢光素染料(例如，異硫氰基螢光素或FITC、萘基螢光素、4ʹ,5ʹ-二氯-2ʹ,7ʹ-二甲氧基螢光素、6-羧基螢光素或FAM等等)、羰花青、部花青、苯乙烯基染料、氧雜菁染料、藻紅素、赤藻紅、曙紅、玫瑰紅染料(例如四甲基羧基-玫瑰紅或TAMRA、羧基玫瑰紅6G、羧基-X-玫瑰紅(ROX)、麗絲胺玫瑰紅B、玫瑰紅6G、玫瑰紅綠、玫瑰紅紅、四甲基玫瑰紅(TMR)等)、香豆素及香豆素染料(例如，甲氧基香豆素、二烷基氨基香豆素、羥基香豆素、氨基甲基香豆素(AMCA)等)、俄勒岡綠染料(例如，俄勒岡綠488、俄勒岡綠500、俄勒岡綠514等等)、德克薩斯紅、德克薩斯紅-X、光譜紅、光譜綠、花青染料(例如，CY-3、Cy-5、CY-3.5、CY-5.5等)、ALEXA FLUOR染料(例如，ALEXA FLUOR 350、ALEXA FLUOR 488、ALEXA FLUOR 532、ALEXA FLUOR 546、ALEXA FLUOR 568、ALEXA FLUOR 594、ALEXA FLUOR 633、ALEXA FLUOR 660、ALEXA FLUOR 680等)、BODIPY染料(例如，BODIPY FL、BODIPY R6G、BODIPY TMR、BODIPY TR、BODIPY 530/550、BODIPY 558/568、BODIPY 564/570、BODIPY 576/589、BODIPY 581/591、BODIPY 630/650、BODIPY 650/665等)、IR染料(例如，IRD 40、IRD 700、IRD 800等)等等。額外之合適可偵測劑為已知的且在國際專利申請案no. PCT/US2014/77中描述。
本文之系統及方法用來偵測樣本的標記染料可在按任何組合使用任何種類之染料(例如，紫外(UV)染料、藍色染料、紅外染料或近紅外染料)的給定樣本中包括一或多種染料、兩種或更多種、三種、四種五種，且高達十種或更多種此類染料。 相機及感測器
該系統可包括用於捕獲螢光及可見光的一或多個成像感測器。
參看圖12，在特定實施例中，成像系統100包括用於實質上同時獲取近紅外(NIR)螢光及可見光的兩個單獨相機。在該實施例中，該成像系統可附接至手術顯微鏡。
參看圖5A-D、圖6A-B、圖18至圖20，成像系統100之實施例可包括用於獲取近紅外(NIR)螢光及可見光的單個相機。在一些實施例中，激發光具有約700 nm至約800 nm之波長。在一些實施例中，激發光具有約775 nm至約795 nm之波長。在該實施例中，成像系統可附接至手術顯微鏡。在一些實施例中，短通濾波器8僅允許約400 nm至約800 nm之波長通過。在一些實施例中，短通濾波器8僅允許約400 nm至720 nm之波長通過。在一些實施例中，短通濾波器防止激發雷射洩漏回到顯微鏡目鏡中。在一些實施例中，短通濾波器8對來自顯微鏡27之照明進行濾波，減少NIR或IR分量。在一些實施例中，短通濾波器為經組態以自顯微鏡成像路徑移除NIR或IR分量的雙色濾波器。在一些實施例中，陷波濾波器2移除具有約785 nm之波長的激發。在一些實施例中，VIS截止濾波器23及陷波濾波器2組合成單個濾波器。在一些實施例中，VIS截止濾波器23或陷波濾波器2具有650 nm至800 nm之間的阻帶以用於單相機影像之顏色校正。該額外阻帶係單相機必需的，因為紅色、綠色及藍色像素對超過650 nm之光敏感。因此，存在顏色混合且大體上為洋紅色調。在一些實施例中，偏振器22減少重影，同時使入射於偏振器上之光在一定程度上衰減。如圖5D所示之濾波器可按任何替代順序佈置。
在一些實施例中，本文之系統及方法包括一或多個影像感測器偵測器、透鏡或相機。在一些實施例中，本文之偵測器包括本文之一或多個影像感測器、透鏡及相機。在一些實施例中，本文之系統及方法使用單個相機、兩個相機、或者兩個或更多個相機。在其他實施例中，至少一個相機為紅外或NIR相機。在其他實施例中，至少一個相機為VIS/NIR相機或VIS/IR相機。
在一些實施例中，如在圖5A-5D、圖6A-6B及圖18中，本文之系統及方法為僅包括VIS/NIR相機之單相機成像系統，該VIS/NIR相機經組態以感測可見信號及NIR或IR信號。
參看圖6A至圖6B，在特定實施例中，經濾波之可見光在鏡18處反射至長通雙色濾波器19，在該長通雙色濾波器處，該可見光被再次反射且與經濾波之螢光信號組合到成像系統之單個VIS/NIR透鏡20及相機21中。
在一些實施例中，本文之雙相機成像系統有利地允許以下一或多項：完成VIS與NIR或IR成像路徑之隔離，藉此允許不依賴於波長或時間之濾波；減少由於可見光減除導致之時間僞影(例如，在高環境光下，暗訊框(DRK)之亮度水平可能比紅外或NIR信號高得多)；減少來自雙色濾波器之重影，紅外或NIR通道中無對應之靈敏度損失(例如，偏振器僅在可見光路徑中，而不在NIR或IR光路中)；且對來自顯微鏡或手術野之其他照明源的白光之亮度無限制。
在一些實施例中，對於單相機設計，需要可見光濾波器、中性密度濾波器或LCD濾波器或者被動地或主動地減少通過之光總量的任何其他光學元件，例如圖5D中之23，以在傳遞NIR或IR時逐步減低白光之強度。在一些實施例中，遮光器(例如，LCD遮光器或「濾波輪」、電子可變光學衰減器(EVOA)、光學「斬波器」或偏振器組合可與激發信號同步，以便選擇性地使可見光而非NIR或IR衰減。在一些實施例中，實體地移動之濾波器可用於選擇性地使可見光而非NIR或IR衰減。在一些實施例中，此類濾波器設定VIS及紅外或NIR影像的相對強度及對應螢光信號之動態範圍。
在一些實施例中，本文之雙相機成像系統有利地允許以下一或多項：降低相機所需之訊框速率，藉此允許使用來自相機之多個更小更長之資料纜綫；給定纜綫上之頻寬減少，因為可存在一或多根資料纜綫；藉由消除昂貴之高速相機及訊框採集卡來降低系統成本；允許每一VIS及紅外或NIR相機上之獨立孔徑在VIS相機上獲得大景深，同時不降低NIR或IR相機之靈敏度；不需要使用複消色差透鏡(針對紅外或NIR及VIS波長進行校正以聚焦在同一成像平面處)及寬頻塗層，以便在VIS及NIR或IR中實現最佳傳輸，就像在單相機成像系統中一樣。在一些實施例中，僅使用一根纜綫，其中集綫器將來自兩個相機之資料多路復用至一個通信通道上。
在一些實施例中，至少部分地基於應用中之細節來選擇單相機或雙相機成像系統。在一些實施例中，本文之雙相機成像系統有利地允許不同靈敏度(例如，對於紅外或NIR為極高靈敏度，且對於可見光，為在組織可染上染料但濃度不高時可在應用中使用的正常靈敏度)。靈敏度範圍由曝光時間定義，曝光時間與所顯示之每秒訊框數(fps)有關。「即時」訊框速率為約25 fps。在某些情況下，例如，在觀察高程度地吸收了螢光化合物或藥物之組織、樣本或腫瘤時，25 fps之相關聯曝光時間將足以靈敏以偵測螢光發射。曝光時間愈長，可達成之靈敏度愈高，藉此導致較慢之訊框速率。在一些應用中，慢至2訊框/秒之訊框速率或長於約25 fps之任何曝光時間可用於捕獲組織或樣本中之自發螢光。大體上，訊框速率為曝光時間倒數之函數。可即時地調整曝光時間及後續之fps速率以滿足應用之靈敏度需要。本文之雙相機成像系統可允許改變每一相機之曝光量，以在不使可見影像飽和之情況下獲得紅外或NIR影像的最佳靈敏度。在一些實施例中，成像系統用作顯微鏡附件或外窺鏡。出於本文之目的，外窺鏡為自身體外部之位置收集影像的系統，與內窺鏡相反，內窺鏡在位於身體結構內時捕獲影像。在一些實施例中，外窺鏡為用於執行顯微手術之視訊望遠鏡手術監視系統、或手術機器人附件，或作為用於開野應用之單獨成像系統。在一些實施例中，單相機成像系統有利地包括使整個裝置小型化之能力，例如，針對內窺鏡。單相機成像系統或雙相機成像系統可附接於撓性或剛性內窺鏡前部(例如，內窺鏡之光學器件及感測器處於朝向標靶之遠端，而內窺鏡之主體將攜載來自感測器之電信號而非像其他內窺鏡中一樣攜載光信號。位於內窺鏡之末端或尖端處的電感測器(而非在內窺鏡之末端上的光導)亦可用於將影像攜載至相機。在一些實施例中，本文之單相機或雙相機成像系統用於使用內窺鏡之微創手術方法中。
在一些實施例中，本文之影像感測器包括電荷耦合裝置(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器。
本文使用之感測器的非限制性例示性實施例為Basler acA1920-155相機中之Sony IMX 174 CMOS晶片。在該特定實施例中，相機包括1/1.2吋面積感測器、約5.86 µm之像素大小及1936 x 1216 (2.3 MP)之解析度。
在一些實施例中，所使用之相機為標準CMOS或CCD相機。在一些實施例中，CMOS及CCD相機具有約1920x1080p之高清晰度(HD)解析度。在一些實施例中，相機CMOS及CCD相機具有低於1920x1080p之解析度。在一些實施例中，相機CMOS及CCD相機具有大於1920x1080p之解析度。在一些實施例中，相機解析度低於HD，例如，小於1080像素。在一些實施例中，相機解析度高清晰度(HD)解析度或更高，例如，1920 – 4000像素、4K (超HD/UHD)、8K或更高之像素數目。在一些實施例中，本文之系統及方法不需要專門相機，諸如EMCCD、ICCD等。在一些實施例中，該等專門相機可用於增加靈敏度、解析度或與成像相關聯之其他參數。表1示出本文之可見光及NIR或IR相機之例示性實施例的資訊。  表1.
相機製造商 巴斯勒股份公司
相機型號： VIS：acA1920-155uc NIR：acA1920-155um
感測器像素解析度： 1936 x 1216
感測器類型 Sony IMX174LLJ-C，逐行掃描CMOS， 全域快門
感測器有效大小 11.3 x 7.1 mm
有效感測器對角綫大小 13.4mm
像素大小(HxV) 5.86 x 5.86微米
最大訊框速率 約155 fps
資料傳輸 USB 3.1第2代，10 Gbit/s
像素格式 Mono 8 Mono 12p Mono 12 Mono 8 Bayer RG 8 Bayer RG 12 Bayer RG 12p RGB 8 BGR 8 YCbCr422_8
濾波器 無 熱鏡
大小(LxWxH) 48.2x29x29mm
重量 80 g
合格認證 CE，UL在準備中，FCC
在一些實施例中，本文之系統及方法包括一或多個光感測器(例如，光電二極體或其他合適感測器)。在一些實施例中，該等光感測器經組態以用於該等系統及方法中之安全計算及監視。在一些實施例中，光感測器位於準直透鏡之後的稜鏡處、在雙色濾波器6後面、在激發光纖之近端處及/或在激發路徑中之任何地方，以進行總體及相對功率量測。在一些實施例中，兩個或任何其他數目之光電二極體位於熱鏡後面以監視激發源之照明的形狀，藉此確保NIR或IR源及/或擴散器效能。
在一些實施例中，一維或二維感測器陣列或者CMOS陣列位於熱鏡後面以監視激發源之照明，藉此確保擴散器效能。 光學光導
複數個光學器件可經組態以照明組織且收集自其發射之可見光及螢光。在一些實施例中，不存在光導，且雷射在自由空間中傳播。
該複數個光學器件可包括選自一列表之組件，該列表包括但不限於：濾波器、光學透射機構、透鏡、鏡及擴散器。濾波器可經組態以阻擋來自激發源之光。濾波器可包括帶通濾波器、清理濾波器或兩者。帶通濾波器可經組態以控制光之波長。清理濾波器可允許具有某一波長及/或某一入射角之光通過。清理濾波器可包括窄帶帶通濾波器。鏡可包括介電鏡。
光學透射機構可包括自由空間或光導。光學光導可包括光纖、光纜、液體光導、波導、固體光導、塑膠光導或其任何組合。在一些實施例中，光纖包括矽酸鹽玻璃、塑膠、石英或能夠透射激發雷射光之任何其他材料。在一些實施例中，該複數個光學器件中之至少一者包括經組態以向該系統提供額外同軸光的同軸光注入機構。同軸光注入機構可包括該複數個光學器件中之一或多者中的通孔。應理解，任何類型之光學透射機構均可在該系統之任何實施例中使用。光學透射機構可經組態以透射紅外或近紅外光。光學光可包括絞結或未絞結之光纖。光纖之直徑可取決於功率量及激發源中之發射器數目，包括收集光學器件之物理性質。
在一些實施例中，光纖之截面直徑為約10 um至約1,000 um。在一些實施例中，光纖之截面直徑為約10 um至約25 um、約10 um至約50 um、約10 um至約75 um、約10 um至約100 um、約10 um至約200 um、約10 um至約300 um、約10 um至約400 um、約10 um 至約500 um、約10 um至約600 um、約10 um至約800 um、約10 um至約1,000 um、約25 um至約50 um、約25 um至約75 um、約25 um至約100 um、約25 um至約200 um、約25 um至約300 um、約 25 um至約400 um、約25 um至約500 um、約25 um至約600 um、約25 um至約 800 um、約25 um至約1,000 um、約50 um至約75 um、約50 um至約100 um、約 50 um至約200 um、約50 um至約300 um、約50 um至約400 um、約50 um至約 500 um、約50 um至約600 um、約50 um 至約 800 um、約 50 um至約1,000 um、約75 um至約100 um、約75 um至約200 um、約75 um至約300 um、約75 um至約 400 um、約75 um至約500 um、約75 um 至約600 um、約75 um至約800 um、約75 um至約1,000 um、約100 um至約200 um、約100 um至約300 um、約100 um至約400 um、約100 um至約500 um、約100 um至約600 um、約100 um至約800 um、約100 um至約1,000 um、約200 um至約300 um、約200 um至約400 um、約200 um至約500 um、約200 um至約600 um、約200 um至約800 um、約200 um至約1,000 um、約300 um至約400 um、約300 um至約500 um、約300 um至約600 um、約300 um至約800 um、約300 um 至約1,000 um、約400 um至約500 um、約400 um至約600 um、約400 um至約800 um、約400 um至約1,000 um、約500 um至約600 um、約500 um至約800 um、約500 um至約1,000 um、約600 um 至約800 um、約600 um至約1,000 um或約800 um至約1,000 um。在一些實施例中，光纖之截面直徑為約10 um、約25 um、約50 um、約75 um、約100 um、約200 um、約300 um、約400 um、約500 um、約600 um、約800 um或約1,000 um。在一些實施例中，光纖之截面直徑為至少約10 um、約25 um、約50 um、約75 um、約100 um、約200 um、約300 um、約400 um、約500 um、約600 um或約800 um。在一些實施例中，光纖之截面直徑為至多約25 um、約50 um、約75 um、約100 um、約200 um、約300 um、約400 um、約500 um、約600 um、約800 um或約1,000 um。
在一些實施例中，光學光導之長度為約0.005 m至約10 m。在一些實施例中，光學光導之長度為約0.005 m至約0.01 m、約0.005 m至約0.05 m、約0.005 m至約0.1 m、約0.005 m至約0.5 m、約0.005 m至約1 m、約0.005 m至約2 m、約0.005 m至約3 m、約0.005 m至約4 m、約0.005 m至約6 m、約0.005 m至約8 m、約0.005 m至約10 m、約0.01 m至約0.05 m、約0.01 m至約0.1 m、約0.01 m至約0.5 m、約0.01 m至約1 m、約0.01 m至約2 m、約0.01 m至約3 m、約0.01 m至約4 m、約0.01 m至約6 m、約0.01 m至約8 m、約0.01 m至約10 m、約0.05 m至約0.1 m、約0.05 m至約0.5 m、約0.05 m至約1 m、約0.05 m至約2 m、約0.05 m至約3 m、約0.05 m至約4 m、約0.05 m至約6 m、約0.05 m至約8 m、約0.05 m至約10 m、約0.1 m至約0.5 m、約0.1 m至約1 m、約0.1 m至約2 m、約0.1 m至約3 m、約0.1 m至約4 m、約0.1 m至約6 m、約0.1 m至約8 m、約0.1 m至約10 m、約0.5 m至約1 m、約0.5 m至約2 m、約0.5 m至約3 m、約0.5 m至約4 m、約0.5 m至約6 m、約0.5 m至約8 m、約0.5 m至約10 m、約1 m至約2 m、約1 m至約3 m、約1 m至約4 m、約1 m至約6 m、約1 m至約8 m、約1 m至約10 m、約2 m至約3 m、約2 m至約4 m、約2 m至約 6 m、約2 m至約8 m、約2 m至約10 m、約3 m至約4 m、約3 m至約6 m、約3 m至約8 m、約3 m至約10 m、約4 m至約6 m、約4 m至約8 m、約4 m至約10 m、約6 m至約8 m、約6 m至約10 m或約8 m至約10 m。在一些實施例中，光學光導之長度為約0.005 m、約0.01 m、約0.05 m、約0.1 m、約0.5 m、約1 m、約2 m、約3 m、約4 m、約6 m、約8 m或約10 m。在一些實施例中，光學光導之長度為至少約0.005 m、約0.01 m、約0.05 m、約0.1 m、約0.5 m、約1 m、約2 m、約3 m、約4 m、約6 m或約8 m。在一些實施例中，光學光導之長度為至多約0.01 m、約0.05 m、約0.1 m、約0.5 m、約1 m、約2 m、約3 m、約4 m、約6 m、約8 m或約10 m。光學光導之長度可按在光學光導被拉直時在光學光導之輸入側與輸出側之間的最小距離、平均距離或最大距離來量測。
在一些實施例中，雷射模組產生激發光，該激發光被引導至光學光導中。在一些實施例中，紅外光源產生激發光，該激發光被引導至光學光導中。在一些實施例中，近紅外光源產生激發光，該激發光被引導至光學光導中。
在一些實施例中，擴散器之至少一部分裝配於NIR鏡中之孔內，例如，如圖8A至圖8B所示。在該特定實施例中，光源之一或多個光學元件(例如，準直器17、清理濾波器16、鏡15、擴散器14、激發總成、光學激發總成或光學支架)可位於NIR鏡之孔外部。在其他實施例中，光源之一或多個光學元件(例如，準直器17、清理濾波器16、鏡15及擴散器14)可位於NIR鏡之孔內部。在其他實施例中，光源之一個或多個光學元件(例如，準直器17、清理濾波器16、鏡15及擴散器14)可位於NIR鏡(例如，鏡4)之表面內部或者緊鄰鏡。在一些實施例中，擴散器至蓋布之距離為約130 mm。根據系統1000之各個態樣，鏡15可為介電質、NIR鏡、熱鏡、轉向鏡、金屬塗層鏡、介電鏡、布拉格鏡、晶體鏡、第一表面鏡、拋物面鏡、可變反射鏡、可變形鏡、雷射鏡、雷射綫鏡、光纖環鏡、半導體可飽和吸收鏡、超級鏡或其他合適之鏡。
在一些實施例中，光學光導包括用於將激發光引入成像系統中的光學支架。在一些實施例中，此類支架包括熱鏡、介電鏡、鍍銀鏡、金鏡等，諸如NIR介電鏡4。激發光可穿過鏡內之孔插入於成像系統中。
在一些實施例中，該系統包括一或多個照明源。該一或多個照明源可包括經組態以產生激發束以在所成像之組織區域中刺激螢光的螢光激發光源，諸如窄頻雷射。替代地或組合地，該螢光激發源可包括耦接至陷波濾波器以產生螢光激發波長的寬頻源，諸如發光二極體(LED)。在一些實施例中，該系統包括多個激發光源。該一或多個照明源可包括用於用可見光照明所成像之組織區域的可見光照明源。此外，寬頻源可用作照明源。寬頻源可包括白光、紅外光、白熾燈、氣體放電燈、氙氣燈、LED或其任何組合。寬頻源可發射用於螢光激發之NIR或IR光譜光及用於照明之可見光。複數個光學器件可經組態以照明標靶及收集可見光及螢光發射光。該複數個光學器件可包括用於自激發源移除光的濾波器。該系統可包括用於捕獲自標靶反射的螢光發射光及可見照明光的一或多個成像感測器。
參看圖4及圖6A，在特定實施例中，藉由主照明12a及/或對側照明12b來照明標靶或樣本。來自標靶或樣本之可見光藉由主雙色短通濾波器6進行濾波，且僅少量(亦即，洩漏之可見光)，例如，短通濾波器6處之入射光的5%至10%，通過輔雙色濾波器5且到達可見透鏡11a及相機10a。在一些實施例中，短通濾波器6處之入射光的1%-5%、3%-10%、5%-12%、10%-15%、直至20%或更多通過輔雙色濾波器5且到達可見透鏡11a及相機10a。可見相機之非限制性例示性實施例為Basler acA1920-155uc。NIR或IR相機之非限制性例示性實施例為acA1920-155um。在一些實施例中，在短通濾波器6處之入射光的1%-5%、3%-10%、5%-12%、10%-15%、直至20%或更多通過輔雙色濾波器5且隨後使用用於移除重影之偏振器、中性密度濾波器(任選)及短通濾波器(以移除任何痕量之激發光及螢光發射)進行濾波，且被圖6A之鏡進一步反射。
在一些實施例中，主雙色短通濾波器6及輔雙色濾波器5為經組態以執行與雙色濾波器類似之短通功能的任何分束器、稜鏡、濾波器、鏡或其他光學組件。
繼續參看圖4，在同一實施例中，來自標靶或樣本之幾乎所有螢光被主雙色短通濾波器6且隨後被輔雙色短通濾波器5反射，因此在主雙色濾波器處與大部分可見光分離且隨後在輔雙色濾波器處與洩漏之可見光分離。在該實施例中，螢光在NIR鏡4處被反射且進一步藉由長通濾波器3進行濾波，隨後其到達NIR透鏡11b及NIR相機10b。在NIR透鏡與相機之間可包括額外NIR長通濾波器3.5。在一些實施例中，在NIR透鏡與相機之間不存在額外NIR長通濾波器。在一些實施例中，前述濾波器為紅外濾波器。長通濾波器3之非限制性例示性實施例為Edmund UV/VIS截止成像濾波器。NIR長通濾波器3.5之非限制性例示性實施例為808 nm長通Semrock Edge Basic。
在一些實施例中，雙色濾波器/鏡，例如，本文之5、6及/或8，包括入射角度(AOI)。入射角度為0度、45度或任何其他角度。在一些實施例中，入射角度為10°、15°、20°、25°、30°、35°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°或任何其他角度。雙色濾波器5、6之非限制性例示性實施例分別為Edmund 45AOI熱鏡，及來自Semrock之720 nm SP濾波器，FF720-SDi01-55x55。
在一些實施例中，雙色濾波器6為經特別組態以允許指定量之VIS反射的濾波器，其中具有高表面品質以減少來自激發源之反射，且具有足夠短之波長邊緣以允許以45 +/- 10度之AOI反射的激發進行大錐角反射。在一些實施例中，雙色濾波器允許以10°、15°、20°、25°、30°、35°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°或+/-10度之任何其他角度之AOI反射的激發進行大錐角反射。在一些實施例中，歸因於洩漏之可見光自背面之二次反射，雙色濾波器6在可見光影像中導致重影(圖7B至圖7C)。該光具有與第一表面發射之光不同的偏振。此允許使用偏振器來自所選表面消除(重影)影像。在一些實施例中，偏振器僅在一個表面(一般為主反射表面)具有實質偏振效應時起作用。除了同等衰減外，背面上之AR塗層在被偏振時將不會展現出任何離散。圖7C示出圖7B之右上角及右下角的分解圖。在該實施例中，藉由使用偏振器、LC衰減器或類似功能之其他光學元件來顯著地減少或甚至移除重影。
在一些實施例中，雙色濾波器5具有多種功能，包括但不限於：反射激發束；2)反射紅外或NIR螢光；3)將可見影像傳輸至VIS相機。在一些實施例中，該元件用於分開紅外或NIR路徑與VIS路徑。
圖8B示出被來自光源之照明跟隨的光路之例示性實施例。在該實施例中，該系統包括位於45 AOI熱鏡6與顯微鏡27之間的0-AOI熱鏡8。在該實施例中，熱鏡8被組態為用於減少激發洩漏至顯微鏡(例如，785 nm)中的安全濾波器且消除對組織的來自顯微鏡光之NIR或IR照明，該NIR或IR照明將在VIS_DRK訊框(在激發源關閉時捕獲之訊框，該訊框可包括環境光或在成像環境中存在之其他光)混合且需要自實際NIR或IR螢光減去。在一些實施例中，前述功能適用於紅外光。在一些實施例中，前述功能適用於在紅外範圍或NIR範圍中的激發源之光。在一些實施例中，前述功能適用於在紅外範圍或NIR範圍中之紅外源(例如，具有帶通濾波器之寬頻源(例如，發光二極體(LED)))。
在一些實施例中，本文之雙色濾波器或雙色鏡中的一或多者充當波長特定分束器。在一些實施例中，本文之雙色濾波器為經組態以執行被動波長特定束分裂或束分離的任何光學元件。
參看圖4，在特定實施例中，NIR或IR成像路徑包括長通(LP)濾波器3 (例如，介電質塗層濾波器，入射角為0度)，該長通濾波器反射波長短於800 nm (對於＜800 nm，大於OD6阻擋)的所有光。該LP濾波器之主要功能為消除自樣本反射之激發光且因此允許感測器能夠對螢光信號成像。在一些實施例中，LP濾波器進一步自螢光濾除VIS光。在一些實施例中，對於單相機，長通濾波器可被陷波濾波器(光譜帶比帶通雷射清理濾波器寬)替代，該陷波濾波器將僅阻擋激發光，同時允許感測器上之可見影像及螢光影像。
在一些實施例中，很少有或沒有螢光到達VIS相機，因為＞90%被雙色濾波器5反射。在一些實施例中，短通濾波器1用於減少激發洩漏至VIS相機中。VIS相機可具有放置於感測器前面的額外熱鏡(圖4中未示)。
在一些實施例中，雙色濾波器5為用於VIS及NIR或IR成像路徑的主分裂代理。在一些實施例中，本文之一或多個SP及LP介電濾波器主要用於使進入成像透鏡中之激發衰減。
在一些實施例中，來自組織之螢光信號被雙色短通濾波器反射，而可見光通過，就好像該雙色濾波器完全透明一樣。反射螢光可進一步被第二短通雙色反射，然後在鏡上再次被反射且未改變地通過長通濾波器(例如，「未改變地」表示小於1%、2%、3%、4%或5%之衰減，同時拒絕不想要之激發)以到達透鏡及感測器。
在一些實施例中，95%或更多之可見光剛好通過雙色短通濾波器6，僅少量被濾波器反射(洩漏)。在普通鏡將其反射之前，洩漏之可見光可未改變地通過輔雙色濾波器5。可見光隨後可被雙色長通濾波器再次反射，然後在透鏡及成像感測器處接收該可見光，如圖6A至圖6B所示。
在一些實施例中，一小部分之可見光自雙色鏡之前面及背面反射。歸因於雙色鏡之厚度，背面反射具有較長之光學路徑長度，在感測器上記錄為偏移，導致影像看起來雙重的重影效應，如圖7B至圖7C所示。在一些實施例中，與自背面反射之光相比，來自前面之光偏振旋轉90°。在一些實施例中，一個表面可被偏振，另一個不被偏振，或一個反射可被阻擋，而另一個不被阻擋。因此，可使用如圖6A所示之偏振器2來消除該重影效應。替代地，圖6B中之液晶衰減器2a可用於可見光之可變衰減。在該實施例中，在圖6B中，LC衰減器使入射光偏振(例如，接受綫性偏振光，拒絕其他軸綫，因為LC夾在兩個偏振器之間)，因此減少重影。在一些實施例中，本文之系統及方法包括位於LC前面或後面用於減少重影的偏振器。在一些實施例中，交叉偏振器之每一成員放置於LC之一側上。在一些實施例中，除了用於減少重影之LC之外，本文之系統及方法不包括偏振器。在一些實施例中，本文之LC衰減器固有地偏振，且因此藉由控制LC之偏振，可消除雙色鏡之前反射或背反射，藉此移除重影。但是，若偏振器位於反射近紅外光的前面，則在本文之系統及方法中使用偏振器或類似裝置可能存在顯著缺點。在一些實施例中，偏振器或類似元件自紅外螢光信號減少光子，如此導致非所要之螢光信號丟失。為了在不影響或減少紅外螢光信號之情況下減少重影，在一些實施例中，偏振器或類似裝置僅用於可見光而不用於紅外或NIR光。在一些實施例中，偏振器之定位係在與紅外或NIR信號分開之影像路徑中，以最小化重影。在一些實施例中，偏振器放置在透鏡、相機或鏡的前面，其間沒有任何額外光學元件。在一些實施例中，偏振器至少放置在主及/或輔雙色濾波器/鏡的後面。在一些實施例中，偏振器放置在透鏡、相機或鏡的前面，其間僅有陷波濾波器及/或VIS截止濾波器。參看圖4、圖6A至圖6B，在特定實施例中，偏振器2、衰減器2a或類似裝置被放置成使得使用熱鏡5 (其為短通(SP)雙色濾波器)來分開混合之可見光及紅外光，其中可見光(藍色箭頭)通過濾波器5且隨後通過偏振器2且到達輔可見光透鏡11a及可見相機10a上或到達鏡18上，可見光再次在單個感測器21上反射回來，其中另一個長通雙色濾波器19反射感測器上之可見光。
參看圖5A，在一個實施例中，可見光在藉由偏振器2濾波以移除重影、藉由任選之VIS截止濾波器(中性密度濾波器或LCD濾波器或被動地或主動地減少通過之光總量的任何其他光學元件) 23濾波以在需要時選擇性地使可見光進一步衰減，但不使IR或NIR光衰減之後直接到達VIS/NIR透鏡20及相機21。替代地，可使用同步之「快門」(例如，LCD，或「濾波輪」，或光學「斬波器」、電子可變光學衰減器(EVOA))來提供此類衰減。(例如，在800 nm至950 nm之範圍內，1%之可見光透射及約100% NIR或IR透射)，及可使用陷波濾波器22來移除來自激發源之光。在同一實施例中，螢光在主雙色鏡6處被反射之後藉由偏振器2衰減、透射通過VIS截止濾波器23，且通過陷波濾波器22而到達單個VIS/NIR相機21。在一些實施例中，主雙色鏡6之長度為約35 mm至約40 mm，或約23 mm至約54 mm。在一些實施例中，主雙色鏡6之高度為約29 mm至約35 mm，或約23 mm至約38 mm。在一些實施例中，雙色短通鏡6至VIS或NIS透鏡之距離小於約50 mm。在一些實施例中，雙色短通鏡至VIS或NIS透鏡之距離小於約1,000 mm。在各種其他實施例中，雙色鏡6可具有更小或更大之尺寸，而鏡6之小型化為較佳的。
如圖5B至圖5C所示，可使用一對鏡25、26來允許同軸照明通過鏡-1 25處之孔，且可見光及螢光在該對鏡處被反射兩次，再到達偏振器22。
在一些實施例中，本文之系統及方法為經組態以分別感測可見信號或NIR或IR信號的雙相機成像系統，如圖4所示。在一些實施例中，本文之系統及方法為經組態以感測可見信號或NIR或IR信號的單相機成像系統，如圖6A及圖6B所示。在一些實施例中，當成像環境中存在高水平之可見環境光時(無不利之成像僞影或不使用VIS截止濾波器)，雙相機成像系統能夠提供紅外或NIR及可見光影像。此類高水平之環境光之非限制性實例包括：手術室中之窗戶、高強度手術燈及手術室中的在成像期間必須打開的燈。在一些實施例中，圖4所示之組件中的至少一者可在顯示取向上垂直於頁面對齊。在一些實施例中，NIR鏡4為介電鏡。在一些實施例中，光纖13為彎曲的。在一些實施例中，光纖13為未彎曲的。
圖13示出使用本文之成像系統同時進行可見光及螢光成像之一或多個方法步驟的例示性示意圖。在該特定實施例中，螢光激發光(例如紅外光)由光源提供以自樣本131誘發螢光。在一些實施例中，光源可沿著螢光之光學路徑經由介電鏡中之孔透射或「注入」，以用於NIR或IR成像。在該實施例中，來自光源之紅外或NIR光經由複數個光學器件132引導至樣本，至樣本之紅外光與自樣本接收之螢光實質上同軸，以便減少螢光影像中之陰影。本文之複數個光學器件包括但不限於以下各者中之一或多者：雙色濾波器、熱鏡、分束器、介電鏡、偏振器、衰減器、陷波濾波器、中性密度濾波器、短通濾波器(例如，短於700 nm或780 nm之波長、或在700 nm與800 nm之間的任何波長)及長通濾波器(例如，長於700 nm或780 nm之波長)。在該實施例中，複數個光學器件收集標靶之螢光信號及反射可見光影像。本文之成像系統隨後捕獲樣本133的螢光影像及可見光影像。螢光影像及可見光影像不一定以相同之訊框速率捕獲。螢光影像及可見光影像可由處理器處理以形成複合影像。可使用數位顯示器134向使用者顯示樣本的複合影像、螢光影像及/或可見光影像。
圖4、圖5A至圖5D及圖6A至圖6B示出了偏振器或衰減器相對於透鏡、相機及成像系統之其他元件的非限制性例示性位置。在一些實施例中，本文之偏振器或衰減器可包括可放置於光學系統之其他位置的一或多個偏振器或衰減器。
在一些實施例中，本文描述之系統及方法包括陷波濾波器，例如如圖5A所示之陷波濾波器(22)。在一些實施例中，陷波濾波器位於雙色鏡與成像感測器之間的光學路徑中。如圖5A至圖5D及視情況地如圖4、圖6A及圖6B及圖16所示，在一些實施例中，陷波濾波器位於主雙色鏡與成像感測器之間。在一些實施例中，陷波濾波器位於偏振器與成像感測器之間。在一些實施例中，陷波濾波器經組態以濾出激發源之光的至少一部分(例如，＞90%、＞90.5%、＞91%、＞91.5%、＞92%、＞92.5%、＞93%、＞93.5%、＞94%、＞94.5%、＞95%、＞95.5%、＞96%、＞96.5%、＞97%、＞97.5%、＞98%、＞98.5%、＞99%、＞99.5%、＞99.6%、＞99.7%、＞99.8%、或＞99.9%或更多)，且可使用透鏡將剩餘之螢光聚焦於感測器上。在一些實施例中，陷波濾波器始終具有比諸如雷射清理濾波器等帶通濾波器更寬的光譜頻寬。在一些實施例中，陷波濾波器包括在0度AOI時約20 nm之光譜寬度且在10度AOI時10 nm之光譜寬度。在一些實施例中，針對0度AOI，對於770 nm至800 nm，陷波濾波器＞OD3。在一些實施例中，亦即，針對非零AOI，濾波器陷波帶阻移位至較短波長，藉此每10度移位5 nm。在一些實施例中，相對於陷波濾波器之入射角度為10°、15°、20°、25°、30°、35°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、或90°或者任何其他角度。應理解，根據AOI，波長帶阻相應地移位。
在一些實施例中，光學系統之物鏡至被成像之組織的工作距離小於0.1cm (1 mm)、小於0.2 cm (2 mm)、小於0.3 cm (3 mm)、小於0.4 cm (4 mm)、小於0.5 cm (5 mm)、小於0.6 cm (6 mm)、小於0.7 cm (7 mm)、小於0.8 cm (8 mm)、小於0.9 cm (9 mm)、小於1 cm、小於2 cm、小於3 cm、小於4 cm、小於5 cm、小於6 cm、小於7 cm、小於8 cm、小於9 cm、小於10 cm、小於20 cm、小於30 cm、小於40 cm、小於50 cm或更大。
在一些實施例中，該工作距離為約0.1cm至約50 cm。在一些實施例中，該工作距離為約0.1 cm 至約0.2 cm、約 0.1 cm至約0.5 cm、約0.1 cm至約0.7 cm、約0.1 cm至約0.9 cm、約0.1 cm至約1 cm、約0.1 cm至約5 cm、約0.1 cm至約10 cm、約0.1 cm至約20 cm、約0.1 cm至約30 cm、約0.1 cm至約40 cm、約0.1 cm至約50 cm、約0.2 cm至約0.5 cm、約0.2 cm至約0.7 cm、約0.2 cm至約0.9 cm、約0.2 cm至約1 cm、約0.2 cm至約5 cm、約0.2 cm至約10 cm、約0.2 cm至約20 cm、約0.2 cm至約30 cm、約0.2 cm至約40 cm、約0.2 cm至約50 cm、約0.5 cm至約0.7 cm、約0.5 cm至約0.9 cm、約0.5 cm至約1 cm、約0.5 cm至約5 cm、約0.5 cm至約10 cm、約0.5 cm至約20 cm、約0.5 cm至約30 cm、約0.5 cm至約40 cm、約0.5 cm至約50 cm、約0.7 cm至約0.9 cm、約0.7 cm至約1 cm、約0.7 cm至約5 cm、約0.7 cm 至約10 cm、約0.7 cm至約20 cm、約0.7 cm至約30 cm、約0.7 cm至約40 cm、約0.7 cm至約50 cm、約0.9 cm至約1 cm、約0.9 cm至約5 cm、約0.9 cm至約10 cm、約0.9 cm至約20 cm、約0.9 cm至約30 cm、約0.9 cm至約40 cm、約0.9 cm至約50 cm、約1 cm至約5 cm、約1 cm 至約10 cm、約1 cm至約20 cm、約1 cm至約30 cm、約1 cm至約40 cm、約1 cm至約50 cm、約5 cm至約10 cm、約5 cm 至約20 cm、約5 cm至約30 cm、約5 cm至約40 cm、約5 cm至約50 cm、約10 cm至約20 cm、約10 cm至約30 cm、約10 cm至約40 cm、約10 cm至約50 cm、約20 cm至約30 cm、約20 cm至約40 cm、約20 cm至約50 cm、約30 cm至約40 cm、約30 cm至約50 cm、或約40 cm 至約50 cm。在一些實施例中，該工作距離為約0.1 cm、約0.2 cm、約0.5 cm、約0.7 cm、約0.9 cm、約1 cm、約5 cm、約10 cm、約20 cm、約30 cm、約40 cm、或約50 cm。在一些實施例中，該工作距離為至少約0.1 cm、約0.2 cm、約0.5 cm、約0.7 cm、約0.9 cm、約1 cm、約5 cm、約10 cm、約20 cm、約30 cm、或約40 cm。在一些實施例中，該工作距離為至多約0.2 cm、約0.5 cm、約0.7 cm、約0.9 cm、約1 cm、約5cm、約10 cm、約20 cm、約30 cm、約40 cm、或約50 cm。 同軸照明
在一些實施例中，當照明信號經由成像路徑中之鏡中的孔注入時，本文之系統及方法實現同軸照明及光收集。與先前成像系統不同，本文之成像系統的同軸照明實現對器官、器官子結構、標靶、組織及細胞的視覺化，而不會在被觀察之樣本上投下陰影。避免陰影有利於在器官、器官子結構、標靶、組織及細胞之影像內防止來自可見光、紅外光及近紅外光之阻礙。此外，此類陰影可阻礙來自組織之螢光信號且導致假陰性。在一些實施例中，本文之系統及方法利用同軸照明來避免該問題。圖3B示出了同軸照明及成像軸線與圖3A的單獨之照明及成像軸線的比較。在該特定實施例中，同軸照明藉由減少陰影因此減少假陰性(無螢光)來提高組織之可見性，藉此改善對系統正在觀察之組織腔、器官及器官子結構、標靶、組織或細胞的成像。
在一些實施例中，如圖18所示，照明信號藉由陷波雙色濾波器5注入成像軸綫中。該光學濾波器在反射激發的同時傳輸可見信號及螢光信號，藉此有效地同軸注入激發。濾波器5上之入射角度例如可為22.5度、45度。
在一些實施例中，顯微鏡之成像軸線、本文之成像系統的成像軸線及激發軸線全部彼此同軸。在一些實施例中，影像軸線與激發軸線共用同一個公共軸線。
在一些實施例中，成像軸線與右眼軸線之中心對齊或者與左眼軸線對齊，因此實現例如與右眼軸線或左眼軸線同心之視場。可替代地，對應於激發之光束可自左物鏡與右物鏡之間的位置朝向組織延伸，且螢光相機之成像軸線可與激發軸線同軸地自組織朝向感測器延伸。影像可不必包括相同之影像大小，且可包括相同或不同之影像大小。每一同軸束之中心點可對齊，使得束彼此在適當公差內，以便被視為熟習此項技術者所理解的同軸。在一些實施例中，如本文所述之同軸成像對應於照明及激發軸線(例如，可見及NIR/IR)與(例如相機之)影像感測器的成像軸線或本文揭示的諸如顯微鏡之左及右目鏡及物鏡等成像系統的其他成像軸線實質上重疊或實質上平行。成像軸線可經組態用於可見及/或螢光成像，諸如NIR/IR光成像。例如，本文揭示之系統可包括：1)與使用者透過顯微鏡之目鏡看到的影像對應的可見光之成像軸線；2)螢光成像軸線，諸如自樣本接收之紅外或NIR光；及3)被引導至樣本之激發光束軸線，其全部彼此同軸(亦即，其共用同一條公共軸線，或者至少在適當公差內，如本文所揭示)。
在一些實施例中，實質上重疊或平行包括兩個軸線之間的交叉角度小於30度、20度、10度、小於5度、小於2度、小於1度、小於0.1度、或小於0.01度、或為約0度。實質上重疊可對應於在彼此之可接受公差內同軸的束，例如，彼此偏離1 mm、0.5 mm、0.25 mm或0.1 mm內。在一些實施例中，實質上重疊或平行包括兩個軸線之間的交叉角度小於10度、小於5度、小於2度、小於1度、小於0.1度、或小於0.01度、或為約0度。光學系統之物鏡至被成像之組織的工作距離可在約幾毫米(小於1 cm)(例如，內窺鏡)至200 mm – 500 mm (例如，顯微鏡)或更長(例如，開野成像系統)的範圍內。
在一些實施例中，同軸成像不包括立體成像。在一些實施例中，如本文揭示之同軸成像包括兩個或更多個光學路徑的重疊，至少一個光學路徑用於照明且至少一個其他光學路徑用於成像。此外，在一些實施例中，兩個或更多個光學路徑可同軸對齊以便實現對例如來自兩個或更多個螢光團之多個紅外或近紅外波長的同軸視覺化，該等螢光團歸屬、靶向、遷移、保留、積聚、及/或結合到或指向器官、器官子結構、組織、標靶、細胞或樣本。在一些實施例中，兩個或更多個、三個或更多個、四個或更多個、或五個或更多個此類路徑同軸地定位。在一些實施例中，紅外或近紅外光沿著紅外或近紅外光學路徑傳遞至樣本，且自樣本接收之螢光沿著螢光光學路徑被接收，且其中螢光光學路徑在分束器處與紅外光學路徑重疊。在一些實施例中，兩個軸線之間的交叉角度包括不超過10度、不超過5度、不超過2度、不超過1度、不超過0.1度、或不超過0.01度、或為約0度。
在一些實施例中，本文之同軸成像包括同心視場(不一定具有相同之影像大小，但成像系統(例如，顯微鏡、成像系統等)之中心點對齊的)。在同軸成像系統中，在工作距離改變時，不存在使用者可感知之視差。在同軸成像系統中，由同軸度精度之變化導致的成像移位小於約0.3度。在同軸成像系統之一些實施例中，由同軸度精度之變化導致的成像移位小於約0.05、0.1、0.05、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55或0.6度。在一些實施例中，本文之成像系統的成像軸線與右眼軸線/左眼軸線之中心對齊，例如參考內窺鏡應用。 消除不想要之光
在一些實施例中，到達相機或感測器之雜散光來自成像系統外部、來自一或多個光通道、來自環境光(例如房間燈、窗戶)或其他發光設備(例如手術室設備、神經導航設備、內窺鏡、外窺鏡、顯微鏡、頭燈及放大鏡)。在一些實施例中，雜散光係連續地或以脈衝模式發射。在一些實施例中，雜散光為可見光、紅外光或兩者。
此類不想要之光降低了螢光影像的對比度。另外地，裝置之視覺照明會干擾螢光激發。例如，裝置之可見光照明可能會激發螢光團且在VIS光影像中引起螢光，在被減去時使用打開及關閉雷射以查看差異。環境光隔離藉由減少來自不可見波長、可見波長、紅外波長或其任何組合之干擾而極大地提高影像品質。然而，許多當前之裝置缺乏光隔離組件來屏蔽此類雜散光，且必須在暗室中使用以消除或減弱此類環境光。
在一些實施例中，本文之系統進一步包括衰減器以阻擋、過濾或衰減雜散光。在一些實施例中，該衰減器包括濾波器、護罩、罩子、套筒、燈罩、蓋布口、擋板或其任何組合。在一些實施例中，實體衰減器阻擋及/或濾出此類雜散光或環境光。在一些實施例中，衰減器在本文之系統外部或附接至該等系統。在一些實施例中，衰減器阻擋入射角大於視場(FOV)的光。在一些實施例中，入口處之蓋布口被設定大小以阻擋成像系統之外部FOV的至少一部分。在一些實施例中，外殼及/或光學機械支座被塗黑以防止成像系統內之光反射。在一些實施例中，本文之系統的光通道採用光濾波器。在一些實施例中，本文之系統的光通道不採用擋板，擋板會消除要量測之信號。在一些實施例中，當源之角度大於光學路徑之通光孔徑時，在成像頭內發生散射，隨後離開成像頭。在一些實施例中，光學路徑包括吸收入射輻射之擋板。在一些實施例中，本文之系統及方法經由雷射開/關速率之同步及最佳化來消除可見光與螢光之間的干擾。在一些實施例中，雷射之功率足夠高以被樣本吸收而引起螢光，同時被最小化以減少裝置內之雜散激發。
在相機感測器與透鏡總成之間可使用一或多個雜散光燈罩或擋板。藉由相對於透鏡(固定)移動相機感測器來使光學系統聚焦。此需要感測器與透鏡之間的可變間隙，該可變間隙對成像系統外殼中之任何雜散光特別敏感。可使用簡單之同心管設計來遮住該間隙以免受雜散光影響，在該設計中一根管擰到相機C形支座上，且另一根管擰到透鏡支撐件上。燈罩表面可塗有高吸收性塗料且重疊，即使感測器處於聚焦範圍之最大距離處亦如此。其他實施例可包括護罩、罩子、套筒、燈罩、擋板、防塵罩或其他實體衰減器，以便阻擋、濾波或衰減此類光來增強本揭示案之方法及系統。此類護罩、罩子、套筒、燈罩、擋板、防塵罩或其他實體衰減器可在本揭示案之系統外部或者附接至該等系統。
可無意中允許雜散光經由感測器與透鏡之間的間隙進入成像系統外殼中，該間隙係藉由相對於固定透鏡移動相機感測器使系統聚焦所需要的。例如，圖4、圖5、圖6、圖7及圖16及整個揭示案中描述之任何系統可如上文或整個揭示案所述般使用，以消除雜散光或環境光的問題。因此，該系統可進一步包括在相機感測器與透鏡總成之間的燈罩。燈罩可包括托盤、蓋子、擋板、套筒、罩子或其任何組合。燈罩可阻擋、濾波或衰減此類雜散光或環境光以增強本揭示案之方法及系統。燈罩可在本揭示案之系統的外部或者附接至該等系統。燈罩可在本揭示案之系統內部或者整合於該等系統內。在一些實施例中，燈罩包括第一管及第二管，其中第一管附接至相機，且其中第二管附接至透鏡支撐件。第一管與第二管可為同心的。當感測器處於聚焦範圍之最大距離時，第一管與第二管可重疊。燈罩可經由相機之c形支座附接至相機。燈罩可經由緊固件附接至第一管、第二管或兩者。緊固件可包括黏合劑、螺釘、螺栓、螺母、夾具、系帶或其任何組合。燈罩之表面可塗有高吸收性塗料或者由高吸收性塗料形成。可使用任何數量之材料及類型的護罩、罩子、套筒、燈罩、擋板或其他實體衰減器來消除或減少雜散光。 顯微鏡
在一些實施例中，本文之成像系統為立體的。在一些實施例中，本文之成像系統並非立體的。在一些實施例中，本文之成像系統為手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人。
在一些態樣中，顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術器械、內窺鏡或手術機器人中之至少一者包括KINEVO系統(例如，KINEVO 900)、QEVO系統、CONVIVO系統、OMPI PENTERO系統(例如PENTERO 900、PENTERO 800)、INFRARED 800系統、FLOW 800系統、YELLOW 560系統、BLUE 400系統、OMPI LUMERIA系統OMPI Vario系統(例如OMPI Vario及OMPI VARIO 700)、OMPI Pico系統、OPMI Sensera、OPMI Movena、OPMI 1FC、EXTARO 300、TREMON 3DHD系統、CIRRUS系統(例如，CIRRUS 6000及CIRRUS HD-OCT)、CLARUS系統(例如，CLARUS 500及CLARUS 700)、PRIMUS 200、PLEX Elite9000、AngioPlex、VISUCAM 524、VISUSCOUT 100、ARTEVO 800 (及購自Carl Zeiss之任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、光學相干斷層攝影(OCT)系統及手術機器人系統)；購自Leica Microsystems或Leica Biosystems之PROVido系統、ARvido系統、GLOW 800系統、Leica ARveo、Leica M530系統(例如Leica M530 OHX、Leica M530 OH6)、Leica M720系統(例如Leica M720 OHX5)、Leica M525系統(例如，Leica M525 F50、Leica M525 F40、Leica M525 F20、Leica M525 OH4)、Leica M844系統、Leica HD C100系統、Leica FL系統(例如，Leica FL560、Leica FL400、Leica FL800)、Leica DI C500、Leica ULT500、Leica可旋轉分束器、Leica M651 MSD、LIGHTENING、Leica TCS及SP8系統(例如，Leica TCS SP8、SP8 FALCON、SP8 DIVE、LeicaTCS SP8 STED、Leica TCS SP8 DLS、Leica TCS SP8 X、Leica TCS SP8 CARS、Leica TCS SPE)、Leica HyD、Leica HCS A、Leica DCM8、Leica EnFocus、Leica Proveo 8、Leica Envisu C2300、Leica PROvido及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Haag-Strait之Haag-Streit 5-1000系統、Haag-Streit 3-1000系統、Haag-Streit HI-R NEO 900、Haag-Streit Allegra 900、Haag-Streit Allegra 90、Haag-Streit EIBOS 2及任何其他手術顯微鏡，共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡及手術機器人系統；購自Intuitive Surgical之Intuitive Surgical da Vinci手術機器人系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Heidelberg Engineering之Heidelberg Engineering Spectralis OCT系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Topcon之Topcon 3D OCT 2000、DRI OCT Triton、TRC系統(例如TRC 50DX、TRC-NW8、TRC-NW8F、TRC-NW8F Plus、TRC-NW400)、IMAGEnet Stingray系統(例如Stingray、Stingray Pike、Stingray Nikon)、IMAGEnet Pike系統(例如Pike、Pike Nikon)，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Canon之Canon CX-1、CR-2 AF、CR-2 PLUS AF，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Welch Allyn之Welch Allyn 3.5 V系統(例如3.5V、3.5V Autostep)、CenterVue DRS、Insight、PanOptic、RetinaVue系統(例如RetinaVue 100、RetinaVue 700)、Elite、雙目間接、PocketScope、Prestige coaxial-plus，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Medtronic之Metronic INVOS系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Karl Storz之Karl Storz ENDOCAMELEON、IMAGE1系統(例如IMAGE1 S、IMAGE1 S 3D，帶或不帶OPAL1 NIR成像模組)、SILVER SCOPE系列器械(例如胃鏡、十二指腸鏡、結腸鏡)及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；或其任何組合。
將本文之系統組合或整合至現有的手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人中可藉由以下方式實現：共同安置(全部或部分)、將所揭示系統之一或多個態樣或組件組合至現有系統中，或將所揭示系統之一或多個態樣或組件整合至現有系統中。此類組合可減少陰影及/或重影、利用共焦改良、增強同軸成像、增加影像清晰度、最佳化成像、實現光學路徑之重疊、及改良外科工作流程，以及本文揭示之系統及方法的其他特徵。此外，此類組合或整合可利用分束器、雙色濾波器、雙色鏡、偏振器、衰減器、透鏡遮光器、訊框速率、或本文揭示之系統的任何其他特徵、或其任何組合。另外地，此類組合或整合可減少一或多個濾波器之洩漏(缺陷)、利用可見光及螢光光源的開/關速率、或兩者。
此外，本文之系統外部的光照，例如來自顯微鏡之光照，可非常明亮(例如，~400W)，此意謂著可見光反射強度與螢光發射強度之間的差異可能很大。在具有單個感測器之實施例中，例如，如圖5D所示，此可能係一個缺點，因為增加之靈敏度設置(例如感測器的更高增益或更長之曝光量)可能會導致可見光譜中的光飽和，因此，可見光自雙色濾波器或雙色鏡的小反射用於使用高效感測器進行成像以獲得可見影像，藉此填充感測器動態範圍的約一半。在一些實施例中，高效感測器之量子效率大於約40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%或更多。在一些實施例中，高效感測器具有約60 dB至約90 dB之動態範圍。在一些態樣中，感測器範圍在約60 dB至約73 dB之間或約(73 dB至約90 dB)之間的範圍。在另一個態樣中，感測器可具有約73 dB+/- 10 dB、73 dB +/- 5 dB之動態範圍。或73 dB +/- 3 dB。在一些實施例中，雙色濾波器、雙色鏡或兩者透射大部分入射可見光，以免使外科醫生在眼睛中看到的光變暗。在一些實施例中，至少一部分入射可見光自雙色濾波器、雙色鏡或兩者反射。在一些實施例中，約0.5%至約8%之入射可見光自雙色濾波器、雙色鏡或兩者反射。在一些實施例中，至少約0.5%之入射可見光自雙色濾波器、雙色鏡或兩者反射。在一些實施例中，至多約8%之入射可見光自雙色濾波器、雙色鏡或兩者反射。在一些實施例中，反射之入射可見光的量與光之功率直接相關。
在一些實施例中，光學光導為液體光導或其他光導。在一些實施例中，光學光導耦接至透鏡，該透鏡使來自光纖之發散輸出光準直。來自準直透鏡之準直光可隨後通過帶通濾波器，該帶通濾波器可為雷射清理濾波器，以便進一步減小激發源光的光譜頻寬。在一些實施例中，隨後使用擴散器來使光擴散。該擴散光隨後以匹配顯微鏡之視場及/或手術野之視場的方式照射在組織上。
在一些實施例中，擴散器經組態以使照明光錐與可見光(VIS)之成像視場、近紅外(NIR)或紅外螢光之成像視場、顯微鏡成像視場或其任何組合匹配。在一些實施例中，NIR鏡4中之孔被設定大小、整形及/或定位以匹配可見光(VIS)之成像軸線、近紅外(NIR)或紅外螢光之成像軸線、顯微鏡成像軸線或其任何組合。此類組態確保外科醫生透過手術顯微鏡之目鏡進行手術的組織完全被成像系統照亮及捕獲。
在一些實施例中，手術顯微鏡之照明路徑獨立於本文之雙色濾波器、熱鏡。在一些實施例中，例如如圖4所示，擴散器14決定離開鏡4中之孔的光束的形狀。在其他實施例中，孔之大小由能夠將光擴散成特定角度之錐體的擴散器的選擇控制。在其他實施例中，鏡中之孔被設定大小及定位以實現同軸照明，藉此成像軸線在鏡角度上入射且照明穿過鏡中之孔。孔大小可由以下一或多項決定：1)數值孔徑(NA)及/或光纖之纖芯大小，其決定了入射於擴散器上之準直束的最終大小；2)擴散器上之特徵大小(最少特徵數量(亦即，1、2、3、4或5個特徵或更少，少於10、15、20、25、30個特徵)可被照亮以得到良好之束品質)；3) NIR透鏡之f/#及焦距-其可直接決定最大孔大小，以免在視覺上阻礙NIR或IR成像路徑，且相應地降低在偵測器處察覺到之靈敏度；或4)雷射等級及最大允許曝光量基於熱危害之視網膜區域，其中擴散器上之束愈小，視網膜背面上被照射之區域愈小，因此對於給定分類(例如，此類雷射分類，例如根據ANSI Z136.1標準(Z136.1-2000)，該標準取決於造成生物損害的可能性將雷射指定為四大危險類別(1、2、3a、3b及4)之一)，組織處之雷射功率愈低。
如圖4所示，雙色濾波器或雙色鏡(5)可被定位成使得來自樣本之可見影像與紅外影像為同軸的，以便允許成像系統在顯示器上將可見影像與紅外影像疊加。此外，雙色濾波器或雙色鏡(6)可被定位成使得顯微鏡之成像視場與由成像系統捕獲之可見影像及紅外影像同軸。此類對準允許成像系統顯示如外科醫生透過顯微鏡看到的相同視場。
在一些實施例中，來自顯微鏡之白光或可見光照明無法由本文之成像系統控制或選通。在一些實施例中，雙相機成像系統在成像路徑無法及時地解多工的情況下有利地允許非多工成像路徑(例如，NIR影像與可見影像不疊加)。在一些實施例中，成像系統允許選通可見光以便進行解多工，因此可使用單相機系統或雙相機。在一些實施例中，在可對照明及環境光水平進行控制的情況下，可使用單相機成像系統。
在一些實施例中，本文之成像系統包括用於維護成像系統的艙口(例如，用於允許微控制器韌件之現場重新程式設計)。在一些實施例中，艙口位於成像系統之頭上。在一些實施例中，艙口位於背板上。
在一些實施例中，可由本文之系統及方法產生的影像，例如圖1B、圖10A至圖10C、圖15及圖29中所示之該等影像，在單獨之監視器上顯示。在一些實施例中，外科醫生能夠選擇所顯示之影像的類型：可見光影像及在上面重疊之螢光影像；或者以偽彩色(例如灰色或紅色)顯示之可見光影像及以不同之偽彩色(例如，藍綠色(藍色+綠色))顯示的螢光影像，以在維持周圍非螢光組織之背景的同時實現高對比。在一些實施例中，可顯示僅可見影像或僅螢光影像。在一些實施例中，不同顯示類型之影像可並排放置以供顯示。在一些實施例中，同時顯示僅可見影像及僅螢光影像以及重疊之可見及螢光影像。在一些實施例中，影像顯示器不限於監視器。在一些實施例中，影像或視訊可容易地在外科醫生之顯微鏡或增強現實眼鏡、虛擬現實眼鏡中顯示，或者甚至用來遠端顯示以用於諸如機器人手術等應用。
在一些實施例中，若紅外或NIR訊框未準備好，則可見訊框可自記憶體/緩衝器獲取一或多個先前之NIR或IR訊框。
在非限制性例示性實施例中，本文之系統及方法包括兩個相機。在一些實施例中，即使捕獲速率不相同，系統亦同時顯示可見訊框及IR或NIR訊框。在一些實施例中，當組織被激發源之光激發時，紅外相機捕獲自組織產生的螢光。在一些實施例中，激發源之光(如圖9中可見)沒有持續地「打開」。激發源之光可使用數位處理裝置來快速地打開/關閉，或者自動地或手動地選通。在一些實施例中，激發源之光可使用機械構件來調變為開/關；例如，快門或濾波輪、電子可變光學衰減器(EVOA)、或光學「斬波器」、或偏振器之組合。在一些實施例中，與相機中之每一訊框的捕獲同步。可動態地且即時地控制激發源打開或關閉之時間。在例示性實施例中，對於NIR或IR訊框(亦即，由紅外相機捕獲之訊框)的1至10、1-2、1-4、1-5、1-6、1-8、1-20、1-50、1-60、1-100或任何其他訊框範圍，打開激發源。對於VIS_DRK訊框中之一或多者，可關閉激發光。在激發源關閉時捕獲VIS_DRK訊框，感測器/相機捕獲所有並非來自組織而通常為手術室或其他成像環境中之環境光的光。在一些實施例中，自所有NIR或IR訊框減去VIS_DRK訊框以自環境光或雜散光移除僞影。之後，在該特定實施例中，將所有第一訊框相加且將其顯示為單個訊框。在一些實施例中，本文之此類影像訊框處理(減法及/或加法)為使用者提供對訊框捕獲的極大控制。在一個例示性實施例中，NIR或IR影像之4個訊框對應於1個暗訊框(圖9)。在其他實施例中，任何數量之1個或更多個NIR或IR訊框之後可跟著1個VIS_DRK訊框。
在一些實施例中，可見(VIS)及NIR或IR激發由相同之寬頻源提供。圖16示出了在成像系統外部的替代照明通路。該系統可包括寬頻源、有AR塗層之寬頻濾波器、第一短通濾波器、第二短通濾波器、第一濾波器、第二低通濾波器、偏振器、可變濾波器、NIR鏡、VIS透鏡、NIR透鏡、VIS感測器、NIR感測器、及PC母板。
如圖4所示，NIR或IR螢光信號被引導通過窗口、由第一短通濾波器重新定向、進一步由第二短通濾波器及NIR鏡重新定向，其中其通過第一低通濾波器、NIR透鏡、第二低通濾波器且到達NIR感測器。此外，反射可見光，且傳入第一短通濾波器，其中一部分反射可見光通過第一短通濾波器且通過第一短通濾波器，且其中一部分反射可見光由第一短通濾波器重新定向至第二短通濾波器且通過第二短通濾波器、偏振器及VIS透鏡而到達VIS感測器。另外，在另一個態樣中，入射於第一短通濾波器6上的一部分可見光被反射及透射通過第二濾波器5、通過短通濾波器(VIS-截止) 23、通過偏振器22、VIS透鏡20及最後到VIS相機21。VIS感測器及NIR或IR感測器可隨後基於接收到之光而與PC母板通信。如圖6A至圖6B所示，VIS感測器及NIR或IR感測器可經由USB3纜綫、串列同軸纜綫(諸如CoaXPress)、光纖、串列纜綫、USB C纜綫、並列纜綫(諸如Camera Link)或其任何組合與PC通信。
窗口可用於防止灰塵顆粒及其他異物進入。窗口可為完全透明的，且允許所有或大多數波長通過。窗口可具有抗反射塗層。窗口可具有濾波器。濾波器可為寬頻濾波器。在一些實施例中，窗口為有AR塗層之寬頻濾波器。此外，該窗口可包括陷波濾波，以便減少發射螢光帶中之波長的其他周圍系統造成的干擾。
在一些實施例中，第一短通濾波器及第二短通濾波器中之至少一者包括雙色濾波器、干涉濾波器、熱鏡或介電鏡或薄膜型鏡。此類濾波器可包括介電鏡、熱鏡(一類介電鏡)、干涉濾波器(例如，雙色鏡或濾波器)。在一些實施例中，系統不包括第二短通濾波器。第一短通濾波器及第二短通濾波器可為全等的，而兩個濾波器均允許相同之波段通過。第一短通濾波器及第二短通濾波器可為不一致的，而兩個濾波器允許不同之波段通過，藉此不同之波段重疊或不重疊。第一短通濾波器及第二短通濾波器中之至少一者可為定製的，或者可選自可市售之濾波器。在一些實施例中，第二短通濾波器包括對濾波器後面之透射光的功率監測。一或多個光電二極體或光電二極體陣列可用於監測束形狀及/或束功率。在其他實施例中，光電二極體放置在熱鏡後面，以使得能夠監測穿過熱鏡的光透射。
在一些實施例中，偏振器包括吸收偏振器、分束偏振器、雙折射偏振器、尼科爾稜鏡、沃拉斯頓稜鏡、薄膜偏振器、線柵偏振器、圓偏振器、線性偏振器、或其任何組合。
在一些實施例中，可變濾波器包括衰減器、交叉偏振器、濾波輪、液晶、光學斬波器、或快門、或者主動地選擇或透射/阻擋所需波長之光的任何其他光學組件。可變濾波器選擇性地阻擋或衰減一個波段，同時透射另一個波段。可變濾波器根據需要選擇性地阻擋可見光或使其變暗，同時不遮擋NIR或IR螢光信號。在一些實施例中，該系統不包括可變濾波器。
在一些實施例中，NIR鏡包括介電鏡、銀鏡、金鏡、鋁鏡、熱鏡或其任何組合。NIR鏡可包括雙色鏡。NIR鏡可包括塗層鏡。NIR鏡可包括孔，以便允許雷射自NIR鏡後面透射。NIR鏡可包括濾波器，該濾波器在透射激發波長的同時反射螢光信號，藉此消除光學器件中的實體孔。此外，NIR鏡可包括施加於光學器件之不同區域的不同塗層，該等塗層最佳化螢光信號的反射區域，同時最小化透射激發波長之「孔」所需的區域。用於透射之小區域被最佳化以便在一或多個波長處實現最大透射，同時仍允許螢光帶中之大量反射。
在一些實施例中，VIS透鏡、NIR透鏡及VIS/NIR透鏡中之至少一者包括固定焦距透鏡。VIS透鏡及NIR透鏡中之至少一者可具有約10 mm至約70 mm的焦距。在一些實施例中，VIS透鏡及NIR透鏡中之至少一者包括35 mm透鏡。可替代地，VIS透鏡及NIR透鏡中之至少一者包括可變焦距。透鏡之大小可與系統的視場直接相關。透鏡之大小亦可決定感測器的最佳大小。VIS透鏡及NIR透鏡中之至少一者可具有固定的光圈數。可替代地，VIS透鏡及NIR透鏡中之至少一者可具有可變的光圈數。VIS透鏡及NIR透鏡可具有相同的光圈數。VIS透鏡及NIR透鏡可具有不同的光圈數。VIS透鏡可具有比NIR透鏡更大的光圈數。NIR透鏡可具有比VIS透鏡更大的光圈數。VIS透鏡及NIR透鏡中之至少一者可具有約0.5至約11的光圈數。在一個例示性實施例中，VIS透鏡具有約5.6的光圈數，且NIR透鏡具有約1.65的光圈數。在一些情況下，較高之光圈數實現較高的影像品質。在一些情況下，較低之光圈數實現較高的影像品質，此取決於較高或較低光圈數分別對VIS或NIR透鏡的適用性。NIR及VIS透鏡之唯一f/#可在保持聚焦的同時實現系統偏移及最佳化。NIR及VIS透鏡上之抗反射塗層可為相同的寬頻塗層，或者可針對NIR或IR或者VIS透射而單獨地最佳化。視情況地，NIR及VIS透鏡可分別特別針對VIS及NIR或IR進行顏色校正，或者可針對VIS及NIR或IR校正進行最佳化，藉此減少體積及成本。
在一些實施例中，VIS感測器、NIR感測器及NIR/VIS感測器中之至少一者包括可見感測器、互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器、或電荷耦合裝置(CCD)感測器。在一些實施例中，VIS感測器及NIR感測器中之至少一者包括IMX174感測器、CMV2000感測器或IMX134感測器、高解析度背板感測器或行動電話感測器。在一些實施例中，VIS感測器及NIR感測器中之至少一者包括可市售之相機內的組件。感測器之像素大小及外形尺寸可由系統所需的光學體積及視場決定。感測器之像素大小及外形尺寸可由系統設計規範驅動。其他實施例可包括任何CCD或CMOS感測器，該感測器作為完整之相機或以板級操作、在成像站處或者在資料傳輸之前整合。此類處理可經由FPGA或藉由其他方式在成像系統處形成。VIS相機亦可包括拜耳濾波器馬賽克或其他濾色器陣列，以便對RGB顏色資訊進行解碼。此外，濾色器陣列可包括用於超出像素感測器陣列之額外編碼的螢光帶。感測器之其他實例可包括背照式感測器、多個感測器陣列(具有或不具有濾波器陣列，例如單色)或冷卻陣列。在一些情況下，NIR感測器為單色感測器。在一些情況下，NIR感測器具有濾色器陣列。額外的設計可包括選擇不同之螢光帶或者減少來自其他發射裝置之干擾的濾波器陣列。另外地，可對某些像素進行濾波以便與VIS相機對準，藉此增強解析度且對光譜資訊進行解碼。
在一些實施例中，PC母板包括可市售之PC母板。在一個實例中，可市售為PC ASUS ROG STRiX Z370-G micro-ATX母板或MSI Pro Solution Intel 170A LGA 1151 ATX母板。
在一些實施例中，發射可見光至NIR或IR光譜的寬頻源為氙氣燈、氙氣燈泡、LED燈、雷射、鹵素燈、鹵素燈泡、太陽光、螢光光照或其任何組合。寬頻源應經組態以提供平衡之白光，且應在螢光團之吸收帶中具有足夠的功率以便發射可偵測之螢光。在一些情況下，寬頻源未被濾波。在一些情況下，寬頻源未被阻擋。寬頻光源可為裸露的、不受阻礙的或不受控制的。在一些情況下，寬頻光源不包含遮光器或濾波器。本揭示案之任何系統及方法可與此類寬頻源一起使用，包括例如圖4、圖5A至圖5D、圖6A至圖6B、及圖16、圖18所示的系統。在其他實施例中，寬頻源被濾波或遮蔽，否則對來自該源之輸入/輸出同步以捕獲各種影像。例如，濾波器或遮光器中之光學組件確保所得的VIS及NIR或IR照明係同軸的且在同一視場內。本揭示案之任何系統及方法可與此類經濾波或遮蔽之寬頻源一起使用，包括例如圖4、圖5至圖5D、圖6A至圖6B、及圖16、圖18所示的系統。
在一些實施例中，此類經濾波或遮蔽之寬頻源可包括濾波器、濾波輪、電子可變光學衰減器(EVOA)、光學「斬波器」、偏振遮光器、調變器。此類濾波或遮蔽使得僅來自寬頻源的特定波長之光能夠通過。此類濾波或遮蔽可將影像訊框編碼為：1)僅NIR或IR，其中沒有發射可見光但吸收帶中之不可見光通過，2)僅可見光，其中吸收帶內部最小，或者3)僅環境光(遮蔽或「關閉」)。在此類實施例中，光源可在成像系統外部。在此類實施例中，光源可在手術顯微鏡內。在此類實施例中，光源可與成像系統同步輸出、光源同步輸入、成像系統同步輸入、光源同步輸出或其任何組合同步。在一些實施例中，經濾波之光與相機訊框捕獲之間的同步可包括主/從關係。在此類情況下，光源可基於光源前面之濾波器而充當主控者。在此類情況下，光源可基於遮光器狀態(例如，開/關、同步輸入/輸出等)而充當主控者。在此類情況下，光源可向相機發送信號以便開始及停止訊框捕獲。可替代地，根據圖9中之照明模式，由相機捕獲的每一訊框可經由一協定傳送至光源/濾波器/遮光器。該協定可包括TTL (電晶體邏輯)。該佈置亦可在圖4至圖6及圖7中所示之光學設計中實施。該佈置可進一步相對於圖16所示之照明路徑軸綫的放置來實施。通常，可見影像及螢光影像可藉由許多採集方案來捕獲，包括單相機或雙相機方案。
在其他實施例中，VIS及NIR或IR激發由氣體放電燈、氙氣燈、LED、雷射或其任何組合來提供。在一些情況下，此類寬激發源為未經濾波及未被阻擋的，使得寬頻激發源為裸露的、不受阻礙的或不受控制的(亦即，不包含遮光器或濾波器)。本揭示案之任何系統及方法可與此類寬頻源一起使用，包括例如圖4、圖5A至圖5D、圖6A至圖6B、圖16及圖18所示的系統。
在一些實施例中，該系統進一步包括濾波器、帶通濾波器、濾波輪、電子可變光學衰減器(EVOA)、光學「斬波器」、偏振器遮光器、調變器或其任何組合，以選擇性地對來自寬頻源之VIS及NIR或IR激發波長進行濾波。例如，濾波輪可具有短通濾波器、長通濾波器或兩者，其中短通濾波器允許可見照明通過而阻擋IR波長。可替代地，長通濾波器可允許IR波長通過，而阻擋可見波長。此外，短通濾波器可用於結合中性密度(ND)濾波器來阻擋IR光，以允許來自寬頻激發源之VIS及NIR或IR通過。本揭示案之任何系統及方法可與此類寬頻激發源一起使用，包括例如圖4、圖5A至圖5D、圖6A至圖6B、圖16及圖18所示的系統。在一些情況下，可阻擋所有VIS及NIR或IR激發波長，其中系統採用無法譯解NIR或IR及VIS通道的單相機。阻擋所有VIS及NIR或IR激發波長可能導致光閃爍，藉此可能分散外科醫生的注意力。在一些實施例中，系統不包括濾波器、與光/相機之同步、或兩者。在此類情況下，系統可發射雜散光。
寬頻源可「按原樣」使用，或者作為經遮蔽或濾波之寬頻源使用，此取決於被偵測之螢光團或組織或細胞的來源。可基於顯微鏡之視場(FOV)來最佳化或選擇形成束或偵測路徑的照明光學器件。
在一些實施例中，該系統進一步包括成像纜綫應變消除件。成像纜線應變消除件可附接至成像系統、成像站、成像纜線或其任何組合。成像纜綫應變消除件可包括兩件式組件。成像纜綫應變消除件可包括在成像系統或成像站之製造期間在成像纜綫上的夾具。成像纜綫應變消除件可包括在成像系統之製造期間在現有端接纜綫上的套筒。成像纜綫應變消除件可為3D列印的。成像纜綫應變消除件可包括可市售之應變消除件。可採用圍繞成像纜綫之套筒來增加商業或定製應變消除件的抓握。套筒可由橡膠、矽樹脂、塑膠、木材、碳纖維、玻璃纖維、熱塑性彈性體、織物、其他聚合物或其任何組合製成。
成像纜綫應變消除件可進一步包括止動件，該止動件經組態以防止成像纜綫應變消除件沿著成像纜綫平移。止動件可包括索環、螺釘、系帶、夾具、繩、黏合劑、O形環或其任何組合。可替代地，成像纜綫可包括整合之應變消除件。成像纜綫可具有設定之撓曲等級。成像纜綫應變消除件可經組態以在成像系統平移、顯微鏡平移或兩者期間防止、最小化或者防止及最小化與手術顯微鏡之任何部分的黏結。成像纜綫應變消除件可經組態以允許及限制影像纜綫的扭曲，以防止纜綫損壞且增加組件壽命。應變消除件之內表面可為光滑的，以免刺穿纜綫。顯微鏡之自動平衡可適應成像纜綫應變消除件的額外重量。
來自一或多個相機之影像資料可使用光學串列通信而非被動或主動銅綫來傳輸。光學串列通信通常允許更高的纜綫撓性及更長的纜綫長度。在其他實施例中，此類纜綫可實現電傳輸、光學傳輸或兩者。另外，可包括用於適應聚焦台移動的具有直角連接器及高撓性的被動纜綫。
成像系統可包括一或多個鎖定鍵。鎖定鍵可經組態以將成像系統牢固地鎖定至顯微鏡上。鎖定鍵可經組態以在無需任何工具之情況下將成像系統牢固地鎖定至顯微鏡上。鎖定鍵可經由一根或多根掛繩永久固定至成像系統，以防止鎖定鍵丟失。圖11示出成像系統之鎖及鍵的例示性實施例。本文之成像系統的成像系統藉由兩個獨立之鍵鎖定在顯微鏡上，其中每一鍵可足以將頭限制到顯微鏡上。在一些情況下，該鍵機構不需要用於移除顯微鏡上之任何現有硬體的工具，藉此允許在手術之前或之後快速且容易地插入或移除裝置。鎖定機構亦可由槓桿系統或其他機械系統組成，以將成像頭固定至顯微鏡。
本文之系統可進一步包括光電二極體。本文之系統可進一步包括複數個光電二極體。光電二極體可連續地監測欠功率及過功率事件且直接使雷射上之聯鎖件脫扣。光電二極體可偵測可能指示擴散器故障的束形狀差異。光電二極體可放置於雷射束路徑中之一個、兩個、三個或更多個位置處。光電二極體可放置在擴散器之前。光電二極體可放置在擴散器之後以便偵測可指示擴散器故障的束形狀差異。雷射分類需要擴散器之特定雷射束斑大小。雖然較大之束斑大小能夠在保持安全發射水平的同時實現高雷射功率，但較小之束斑大小減小將束引導至成像通路中所需的阻礙且提供對螢光的增加之靈敏度。擋板減少反射或雜散光。可使用雙色鏡16上之新月形擋板，以防止顯微鏡照明光反射回到VIS或NIR相機中。可使用其他擋板來減少來自光學激發總成之反射。本文之系統可進一步包括附接至擴散器或光學激發總成的擋板、罩子或兩者。擋板、罩子或兩者可減少由陷波濾波器或相機透鏡上之LP濾波器自光學激發總成接收的雜散光。針對來自鏡之VIS光的擋板可具有月亮形狀。擋板、罩子或兩者可進一步防止頂帽式擴散器輪廓之長尾部以大入射角度照射相機透鏡上的濾波器，且透射通過濾波器，藉此雜散光可到達成像偵測器。擋板、罩子或兩者均防止超過濾波器上的設計入射角(AOI)。
圖4所示之系統可採用具有不同光圈數的物鏡。最佳化NIR或IR靈敏度在可見相機影像中允許更大的景深。此外，此類組態允許具有較小光學體積的較低成本之透鏡。與可見光相比，NIR或IR解析度要求可能較低，且不需要400 nm至1000 nm的色度校正。在一些實施例中，系統之NIR或IR解析度小於或等於VIS解析度。此類降低之解析度可實現最佳之體積設計。典型地，由於VIS光比NIR或IR光更豐富，因此系統可被設計成用於最大化對NIR、IR或其他範圍內之光的光子的捕獲，以分別獲得更好之NIR、IR或其他信噪比。增加NIR或IR信噪比可藉由多種方式來完成，包括降低NIR感測器之解析度(亦即，使用較低解析度之感測器具有較大之像素大小，以最佳化NIR或IR光子的收集，此更有效(更好之信噪比)。可替代地，可使用更快之透鏡(更小之光圈數)來增加NIR或IR信噪比。通常，在此類實施例中，NIR或IR解析度可小於或等於VIS解析度，但若NIR感測器足夠靈敏，則可使用更小之像素大小且仍然獲得足夠之NIR或IR信噪比。因此，在一些實施例中，系統NIR或IR解析度大於VIS解析度。已認識到，焦距及光圈數可進一步影響系統中之NIR或IR解析度或VIS解析度，且此可相應地進行調整及最佳化。
本文之系統可進一步包括經組態以允許在沒有顯微鏡之情況下使用成像系統的離體對接站。離體對接站可包括與外殼分開之光學機械桶/托盤/框架，以實現對可見及NIR或IR照明的安全照明、成像及控制。在一個實例中，離體對接站實現受控成像，以對離體組織樣本或螢光參考或校準標靶成像。
如圖1A所示，本文之系統可進一步包括蓋布150。蓋布可經組態以包圍顯微鏡頭之至少一部分以保持其中的無菌性。蓋布可包括用於觀察樣本之透明窗口。蓋布150可與當前之手術室披蓋系統相容。蓋布可為市售之無菌蓋布；諸如帶有VisionGuard光學透鏡的蔡司OPMI無菌蓋布(REF:36--000)。在一些實施例中，防止雜散激發自蓋布窗口向顯微鏡反射。在一些實施例中，本文之系統包括圓形外邊緣以防止蓋布被刺破。在一些實施例中，蓋布在手術區與本文所述之成像系統之間保持無菌邊界。在一些實施例中，蓋布包括覆蓋顯微鏡、成像系統或兩者之底部窗口的至少一部分的無菌圓形窗口。
在一些情況下，顯微鏡上之成像系統進一步包括經組態以能夠容易且精確地將頭附接至顯微鏡的凸緣、肋狀物、導向件、夾具中之一或多者。在一些情況下，顯微鏡上之成像系統具有在成像系統與顯微鏡之附接期間實現平滑整合及最小纜綫干擾的形狀、輪廓或兩者。在一些情況下，成像系統可進一步包括箭頭、符號、文本或其任何組合，以描述或註釋成像系統與顯微鏡的正確連接。箭頭、符號、文本或其任何組合可黏附或直接機械加工到成像系統上。在其他實施例中，成像系統、成像纜綫或兩者之形狀可經組態用於有效移動及減小阻力。此外，成像系統可包括密封件，藉此增強頭與鏡(例如，頂部/底部窗口)之連接的密封性，且有助於保持裝置之平滑操作及清潔。
在一些情況下，成像系統進一步包括適用於特定顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術器械、內窺鏡或手術機器人之支座，以便於附接及移除。此類支座可為單獨之適配器(或與成像系統成一體)，其能夠將成像系統之主體安裝到各種此類鏡及器械上，使得成像系統可適用於任何顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術器械、內窺鏡或手術機器人中的一或多者，諸如本文所述的該等裝置中之一或多者。
在一些實施例中，該系統包括一或多個激發源活動指示器。在一些實施例中，一個激發源活動指示器在該裝置前面，且另一個激發源活動指示器在該裝置之底部處。
在一些實施例中，當頭插入顯微鏡上時，自動地停用對側照明。本文之系統可包括第二照明源，以防止在成像床(諸如在手術期間被觀察或暴露的組織)中之穀、凹陷及不平整表面內形成陰影。然而，在一些情況下，將第二照明源週期性地調暗或關閉，以防止干擾額外之光學組件。
為了在沒有螢光之情況下觀察樣本，可自由顯微鏡照明引起的任何螢光減去VIS_DRK訊框。可機械地、電子地或藉由影像處理軟體來施加VIS_DRK訊框。
在一些實施例中，本文之系統及方法僅包括經組態以感測可見信號及NIR或IR信號的VIS/NIR或VIS/IR相機。在一些實施例中，對可見信號及NIR或IR信號的靈敏度係不同的。
在一些實施例中，有兩個相機在單個台上。在一些實施例中，兩個相機在看同一個區域且聚焦到一起。在一些實施例中，兩個相機之視場、光圈、焦距、景深或任何其他參數為相同的。在一些實施例中，兩個相機之視場、光圈、焦距、景深或任何其他參數不相同(例如，光圈)。在一些實施例中，本文之系統及方法僅包括NIR或IR相機。在一些實施例中，對可見訊框、觸發訊框(或NIR或IR訊框)及VIS_DRK訊框的捕獲可按照同種順序。
在一些實施例中，可存在額外之成對激發源及陷波濾波器，以用於以不同之激發波長照射該源。例如，訊框1、2、3、4及5 (使得每一訊框由不同之波長激發，例如按訊框激發不同之螢光團，且亦存在一個可見(白)訊框及一個VIS_DRK訊框)，因此1、2、3、4及5之序列使得能夠在單個訊框中同時地將3個不同之螢光團視覺化(且一個白色、一個DRK)。利用該靈活性，可對任何數量之訊框及螢光團進行成像，以允許偵測以不同波長發射的多個螢光團(例如，在同一個分子上及/或在被測試之同一個樣本中)。因此，本文之系統及方法不僅適用於為NIR或IR螢光團的染料，且適用於發射光之各種源(例如，以綠色、紅色及紅外波長發射的染料)。例如，可用本文之系統及方法對可與肽軛合之各種染料進行成像。在一些實施例中，可使用本文之系統及方法來調整或測試可如何對樣本進行成像(例如，使用或不使用正常組織(對照物)中的非特定染料與靶向分子上的不同染料，該不同染料歸屬、靶向、遷移、保留、積聚、及/或結合至或引導至器官、器官子結構、組織、標靶、細胞或樣本)。
使用本文之系統及方法，可偵測在器官、器官子結構、組織、標靶、細胞或樣本中的自發螢光。此外，基於其自發螢光剖面，可在各種波長下區分不同之生物結構(例如，器官、器官子結構、組織、標靶、細胞或樣本)。可藉由引入外源顯影劑或成像劑或其任何組合來增強及進一步區分此類自發螢光。此外，使用本文之系統及方法，可偵測歸屬、靶向、遷移、保留、積聚、及/或結合至或引導至器官、器官子結構、組織、標靶、細胞或樣本的螢光團，無論此類螢光團是單獨的、軛合、融合、連結抑或以其他方式附接至化學劑或其他部分、奈米顆粒、小分子、治療劑，藥物、化學治療劑、肽、抗體蛋白或前述各者之片段、及前述各者之任何組合。例如，人血清白蛋白(HSA)可與螢光團軛合，藉此增加其在脈管系統中之保留時間及其半衰期。肽、抗體或抗體片段可被設計成靶向特定之感興趣組織，例如血管內皮或神經，使得在手術或診斷程序的持續時間內穩妥地標記此等結構。可產生某些軛合物，該等軛合物不發螢光，直至在存在患病組織或其他待偵測之條件時其才被激活。
實例包括被組織蛋白酶或基質金屬蛋白酶切割的肽部分，該等肽部分可用於偵測動脈粥樣硬化斑塊、腫瘤微環境或其他異常組織或炎症區域。例如，螢光團為發射波長在650 nm與4000 nm之間的螢光劑，此類發射用於使用本文之系統及方法來偵測器官、器官子結構、組織、標靶、細胞或樣本中的此類劑。在一些實施例中，螢光團為一種螢光劑，該螢光劑選自由在本揭示案中可用作軛合分子(或每一類分子)的螢光染料之非限制性實例組成的群，包括DyLight-680、DyLight-750、VivoTag-750、DyLight-800、IRDye-800、VivoTag-680、Cy5.5或靛青綠(ICG)及前述各者之任何衍生物。在一些實施例中，近紅外染料通常包括花青染料。在本揭示案中用作軛合分子之螢光染料的額外非限制性實例包括：吖啶橙或黃、ALEXA FLUOR及其任何衍生物、7-放線菌素D、8-苯胺基萘-1-磺酸、ATTO染料及其任何衍生物、金胺-玫瑰紅著色劑及其任何衍生物、苯并蒽酮、二胺、9-10-雙(苯乙炔基)蒽、5,12-雙(苯乙炔基)蒽、雙苯醯亞胺、腦彩虹、鈣黃綠素、羧基螢光素及其任何衍生物、1-氯-9,10-雙(苯乙炔基)蒽及其任何衍生物、DAPI、DiOC6、DyLight Fluor及其任何衍生物、黑附球菌酮、溴化乙錠、FlAsH-EDT2、Fluo染料及其任何衍生物、FluoProbe及其任何衍生物、螢光素及其任何衍生物、Fura及其任何衍生物、GelGreen及其任何衍生物、GelRed及其任何衍生物、螢光蛋白及其任何衍生物、m亞型蛋白及其任何衍生物(例如像mCherry)、hetamethine染料及其任何衍生物、hoeschst著色劑、亞氨基香豆素、印度黃、indo-1及其任何衍生物、laurdan、螢光黃及其任何衍生物、螢光素及其任何衍生物、螢光素酶及其任何衍生物、部花菁及其任何衍生物、亞甲藍及其任何衍生物、nile染料及其任何衍生物、OS680、OS750、二萘嵌苯、焰紅染料、phyco染料及其任何衍生物、碘化丙錠、螢光黃、玫瑰紅及其任何衍生物、ribogreen、RoGFP、紅螢烯、二苯基乙烯及其任何其衍生物、磺醯玫瑰紅及其任何衍生物、SYBR及其任何衍生物、synapto-pHluorin、四苯基丁二烯、tetrasodium tris、德克薩斯紅、達旦黃、拓撲替康、TSQ、傘形酮、蒽酮紫、黃色螢光蛋白及YOYO-1。其他合適之螢光染料包括但不限於：螢光素及螢光素染料(例如，異硫氰基螢光素或FITC、萘基螢光素、4ʹ,5ʹ-二氯-2ʹ,7ʹ-二甲氧基螢光素、6-羧基螢光素或FAM等等)、羰花青、部花青、苯乙烯基染料、氧雜菁染料、藻紅素、赤藻紅、曙紅、玫瑰紅染料(例如四甲基羧基-玫瑰紅或TAMRA、羧基玫瑰紅6G、羧基-X-玫瑰紅(ROX)、麗絲胺玫瑰紅B、玫瑰紅6G、玫瑰紅綠、玫瑰紅紅、四甲基玫瑰紅(TMR)等)、香豆素及香豆素染料(例如，甲氧基香豆素、二烷基氨基香豆素、羥基香豆素、氨基甲基香豆素(AMCA)等)、俄勒岡綠染料(例如，俄勒岡綠488、俄勒岡綠500、俄勒岡綠514等等)、德克薩斯紅、德克薩斯紅-X、光譜紅、光譜綠、花青染料(例如，CY-3、Cy-5、CY-3.5、CY-5.5等)、ALEXA FLUOR染料(例如，ALEXA FLUOR 350、ALEXA FLUOR 488、ALEXA FLUOR 532、ALEXA FLUOR 546、ALEXA FLUOR 568、ALEXA FLUOR 594、ALEXA FLUOR 633、ALEXA FLUOR 660、ALEXA FLUOR 680等)、BODIPY染料(例如，BODIPY FL、BODIPY R6G、BODIPY TMR、BODIPY TR、BODIPY 530/550、BODIPY 558/568、BODIPY 564/570、BODIPY 576/589、BODIPY 581/591、BODIPY 630/650、BODIPY 650/665等)、IR染料(例如，IRD 40、IRD 700、IRD 800等)等等。額外之合適可偵測劑在國際專利申請案第PCT/US2014/77號中描述。
此外，使用本文之系統及方法，可用作可偵測標記及親和力處理劑的螢光生物素軛合物可用於使用本文之系統及方法來偵測器官、器官子結構、組織或樣本中的此類劑。可市售之螢光生物素軛合物的非限制性實例包括Atto 425-Biotin、Atto 488-Biotin、Atto 520-Biotin、Atto-550 Biotin、Atto 565-Biotin、Atto 590-Biotin、Atto 610-Biotin、Atto 620-Biotin、Atto 655-Biotin、Atto 680-Biotin、Atto 700-Biotin、Atto 725-Biotin、Atto 740-Biotin、螢光素生物素、生物素-4-螢光素、生物素-(5-螢光素)軛合物、及生物素-B-藻紅素、ALEXA FLUOR 488生物胞素、ALEXA FLUOR 546、ALEXA FLUOR 549、螢光黃屍胺生物素-X、螢光黃生物胞素、俄勒岡綠488生物胞素、生物素-玫瑰紅及四甲基玫瑰紅生物胞素。在一些其他實例中，軛合物可包括化學發光化合物、膠體金屬、發光化合物、酶、放射性同位素及順磁性標記。在一些實施例中，本文所述之肽活性劑融合物可附接至另一分子。例如，肽序列亦可附接至另一活性劑(例如，小分子、奈米顆粒、肽、多肽、多核苷酸、抗體、適體、細胞介素、生長因子、神經遞質、前述任一者之活性片段或改性、螢光團、放射性同位素、放射性核素螯合劑、醯基加合物、化學連結劑或糖等)。在一些實施例中，肽可與活性劑融合或者共價鍵合或非共價鍵合。
本揭示案之系統及方法可單獨使用或與伴隨診斷劑、治療劑或成像劑組合使用(無論此類診斷劑、治療劑或成像劑為單獨之螢光團或軛合、融合、連結或以其他方式附接至化學劑或其他部分、小分子、奈米顆粒、治療劑、藥物、化學治療劑、肽、抗體蛋白質或前述各者之片段及前述各者之任何組合；或結合螢光團或其他可偵測部分用作單獨之伴隨診斷劑、治療劑或成像劑，該螢光團或其他可偵測部分為單獨的、軛合、融合、連結或以其他方式附接至化學劑或其他部分、小分子、奈米顆粒、治療劑、藥物、化學治療劑、肽、抗體蛋白質或前述各者之片段、及前述各者之任何組合)。此類伴隨診斷可利用各種劑，包括化學劑、放射性標記劑、放射增敏劑、光增敏劑、螢光團、成像劑、診斷劑、蛋白質、肽、奈米顆粒或小分子，此類劑意欲用於或具有診斷或成像作用。用於伴隨診斷劑及伴隨成像劑及治療劑的劑可包括本文所述之診斷劑、治療劑及成像劑或其他已知的劑。診斷測試可用於增強治療產品之使用，諸如本文揭示之彼等或其他已知的劑。具有對應診斷測試之治療產品的開發，諸如使用診斷成像之測試(無論是體內、原位、離體抑或體外)，可幫助診斷、治療、識別患者群體以便進行治療，且增強對應治療之治療效果。本揭示案之系統及方法亦可用於偵測治療產品，諸如本文揭示之治療產品或其他已知劑，以幫助應用治療且對其進行量測以評估劑之安全性及生理效應，例如，以量測治療劑之生物利用率、攝取、分佈及清理、代謝、藥物動力學、定位、血液濃度、組織濃度、比率、血液及/或組織中濃度之量測、評估治療窗口、範圍及最佳化等。此類系統及方法可在此類劑之治療、成像及診斷應用的背景下採用。測試亦有助於治療產品開發，以獲得FDA用於進行監管決定的資料。例如，此類測試可識別適當的治療亞群體或者識別不應當接受特定治療的群體，因為嚴重副作用之風險增加，藉此使得有可能藉由識別最可能作出反應的患者或者對於特定副作用處於不同風險程度的患者來進行個別處理或個性化醫學治療。因此，在一些實施例中，本揭示案包括治療產品及診斷裝置之聯合開發，包括本文之系統及方法(用於偵測治療劑及/或成像劑本身，或者用於偵測伴隨診斷劑或成像劑，無論此類診斷劑或成像劑是與治療劑及/或成像劑連結抑或用作與肽連結之單獨伴隨診斷劑或成像劑以用於與治療劑及/或成像劑結合使用)，該等系統及方法與治療劑及/或成像劑安全地且有效地用作治療或成像產品結合使用。伴隨裝置之非限制性實例包括手術器械，諸如手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人及用於生物診斷或成像或者結合放射學的裝置，包括以下成像技術：X射線攝影術、磁共振成像(MRI)、醫學超音波掃描法或超音波、內窺鏡檢查、彈性成像、觸覺成像、熱成像、醫學攝影及核醫學功能成像技術，如正電子發射斷層攝影術(PET)及單光子發射電腦斷層攝影術(SPECT)。伴隨診斷及裝置可包括離體進行之測試，包括在對受試者施用伴隨診斷後偵測來自被移除之組織或細胞的信號，或者在其自受試者體內移除後將伴隨診斷或伴隨成像劑直接施加至組織或細胞，且隨後偵測信號。用於離體偵測之裝置的實例包括螢光顯微鏡、流式細胞儀等。此外，在伴隨診斷中實現此類用途的本文之系統及方法可單獨地使用或與現有之手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人一起使用、補充使用、組合使用、附接或整合至其中。
在一些態樣中，顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術器械、內窺鏡或手術機器人中之至少一者包括KINEVO系統(例如，KINEVO 900)、QEVO系統、CONVIVO系統、OMPI PENTERO系統(例如PENTERO 900、PENTERO 800)、INFRARED 800系統、FLOW 800系統、YELLOW 560系統、BLUE 400系統、OMPI LUMERIA系統OMPI Vario系統(例如OMPI Vario及OMPI VARIO 700)、OMPI Pico系統、OPMI Sensera、OPMI Movena、OPMI 1FC、EXTARO 300、TREMON 3DHD系統、CIRRUS系統(例如，CIRRUS 6000及CIRRUS HD-OCT)、CLARUS系統(例如，CLARUS 500及CLARUS 700)、PRIMUS 200、PLEX Elite9000、AngioPlex、VISUCAM 524、VISUSCOUT 100、ARTEVO 800(及購自Carl Zeiss之任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、光學相干斷層攝影(OCT)系統及手術機器人系統)；購自Leica Microsystems或Leica Biosystems之PROVido系統、ARvido系統、GLOW 800系統、Leica ARveo、Leica M530系統(例如Leica M530 OHX、Leica M530 OH6)、Leica M720系統(例如Leica M720 OHX5)、Leica M525系統(例如，Leica M525 F50、Leica M525 F40、Leica M525 F20、Leica M525 OH4)、Leica M844系統、Leica HD C100系統、Leica FL系統(例如，Leica FL560、Leica FL400、Leica FL800)、Leica DI C500、Leica ULT500、Leica可旋轉分束器、Leica M651 MSD、LIGHTENING、Leica TCS及SP8系統(例如，Leica TCS SP8、SP8 FALCON、SP8 DIVE、LeicaTCS SP8 STED、Leica TCS SP8 DLS、Leica TCS SP8 X、Leica TCS SP8 CARS、Leica TCS SPE)、Leica HyD、Leica HCS A、Leica DCM8、Leica EnFocus、Leica Proveo 8、Leica Envisu C2300、Leica PROvido及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Haag-Strait之Haag-Streit 5-1000系統、Haag-Streit 3-1000系統、Haag-Streit HI-R NEO 900、Haag-Streit Allegra 900、Haag-Streit Allegra 90、Haag-Streit EIBOS 2及任何其他手術顯微鏡，共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡及手術機器人系統；購自Intuitive Surgical之Intuitive Surgical da Vinci手術機器人系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Heidelberg Engineering之Heidelberg Engineering Spectralis OCT系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Topcon之Topcon 3D OCT 2000、DRI OCT Triton、TRC系統(例如TRC 50DX、TRC-NW8、TRC-NW8F、TRC-NW8F Plus、TRC-NW400)、IMAGEnet Stingray系統(例如Stingray、Stingray Pike、Stingray Nikon)、IMAGEnet Pike系統(例如Pike、Pike Nikon)，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Canon之Canon CX-1、CR-2 AF、CR-2 PLUS AF，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Welch Allyn之Welch Allyn 3.5 V系統(例如3.5V、3.5V Autostep)、CenterVue DRS、Insight、PanOptic、RetinaVue系統(例如RetinaVue 100、RetinaVue 700)、Elite、雙目間接、PocketScope、Prestige coaxial-plus，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Medtronic之Metronic INVOS系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Karl Storz之Karl Storz ENDOCAMELEON、IMAGE1系統(例如IMAGE1 S、IMAGE1 S 3D，帶或不帶OPAL1 NIR成像模組)、SILVER SCOPE系列器械(例如胃鏡、十二指腸鏡、結腸鏡)及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；或其任何組合。
此外，在一些實施例中，將本文所述之系統與上述之此類現有手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、手術機器人、顯微鏡、外窺鏡或內窺鏡一起使用、補充使用、組合使用、附接、或整合至其中來執行本文之成像、診斷、偵測及治療方法。
可使用任何額外之手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人系統。手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人系統可由例如Carl Zeiss公司、Leica Microsystems、Leica Biosystems、Haag-Streit (5-1000或3-1000系統)、或Intuitive Surgical (例如：達芬奇手術機器人系統)或者此類系統之任何其他製造商來提供。
將本文之系統組合或整合至現有的手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡或手術機器人中可藉由以下方式實現：共同安置(全部或部分)、將所揭示系統之一或多個態樣或組件組合至現有系統中，或將所揭示系統之一或多個態樣或組件整合至現有系統中。此類組合可減少陰影及/或重影、利用共焦改良、增強同軸成像、增加影像清晰度、最佳化成像、實現光學路徑之重疊、及改良外科工作流程，以及本文揭示之系統及方法的其他特徵。此外，此類組合或整合可利用分束器、雙色濾波器、雙色鏡、偏振器、衰減器、透鏡遮光器、訊框速率、或本文揭示之系統的任何其他特徵、或其任何組合。另外地，此類組合或整合可減少一或多個濾波器之洩漏(缺陷)、利用可見光及螢光光源的開/關速率、或兩者。
在一些態樣中，顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、手術器械、內窺鏡或手術機器人中之至少一者包括KINEVO系統(例如，KINEVO 900)、QEVO系統、CONVIVO系統、OMPI PENTERO系統(例如PENTERO 900、PENTERO 800)、INFRARED 800系統、FLOW 800系統、YELLOW 560系統、BLUE 400系統、OMPI LUMERIA系統OMPI Vario系統(例如OMPI Vario及OMPI VARIO 700)、OMPI Pico系統、OPMI Sensera、OPMI Movena、OPMI 1FC、EXTARO 300、TREMON 3DHD系統、CIRRUS系統(例如，CIRRUS 6000及CIRRUS HD-OCT)、CLARUS系統(例如，CLARUS 500及CLARUS 700)、PRIMUS 200、PLEX Elite9000、AngioPlex、VISUCAM 524、VISUSCOUT 100、ARTEVO 800(及購自Carl Zeiss之任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、光學相干斷層攝影(OCT)系統及手術機器人系統)；購自Leica Microsystems或Leica Biosystems之PROVido系統、ARvido系統、GLOW 800系統、Leica ARveo、Leica M530系統(例如Leica M530 OHX、Leica M530 OH6)、Leica M720系統(例如Leica M720 OHX5)、Leica M525系統(例如，Leica M525 F50、Leica M525 F40、Leica M525 F20、Leica M525 OH4)、Leica M844系統、Leica HD C100系統、Leica FL系統(例如，Leica FL560、Leica FL400、Leica FL800)、Leica DI C500、Leica ULT500、Leica可旋轉分束器、Leica M651 MSD、LIGHTENING、Leica TCS及SP8系統(例如，Leica TCS SP8、SP8 FALCON、SP8 DIVE、LeicaTCS SP8 STED、Leica TCS SP8 DLS、Leica TCS SP8 X、Leica TCS SP8 CARS、Leica TCS SPE)、Leica HyD、Leica HCS A、Leica DCM8、Leica EnFocus、Leica Proveo 8、Leica Envisu C2300、Leica PROvido及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Haag-Strait之Haag-Streit 5-1000系統、Haag-Streit 3-1000系統、Haag-Streit HI-R NEO 900、Haag-Streit Allegra 900、Haag-Streit Allegra 90、Haag-Streit EIBOS 2及任何其他手術顯微鏡，共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡及手術機器人系統；購自Intuitive Surgical之Intuitive Surgical da Vinci手術機器人系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Heidelberg Engineering之Heidelberg Engineering Spectralis OCT系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Topcon之Topcon 3D OCT 2000、DRI OCT Triton、TRC系統(例如TRC 50DX、TRC-NW8、TRC-NW8F、TRC-NW8F Plus、TRC-NW400)、IMAGEnet Stingray系統(例如Stingray、Stingray Pike、Stingray Nikon)、IMAGEnet Pike系統(例如Pike、Pike Nikon)，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Canon之Canon CX-1、CR-2 AF、CR-2 PLUS AF，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Welch Allyn之Welch Allyn 3.5 V系統(例如3.5V、3.5V Autostep)、CenterVue DRS、Insight、PanOptic、RetinaVue系統(例如RetinaVue 100、RetinaVue 700)、Elite、雙目間接、PocketScope、Prestige coaxial-plus，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Medtronic之Metronic INVOS系統，及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；購自Karl Storz之Karl Storz ENDOCAMELEON、IMAGE1系統(例如IMAGE1 S、IMAGE1 S 3D，帶或不帶OPAL1 NIR成像模組)、SILVER SCOPE系列器械(例如胃鏡、十二指腸鏡、結腸鏡)及任何其他手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜攝像系統、OCT系統及手術機器人系統；或其任何組合。
本文之系統及方法可用於偵測給定樣本(例如器官、器官子結構、組織或樣本)中的一種或多種可偵測劑、親和力處理劑、螢光團或染料、兩種或更多種、三種、四種、五種及高達十種或更多種此類可偵測劑、親和力處理劑、螢光團或染料。 影像處理
在一些實施例中，本文之系統及方法允許根據需要基於信號強度而加強及丟棄NIR或IR訊框。在一些實施例中，可確定在執行上述處理之前需要捕獲多少NIR或IR訊框。若來自組織之螢光非常明亮，則每個顯示之訊框僅需要添加2個訊框或3個訊框而非4個或更多個訊框。相反，若信號非常低，則可能需要在NIR或IR螢光影像強度足夠之前捕獲6至9個或更多NIR或IR訊框。因此，該系統可根據需要加強或丟棄NIR或IR訊框，且動態地改變成像系統之靈敏度。
參看圖9，在特定實施例中，來自手術顯微鏡之照明的可見光始終打開(亦即，連續波(CW))，而NIR或IR雷射定期地在打開與關閉之間切換。在該實施例中，針對NIR或IR訊框中之每4個訊框打開雷射光，使得針對所顯示之NIR或IR影像添加來自該4個訊框的螢光，隨後針對VIS_DRK訊框關閉激發源的光，以提供基綫環境光影像以自NIR或IR影像移除。
在一些實施例中，VIS_DRK訊框曝光時間及增益值匹配NIR或IR訊框之曝光時間及增益值。VIS_DRK訊框曝光量相對於NIR或IR訊框曝光量，存在靈活性。在數學上，其可為精確匹配。在其他情況下，VIS_DRK訊框可具有不同曝光量且藉由按比例縮放而在數位上匹配NIR或IR訊框之曝光量。在一些實施例中，NIR或IR訊框之曝光量可為VIS_DRK訊框曝光量的倍數(更長或更短)，且可按比例縮放以在影像處理期間在數學上匹配NIR或IR訊框曝光量。在一些實施例中，可動態地改變每一訊框之曝光時間。
在一些實施例中，可見相機以固定訊框速率捕獲訊框，且視情況地在捕獲每一可見影像之後，檢查NIR或IR訊框緩衝器，若緩衝器使用最新捕獲之NIR或IR影像進行更新，則將NIR或IR影像添加到可見光影像。在一些實施例中，當較舊之NIR或IR影像(視情況而定)在緩衝器中時，使用較舊之NIR或IR影像以與新VIS影像一起顯示，因此在可見影像與紅外螢光影像之間可存在非同步之訊框捕獲。在一些實施例中，此有利於實現螢光影像及可見影像之訊框捕獲速率的獨立性，該捕獲速率可更快或更慢，而所顯示影像(可見及螢光影像)之訊框速率始終為全視訊速率。在一些實施例中，由本文之系統及方法提供的視訊速率有利地使得使用者能夠微調或簡單地調整影像以即時地最大化其可見性、清晰度、操作及使用。
在一些實施例中，本文之系統及方法使用電晶體-電晶體-邏輯(TTL)觸發信號來進行相機訊框捕獲。在一些實施例中，使用用於相機訊框捕獲之TTL觸發器的占空比來驅動激發源之照明。在一些實施例中，使用來自相機訊框捕獲之一或多個TTL觸發器來驅動激發源的照明。
在一些實施例中，可對NIR或IR影像及/或可見光影像使用各種影像處理技術，藉此有助於顯示彩色圖或輪廓影像。
在一些實施例中，本文之影像由數位處理裝置、處理器等處理。在一些實施例中，本文之影像處理包括：影像重建、影像濾波、影像分割、兩個或更多個影像之添加、自影像中減去一或多個影像、影像配準、偽著色、影像掩蔽、影像內插、或者任何其他影像處理或操縱。
在一些實施例中，本文之影像被顯示到數位顯示器且由數位處理裝置、處理器等控制。在一些實施例中，本文之數位處理裝置、處理器等使得外科醫生或其他使用者能夠選擇將要顯示之影像類型。在一些實施例中，影像處理由位於成像系統中之一或多個相機內的特殊應用積體電路(ASIC)執行，藉此提供將自成像系統傳輸的被完全處理之複合影像。使用ASIC進行影像處理降低了電纜之頻寬要求，及對「顯示側」的後續處理要求。
在一些實施例中，對NIR或IR影像或可見光影像使用假著色或偽著色。參看圖10A至圖10C，在特定實施例中，可見光影像被不同地著色，例如用黑色(圖10A)、為真色(圖10B)或替代色(例如紅色)(圖10C)，而NIR或IR影像包括假著色以增加影像與背景可見光的對比度。在此等實施例中，具有螢光及可見光之疊加複合影像示出腫瘤組織106a及106b。每一腫瘤組織樣本106a及106b被顯示為具有不同的信號強度。該信號強度差異係由螢光染料之不同組織攝取水平引起。
參看圖7A，該等系統及方法提供了以下選項：觀察疊加在可見影像上之螢光影像或單獨的螢光影像，或者觀察並排的可見影像及NIR或IR影像，因此為使用者提供影像視覺化的靈活性。在一些實施例中，該等影像，亦即，可見影像或螢光影像，為二維影像訊框，該等影像訊框可堆疊以產生三維體積影像。
在一些實施例中，在影像處理期間，在可見光及/或NIR或IR影像中對腫瘤自動地、半自動地或手動地輪廓化，使得外科醫生或任何其他醫學專業人員可更好地視覺化腫瘤及腫瘤邊界。在一些實施例中，NIR或IR影像沿著x軸綫及/或y軸綫進行積分，使得產生一維螢光信號剖面。 用於形成螢光團激發之影像的方法、系統及媒體
本文提供了由雷射誘發螢光團激發形成第一重疊影像的電腦實施方法。此外，本文提供電腦實施系統，該等電腦實施系統包括數位處理裝置，該數位處理裝置包括：至少一個處理器；一作業系統，該作業系統經組態以執行可執行指令；一記憶體；及一電腦程式，該電腦程式包括指令，該等指令可由該數位處理裝置執行以產生用於由雷射誘發螢光團激發形成第一重疊影像的應用程式。此外，本文提供編碼有電腦程式之非暫時性電腦可讀儲存媒體，該電腦程式包括指令，該等指令可由處理器執行以產生用於由雷射誘發螢光團激發形成第一重疊影像的應用程式。
在一些實施例中，該方法包括接收複數個影像訊框序列、校正每一NIR或IR訊框、產生第一NIR或IR影像、產生第一VIS影像及將第一NIR或IR影像與第一VIS影像重疊以形成第一重疊影像。在一些實施例中，該應用程式接收複數個影像訊框序列、校正每一NIR或IR訊框、產生第一NIR或IR影像、產生第一VIS影像及將第一NIR或IR影像與第一VIS影像重疊以形成第一重疊影像。此類影像之若干實例示出於圖29A至圖29I中。根據各個態樣，此等影像為外科醫生在使用時在進行手術且在體內或原位應用中使用該系統時可能看到之事物的例示。明確而言，圖29A至圖29C示出患者體內之腫瘤或異常的原位組織樣本之例示性可見影像。圖29A示出例示性可見光(VIS)影像。圖29B示出例示性近紅外(NIR)影像。圖29C示出例示性重疊影像。
圖29D至圖29F及圖29G至圖29I示出使用本文之成像系統及方法獲取的血管病變、血管畸形或血管異常之原位組織樣本的例示性可見影像。明確而言，圖29D至圖29F中之影像集及圖29G至圖29I中之影像集為在對受試者之血管病變進行手術期間的原位或術中組織的代表性影像，其中施用了22 mg之托珠司肽。
圖29D示出原位標本之近紅外(NIR)影像。對應於NIR或IR影像中之較光及較亮區域的螢光信號指示托珠司肽存在於血管病變中。標出之箭頭指示正常血管(「BV」)及正常腦組織(「NB」)的非螢光區域。相反地，對應於NIR或IR影像中之較光及較亮區域的螢光信號指示托珠司肽存在於異常血管病變(「VL」)上而非存在於正常組織中。
圖29E示出與圖29D對應之白光影像，該白光影像表示外科醫生在無螢光引導下通常將會看到的東西。箭頭標記如圖29D中之NIR或IR影像中所示的相同位置。血管病變(「VL」)具有與該影像中之正常血管「BL」類似的外觀。
圖29F示出圖29D及圖29E之NIR或IR螢光及白光複合影像，其中箭頭標記如圖29D及圖29E中所示之相同位置。血管病變(「VL」)中之螢光清楚地將其與周圍之正常組織(包括正常血管(「BL」)區分開來。
圖29G示出在手術期間血管病變之近紅外(NIR)影像。箭頭指示血管病變(標為「VL」)及相鄰之正常大腦(標為「NB」)，該正常大腦為非螢光的。
圖29H示出與圖29G對應之白光影像。雖然正常大腦具有淺棕褐色至粉紅色(灰度影像中之淺灰色)，但它充滿了正常血管，由於沒有螢光，該等正常血管可與血管病變區分開來。
圖29I示出圖29G及圖29H中所示之複合白光及NIR或IR影像。
在一個雷射週期內採集之影像稱為「序列」。一個序列通常包含至少一個VIS_DRK訊框及一個NIR訊框，但VIS_DRK及NIR訊框之任何其他組合係可能的。通常在應用中，成像情況具有比NIR螢光相對多得多可見光存在。NIR訊框與VIS_DRK訊框之比示出為NIR:(VIS_DRK)。
在獲取VIS_DRK (DRK增益)及NIR訊框(NIR增益)時使用的增益可為不同的。通常，該等增益係相同的，藉此允許自NIR直接減去VIS_DRK。然而，若該等增益不同，則必須使用定標函數來校正該等不同增益。該定標函數為表示在感測器之輸入動態範圍(本文中亦被描述為輸入動態範圍)內VIS_DRK增益與NIR相機增益之間的差異的函數：K(信號) 增益，使得對於相同之輸入信號，以下情況成立。 NIR(信號) = K(信號) 增益x VIS_DRK(信號)
因此，簡單而言，增益校正後之暗訊框(DRK*)可計算如下； DRK* = K 增益(VIS_DRK)
請注意，此函數可能並非線性的，其可能為多項式的、指數的或另一個函數。如本文所述，此校正應在針對不同曝光時間之任何校正之前應用。VIS_DRK訊框之曝光量(DRK exp)與NIR訊框之曝光量(NIR exp)可能不同。通常，NIR exp與DRK exp之比率將為大於1之整數：EXP_RATIO NIR-DRK=1、2、3等。然而，分數比率亦為可能的。大於1之分數可能有用；例如1.5、2.5等。然而，小於1之分數(指示VIS_DRK訊框之曝光量長於NIR曝光量)在可見光比NIR螢光相對多得多的情況下不太可能有用。原始NIR訊框含有以下資料： 1. 來自標靶之可見光反射 2. 來自環境之環境NIR 3. 來自標靶螢光團之螢光
另外，VIS_DRK訊框含有以下資料： 1. 來自標靶之可見光反射 2. 來自環境之環境NIR 3. 在一些情況下，螢光團可能會被雜散可見光(在激發照明關閉時有意或無意地提供)激發，且來自標靶螢光團之螢光將存在。
在一些實施例中，VIS_DRK訊框亦稱為VIS訊框。雖然VIS_DRK訊框或VIS訊框亦包含來自環境之環境NIR，但與反射可見光之強度相比，該信號相對較低。
最終之NIR影像應僅包含來自標靶螢光團之NIR螢光。請注意，原始NIR訊框包含此信息，及反射可見光及來自環境的環境NIR，且VIS_DRK訊框包含後面兩個分量：反射可見光及來自環境的環境NIR。在一些實施例中，自原始NIR訊框減去VIS_DRK訊框(為了此目的，其可被稱為「DRK」訊框)得到僅包含來自螢光團之螢光的影像，該影像被稱為經暗校正之NIR影像(亦即，NIR*)。以下公式使用用於針對不同增益及曝光量進行校正的先前描述之項來描述此過程： NIR* = NIR – (DRK* x EXP_RATIO NIR-DRK) 若一序列僅包含一個VIS_DRK及一個NIR訊框(NIR-比率:VIS比率= 1)，則後續之影像處理很簡單： ● 可見影像(VIS)為VIS_DRK訊框 ● NIR影像(NIR*)為根據先前之公式進行暗校正的NIR訊框。 ● 重疊影像(OVL)為VIS影像與NIR*影像之總和
在一些實施例中，NIR:VIS_DRK大於1以允許吾人對NIR資料加總以增強對NIR螢光信號之靈敏度。始終描述確定哪個VIS_DRK訊框用於NIR暗校正。此外，當一序列包含複數個NIR訊框及VIS_DRK訊框時，可針對本文所揭示之後續影像處理方法來量化該序列中之NIR訊框及VIS_DRK訊框的主要量。例如，圖30至圖35所示之序列在每一序列中包括主要量為2個之NIR訊框及單個VIS_DRK訊框。如本文所揭示，各種成像處理系統及方法可使用來自前面及/或後續序列之NIR及/或VIS_DRK訊框。
在一些實施例中，例如如圖30所示，當雷射處於關閉模式時，捕獲一訊框，該訊框包含來自標靶之可見光反射及環境NIR或IR信號。因此，在此實施例中，此訊框用作VIS及VIS_DRK訊框。當雷射處於打開模式時，捕獲一或多個NIR或IR訊框。請注意，NIR或IR訊框包含所有以下各者：反射之可見照明、環境NIR或IR影像及來自組織的NIR或IR螢光。在一些實施例中，藉由減去一個校正VIS_DRK訊框來校正每一NIR或IR訊框，藉此導致經校正NIR或IR訊框，該經校正NIR或IR訊框僅包含來自組織之NIR或IR螢光。在一些實施例中，每一NIR或IR影像係藉由將第一經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生。在一些實施例中，VIS影像係藉由將第一VIS訊框與V量之後續VIS訊框相加來產生。在一些實施例中，N量與V量為正整數，而在其他實施例中，N及V中之一者或兩者可為零。
在一些實施例中，VIS_DRK訊框之曝光時間等於NIR或IR訊框之曝光時間。在一些實施例中，VIS_DRK訊框之曝光時間大於NIR或IR訊框之曝光時間。在一些實施例中，VIS_DRK訊框之曝光時間小於NIR或IR訊框之曝光時間。在一些實施例中，每一VIS_DRK訊框具有相同之曝光時間。在一些實施例中，至少一部分VIS_DRK訊框具有不同之曝光時間。在一些實施例中，每一NIR或IR訊框具有相同之曝光時間。在一些實施例中，至少一部分NIR或IR訊框具有不同之曝光時間。在一些實施例中，在捕獲VIS_DRK影像時之曝光時間導致VIS_DRK像素值小於最大像素值除以一序列中之NIR或IR訊框與VIS_DRK訊框之間的比率(圖30)。在一個實例中，對於用VIS_DRK訊框中之最大像素值拍攝的8位元影像且在一些實施例中，原始影像值不超過為約254/4或255/4 (或約63個)之最大值。在一些實施例中，若所得VIS_DRK、NIR或IR影像過亮，則曝光時間減少。在一些實施例中，減少計數減少了由減法導致的運動僞影。在一些實施例中，藉由減小最大像素值、減小一序列中之NIR或IR訊框與VIS_DRK訊框之間的比率或兩者來減少計數。在一些實施例中，一或多個總計NIR影像的飽和度不如原始影像中之飽和度重要。
一種影像偽影被稱為「運動偽影」。當兩個影像相減且視場中之某些東西在捕獲該兩個訊框的時間之間移動時，運動僞影之一個原因便會出現。本文之系統及方法可減少、最小化或校正運動偽影。減法相關之運動偽影的實例可在圖15中看到(亦即，圖15E及圖15F)。圖15E及圖15F示出運動僞影1501基於VIS_DRK訊框減法之例示性描繪或看起來像什麽。如圖所示，視場包含在成像序列期間移動的數條線(附接至手術海綿)，示出由於此類移動而產生的多個或重複之線影像。本文描述之系統及方法減少或最小化此類運動偽影。在一些實施例中，校正VIS_DRK訊框為與第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中的VIS_DRK訊框。然而，在此種情況下，第一NIR或IR訊框與用於校正之VIS_DRK訊框間隔開至少(N – 1)倍之NIR或IR訊框曝光時間。若標靶組織(或訊框中之物件)在此時段期間移動，則用於暗校正之減法運算將導致運動僞影。為瞭解決此問題，在一些實施例中，用於校正每一NIR或IR訊框之VIS_DRK訊框可被選擇為在時間上最接近給定之NIR或IR訊框的VIS_DRK訊框。在一些實施例中，校正VIS_DRK訊框為在NIR或IR訊框之訊框序列的後一個訊框序列中的VIS_DRK訊框。在一些實施例中，用於主要量之NIR或IR訊框之第一部分的校正VIS_DRK訊框為與第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中的VIS_DRK訊框，其中用於主要量之NIR或IR訊框之第二部分的校正VIS_DRK訊框為在該NIR或IR訊框之訊框序列的後一個訊框序列中的VIS_DRK訊框。在一些實施例中，(N+1)等於或大於該主要量。在一些實施例中，產生第一NIR或IR影像進一步包括將第一經校正NIR或IR訊框前面的M量之經校正NIR或IR訊框相加。
在一些實施例中，該方法進一步包括產生第二NIR或IR影像、將該第一NIR或IR影像與該第一VIS影像重疊以形成第一重疊影像及將該第二NIR或IR影像與該第二VIS影像重疊以形成第二重疊影像。在一些實施例中，該應用程式進一步產生第二NIR或IR影像、將該第一NIR或IR影像與該第一VIS影像重疊以形成第一重疊影像及將該第二NIR或IR影像與該第二VIS影像重疊以形成第二重疊影像。在一些實施例中，藉由將第(N+1)或第(N+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第二NIR或IR影像。在一些實施例中，藉由將第二VIS訊框與第二VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生第二VIS影像。
在一些實施例中，校正VIS訊框為與第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中的VIS訊框。在一些實施例中，校正VIS訊框為在NIR或IR訊框之訊框序列的後一個訊框序列中的VIS訊框。在一些實施例中，用於主要量之NIR或IR訊框之第一部分的校正VIS訊框為與第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中的VIS訊框。在一些實施例中，用於主要量之NIR或IR訊框之第二部分的校正VIS訊框為在該NIR或IR訊框之訊框序列的後一個訊框序列中的VIS訊框。在一些實施例中，(N+1)等於或大於該主要量。在一些實施例中，產生第一NIR或IR影像進一步包括將第一經校正NIR或IR訊框前面的M量之經校正NIR或IR訊框相加。在一些實施例中，該應用程式進一步包括產生第二NIR或IR影像及將該第二NIR或IR影像與該第二VIS影像重疊以形成第二重疊影像。
在一些實施例中，藉由將第(N+1)或第(N+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生第二影像。N量為額外NIR訊框與原始或主要NIR訊框相加之總數減一，因此，N量可為零或更多。在一些實施例中，藉由將第二VIS訊框與第二VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生第二VIS影像。N量及V量在圖39中用圖形表示，其中V量為VIS訊框與原始或主要VIS訊框相加之總數減一，因此，V量可為零或更多。在一些實施例中，VIS訊框為該序列中之最後一個訊框。在一些實施例中，VIS訊框為該序列中之第一訊框。在一些實施例中，VIS訊框在該序列中之任何地方。在一些實施例中，VIS訊框為該序列中之第一訊框、該序列中之最後一個訊框或該VIS訊框在該序列中之任何地方、或按任何組合。在一些實施例中，顯示速率與序列速率相同，其中使用圖34及實例21中舉例之「方箱函數」累加器將數量超過該序列中之數量的訊框加總而形成影像。
顯示速率描述了向使用者顯示影像之速率，通常按每單位時間之訊框數(例如，每秒、每毫秒、每微秒等訊框數)量測或按每單位時間之赫茲或週期數來量測(例如，每秒、每毫秒、每微秒等週期數。序列速率描述了在序列中獲取訊框總數之速率。與序列速率相同或相等之顯示速率意味著正在以與獲取訊框序列之速率相同的速率獲取及顯示顯示影像。 計算系統
參看 圖17，示出繪實例示性機器之方塊圖，該例示性機器包括電腦系統1700 (例如，處理或計算系統)，在該電腦系統內，可執行一組指令，以致使裝置施行或執行用於本揭示案之靜態碼排程的任何一或多個態樣及/或方法。圖17中之組件僅為實例，且不限制任何硬體、軟體、嵌入式邏輯組件或實施特定實施例之兩個或更多個此類組件的組合的使用範圍或功能。
電腦系統1700可包括一或多個處理器1701、記憶體1703及儲存裝置1708，以上各者經由匯流排1740彼此通信且與其他組件通信。匯流排1740亦可連結顯示器1732、一或多個輸入裝置1733 (其可例如包括小鍵盤、鍵盤、滑鼠、觸控筆等)、一或多個輸出裝置1734、一或多個儲存裝置1735及各種有形儲存媒體1736。所有此等元件可直接地或經由一或多個介面或適配器與匯流排1740介接。例如，各種有形儲存媒體1736可經由儲存媒體介面1726與匯流排1740介接。電腦系統1700可具有任何合適之實體形式，包括但不限於一或多個積體電路(IC)、印刷電路板(PCB)、行動手持裝置(諸如行動電話或PDA)、膝上型或筆記本電腦、分散式電腦系統、計算網格或伺服器。
電腦系統1700包括執行功能之一或多個處理器1701 (例如，中央處理單元(CPU)或通用圖形處理單元(GPGPU))。處理器1701視情況地包含快取記憶體單元1702，以用於指令、資料或電腦位址之臨時本地儲存。處理器1701經組態以幫助執行電腦可讀指令。由於處理器1701執行體現在一或多個有形電腦可讀儲存媒體(諸如記憶體1703、儲存裝置1708、儲存裝置1735及/或儲存媒體1736)中之非暫時性處理器可執行指令，電腦系統1700可為圖17中描繪之組件提供功能。電腦可讀媒體可儲存實施特定實施例之軟體，且處理器1701可執行該軟體。記憶體1703可經由合適之介面(諸如網路介面1720)自一或多個其他電腦可讀媒體(諸如大容量儲存裝置1735、1736)或自一或多個其他源讀取軟體。該軟體可致使處理器1701執行本文描述或説明之一或多個過程或者一或多個過程之一或多個步驟。執行此類過程或步驟可包括定義儲存在記憶體1703中之資料結構且按照軟體之指示修改資料結構。
記憶體1703可包括各種組件(例如，機器可讀媒體)，包括但不限於隨機存取記憶體組件(例如，RAM 1704)(例如，靜態RAM (SRAM)、動態RAM (DRAM)、鐵電隨機存取記憶體(FRAM)、相變隨機存取記憶體(PRAM)等)、唯讀記憶體組件(例如，ROM 1705)及其任何組合。ROM 1705可用於將資料及指令單向地傳送至處理器1701，且RAM 1704可用於與處理器1701雙向地傳送資料及指令。ROM 1705及RAM 1704可包括以下描述的任何合適之有形電腦可讀媒體。在一個實例中，基本輸入/輸出系統1706 (BIOS)，包括有助於諸如在啟動期間在電腦系統1700內的元件之間傳送資訊的基本例程，可儲存於記憶體1703中。
固定儲存裝置1708視情況地經由儲存控制單元1707雙向連接至處理器1701。固定儲存裝置1708提供額外之資料存儲容量，且亦可包括本文描述的任何合適之有形電腦可讀媒體。儲存裝置1708可用於儲存作業系統1709、可執行程式1710、資料1711、應用1712 (應用程式)等。儲存裝置1708亦可包括光碟驅動器、固態記憶體裝置(例如，基於快閃記憶體之系統)或任何上述者之組合。在適當之情況下，儲存裝置1708中之資訊可作為虛擬記憶體併入記憶體1703中。
在一個實例中，儲存裝置1735可經由儲存裝置介面1725與電腦系統1700 (例如，經由外部埠連接器(未示出))可移除地介接。明確而言，儲存裝置1735及相關聯之機器可讀媒體可為電腦系統1700提供機器可讀指令、資料結構、程式模組及/或其他資料的非揮發性及/或揮發性儲存。在一個實例中，軟體可完全地或部分地駐留在儲存裝置1735上之機器可讀媒體內。在另一個實例中，軟體可完全地或部分地駐留在處理器1701內。
匯流排1740連接各種子系統。在此，在適當之情況下，對匯流排之引用可包括服務於共同功能的一或多個數位信號線。匯流排1740可為使用各種匯流排架構中之任一種的若干類型之匯流排結構中的任一種，包括但不限於記憶體匯流排、記憶體控制器、周邊匯流排、本地匯流排及其任何組合。作為實例而非藉由限制之方式，此類架構包括工業標準架構(ISA)匯流排、增強型ISA (EISA)匯流排、微通道架構(MCA)匯流排、視頻電子標準協會本地匯流排(VLB)、周邊組件互連(PCI)匯流排、快速PCI (PCI-X)匯流排、加速圖形連接埠(AGP)匯流排、超傳輸(HTX)匯流排、串列高級技術附件(SATA)匯流排及其任何組合。
電腦系統1700亦可包括輸入裝置1733。在一個實例中，電腦系統1700之使用者可經由輸入裝置1733將命令及/或其他資訊輸入至電腦系統1700中。輸入裝置1733之實例包括但不限於數字字母輸入裝置(例如，鍵盤)、指示裝置(例如，滑鼠或觸控板)、觸控板、觸控式螢幕、多點觸控式螢幕、操縱桿、觸控筆、遊戲手柄、音訊輸入裝置(例如，麥克風、語音回應系統等)、光學掃描器、視訊或靜止影像擷取裝置(例如，相機)及其任何組合。在一些實施例中，輸入裝置為Kinect、LeapMotion等。輸入裝置1733可經由各種輸入介面1723 (例如，輸入介面1723)中之任一者介接至匯流排1740，該等輸入介面包括但不限於串列、並列、遊戲埠、USB、火線(FIREWIRE)、雷電(THUNDERBOLT)或上述各者之任何組合。
在特定實施例中，當電腦系統1700連接至網路1730時，電腦系統1700可與連接至網路1730之其他裝置，特別係移動裝置及企業系統、分散式計算系統、雲儲存系統、雲計算系統等通信。可經由網路介面1720發送往返電腦系統1700之通信。例如，網路介面1720可以一或多個封包(諸如網際網路協定(IP)封包)之形式自網路1730接收傳入通信(諸如來自其他裝置之請求或回應)，且電腦系統1700可將傳入通信儲存於記憶體1703中以便進行處理。電腦系統1700可類似地以一或多個封包之形式將傳出通信(諸如對其他裝置之請求或回應)儲存於記憶體1703中，且自網路介面1720傳送至網路1730。處理器1701可存取儲存於記憶體1703中之此等通信封包以進行處理。
網路介面1720之實例包括但不限於網路介面卡、數據機及其任何組合。網路1730或網路段1730之實例包括但不限於分散式計算系統、雲端計算系統、廣域網路(WAN)(例如，網際網路、企業網路)、區域網路(LAN)(例如，與辦公室、建築物、校園或其他相對較小之地理空間相關聯的網路)、電話網路、兩個計算裝置之間的直接連接、對等網路及其任何組合。網路，諸如網路1730，可採用有綫及/或無綫通信模式。通常，可使用任何網路拓撲。
可經由顯示器1732顯示資訊及資料。顯示器1732之實例包括但不限於陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)、有機液晶顯示器(OLED)，諸如被動矩陣OLED (PMOLED)或主動矩陣OLED (AMOLED)顯示器、電漿顯示器及其任何組合。顯示器1732可經由匯流排1740介接至處理器1701、記憶體1703及固定儲存裝置1708以及其他裝置(諸如輸入裝置1733)。顯示器1732經由視訊介面1722連接至匯流排1740，且可經由圖形控件1721控制顯示器1732與匯流排1740之間的資料傳輸。在一些實施例中，顯示器為視訊投影儀。在一些實施例中，顯示器為頭戴式顯示器(HMD)，諸如VR頭戴式耳機。在其他實施例中，合適之VR頭戴式耳機包括(舉出非限制性實例) HTC Vive、Oculus Rift、Samsung Gear VR、Microsoft HoloLens、Razer OSVR、FOVE VR、Zeiss VR One、Avegant Glyph、Freefly VR頭戴式耳機等。在其他實施例中，顯示器為裝置(諸如本文揭示之裝置)之組合。
除了顯示器1732之外，電腦系統1700可包括一或多個其他周邊輸出裝置1734，包括但不限於音訊揚聲器、印表機、儲存裝置及其任何組合。此類周邊輸出裝置可經由輸出介面1724連接至匯流排1740。輸出介面1724之實例包括但不限於串列埠、並列連接、USB埠、FIREWIRE埠、THUNDERBOLT埠及其任何組合。
另外或作為替代，電腦系統1700可由於在電路中硬連線或以其他方式實施之邏輯而提供功能性，該邏輯可代替軟體或與軟體一起操作以執行本文描述或說明之一或多個過程或者一或多個過程之一或多個步驟。在本揭示案中對軟體之引用可包括邏輯，且對邏輯之引用可包括軟體。此外，對電腦可讀媒體之引用在適當時可包括儲存用於執行之軟體的電路(諸如IC)、體現用於執行之邏輯的電路、或兩者。本揭示案包括硬體、軟體或兩者之任何合適組合。
熟習此項技術者將瞭解，結合本文揭示之實施例描述之各種説明性邏輯區塊、模組、電路及演算法步驟可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為了清楚地說明硬體及軟體之此可互換性，上文已大體上在功能方面對各種說明性組件、區塊、模組、電路及步驟進行描述。
結合本文所揭示之實施例描述的各種說明性邏輯區塊、模組、電腦實施態樣及電路可與被設計成用於執行本文所描述之功能的通用處理器、數位信號處理器(DSP)、特殊應用積體電路(ASIC)、現場可程式化閘陣列(FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體邏輯、離散硬體組件或其任何組合一起來實現或執行。通用處理器可為微處理器，但在替代方案中，處理器可為任何習知處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器亦可被實施為計算裝置之組合，例如，DSP與微處理器之組合、複數個微處理器、與DSP核心結合之一或多個微處理器，或任何其他此類組態。
結合本文揭示之實施例描述的方法或演算法之步驟可直接體現為硬體、由一或多個處理器執行之軟體模組、或兩者之組合。軟體模組可駐留於RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM或本領域中已知的任何其他形式之儲存媒體。例示性儲存媒體耦接至處理器，使得處理器可自儲存媒體讀取資訊且將資訊寫入至儲存媒體。在替代方案中，儲存媒體可與處理器成一體。處理器及儲存媒體可駐留於ASIC中。ASIC可駐留於使用者終端中。在替代方案中，處理器及儲存媒體可作為離散組件駐留於使用者終端中。
根據本文之描述，合適之計算裝置包括(舉出非限制性實例)伺服器電腦、桌上型電腦、膝上型電腦、筆記本電腦、小型筆記本電腦、隨身型易網機電腦、上網本電腦、機上盒電腦、媒體流式傳輸裝置、手持型電腦、網際網路設備、行動智慧電話、平板電腦、個人數位助理、視訊遊戲控制台及車輛。熟習此項技術者亦將認識到，具有任選電腦網路連接性之選擇電視、視訊播放器及數位音樂播放器適合於在本文描述之系統中使用。在各種實施例中，合適之平板電腦包括熟習此項技術者已知的具有小冊子、平板及可轉換組態之彼等平板電腦。
在一些實施例中，計算裝置包括經組態以執行可執行指令之作業系統。作業系統為例如包括程式及資料之軟體，該軟體管理裝置之硬體且提供用於應用程式之執行的服務。熟習此項技術者將認識到，合適之伺服器作業系統包括(舉出非限制性實例) FreeBSD、OpenBSD、NetBSD®、Linux、Apple® Mac OS X Server®、Oracle® Solaris®、Windows Server®及Novell® NetWare®。熟習此項技術者將認識到，合適之個人電腦作業系統包括(舉出非限制性實例) Microsoft® Windows®、Apple® Mac OS X®、UNIX® VX Works®、嵌入式Linux (例如，RT Linux、QNX、LynxOS)及類UNIX作業系統，諸如GNU/Linux®。在一些實施例中，作業系統由雲端計算提供。熟習此項技術者亦將認識到，合適之行動智慧電話作業系統包括(舉出非限制性實例) Nokia® Symbian® OS、Apple® iOS®、Research In Motion® BlackBerry OS®、Google® Android®、Microsoft® Windows Phone® OS、Microsoft® Windows Mobile® OS、Linux®、Palm® WebOS®、VX Works®或嵌入式Linux (例如，RT Linux、QNX、LynxOS)。熟習此項技術者亦將認識到，合適之媒體流式傳輸裝置作業系統包括(舉出非限制性實例) Apple TV®、Roku®、Boxee®、Google TV®、Google Chromecast®、Amazon Fire®及Samsung® HomeSync®。熟習此項技術者亦將認識到，合適之視訊遊戲控制台作業系統包括(舉出非限制性實例) Sony® PS3®、Sony® PS4®、Microsoft® Xbox 360®、 Microsoft Xbox One、Nintendo® Wii®、Nintendo® Wii U®、Ouya®、VX Works®或嵌入式Linux (例如，RT Linux、QNX、LynxOS)。 數位處理裝置
在一些實施例中，本文中描述之系統及方法包括數位處理裝置、處理器或其使用。在其他實施例中，數位處理裝置包括實施該裝置之功能的一或多個硬體中央處理單元(CPU)及/或通用圖形處理單元(GPGPU)或專用GPGCU。在其他實施例中，數位處理裝置進一步包括經組態以執行可執行指令之作業系統。在一些實施例中，數位處理裝置視情況地連接至電腦網路。在其他實施例中，數位處理裝置視情況地連接至網際網路，使得其存取全球資訊網。在其他實施例中，數位處理裝置視情況地連接至雲端計算基礎設施。在其他實施例中，數位處理裝置視情況地連接至內部網路。在其他實施例中，數位處理裝置視情況地連接至資料儲存裝置。
根據本文之描述，合適之數位處理裝置包括(舉出非限制性實例)伺服器電腦、桌上型電腦、膝上型電腦、筆記本電腦、小型筆記本電腦、隨身型易網機電腦、上網本電腦、機上盒電腦、媒體流式傳輸裝置、手持型電腦、網際網路設備、行動智慧電話、平板電腦、個人數位助理、視訊遊戲控制台及車輛。此外，根據本文之描述，裝置亦包括在位於成像光學器件(例如，FPGA或DSP)附近之單元與「後端」PC之間分割信號處理及計算。應當理解，可在各個位置之間執行處理之分配。
在一些實施例中，數位處理裝置包括經組態以執行可執行指令之作業系統。作業系統為例如包括程式及資料之軟體，該軟體管理裝置之硬體且提供用於應用程式之執行的服務。
在一些實施例中，該裝置包括儲存裝置及/或記憶體裝置。儲存裝置及/或記憶體裝置為用於暫時或永久地儲存資料或程式之一或多個實體設備。
在一些實施例中，數位處理裝置包括用於向使用者發送視覺資訊之顯示器。
在一些實施例中，數位處理裝置包括用於自使用者接收資訊之輸入裝置。在一些實施例中，輸入裝置為鍵盤。在一些實施例中，輸入裝置為指示裝置，包括(舉出非限制性實例)滑鼠、軌跡球、跟蹤墊、操縱桿、遊戲控制器或觸控筆。在一些實施例中，輸入裝置為觸控螢幕或多點觸控螢幕。在其他實施例中，輸入裝置為用於捕獲語音或其他聲音輸入之麥克風。在其他實施例中，輸入裝置為用於捕獲運動或視覺輸入之視訊相機或其他感測器。在其他實施例中，輸入裝置為Kinect、Leap Motion等。在其他實施例中，輸入裝置為諸如本文揭示之裝置的裝置之組合。
參看圖14，在特定實施例中，例示性數位處理裝置1401經程式化或以其他方式經組態以控制本文之系統的成像及影像處理態樣。在此實施例中，數位處理裝置1401包括中央處理單元(CPU，本文中亦為「處理器」及「電腦處理器」) 1405，該中央處理單元可為單核心或多核心處理器，或用於並行處理之複數個處理器。數位處理裝置1401亦包括記憶體或記憶體位置1410 (例如，隨機存取記憶體、唯讀記憶體、快閃記憶體)、電子儲存單元1415 (例如，硬碟)、用於與一或多個其他系統通信之通信介面1420 (例如，網路配接器、網路介面)、及周邊裝置，諸如快取記憶體、其他記憶體、資料儲存及/或電子顯示配接器。周邊裝置可包括經由儲存介面1470與裝置之其餘部分通信的儲存裝置或儲存媒體1465。記憶體1410、儲存單元1415、介面1420及周邊裝置經由通信匯流排1425 (諸如母板)與CPU 1405通信。儲存單元1415可為用於儲存資料之資料儲存單元(或資料儲存庫)。數位處理裝置1401可視情況地在通信介面1420之幫助下耦接至電腦網路(「網路」) 1430。網路1430可為網際網路、網際網絡及/或外聯網、或與網際網絡通信之內聯網及/或外聯網。在一些實施例中，網路1430為電信及/或資料網路。網路1430可包括一或多個電腦伺服器，該一或多個電腦伺服器可實現分散式計算，諸如雲端計算。在一些實施例中，借助於裝置1401，網路1430可實施點對點網路，該點對點網路可使耦接至裝置1401之裝置能夠表現為用戶端或伺服器。
繼續參看圖14，數位處理裝置1401包括用於自使用者接收資訊之輸入裝置1445，該(等)輸入裝置經由輸入介面1450與該裝置之其他元件通信。數位處理裝置1401可包括經由輸出介面1460與該裝置之其他元件通信的輸出裝置1455。
繼續參看圖14，記憶體1410可包括各種組件(例如，機器可讀媒體)，包括但不限於隨機存取記憶體組件(例如，RAM) (例如，靜態RAM「SRAM」、動態RAM 「DRAM」等)或唯讀組件(例如，ROM)。記憶體1410亦可包括基本輸入/輸出系統(BIOS)，該基本輸入/輸出系統包括有助於諸如在裝置啓動期間在數位處理裝置內之元件之間傳送資訊的基本例程，該等基本例程可儲存於記憶體1410中。
繼續參看圖14，CPU 1405可執行機器可讀指令之序列，該機器可讀指令序列可體現於程式或軟體中。指令可儲存於記憶體位置(諸如記憶體1410)中。可將指令引導至CPU 1405，該等指令隨後可對CPU 1405進行程式化或以其他方式進行組態以實施本揭示案之方法。由CPU 1405執行之操作的實例可包括取出、解碼、執行及寫回。CPU 1405可為電路(諸如積體電路)之部分。裝置1401之一或多個其他組件可包括於該電路中。在一些實施例中，該電路為特殊應用積體電路(ASIC)或現場可程式化閘陣列(FPGA)、或其他類似電路或陣列。
繼續參看圖14，儲存單元1415可儲存檔案，諸如驅動程式、程式庫及保存之程式。儲存單元1415可儲存使用者資料，例如，使用者偏好及使用者程式。在一些實施例中，數位處理裝置1401可包括一或多個額外資料儲存單元，該一或多個額外資料儲存單元在外部，諸如位於經由內聯網或網際網路來通信之遠端伺服器上。儲存單元1415亦可用於儲存作業系統、應用程式等。視情況地，儲存單元1415可與數位處理裝置可移除地介接(例如，經由外部埠連接器(未圖示))及/或經由儲存單元介面。軟體可完全地或部分地駐留於在儲存單元1415內或外部之電腦可讀儲存媒體內。在另一個實例中，軟體可完全地或部分地駐留於處理器1405內。
繼續參看圖14，數位處理裝置1401可經由網路1430與一或多個遠端電腦系統1402通信。例如，裝置1401可與使用者之遠端電腦系統通信。遠端電腦系統之實例包括個人電腦(例如，便攜式PC)、平板PC (例如，Apple® iPad、Samsung® Galaxy Tab)、電話、智慧電話(例如，Apple® iPhone、Android允用裝置、Blackberry®)或個人數位助理。在一些實施例中，遠端電腦系統經組態用於對使用本文之影像系統獲取的影像進行影像及信號處理。在一些實施例中，本文之成像系統允許在成像系統內之處理器(例如，基於MCU、DSP或FPGA)與遠端電腦系統(亦即，後端伺服器)或其他類似信號處理器之間分割影像及信號處理。
繼續參看圖14，可經由顯示器1435向使用者顯示資訊及資料。顯示器經由介面1440連接至匯流排1425，且顯示器與裝置1401之其他元件之間的資料傳送可經由介面1440控制。
本文描述之方法可藉由儲存於數位處理裝置1401之電子儲存位置上(諸如在記憶體1410或電子儲存單元1415上)的機器(例如，電腦處理器)可執行程式碼來實施。機器可執行或機器可讀程式碼可提供為軟體之形式。在使用期間，該程式碼可由處理器1405執行。在一些實施例中，可自儲存單元1415擷取程式碼，且將程式碼儲存於記憶體1410上以準備好供處理器1405存取。在一些情況下，可去除電子儲存單元1415，且機器可執行指令儲存於記憶體1410上。 非暫時性電腦可讀儲存媒體
在一些實施例中，本文揭示之平台、系統、媒體及方法包括編碼有程式之一或多個非暫時性電腦可讀儲存媒體，該程式包括可由視情況地聯網之數位處理裝置之作業系統執行的指令。在其他實施例中，電腦可讀儲存媒體為數位處理裝置之有形組件。在其他實施例中，電腦可讀儲存媒體可視情況地自數位處理裝置移除。在一些實施例中，電腦可讀儲存媒體包括，舉出非限制性實例，CD-ROM、DVD、快閃記憶體裝置、固態記憶體、磁碟驅動器、磁帶驅動器、光碟驅動器、雲端計算系統及服務等。在一些實施例中，程式及指令永久地、實質上永久地、半永久地或非暫時性地編碼在該媒體上。 電腦程式
在一些實施例中，本文揭示之平台、系統、媒體及方法包括至少一個電腦程式或其使用。電腦程式包括可在數位處理裝置之CPU中執行的指令序列，該指令序列被編寫來執行指定任務。電腦可讀指令可被實施為執行特定任務或者實施特定抽象資料類型的程式模組，諸如功能、物件、應用程式設計介面(API)、資料結構等。鑒於本文提供之揭示內容，熟習此項技術者將認識到電腦程式可用各種語言之各種版本來編寫。
電腦可讀指令之功能可在各種環境中根據需要進行組合或分配。在一些實施例中，電腦程式包括一個指令序列。在一些實施例中，電腦程式包括複數個指令序列。在一些實施例中，自一個位置提供電腦程式。在其他實施例中，自複數個位置提供電腦程式。在各種實施例中，電腦程式包括一或多個軟體模組。在各種實施例中，電腦程式部分地或全部地包括一或多個網路應用程式、一或多個行動應用程式、一或多個獨立應用程式、一或多個網路瀏覽器外掛程式、擴展件、插件、或附加件、或其組合。 軟體模組
在一些實施例中，本文揭示之平台、系統、媒體及方法包括軟體、伺服器及/或資料庫模組或其使用。鑒於本文提供之揭示內容，由熟習此項技術者使用本領域已知之機器、軟體及語言來創建軟體模組。本文揭示之軟體模組係以多種方式來實施。在各種實施例中，軟體模組包括檔案、程式碼片段、程式設計物件、程式設計結構或其組合。在其他各種實施例中，軟體模組包括複數個檔案、複數個程式碼片段、複數個程式設計物件、複數個程式設計結構或其組合。在各種實施例中，該一或多個軟體模組包括，舉出非限制性實例，網路應用程式、行動應用程式及獨立應用程式。在一些實施例中，軟體模組在一個電腦程式或應用程式中。在其他實施例中，軟體模組在一個以上電腦程式或應用程式中。在一些實施例中，軟體模組託管在一台機器上。在其他實施例中，軟體模組託管在一台以上機器上。在其他實施例中，軟體模組託管在雲端計算平台上。在一些實施例中，軟體模組託管在一個位置中之一或多個機器上。在其他實施例中，軟體模組託管在一個以上位置中之一或多個機器上。 適應症和方法
本文之系統及方法可用於在給定樣本(例如器官、器官子結構、組織或樣本，無論是體外的抑或原位的)中在診斷、成像、健康監測等過程中識別健康或疾病之存在。本文之系統及方法可用於輔助手術及其他醫療程序來治療上述疾病。
在一些態樣中，本文之系統及方法可在施用可偵測劑(諸如包括螢光團之治療或成像劑)之後使用，包括靜脈內施用、肌肉內施用、皮下施用、眼內施用、動脈內施用、腹膜施用、瘤內施用、皮內施用或其任何組合。在一些態樣中，成像包括組織成像、體外成像、術中成像或其任何組合。在一些實施例中，樣本係在體內樣本、原位樣本、離體樣本或術中樣本中。在其他態樣中，該樣本為器官、器官子結構、組織、腫瘤或細胞。在一些態樣中，樣本自發螢光。在一些態樣中，樣本之自發螢光包括存在於腫瘤或惡性腫瘤中之眼部螢光團、色胺酸或蛋白質。在一些態樣中，該方法用於使血管流動或血管通暢視覺化。
在一些態樣中，異常組織、癌症、腫瘤、脈管系統或結構包括血管、淋巴管系統、神經元脈管系統或CNS結構。在一些態樣中，成像為血管造影術、動脈造影術、淋巴造影術或膽管造影術。在一些態樣中，成像包括偵測血管異常、血管畸形、血管病變、器官或器官子結構、癌症或患病區域、組織、結構或細胞。在一些態樣中，血管異常、血管畸形或血管病變為動脈瘤、動靜脈畸形、海綿狀血管畸形、靜脈畸形、淋巴管畸形、毛細血管擴張症、混合血管畸形、硬脊膜動靜脈瘺或其組合。在一些態樣中，器官或器官子結構為腦、心臟、肺、腎、肝或胰腺。在其他態樣中，該方法進一步包括對受試者進行手術。在一些態樣中，該手術包括血管成形術、心血管手術、動脈瘤修復、瓣膜置換術、動脈瘤手術、動靜脈畸形或海綿狀血管畸形、靜脈畸形手術、淋巴管畸形手術、毛細血管擴張手術、混合血管畸形手術或脊髓硬腦膜動靜脈瘻管手術、修復或搭橋、動脈搭橋、器官移植、整形手術、眼科手術、生殖系統手術、支架插入或更換、斑塊消融、去除該受試者之該癌症或患病區域、組織、結構或細胞，或任何其組合。在一些態樣中，該成像包括在手術之後對受試者之血管異常、癌症或患病區域、組織、結構或細胞進行成像。在其他態樣中，該方法進一步包括治療受試者體內之癌症。
在一些態樣中，該方法進一步包括修復顱內CNS血管缺損、脊髓CNS血管缺損；外周血管缺損；去除異常血管化組織；眼部成像及修復；吻合術；重建或整形手術；動脈粥樣硬化斑塊消融或治療或再狹窄；諸如神經、腎臟、甲狀腺、副甲狀腺、肝段或輸尿管等重要器官或結構之修復或切除(包括選擇性切除)、保留(包括選擇性保留)；手術期間之識別及管理(有時保留，有時選擇性切除)；四肢缺血之診斷及治療；或治療慢性傷口。在一些態樣中，顱內血管缺損及/或該脊髓血管缺損包括動脈瘤、動靜脈畸形、海綿狀血管畸形、靜脈畸形、淋巴管畸形、毛細血管擴張症、一混合血管畸形、或硬脊膜動靜脈瘺或其任何組合。在一些態樣中，外周血管缺損包括動脈瘤、冠狀動脈旁路、另一條血管旁路、海綿狀血管畸形、動靜脈畸形、靜脈畸形、淋巴管畸形、毛細血管擴張症、混合血管畸形、硬脊膜動靜脈瘺或其任何組合。在一些態樣中，異常血管化之組織包括子宮內膜異位症或腫瘤。
例如，螢光血管造影在大腦及脊髓之某些神經手術過程中很有用。諸如血管病變、血管畸形、血管異常、動脈瘤、動靜脈畸形、海綿狀血管畸形、靜脈畸形、淋巴管畸形、毛細血管擴張、混合血管畸形或脊髓硬腦膜動靜脈瘺等血管缺損之修復，需要對缺損結構進行成像，確認在修復前成功隔離缺損，且確認修復後之血管已恢復正常的血流及通暢。血管通暢在CNS中尤其重要，以避免因未偵測到出血進入此等組織而可能導致的神經損傷或死亡。神經外科顯微鏡、神經內窺鏡、血管內窺鏡及機器人手術系統，包括本文所述之系統及方法，皆可在此種情況下使用。切除諸如垂體腺瘤等CNS腫瘤為另一種可應用螢光血管造影術來提高治療安全性及有效性的環境。到腫瘤之血管流動的視覺化及確認腫瘤已被移除且沒有殘留出血均為該技術之重要用途。
螢光血管造影術、膽道造影術、淋巴造影術等可用於支持各種外科介入。本文所述之系統及方法可用於各種心血管手術，包括動脈瘤修復、瓣膜置換、動靜脈畸形、海綿狀血管畸形或靜脈畸形、淋巴管畸形、毛細血管擴張、混合血管畸形或脊髓硬腦膜動靜脈瘺、修復或旁路、動脈旁路等，用於血流及血管通暢的視覺化。本文所述之系統及方法可用於整形外科、創傷外科、重建外科等，用於血管映射及組織灌注之評估。組織灌注在皮瓣重建及胃腸道吻合中特別重要，例如在結腸直腸癌手術或食管切除術後，因為此類手術後之組織缺血可能會導致組織丟失及移植失敗或吻合口洩漏。使用本文所述之系統及方法的螢光淋巴造影術可用於證明淋巴管之流動，例如支持重新引導淋巴引流以治療淋巴水腫。
本文所述之系統及方法可用於在各種手術中視覺化器官或器官段。在部分肝切除術期間，可在動脈內註射染料後對肝段進行成像。可在部分或全部肝移植後評估灌注及膽汁產生。血管造影或膽管造影亦支持其他肝膽手術，包括切除肝癌或轉移瘤。腎臟與腎上腺之間的對比可使用經由腎臟過濾清理的螢光染料或共軛物來實現。該程序可幫助區分腎上腺及腎臟，例如避免在去除腎上腺過程中對腎臟造成損害。亦可使用此等方法來識別輸尿管，以避免在泌尿腹部手術期間對其造成損害。使用此等方法可識別及去除異常血管化的組織，例如子宮內膜異位症或腫瘤。
結合與神經特異性結合之靶向部分，本文所述之螢光成像系統及方法可用於在手術期間視覺化神經以避免損傷。此在高度神經支配區域中之手術期間很重要，特別係在神經損傷可能導致嚴重發病之情況下。實例包括面神經、內臟神經及海綿體神經。例如，海綿狀神經對陰莖及陰蒂之勃起很重要，因此對勃起功能亦很重要。此外，血管損傷及疾病會影響血管及血流。例如，海綿體神經受影響或到陰莖之血流量減少會導致勃起功能障礙。此外，陰莖海綿體神經在前列腺癌手術中經常受到損傷。血管重建手術為改善到陰莖之血流量以幫助患有勃起功能障礙(ED)之男性的一種方法。
結合在異常血管組織中特異性結合或積累的靶向部分，本文所述之螢光成像系統及方法可用於識別手術期間的血管異常。例如，海綿狀血管瘤為一簇異常血管，通常在大腦及脊髓中發現。其有時被稱為海綿狀血管瘤、海綿狀血管瘤或腦海綿狀血管瘤(CCM)。典型之海綿狀血管瘤看起來像覆盆子。若患者出現嚴重症狀，諸如頑固性癲癇發作、進行性神經功能惡化、大腦非能動區域一次嚴重出血，或能動腦至少有兩次嚴重出血，則藉由顯微外科切除術或立體定向放射手術治療海綿狀血管瘤。本文之系統及方法可用於偵測、成像及治療海綿狀血管瘤、海綿狀血管瘤、海綿狀血管瘤或腦海綿狀血管瘤(CCM)，包括經由手術。
類似地，本文之系統及方法可用於偵測、成像及治療動靜脈畸形，包括經由手術。動靜脈畸形(AVM)為連接動脈及靜脈之血管異常纏結，該異常纏結擾亂了正常的血流及氧氣循環。動脈負責將富含氧氣之血液自心臟輸送到大腦。靜脈將缺氧之血液帶回肺部及心臟。AVM治療有時需要綜合治療，包括手術、栓塞及放療。
眼科脈管系統之破壞係由諸如糖尿病、青光眼或蘇薩克綜合徵等疾病引起的，繼發於外傷，或自發地發生。本文所述之系統及方法可用於診斷及治療靶向及/或監控此類中斷。此等中斷可包括黃斑水腫、黃斑缺血、與年齡相關之黃斑變性、視網膜撕裂、視網膜變性、視網膜動脈阻塞、視網膜靜脈阻塞等。眼部腫瘤之治療通常需要眼內註射化療藥物，此需要仔細監測以確保準確遞送至腫瘤，同時最大限度地減少對眼睛內部或周圍正常結構的損害。在一些情況下，可監測化療藥物(諸如拓撲替康)之內源性螢光。在其他情況下，示蹤染料可與化學治療劑一起施用以促進成像。
某些類型之癌症，諸如頭頸癌或四肢肉瘤，可使用超選擇性動脈內化療進行治療。此種方法可改善預後且保留正常器官功能，但需要精確識別向癌組織供血的血管。本文所述之系統及方法可用於在施用化學療法之前進行螢光成像及識別合適的動脈。
此類系統可用於血管內成像，用於心血管疾病如動脈粥樣硬化之診斷及治療監測。對諸如管腔尺寸、斑塊負荷、重塑、脂質成分、帽蓋厚度、新血管生成及炎症等特徵的檢查用於診斷斑塊不穩定性；結合其他技術之螢光成像可改良此等評估。支架置入後，螢光血管造影可用於偵測血管再狹窄。
本文描述之系統及方法可用於組織灌注的非侵入性診斷及監測，例如在慢性傷口或四肢/肢端缺血中。
本文描述之系統及方法可用於微血管成像。例如，氧合血紅蛋白及脫氧血紅蛋白具有連續之雙色、雙光子吸收性質，該等性質可用作微血管成像中的內源性對比。使用靈敏之調變轉移技術，在使用或不使用螢光團或其他可偵測化合物進行標記之情況下，本文所述之系統及方法可以微米解析度對紅血球細胞中之血紅蛋白進行成像。
本文所述之系統及方法可使用多光譜影像來識別皮下脈管系統，在近紅外光譜中具有改進之對比度，包括涉及淺表血管之紅外及近紅外成像的偵測及方法。
本文所述之系統及方法可用於血管造影術及冠狀動脈導管插入術。例如，冠狀動脈造影為一種使用成像來查看心臟血管的程序。該測試通常用於視覺化流向心臟之血流中的任何限制。冠狀動脈造影為稱為心臟(心臟)導管插入術的一組通用程序之一部分。心臟導管插入術程序可診斷及治療心臟及血管疾病。冠狀動脈造影可幫助診斷心臟疾病，為最常見的那類心臟導管插入術程序。類似地，本文所述之此類系統及方法可應用於其他脈管系統，包括淋巴、腦脈管系統、器官脈管系統、動脈、毛細血管、靜脈等。
本文所述之系統及方法可用於對癌症進行成像及偵測，例如用於偵測及成像與腫瘤相關之血管生成(亦即，新血管之形成)。
本文所述之系統及方法可用於診斷、成像及偵測血管衍生之腫瘤，且經由手術來幫助其治療，且經由監測改善患者之健康。血管腫瘤可為良性或惡性的。良性腫瘤形成可識別之血管通道，其中充滿了血液或淋巴液。惡性腫瘤通常更加實體及細胞化，沒有結構良好之血管通道。類似地，本文所述之此類系統及方法可應用於其他脈管系統，包括淋巴、腦脈管系統、器官脈管系統、動脈、毛細血管、靜脈等。例示性血管衍生腫瘤包括內皮細胞腫瘤，包括血管瘤、淋巴管瘤、血管肉瘤，或支撐或圍繞血管之細胞，包括血管球瘤或血管外皮細胞瘤。
本文所述之系統及方法可用於診斷、成像、監測及確定心臟手術(包括心臟瓣膜手術)之結果，且經由手術來治療，且經由監測改善患者之健康。
在一些應用中，本文揭示之系統及方法可用於在施用或不施用螢光染料或其他螢光劑作為造影劑或顯像劑本身的情況下診斷、成像及監測組織中之固有螢光或自發螢光。蛋白質中之固有蛋白質螢光，主要源自色氨酸(λEX~280 nm，λEM~350 nm)以及其他芳香族氨基酸酪氨酸及苯丙氨酸，可與本文之系統及方法一起使用，例如在無標記Förster共振能量轉移(FRET)技術中。例如，在波長及強度方面，色氨酸螢光受其(或蛋白質)局部環境的強烈影響，除了螢光猝滅外，亦應用於研究蛋白質構形變化。固定FRET利用色氨酸之固定螢光結合標靶特異性螢光探針分別作為FRET供體及受體，以即時偵測天然蛋白質。例如，沿著人眼晶狀體光軸量測之螢光強度分佈可與年齡相關之核性白內障相關聯，表明隨著晶狀體核仁中光密度的增加，螢光翻譯後修飾(PTM)之濃度朝向晶狀體中心增加。本文之成像系統及方法可提供PTM的時空資訊，而很少會擾動細胞環境。「游離」色氨酸衍生物羥色氨酸(OH-Trp)、N-甲醯基犬尿氨酸(NFK)、犬尿氨酸(Kyn)、羥基犬尿氨酸(OH-Kyn)及其殘留物的螢光壽命之間的顯著差異可被量測且用於成像、監測及診斷眼睛疾病。此外，眼底自發螢光(FAF)為一種非侵入性視網膜成像方式，其在臨床實踐使用以提供視網膜色素上皮細胞中之脂褐質(主要之眼部螢光團)的密度圖。本文之成像系統及方法可用於評估、成像、診斷及監測各種視網膜疾病，包括與年齡相關之黃斑變性、黃斑營養不良、色素性視網膜炎、白點綜合徵、視網膜藥物毒性及各種其他視網膜疾病。此外，自發螢光取決於組織中之內源性螢光團，其會發生與惡性轉化相關的變化。該變化(惡性腫瘤)可被偵測為光譜輪廓及自發螢光強度的更改。因此，可使用本文所述之系統及方法偵測腫瘤的自發螢光，使得本文之系統及方法可用於成像、診斷及監測多種癌症。例如，膀胱癌為自發螢光之例示性癌症。220 nm至500 nm之螢光激發波長用於誘導組織自發螢光，且可在280 nm至700 nm範圍內量測發射光譜。將此等光譜相結合以構建二維螢光激發-發射矩陣(EEM)。在正常膀胱組織與腫瘤膀胱組織之間觀察到的EEM螢光強度之顯著變化表明疾病，最顯著之差異係在280 nm及330 nm之激發波長處。添加顯影劑、螢光成像劑或標靶特異性螢光劑可用於進一步舉例說明系統及方法在偵測、成像、診斷及監測固有組織自發螢光及組織自發螢光之各種應用中的應用。
表2示出了與本文之系統及方法一起使用的適應症及適用之器官脈管系統的例示性實施例之資訊。 表 2- 系統及方法在血管介入中的使用
適應症 干預類型 器官系統
動靜脈畸形 神經外科 CNS
海綿狀血管畸形 神經外科 CNS
顱內動脈瘤 神經外科 CNS
垂體腺瘤 神經外科 CNS
硬脊膜動靜脈瘺 手術 CNS
腎上腺手術 手術 內分泌
甲狀腺手術(保留副甲狀腺) 手術 內分泌
嚴重肢體缺血 診斷 四肢
視網膜母細胞瘤 化療 眼睛
糖尿病性黃斑水腫 診斷 眼睛
糖尿病性黃斑缺血 診斷 眼睛
糖尿病性視網膜病變 診斷 眼睛
黃斑點退化 診斷 眼睛
視網膜動脈閉塞 診斷 眼睛
視網膜靜脈閉塞 診斷 眼睛
蘇薩克綜合症 診斷 眼睛
青光眼 診斷 眼睛
視網膜手術 手術 眼睛
腎移植 手術 泌尿生殖系
輸尿管視覺化(任何泌尿腹部手術) 手術 泌尿生殖系
腎結石 手術 泌尿生殖系
結腸直腸手術 手術 GI
食管吻合術 手術 GI
顱頜面外傷 手術 頭部及頸部
肝癌 手術 肝膽
部分肝切除術 手術 肝膽
部分肝移植 手術 肝膽
肝膽手術 手術 肝膽
慢性傷口 診斷 軟組織
整形外科 手術 軟組織
重建手術 手術 軟組織
動脈內化療 化療 腫瘤
淋巴水腫 診斷 脈管系統
動脈粥樣硬化 診斷 脈管系統
子宮內膜異位症 手術 內臟
術語及定義
出於比較各個實施例之目的，描述了此等實施例之某些態樣及優點。不一定所有此類態樣或優點皆被任一特定實施例達成。因此，例如，可以達成或最佳化如本文所傳授之一個優點或一組優點但不一定達成同樣可在本文傳授或建議之其他態樣或優點的方式來執行各個實施例。
如本文使用，A及/B包括A或B中之一或多者，及其組合，諸如A及B。應當理解，儘管本文可使用術語「第一」、「第二」、「第三」等來描述各種元件、組件、區域及/或部分，但此等元件、組件、區域及/或部分不應受此等術語限制。此等術語僅用於將一個元件、組件、區域或部分與另一個元件、組件、區域或部分區分開。因此，下文討論之第一元件、組件、區域或部分可被稱為第二元件、組件、區域或部分，而不脫離本揭示案之教導。
本文所使用之術語僅出於描述特定實施例之目的而不旨在限制本揭示案。如本文所使用，除非上下文另有明確指示，否則單數形式「一個」、「一種」及「該」旨在亦包括複數形式。將進一步理解，術語「包括」及/或「包括了」或者「包含」及/或「包含有」在本說明書中使用時指明存在所陳述之特徵、區域、整數、步驟、操作、元件及/或組件，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、區域、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組。
如在本說明書及申請專利範圍中所使用，除非另有說明，否則術語「約」及「大約」或「實質上」係指取決於實施例而小於或等於數值之+/-0.1%、+/-1%、+/-2%、+/-3%、+/-4%、+/-5%、+/-6%、+/-7%、+/-8%、+/-9%、+/-10%、+/-11%、+/-12%、+/-14%、+/-15%或者+/-20%的變化。作為非限制性實例，取決於實施例，約100米表示95米至105米(為100米之+/-5%)、90米至110米(為100米之+/-10%)、或者85米至115米(為100米之+/-15%)的範圍。
如本文所使用，「LP」係指長通濾波器。如熟習該項技術者將理解，LP濾波器透射比過渡波長更長之波長且反射比過渡波長更短之波長範圍。
如本文所用，「SP」係指短通濾波器。如熟習該項技術者將理解，SP濾波器透射比過渡波長更短之波長且反射比過渡波長更長之波長範圍。
如本文所使用，「紅外」係指紅外光譜中之任何光，包括IR-A (約800 nm至1400 nm)、IR-B (約1400 nm至3 µm)及IR-C (約3 µm至1 mm) 範圍中的光波長，及自700 nm至3000 nm之近紅外(NIR)光譜。通常，NIR或IR光包括紅外光譜中之光，包括約750 nm至3000 nm之光波長。
如本文所用，「可見」係指通常在人類可見光譜中之任何光，包括約300 nm至750 nm之光波長。可見亦用於描述通常被人眼看到的東西，無論是直接看到的抑或經由顯微鏡或其他光學儀器等儀器看到。
如本文所使用，「同軸」意謂著兩個或更多個光束路徑在適當之公差內實質上彼此重疊或實質上彼此平行。亦即，用於激發之光錐沿著其延伸的軸線係沿著成像軸線。
如本文所使用，「熱鏡」，「短通雙色濾波器」及「短通雙色鏡」具有熟習該項技術者將理解的含義。
如本文所使用，本文所使用之「冷鏡」、「長通介電濾波器」及「長通雙色鏡」具有與熟習該項技術者所理解的相同含義。
如本文所使用，本文所使用之「介電濾波器」及「介電鏡」可指代相同之實體元件。「介電濾波器」可指用於選擇性透射之裝置。「介電鏡」可指用於選擇性反射之裝置。
如本文所使用，本文所使用之「濾波器」及「鏡」可指代相同之實體元件。
除非另外定義，否則本文所用之所有技術術語具有本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
雖然本文已示出且描述了較佳實施例，但對於熟習此項技術者將顯而易見，此類實施例僅舉例提供。在不脫離本揭示案之範疇的情況下，熟習此項技術者現在將清楚許多變型、改變及替代。應當理解，在實踐中可採用本文所述實施例之各種替代方案。本文描述之實施例的許多不同組合為可能的，且此類組合被視為本揭示案之一部分。另外，結合本文之任何一個實施例討論的所有特徵可容易地適用於本文之其他實施例中。希望以下申請專利範圍限定本揭示案之範疇，且由此覆蓋此等請求項及其等同物之範疇內的方法及結構。 實例
以下說明性實例代表本文描述之軟體應用、系統及方法的實施例，且不意謂著以任何方式進行限制。 實例 1 .系統在小兒科腦腫瘤切除術中的使用
該實例描述了本文揭示之成像系統及/或方法在小兒科腦腫瘤之手術切除術期間用於同軸照明及使托珠司肽螢光視覺化。本發明之成像系統用於使用螢光成像來使腦組織成像以便偵測癌症。執行手術以便自受試者體內切除癌症。
受試者T613被診斷為後顱窩/腦幹中之4級非典型畸胎樣橫紋肌樣瘤(ATRT)。在手術開始前約13.5小時，藉由靜脈內(IV)快速濃注來給予托珠司肽，托珠司肽為肽螢光團可偵測劑(15 mg/m2劑量)。成像系統在手術開始前附接至Zeiss Pentero手術顯微鏡，且顯微鏡頭及臂以及成像系統及近端成像纜綫封裝在顯微鏡製造商之標準無菌蓋布中。蓋布之蓋玻片固定在成像系統之底部窗口孔上。
在暴露出腫瘤後，將成像平台初始化且持續使用。成像平台使外科醫生能夠在成像站顯示器上單獨及一起查看螢光及可見光成像，同時經由手術顯微鏡之目鏡在可見光下查看手術部位。外科醫生注意到成像系統不顯眼且易於使用，且其使用不會增加或妨礙手術常規實踐。此外，不需要為了查看成像平台之螢光及可見影像而重新定位手術顯微鏡，因此在手術期間允許經由顯微鏡之目鏡與螢光成像系統一起對手術區域正常成像，如此減少了對手術工作流的破壞。
在腫瘤切除術期間捕獲視訊，且捕獲暴露之腫瘤的靜態影像。在暴露之腫瘤中原位觀察托珠司肽螢光。圖15A至圖15F示出了自腫瘤切除術獲取之影像與使用成像系統的腫瘤之近紅外(NIR)螢光影像(圖15B及圖15E)，及用白光或可見光光譜照明覆蓋之NIR或IR螢光的重疊影像(圖15C及圖15F)。腫瘤在外科醫生看來為NIR或IR螢光影像及重疊影像中之亮藍綠色塊102 (在灰度級中顯示為亮白色塊)，而非腫瘤之腦組織在螢光影像中未顯現出任何螢光(圖15B及圖15E)且在可見影像中看起來正常(圖15A及圖15D)，且重疊影像看起來比在NIR或IR螢光影像中之腫瘤塊更深，藉此表明在非腫瘤或正常腦組織中無可辨別之背景螢光。在重疊影像中，正常腦組織呈現紅色，如在正常可見光或白光下所呈現的那般，如腫瘤之可見光影像所示(圖15C及圖15F)。外科醫生注意到只有腫瘤組織會出現螢光。外科醫生亦注意到在正常可見光下，「將腫瘤與正常組織區分開來有些困難」，但在使用成像系統之NIR或IR螢光的情況下，「腫瘤與正常組織螢光之間能非常明確地區分開」。藉由組織病理學演示了螢光組織樣本且證實其為活腫瘤。
該情況表明，成像系統可在術中環境中連續使用，以便捕獲可見光及NIR或IR螢光之影像及視訊，而不會破壞正常之手術流程。資料進一步表明，同軸照明及成像系統使得外科醫生能夠在手術期間視覺化且精確地定位腫瘤組織中之螢光，且使用該資訊來在切除術期間移除腫瘤組織。 實例 2.產生重疊影像之實例-形成第一及第二重疊影像的第一實例
在該實例中，根據下表2提供形成重疊影像之方法，其中主要量(N+1)為3，其中N=2且其中V=0
   序列1 序列2   
訊框名稱 VIS1 NIR1 NIR2 NIR3 VIS2 NIR4 NIR5 NIR6 VIS3
訊框# 1 2 3 4 5 6 7 8 9
表2
藉由減去前一個可見訊框(VIS1)來校正NIR或IR訊框(NIR1、NIR2、NIR3)以得到以下經校正NIR或IR訊框：NIR1-VIS1；NIR2-VIS1；及NIR3-VIS1。在N=2時，第一NIR或IR影像由前3個經校正NIR或IR訊框的總和產生，第一NIR或IR影像=(NIR1-VIS1)+(NIR2-VIS1)+(NIR3-VIS1)。在V=0時，第一VIS影像等於VIS1。此後，將第一NIR影像與第一VIS影像重疊。
為形成第二重疊影像，藉由減去作為校正訊框之VIS2訊框來校正NIR4、NIR5及NIR 6訊框，其中第二NIR或IR影像=(NIR4-VIS2)+(NIR5-VIS2)+(NIR6-VIS2)。第二VIS影像為VIS2，此後將第二NIR或IR影像與第二VIS影像重疊以形成第二重疊影像。此實例示出了藉由減去來自同一序列之VIS訊框來校正該序列中之NIR或IR訊框。
應當理解，本文描述之序列係在整個成像過程中以連續體獲得。亦應理解，序列中之第一訊框可為NIR訊框或VIS訊框，且藉由應用此等概念，一或多個VIS訊框可以任何順序出現在序列中。在圖30至圖37中舉例説明且在此處描述其他態樣。 實例 3.產生重疊影像之實例-形成第一及第二重疊影像的第二實例
在該實例中，根據下表3提供形成重疊影像之方法，其中主要量(N+1)為2，其中N=1且其中V=1。
   序列 序列 序列  
訊框名稱 VIS1 NIR1 NIR2 VIS2 NIR3 NIR4 VIS3 NIR5 NIR6
訊框# 1 2 3 5 6 7 9 10 11
表3
藉由減去來自下一個序列之後續可見訊框(VIS2)來校正NIR或IR訊框(NIR1、NIR2)以得到以下經校正NIR或IR訊框：NIR1-VIS2；NIR2-VIS2。在N=1時，第一NIR或IR影像由前2個經校正NIR或IR訊框的總和產生，第一NIR或IR影像=(NIR1-VIS2) + (NIR2-VIS2)。在V=1時，第一VIS影像等於VIS1 + VIS2。此後，將第一NIR或IR影像與第一VIS影像重疊。
為了形成第二重疊影像，藉由減去來自後一個序列之可見訊框(VIS3)來校正NIR或IR訊框(NIR3、NIR4)，其中第二NIR或IR影像=(NIR3-VIS3) + (NIR4-VIS3)。藉由將VIS2與VIS3相加而形成第二VIS影像，此後將第二NIR或IR影像與第二VIS影像重疊以形成第二重疊影像。此實例示出了藉由減去來自後一個序列之VIS訊框來校正一序列中之NIR或IR訊框。應當理解，本文描述之序列係在整個成像過程中以連續體獲得。亦應理解，一序列中之第一訊框可為NIR訊框或VIS訊框，且藉由應用此等概念，一或多個VIS訊框可以任何順序出現在序列中。在圖30至圖37中舉例説明且在此處描述其他態樣。 實例 4. 形成重疊影像之實例-形成第一及第二重疊影像的第三實例
在該實例中，根據下表3提供形成重疊影像之方法，其中主要量為2，其中N=2且其中V=2。
   序列 序列 序列  
訊框名稱 VIS1 NIR1 NIR2 VIS2 NIR3 NIR4 VIS3 NIR5 NIR6
訊框# 1 2 3 5 6 7 9 10 11
表3
藉由減去最近之校正VIS訊框來校正NIR或IR訊框(NIR1、NIR2、NIR3)以得到以下經校正NIR或IR訊框：NIR1-VIS1；NIR2-VIS2；及NIR3-VIS2。在N=2時，第一NIR或IR影像由前3個經校正NIR或IR訊框的總和產生，第一NIR或IR影像= (NIR1-VIS1) + (NIR2-VIS2) + (NIR3-VIS2)。在V=2時，第一VIS影像等於VIS1 + VIS2。此後，將第一NIR或IR影像與第一VIS影像重疊。此實例示出了藉由減去為給定NIR或IR訊框的時間上最靠近或最接近之鄰居的VIS訊框來校正NIR或IR訊框。應當理解，為該NIR或IR訊框的時間上最靠近或最接近之鄰居的被減去之VIS訊框可為被減去之VIS訊框所來自的、該NIR或IR訊框之前一個、當前(即，同一個)或後一個(亦即，將來)序列。
應當理解，本文描述之序列係在整個成像過程中以連續體獲得。亦應理解，序列中之第一訊框可為NIR訊框或VIS訊框，且藉由應用此等概念，一或多個VIS訊框可以任何順序出現在序列中。在圖30至圖37中舉例説明且在此處描述其他態樣。 實例 5.系統在CNS血管缺損修復中用於進行血管造影
本實例描述了使用本文之成像系統及方法對受試者之血管缺陷(例如動靜脈畸形、海綿狀血管畸形、顱內動脈瘤)進行成像、偵測、監測、診斷或治療，包括任何顯影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。將劑施用於受試者。受試者為人或動物且具有血管缺陷。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。然後使用成像系統結合神經手術顯微鏡、神經內窺鏡、血管內窺鏡或作為開放式成像系統使劑視覺化。由外科醫生選擇適當之成像系統，且該選擇取決於血管缺損之大小及位置以及手術方法。外科醫生暴露缺陷，且成像系統被初始化且連續使用。成像系統使得外科醫生能夠利用手術顯微鏡或其他成像系統一起且同時觀察螢光及可見成像。不需要為了觀察螢光及可見影像而重新定位手術顯微鏡或其他成像系統，因此在手術期間利用螢光成像系統一起提供對手術區域之成像，如此減少了對手術工作流程之破壞。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 6. 系統在血液或淋巴及動脈造影中用於進行血管造影
該實例描述了本文揭示之成像系統及/或方法在受試者體內用於同軸照明及血液或淋巴之視覺化。本發明之成像系統用於對血管或淋巴管成像，以對疾病進行成像、監測、診斷或指導治療。進行手術以去除或繞過閉塞、修復血管缺陷、提供進入循環系統之淋巴引流以治療淋巴水腫，或自受試者去除癌症或其他異常組織，諸如子宮內膜異位症。向受試者施用造影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且具有需要移除或繞過之閉塞，或者需要移除之腫瘤或其他異常組織。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內、皮內或經由腫瘤內註射。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞、淋巴組織及其細胞、腫瘤或其他異常脈管系統，或選擇性地保留在血液或淋巴中。隨後使用成像系統結合神經手術顯微鏡、神經內窺鏡、血管內窺鏡、內窺鏡、胸腔鏡、窺鏡、機器人手術系統、其他手術顯微鏡或作為開放式成像系統使劑視覺化。由外科醫生選擇適當之成像系統，且該選擇取決於手術方法。外科醫生暴露閉塞、癌症或其他組織，且成像系統被初始化且連續使用。成像系統使得外科醫生能夠利用手術顯微鏡或其他成像系統一起且同時觀察螢光及可見成像。不需要為了觀察螢光及可見影像而重新定位手術顯微鏡或其他成像系統，因此在手術期間利用螢光成像系統一起提供對手術區域之成像，如此減少了對手術工作流程之破壞。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 7.系統在眼睛中用於血管造影
本實例描述了使用本文之成像系統及方法對受試者之眼結構的疾病、損傷或畸形(例如糖尿病性黃斑水腫、糖尿病性黃斑缺血、糖尿病性視網膜病變、黃斑變性、視網膜動脈閉塞、視網膜靜脈閉塞、蘇薩克綜合症、青光眼、視網膜脫落)進行成像、偵測、監測、診斷或治療，包括任何顯影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。將劑施用於受試者。受試者為人或動物，且患有眼結構之疾病、損傷或畸形。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內、眼內、局部或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。然後使用成像系統結合檢眼鏡、視網膜或眼底照相機系統、光學相干斷層掃描(OCT)系統、手術顯微鏡或其他眼科成像系統使劑視覺化。脈絡膜之眼科血管造影可類似地利用本文揭示之成像系統及/或方法。成像系統使得手術者能夠利用手術顯微鏡或其他成像系統一起且同時觀察螢光及可見成像。不需要為了觀察螢光及可見影像而重新定位手術顯微鏡或其他成像系統，因此提供對眼結構之彩色成像與螢光成像，如此減少了對手術或診斷工作流程之破壞。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 8.系統在手術中用於灌注成像
該實例描述了本文揭示之成像系統及/或方法在受試者體內用於同軸照明及組織灌注之視覺化。本發明之成像系統用於在需要足夠灌注以促進連接組織癒合的手術(例如吻合術、重建手術或整形手術)期間對組織中之血流進行成像。向受試者施用造影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且患有諸如閉塞、癌症或外傷之病症。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液或淋巴內。隨後使用成像系統結合神經手術顯微鏡、神經內窺鏡、血管內窺鏡、內窺鏡、胸腔鏡、窺鏡、機器人手術系統、其他手術顯微鏡或作為開放式成像系統使劑視覺化。由外科醫生選擇適當之成像系統，且該選擇取決於手術方法。外科醫生暴露閉塞、癌症或其他組織，且成像系統被初始化且連續使用。成像系統使得外科醫生能夠利用手術顯微鏡或其他成像系統一起且同時觀察螢光及可見成像。不需要為了觀察螢光及可見影像而重新定位手術顯微鏡或其他成像系統，因此在手術期間利用螢光成像系統一起提供對手術區域之成像，如此減少了對手術工作流程之破壞。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 9.使用系統偵測動脈粥樣硬化中之斑塊不穩定性及再狹窄
該實例描述了本文揭示之成像系統及/或方法在受試者體內用於同軸照明及動脈粥樣硬化斑塊及再狹窄的視覺化。本發明之成像系統用於對血管內之動脈粥樣硬化斑塊成像以評估其穩定性，且對通過支架血管之血流成像以診斷再狹窄。向受試者施用造影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且患有動脈粥樣硬化。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。隨後使用成像系統結合血管內內窺鏡、神經內窺鏡、血管內窺鏡、內窺鏡、胸腔鏡、窺鏡、機器人手術系統、其他手術顯微鏡或作為開放式成像系統使劑視覺化。由外科醫生選擇適當之成像系統，且該選擇取決於手術或診斷方法。外科醫生暴露斑塊、支架或其他組織，且成像系統被初始化且連續使用。成像系統使得外科醫生能夠利用手術顯微鏡或其他成像系統一起且同時觀察螢光及可見成像。不需要為了觀察螢光及可見影像而重新定位手術顯微鏡或其他成像系統，因此在手術期間利用螢光成像系統一起提供對手術區域之成像，如此減少了對手術工作流程之破壞。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 10.使用系統來對重要器官或結構成像
該實例描述了使用本文揭示之成像系統及/或方法來在手術期間對受試者體內之重要器官或結構成像。本發明之成像系統用於對重要器官或結構(例如，腎臟、輸尿管、甲狀腺、肝臟或肝臟段、神經)與其他周圍組織之間的對比度進行成像。向受試者施用顯影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)、亞甲藍或螢光素。受試者為人或動物且患有需要在重要器官或結構附近進行手術干預的疾病或病症。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內、皮內或藉由腫瘤內註射。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞、重要器官組織及其細胞(例如神經)，或選擇性地保留在血液中。隨後使用成像系統結合腹腔鏡、血管內窺鏡、內窺鏡、胸腔鏡、窺鏡、機器人手術系統、其他手術顯微鏡或作為開放式成像系統使劑視覺化。由外科醫生選擇適當之成像系統，且該選擇取決於手術或診斷方法。外科醫生暴露感興趣之區域，且成像系統被初始化且連續使用。顯影係由於到器官或組織之不同血流(例如，腎臟與腎上腺對比，甲狀腺與副甲狀腺對比，或選擇性注射到對該段供血之動脈後的肝段)，由於去除通路(例如，在施用染料或與腎清理軛合之後的輸尿管或腎臟)，或由於選擇性靶向器官或結構(例如，使用靶向神經鞘上發現之蛋白質的肽)。成像系統使得外科醫生能夠利用手術顯微鏡或其他成像系統一起且同時觀察螢光及可見成像。顯影使外科醫生能夠避免傷害正常組織，且在適當時選擇性地切除器官、器官段或其他組織。不需要為了觀察螢光及可見影像而重新定位手術顯微鏡或其他成像系統，因此在手術期間利用螢光成像系統一起提供對手術區域之成像，如此減少了對手術工作流程之破壞。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 11.使用系統來診斷缺血
該實例描述了使用本文揭示之成像系統及/或方法來對組織缺血進行成像及診斷。本發明之成像系統用於對受試者體內之血流進行成像。向受試者施用顯影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的吲哚菁綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且具有慢性傷口或疑似缺血(例如在四肢或肢體)。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。隨後使用成像系統結合手術顯微鏡、其他成像系統或作為開放式成像系統使劑視覺化。缺少來自感興趣之組織的螢光信號表明血流減少或缺少，及缺血。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 12.系統在靜脈造影期間之使用
該實例描述了使用本文揭示之成像系統及/或方法來對靜脈成像及診斷深層靜脈栓塞(DVT)或其他靜脈異常。本發明之成像系統用於對受試者體內之血流進行成像。向受試者施用顯影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且具有慢性傷口或疑似缺血(例如在四肢或肢體)。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。隨後使用成像系統結合手術顯微鏡、其他成像系統或作為開放式成像系統使劑視覺化。來自感興趣之組織的螢光信號的缺少、阻塞或出血表明血流減少或缺少，及DVT或其他靜脈異常。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 13. 使用系統來監測腦血管流量
該實例描述了使用本文揭示之成像系統及/或方法來對腦中之血管變窄(狹窄)、凝塊形成(血栓形成)、阻塞(栓塞)或血管破裂(出血)進行成像及診斷。缺乏足夠之血流(缺血)會影響腦組織且可能導致中風。本發明之成像系統用於對受試者體內之血流進行成像。向受試者施用顯影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且具有慢性傷口或疑似缺血(例如在四肢或肢體)。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。隨後使用成像系統結合手術顯微鏡、其他成像系統或作為開放式成像系統使劑視覺化。來自感興趣之組織的螢光信號的缺少、阻塞或出血表明血流減少或缺少，及出血。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 14. 使用系統對到腫瘤之血管流量進行成像及監測
該實例描述了使用本文揭示之成像系統及/或方法來對腫瘤血管進行成像以監測、診斷及治療腫瘤。本發明之成像系統用於對受試者體內之血流進行成像。向受試者施用造影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且具有慢性傷口或疑似缺血(例如在四肢或肢體)。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。隨後使用成像系統結合手術顯微鏡、其他成像系統或作為開放式成像系統使劑視覺化。來自感興趣之組織的增強及異常螢光信號的存在表明血管生成，或血管生長刺激表明腫瘤。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 15. 使用系統來進行冠狀動脈造影、血管造影及心導管插入術
在冠狀動脈造影期間，經由導管或其他方式將顯影或成像染料注入受試者動脈中。使用本文中之系統及方法，經由受試者之心臟監測血流。該測試亦稱為心臟血管造影、導管動脈造影或心導管插入術。該實例描述了使用本文揭示之成像系統及/或方法來對心臟脈管系統進行成像。本發明之成像系統用於對受試者體內之血流進行成像。向受試者施用顯影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且已知或懷疑患有冠狀動脈疾病。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。隨後使用成像系統結合手術顯微鏡、其他成像系統或作為開放式成像系統使劑視覺化。來自感興趣之組織的螢光信號的缺少、阻塞或出血表明血流減少或缺少，及出血。導管插入術、血管成形術、斑塊消融、支架插入或置換或其他治療可伴隨成像。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。
類似地，在冠狀動脈造影期間，顯影或成像染料被注入心臟血管中。使用本文中之系統及方法，經由受試者之心臟監測血流。該系統用於拍攝一系列影像(血管造影照片)，以視覺化心血管系統及向心臟供血之血管。在使用該方法對血管進行成像及監測的同時，可在冠狀動脈造影期間打開(血管成形術)堵塞之心臟動脈。冠狀動脈電腦斷層攝影血管造影術(CCTA)亦可類似地使用。 實例 16.使用系統來對中風、冠狀動脈疾病或充血性心力衰竭進行成像及監測
該實例描述了使用本文揭示之成像系統及/或方法來中風、冠狀動脈疾病或充血性心力衰竭進行成像及診斷，或在心動描記法中使用。缺乏足夠之血流(缺血)會影響腦組織且可能導致中風。本發明之成像系統用於對受試者體內之血流進行成像。向受試者施用顯影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且具有慢性傷口或疑似缺血(例如在四肢或肢體)。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。隨後使用成像系統結合手術顯微鏡、其他成像系統或作為開放式成像系統使劑視覺化。來自感興趣之組織的螢光信號的缺少、阻塞或出血表明血流減少或缺少，且缺血表明中風、管狀動脈疾病或充血性心力衰竭。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 17. 在動脈瘤、動靜脈畸形或海綿狀血管畸形、切除術期間使用系統
該實例描述了使用本文揭示之成像系統及/或方法來在小兒科患者之動靜脈畸形或海綿狀血管畸形的手術切除期間用於同軸照明及對托珠司肽螢光之視覺化。本發明之成像系統用於使用螢光成像對腦組織進行成像以偵測異常脈管系統。進行手術以自受試者移除異常。
有嗅覺缺失病史之兒科受試者在MRI上被發現在右側中間額回中有3.5 cm T1低信號、T2/FLAIR低信號質量伴中央強化結節，術前初步診斷為低級別膠質瘤。受試者沒有任何神經外科病史。在手術及影像採集前約5-6小時，患者經由靜脈注射接受了22mg托珠司肽。在手術開始之前，將成像頭連同兩個目鏡附接至Zeiss Pentero手術顯微鏡。
在暴露出病變後，將成像系統初始化且持續使用。成像系統使得外科醫生能夠利用手術顯微鏡一起且同時觀察螢光及可見成像。經由右額開顱進行顯微手術切除。異常組織呈深藍色桑椹外觀，與托珠司肽一起強烈地發出螢光。周圍組織未顯示出螢光。將異常組織完全切除。患者康復，無缺損。病理證實沒有腫瘤。病理資料表明異常為血管性的，且證明在腦非腫瘤病變中偵測到托珠司肽螢光。雖然ICG單獨在註射後立即短暫點亮血管，但托珠司肽螢光取決於病理組織之結合及攝取，且可在註射後長達30小時突出顯示病變組織。
在切除術之持續時間內捕獲視訊，且捕獲暴露之病變的靜態影像。在暴露之血管病變中原位觀察到托珠司肽螢光。圖29A-I示出了使用成像系統自血管病變攝取之影像及血管病變之近紅外(NIR)螢光影像。血管異常在外科醫生看來係NIR或IR螢光影像及重疊影像中之亮綠色塊(標為「VL」之箭頭)(在灰度級中顯示為亮白色塊)，而正常之腦組織(標為「NB」)及血管系統(標為「BV」)在NIR或IR螢光影像中看起來比血管病變更深，藉此表明在非病變或正常腦組織中或在正常血管系統中沒有可辨別之背景螢光。在重疊影像中，正常腦組織及正常血管呈現粉紅色或淡褐色至紅色，如在正常可見光或白光下所呈現的那般。外科醫生注意到只有異常血管組織會出現螢光。藉由組織病理學演示了螢光組織樣本且證實其為非致癌性且為血管性的。
圖29A至圖29I示出了在對患者體內之血管病變進行手術期間原位或術中組織之代表性影像，其中向人類受試者施用22 mg托珠司肽。圖29D示出原位標本之近紅外(NIR)影像。對應於NIR或IR影像中之較光及較亮區域的螢光信號指示血管病變中托珠司肽之存在。標出之箭頭指示正常血管(「BV」)及正常腦組織(「NB」)的非螢光區域。相反地，對應於NIR或IR影像中之較光及較亮區域的螢光信號指示托珠司肽存在於異常血管病變(「VL」)上而非存在於正常組織中。圖29E示出與圖29D對應之白光影像，該白光影像表示外科醫生在無螢光引導下通常將會看到的東西。箭頭標記如圖29E中之NIR或IR影像中所示的相同位置。血管病變(「VL」)具有與該影像中之正常血管「BL」類似的外觀。圖29F示出圖29E及圖29D之NIR或IR螢光及白光複合影像，其中箭頭標記如圖29E及圖29D中所示之相同位置。血管病變(「VL」)中之螢光清楚地將其與周圍之正常組織(包括正常血管(「BL」)區分開來。圖29G示出在手術期間血管病變之近紅外(NIR)影像。箭頭指示血管病變(標為「VL」)及相鄰之正常大腦(標為「NB」)，該正常大腦為非螢光的。圖29H示出與圖29G對應之白光影像。雖然正常大腦具有淺棕褐色至粉紅色(灰度影像中之淺灰色)，但它充滿了正常血管，由於沒有螢光，該等正常血管可與血管病變區分開來。圖29I示出圖29G及圖29H中所示之複合白光及NIR或IR影像。
藉由組織病理學演示了螢光組織樣本且證實其為非致癌性且為血管性的。病理學並未表明癌症或腫瘤異常，而是證實了不表明癌症之血管異常。對兩個標本進行術中病理檢查。一個顯示擴張之血管最符合血管畸形，另一個為正常之腦實質，無證據表明有腫瘤。對19個切除標本進行術後病理檢查，編號註釋供參考，如下表3所示。 表 3– 病理標本
標本號 説明 觀察
1 右腦標本1(切除) 具有玻璃變性及慢性炎症之血管
2 右腦標本2(切除) 具有慢性炎症及微鈣化的灰質及白質以及血管
3 右腦標本3(切除) 血管、散佈神經纖維網、慢性炎症及鈣化
4 右腦標本4(切除) 具有慢性炎症及散佈之灰質的血管
5 右腦標本5(切除) 具有散佈之灰質及白質以及蛋白質聚集體的血管
6 右腦標本6(切除) 微血管簇
7 深側可疑組織標本7(切除) 白質之微小碎片
8 後可疑組織標本8(切除) 以血管為焦點之灰質
9 下可疑組織標本9(切除) 灰質之微小碎片
10 前可疑組織標本10(切除) 灰質及白質之微小碎片
11 前側可疑組織標本11(切除) 以血管為焦點的灰質及白質之微小碎片
12 前可疑組織標本12(切除) 灰質之微小碎片
13 後可疑組織標本13(切除) 灰質及白質之微小碎片
14 深側可疑組織標本14(切除) 白質之微小碎片
15 前可疑組織標本15(切除) 灰質及白質之微小碎片
16 下可疑組織標本16(切除) 具有反應性變化之微小灰質碎片
17 前側可疑組織標本17(切除) 灰質及白質之小碎片
18 右深標本18(切除) 具有反應性外科變化之小灰質碎片
19 右深標本19(切除) 灰質及白質之小碎片
具有大量血管成分之標本被考慮進行檢查。在標本8中，血管未被神經纖維網分開。在標本3、4及5中，神經纖維網介入血管之間，表明血管畸形之整體診斷。
該情況表明，成像系統可在術中環境中連續使用，以便捕獲白光及NIR或IR螢光的影像及視訊，而不會破壞正常之手術流程。資料進一步表明，同軸照明及成像系統使得外科醫生能夠在手術期間視覺化且精確地定位非腫瘤病理中之螢光，且使用該資訊來在切除術期間移除異常血管組織。本文之系統及方法可用於偵測、成像及治療海綿狀血管畸形、海綿狀血管瘤、海綿狀血管瘤或腦海綿狀血管畸形(CCM)及動靜脈畸形，包括經由手術。 實例 18.使用系統對導致器官衰竭或損傷之靜脈或動脈閉塞進行成像及監測
該實例描述了使用本文揭示之成像系統及/或方法來對動脈或靜脈之閉塞進行成像及診斷或偵測多種器官系統(包括腦、心臟、肺、腎、肝臟、胰腺或四肢(例如腿、頸部及手臂))中之出血或栓塞。缺乏足夠之血流(缺血)會影響組織且可能導致器官損傷或器官衰竭、出血性中風等。本發明之成像系統用於對受試者體內之血流進行成像。向受試者施用顯影劑或成像劑，包括單獨的或與肽或活性劑結合的靛青綠(ICG)或螢光素。受試者為人或動物且具有慢性傷口或疑似缺血(例如在四肢或肢體)。施用為靜脈內、皮下、鼻內、口服、腹膜內、肌肉內或皮內。在施用後，劑靶向血管組織及其細胞或選擇性地保留在血液中。隨後使用成像系統結合手術顯微鏡、其他成像系統或作為開放式成像系統使劑視覺化。來自感興趣之組織的螢光信號的缺少、阻塞或出血表明血流減少或缺少，且缺血表明器官損傷或器官衰竭、出血性中風等。如本文所述，可使用其他顯影劑或成像劑。 實例 19.NIR或IR及VIS採集
如圖30所示，在一個雷射週期期間獲得之NIR或IR及VIS影像被稱為「序列」，其中每一序列包括至少一個VIS_DRK訊框及一個NIR或IR訊框。在一些實施例中，原始NIR或IR訊框包括來自標靶之可見光反射、來自環境之環境NIR或IR及來自標靶螢光團之螢光，其中VIS_DRK訊框包括來自標靶之可見光反射及來自環境之環境NIR或IR及由環境光激發的任何NIR或IR螢光。在每一序列中，NIR或IR訊框之數量與VIS_DRK訊框之數量之間的比率被定義為NIR-ratio:VISratio。在圖30中所示之實例中，NIR-ratio:VISratio = 2。在一些實例中，VIS_DRK訊框之曝光時間等於NIR或IR訊框之曝光時間。在一些實例中，VIS_DRK訊框之曝光時間(DRK-exp)不等於NIR或IR訊框之曝光時間(NIRexp)。在某些情況下，NIRexp與DRK-exp之比率為大於1的整數。在其他情況下，NIRexp與DRK-exp的比率為大於1的分數。 實例 20. NIR校正
自原始NIR或IR訊框減去VIS_DRK訊框得到僅含有來自螢光團之螢光的影像。若NIRexp與DRKexp之間的曝光比(EXP_RATIONIR-DRK)非一，則經暗校正之NIR訊框(NIR*)等於NIR或IR訊框減去VIS_DRK訊框乘以曝光比(EXP_RATIONIR-DRK)。(EXP_RATIONIR-DRK)可為純量或非純量。EXP_RATIONIR-DRK可為將VIS_DRK訊框曝光映射至NIR或IR訊框曝光之映射或任何其他函數。如本文進一步描述的，以下公式亦描述了該關係：NIR* = NIR – (DRK* x EXP_RATIONIR-DRK)。重疊影像(OVL)為VIS影像與NIR*影像之總和。
當一序列中的NIR或IR訊框與VIS_DRK訊框之比率大於1 (RATIOnir-vis ＞ 1)時，有VIS_DRK訊框之若干替代例來用於進行減法以產生經暗校正之NIR訊框(NIR*)。如圖31所示，可使用同一序列中之VIS_DRK訊框。可替代地，可使用後一個序列中之VIS_DRK訊框。可替代地，如圖32及圖33所示，可使用在時間上最接近於給定NIR訊框之VIS_DRK訊框，無論其是在同一個、前一個抑或後一個序列中。相對於減去在時間上離給定NIR訊框較遠之VIS_DRK訊框的方法，選擇在時間上最接近於給定NIR訊框之VIS_DRK訊框減少與減法相關之運動僞影。應當理解，減去在時間上最接近於給定NIR訊框之VIS_DRK訊框，不管其是在前一個、當前(亦即，同一個)抑或後一個(亦即，將來)序列中，提供減少或最小化或校正與減法相關之運動僞影的優點。 實例 21. 將NIR或IR及VIS訊框加總
當採集序列在該序列中具有一個以上VIS_DRK及/或NIR*訊框時，將多個訊框加總以提高靈敏度。自原始NIR訊框減去VIS_DRK訊框(亦即，用於該目的之「DRK」)得到僅含有來自螢光團之螢光的影像。此影像稱為經暗校正之NIR影像(NIR*)。例示性採集序列利用大於1之NIR:VIS_DRK比率以允許將NIR資料加總，藉此提高對NIR螢光信號之靈敏度。在此等情況中，某些VIS_DRK訊框用於NIR暗校正。在最簡單之模型中，VIS_DRK訊框來自同一個採集序列。如圖32所示，使用最近鄰方法，NIR-VISratio為2，其中對於每一序列，將兩個NIR或IR訊框與原始或主要NIR訊框相加，且將1個VIS_DRK訊框與原始或主要VIS_DRK訊框相加。因此，每一經暗校正之NIR訊框的有效曝光量等於兩個原始NIR訊框之有效曝光量(例如，NIR*12 = NIR*1 + NIR*2)。
如圖32所示，NIR:VIS_DRK比率為2，其中對於用於產生影像之每一VIS_DRK訊框，將2個經校正NIR或IR訊框相加。因此，NIR*影像之有效曝光量為NIRexp的兩倍，且有效VIS曝光量為VISexp。
如圖33所示，可對後續之顯示影像重複影像計算，其中顯示更新頻率將為序列頻率之一半，需要兩個序列來將所有NIR及VIS影像累加。
在一些實施例中，形成影像所需的NIR或IR訊框或VIS_DRK訊框的數量可大於序列中可用之數量。在此等情況中，可獲取訊框，直至獲得所需計數之訊框為止。隨後，可使用本文先前描述之技術來產生用於顯示之影像。由於該種方法需要一個以上序列來獲取所有訊框以產生影像，因此影像顯示之頻率不及序列獲取之頻率。為了防止顯示頻率降低，如圖34中舉例説明，使用「方箱函數」累加器來將由超過該序列中之數量的一定數量之訊框組成的影像相加。如圖所示，顯示訊框速率與序列速率相同，其中第一個顯示之NIR影像中的四個NIR影像(NIR*1-4)係自NIR*1至NIR*4累加。在此影像之後，將另兩個NIR訊框(NIR*56)添加至方箱函數累加器，藉此將前兩個NIR訊框(NIR*12)推出。如此允許每一序列顯示為4個原始訊框之和的新NIR訊框，與每隔一個序列相反。使用相同之方法更新所顯示之VIS影像，即兩個原始VIS_DRK訊框之和。因此，在該實施例中，每一序列產生用於顯示之影像，儘管產生該影像所需之訊框數量超過單個序列中可用之計數。若未使用本文所述及圖34所示之方箱函數累加方法，則僅在獲取所需之NIR或IR或VIS_DRK訊框所需的序列數量之後產生用於顯示之影像，藉此導致較慢之顯示速率。 實例 22. 產生經校正NIR影像之額外方法
在 圖 35 及圖 36中示出產生經校正NIR影像之另一個實例。在該實例中，在一序列內可存在若干NIR訊框，使得每一序列中的NIR訊框與VIS_DRK訊框之比率大於或等於3。在該實例中：「N」係指VIS_DRK訊框之間的NIR訊框之數量(亦即，雷射開/關序列中之NIR訊框的數量)；「V」為所獲得之VIS_DRK訊框的數量；且「DIV」係指用於識別該序列內之全部NIR訊框的大致相等分佈的整數除法函數。
如 圖 35中所示，N為偶數，使得可將相等數量之NIR訊框分類或識別為在時間上接近於每一VIS_DRK訊框。在該實例中，可獲得偶數個經校正NIR影像(NIR*)。第一VIS_DRK訊框「VIS_DRK (V)」係自時間上較接近於VIS_DRK (V)之每一NIR訊框減去。如圖所示，此等訊框包括NIR訊框(1)至(N/2-1)。同樣地，第二VIS_DRK訊框「VIS_DRK (V+1)」係自時間上較接近於VIS_DRK (V+1)之每一NIR訊框減去。如圖所示，此包括NIR訊框(N/2+1)至(N)。可視情況地進一步處理所得之經校正影像NIR*以進一步減少或消除運動僞影(若存在)。
可替代地，如 圖 36所示，N為奇數，使得相同數量之NIR訊框可被分類或被識別為在時間上較接近於每一VIS_DRK訊框，且可使用任一個VIS_DRK訊框來校正額外NIR訊框。在該實例中，可獲得奇數個經校正NIR影像(NIR*)。第一VIS_DRK訊框「VIS_DRK (V)」係自時間上較接近於VIS_DRK (V)之每一NIR訊框減去。如圖所示，此等訊框包括NIR訊框(1)至(N/2)。同樣地，第二VIS_DRK訊框「VIS_DRK (V+1)」係自時間上較接近於VIS_DRK (V+1)之每一NIR訊框減去。此等訊框包括，如圖所示，此包括NIR訊框(N/2+2)至(N)。可使用VIS_DRK (V)或VIS_DRK (V+1)中之一者或兩者來處理其餘NIR訊框NIR (N/2+1)。可視情況地進一步處理所得之經校正影像NIR*以進一步減少或消除運動僞影(若存在)。 實例 23. 多光譜相機
一些相機之像素同時對可見及NIR或IR波長成像。例如，此類像素感測器具有四個像素之陣列，例如，其中每一像素偵測VIS-NIR光譜之不同部分(例如紅色、綠色、藍色及NIR或IR波長)，而可見影像係自四個像素中之每一者的輸出產生。因此，對於每一訊框，相繼捕獲VIS訊框及NIR或IR訊框。在場景A中，VIS或NIR訊框之訊框曝光時間均不飽和，且其中若VIS及NIR影像飽和，則曝光時間減少，直至其為未飽和為止。然而，若僅一個訊框(VIS或NIR)飽和，則使用場景B，其中飽和訊框之訊框曝光時間減少，使得任一訊框飽和。如圖37所示，VIS訊框飽和，但NIR訊框不飽和。因此，減少訊框曝光，直到VIS訊框變為不飽和為止。因此，為了維持NIR靈敏度，將來自若干訊框之NIR資料相加以產生NIR影像。如圖所示，可見影像為第一訊框(VIS NIR1.1)之VIS分量，且NIR影像為若干訊框(例如，1.1、1.2… 1.n)之NIR分量的和。可藉由將更少/更多之NIR訊框相加來調整NIR靈敏度。然而，由於雷射在此類場景中持續打開，因此無法自NIR影像減去環境NIR。
為了消除環境NIR，例如如38圖所示，對雷射進行調變以產生VIS_DRK訊框，其中在一個(或多個)訊框內關閉雷射。該(等)訊框之NIR分量僅含有環境NIR信號及藉由環境光激發之任何螢光。可使用任何暗校正方案(例如，序列、最近鄰)來計算經暗校正之NIR訊框(NIR*)。可將多個NIR*訊框相加以達成所需之NIR靈敏度。類似地，可將多個訊框之VIS分量相加以達成所要之VIS影像靈敏度。
雖然本文已示出且描述了本揭示案之較佳實施例，但對於熟習此項技術者將顯而易見，此類實施例僅舉例提供。在不脫離本揭示案之情況下，熟習此項技術者現在將清楚許多變型、改變及替代。應當理解，可在實踐本揭示案時採用本文描述之本揭示案的實施例之各種替代方案。
雖然在前述描述中提供了某些實施例及實例，但創造性之主題超出具體揭示之實施例而擴展到其他替代實施例及/或用途，且且擴展到其修改及等效物。因此，所附申請專利範圍之範圍不受以下描述之任何特定實施例的限制。例如，在本文揭示之任何方法或過程中，該方法或過程之動作或操作可以任何適合之順序執行且不一定限於任何具體揭示之順序。可以有助於理解某些實施例的方式依次將各種操作描述為多個離散操作；然而，描述次序不應被理解為暗示此等操作為次序相關的。另外地，本文描述之結構、系統及/或裝置可實施為整合組件或單獨組件。
1:短通濾波器 2:偏振器 2a:液晶衰減器 3:長通濾波器 3.5:額外NIR長通濾波器 4:NIR鏡 5:輔雙色濾波器 6:主雙色短通濾波器 7:底部窗 8:0-AOI熱鏡 9:光學激發總成 10a:相機 10b:NIR相機 11a:可見透鏡 11b:NIR透鏡 12:光源 12a:主照明 12b:對側照明 13:光纖 14:光源 16:清理濾波器 17:準直透鏡 19:長通雙色濾波器 20:VIS/NIR透鏡 21:相機 22:陷波濾波器 23:VIS截止濾波器 15; 18; 25; 26:鏡 27:顯微鏡 100:成像系統 101:手術顯微鏡 102:螢光組織 103:照明軸線 104:成像軸線 105:組織 106a;106b:腫瘤組織 107:影像顯示器 201:入射光 202:雙色反射塗層 203:抗反射塗層 205:光綫;雙色濾波器 206:光綫 1000:系統 1010:可見通道 1020:組織樣本 1030:成像總成 1040:濾波器 1050:RGB感測器 1052:光學裝置 1062:光學裝置 1070:雷射驅動器 1080:雷射 1401:數位處理裝置 1402:遠端電腦系統 1405:中央處理單元 1410:記憶體 1415:儲存單元 1420:通信介面 1425:通信匯流排 1430:網路 1435:顯示器 1440:介面 1445:輸入裝置 1450:輸入介面 1455:輸出裝置 1460:輸出介面 1465:儲存裝置或儲存媒體 1470:儲存介面 1700:電腦系統 1701:處理器 1702:快取記憶體單元 1703:記憶體 1704:RAM 1705:ROM 1706:基本輸入/輸出系統 1707:儲存控制單元 1708:固定儲存裝置 1709:作業系統 1710:可執行程式 1711:資料 1712:應用 1720:網路介面 1721:圖形控件 1722:視訊介面 1723:輸入介面 1724:輸出介面 1725:儲存裝置介面 1726:儲存媒體介面 1730:記憶體 1732:顯示器 1740:匯流排 2000:成像站 2500:雷射監視系統 2510:成像系統 2511:雷射功率感測器 2512:束形狀感測器 2513:雷射活動指示器 2520:頭控制PCBA 2530:頭控制處理印刷電路板總成 2531:ADC 2532:數位IO裝置 2540:雷射監視電子裝置 2542:形狀電路 2543:功率過低邏輯電路 2544:OR運算符 2550:成像纜綫 2560:成像站 2570:NIR源 2571:雷射 2572:雷射驅動器 2573:雷射監視PCBA 2574:雷射聯鎖器 2575:雷射功率設定罐 3000:成像纜綫 4000:成像平台 5101:擴散束形狀感測器 5102:雷射監視電子裝置 5301:雷射監視聯鎖器 5302:雷射功率 5303:雷射驅動器 5304:雷射
本專利或申請檔包含至少一個彩色附圖。應請求且支付必要之費用後，專利局將提供具有彩色附圖的本專利或專利申請公開之複本。參考闡述說明性實施例之以下詳細描述及其附圖將能更好地理解本主題之特徵及優點，附圖如下：  圖1A示出放置於顯微鏡頭及臂上之無菌蓋布的影像。 圖1B示出根據一些實施例的使用成像平台及方法獲取的組織中之螢光及可見成像的例示性複合影像； 圖2示出根據一些實施例的例示性雙色濾波器之示意圖； 圖3A示出根據一些實施例的具有非同軸照明及成像之例示性成像系統的示意圖； 圖3B示出根據一些實施例的具有同軸照明及成像之例示性成像系統的示意圖； 圖4示出根據一些實施例的成像系統之例示性實施例的示意圖，在該情況中，該成像系統為附接至手術顯微鏡之雙相機系統； 圖5及圖6各自示出根據各種實施例之例示性單相機成像系統的示意圖； 圖5A示出根據一些實施例的例示性單相機成像系統之示意圖； 圖5B示出根據一些實施例的例示性單相機成像系統之另一個示意圖； 圖5C示出根據一些實施例的例示性單相機成像系統之另一個示意圖； 圖5D示出根據一些實施例的例示性單相機成像系統之另一個示意圖； 圖6A示出根據一些實施例的與計算裝置通信之例示性單相機成像系統的不同示意圖； 圖6B示出根據一些實施例的與計算裝置通信之例示性單相機成像系統的另一個示意圖； 圖7示出根據一些實施例的使用本文之成像系統及方法捕獲的例示性影像。影像示出本文之成像系統及方法的各個態樣，包括NIR及VIS發射影像、減少重影之效應偏振器及雙色濾濾波器厚度，及減少重影之高倍放大。 圖7A示出根據一些實施例的使用本文之成像系統及方法捕獲的例示性影像； 圖7B示出根據一些實施例的歸因於雙色濾波器之厚度而進行重影校正之例示性影像； 圖7C示出圖7B之高倍放大影像； 圖8示出例示性成像系統及激發光之路徑的示意圖；明確而言，圖8A示出根據一些實施例之例示性成像系統及激發光之路徑的示意圖，而圖8B示出根據一些實施例的圖8A之示意圖的高倍放大； 圖9所示之例示性時序圖示出根據一些實施例的用於收集紅外螢光影像、近紅外(NIR)螢光影像及環境光(暗背景)影像的訊框捕獲及雷射開/關觸發； 圖10示出如所描述的用於使用本文所描述之系統對離體組織成像的螢光及/或可見光之例示性影像。疊加之複合影像示出腫瘤組織(106a、106b)及周圍結構，其中腫瘤組織106a及106b具有不同之信號強度。該信號強度差異係由螢光染料之不同組織攝取水平引起的。 圖10A示出根據一些實施例的包括近紅外(NIR)螢光劑之離體組織樣本及具有較少近紅外(NIR)螢光劑)之一個離體組織樣本的螢光成像之例示性影像； 圖10B示出根據一些實施例的在來自圖10A中之樣本的離體組織中之螢光及可見光成像的例示性影像，其中該近紅外(NIR)影像顯示為僞彩色，且其中可見光顯示為真彩色。 圖10C示出根據一些實施例的在來自圖10A中之樣本的離體組織中之螢光及可見光成像的例示性影像，其中該近紅外(NIR)影像顯示為僞彩色，且其中可見光亦顯示為僞彩色； 圖11示出根據一些實施例的用於成像系統之鎖及鍵的例示性影像； 圖12示出根據一些實施例的雙相機成像系統之例示性圖示，該雙相機成像系統經組態以附接至手術顯微鏡以同時獲取近紅外(NIR)螢光及可見光；在該情況中； 圖13示出根據一些實施例的使用成像系統之方法步驟的例示性示意圖； 圖14示出根據一些實施例的數位處理裝置之非限制性示意圖；在該情況中，數位處理裝置為具有一或多個CPU、記憶體、通信介面及顯示器之裝置； 圖15示出如所描述的用於使用每一組織樣本之可見、NIR及VIS+NIR影像使用本文所描述之系統對原位組織進行成像的螢光及/或可見光之例示性影像。 圖15A示出根據一些實施例的使用本文之成像系統及方法獲取之第一原位組織樣本的例示性可見影像； 圖15B示出根據一些實施例的使用本文之成像系統及方法獲取之第一原位組織樣本的例示性NIR或IR螢光影像； 圖15C示出根據一些實施例的使用本文之成像系統及方法獲取之第一原位組織樣本的例示性複合可見及螢光影像； 圖15D示出根據一些實施例的使用本文之成像系統及方法獲取之第二原位組織樣本的例示性可見影像； 圖15E示出根據一些實施例的使用本文之成像系統及方法獲取之第二原位組織樣本的例示性NIR或IR螢光影像； 圖15F示出根據一些實施例的使用本文之成像系統及方法獲取之第二原位組織樣本的例示性複合可見及螢光影像； 圖16示出根據一些實施例的能夠同時獲取紅外或近紅外(NIR)螢光及可見光影像之例示性雙相機成像系統的示意圖； 圖17示出計算裝置之非限制性實例；在該情況中，該計算裝置為具有一或多個處理器、記憶體、儲存器及網路介面之裝置； 圖18示出根據一些實施例之另一個例示性單相機成像系統的示意圖； 圖19示出根據一些實施例的在圖18之例示性單相機成像系統內之光射綫路徑的透視圖； 圖20示出根據一些實施例之例示性單相機成像系統的影像； 圖21A示出根據一些實施例之成像平台的透視圖； 圖21B示出根據一些實施例之成像平台的透視圖； 圖22示出根據一些實施例的成像平台之成像站的示意圖； 圖23示出根據一些實施例的例示性單相機成像系統之時間多工的示意圖； 圖24示出根據一些實施例之成像平台的示意圖 圖25示出根據一些實施例之另一個成像平台的示意圖 圖26示出根據一些實施例之例示性矩形束形狀之影像； 圖27示出根據一些實施例之例示性圓形束形狀的影像； 圖28示出根據一些實施例的光電二極體在束形狀內之放置的例示性圖； 圖29示出如所描述的用於使用每一組織樣本之可見、NIR及VIS+NIR影像使用本文所描述之系統對體內或原位組織進行成像的螢光及/或可見光之例示性影像。 圖29A示出根據一些實施例之第一原位組織樣本之例示性可見光(VIS)影像； 圖29B示出根據一些實施例之第一原位組織樣本之例示性近紅外(NIR)影像； 圖29C示出根據一些實施例之第一原位組織樣本的例示性重疊(VIS+NIR)影像； 圖29D示出第二原位標本之近紅外(NIR)影像。對應於NIR或IR影像中之較光及較亮區域的螢光信號指示托珠司肽存在於血管病變中。標出之箭頭指示正常血管(「BV」)及正常腦組織(「NB」)的非螢光區域。相反地，對應於NIR或IR影像中之較光及較亮區域的螢光信號指示托珠司肽存在於異常血管病變(「VL」)上而非存在於正常組織中。 圖29E示出與圖29D對應之第二原位標本的白光影像，該白光影像表示外科醫生在無螢光引導下通常將會看到的東西。箭頭標記如圖29D中之NIR或IR影像中所示的相同位置。血管病變(「VL」)具有與該影像中之正常血管「BL」類似的外觀。 圖29F示出圖29D及圖29C之第二原位標本之NIR或IR螢光及白光複合影像，其中箭頭標記如圖29D及圖29C中所示之相同位置。血管病變(「VL」)中之螢光清楚地將其與周圍之正常組織(包括正常血管(「BL」)區分開來。 圖29G示出原位標本之另一個近紅外(NIR)影像，該影像示出手術期間之血管病變。箭頭指示血管病變(標為「VL」)及相鄰之正常大腦(標為「NB」)，該正常大腦為非螢光的。 圖29H示出與圖29G對應之原位標本的白光影像。雖然正常大腦具有淺棕褐色至粉紅色(灰度影像中之淺灰色)，但它充滿了正常血管，由於沒有螢光，該等正常血管與血管病變區分開來。 圖29I示出圖29G及圖29H中所示之第三原位標本的複合白光及NIR或IR影像。 圖30示出根據一些實施例之雷射狀態及所捕獲之各別訊框的例示性圖； 圖31示出根據一些實施例的用於用在NIR/IR訊框後面之VIS_DRK訊框來校正NIR/IR訊框與的方法的例示性示意圖； 圖32示出根據一些實施例的獲取NIR或IR及VIS影像、用該等NIR/IR訊框後面之VIS_DRK訊框校正該等NIR/IR訊框之方法的例示性示意圖，及將螢光NIR/IR訊框加總且形成重疊影像之第一例示性示意圖； 圖33示出根據一些實施例的加總NIR/IR訊框與VIS訊框之方法的例示性示意圖； 圖34示出根據一些實施例的最近鄰校正、加總NIR/IR訊框與VIS訊框之方法的例示性示意圖； 圖35示出根據一些實施例的最近鄰校正、加總NIR/IR訊框與VIS訊框之方法的例示性示意圖； 圖36示出根據一些實施例的最近鄰校正、加總NIR/IR訊框與VIS訊框之方法的另一個例示性示意圖； 圖37示出根據一些實施例的減輕多光譜相機之影像飽和度的方法之第一例示性示意圖； 圖38示出根據一些實施例的減輕多光譜相機之影像飽和度的方法及校正NIR/IR訊框之方法的第二例示性示意圖；且 圖39示出根據一些實施例的用於加總NIR/IR訊框與VIS訊框且形成重疊影像之方法的示意圖。
2:偏振器
6:主雙色短通濾波器
7:底部窗
8:0-AOI熱鏡
9:光學激發總成
12:光源
13:光纖
20:VIS/NIR透鏡
21:相機
22:陷波濾波器
23:VIS截止濾波器
100:成像系統

Claims (218)

  1. 一種用於對一發射光進行成像之成像系統，該系統包括： (a) 一激發通道，該激發通道用於接收一激發光； (b) 一激發擴散器，該激發擴散器使該激發光擴散； (c) 一可見通道，該可見通道用於接收一可見光且將該可見光引導至一樣本； (d) 一光學裝置，該光學裝置將該擴散之激發光引導至該樣本且允許該發射光及一反射可見光從中通過而到達一成像總成；且 (e) 該成像總成包括： (i) 一第一陷波濾波器； (ii) 一透鏡；及 (iii) 一影像感測器，該影像感測器經組態以偵測來自該樣本之該發射光及該反射可見光且經組態以基於該發射光及該反射可見光來產生影像訊框。
  2. 如請求項1之系統，該系統進一步包括一長通濾波器或一第二陷波濾波器，或一長通濾波器及一第二陷波濾波器。
  3. 如請求項1或2之系統，其中該發射光及該反射可見光自該樣本被引導通過一陷波分束器、該第一陷波濾波器、該長通濾波器、該透鏡或該第二陷波濾波器、或前述各者中之一或多者的組合。
  4. 如請求項3之系統，其中該發射光及該反射可見光自該樣本被引導通過該陷波分束器、該第一陷波濾波器、該長通濾波器、該透鏡、及該第二陷波濾波器或前述各者之任何組合。
  5. 如請求項1至4中任一項之系統，其中該激發光具有如下之一波長：約650 nm至約1000 nm、700 nm至約800 nm、約800 nm至約950 nm、約775 nm至約795 nm、或約785、或前述各者之任何組合。
  6. 如請求項1至5中任一項之系統，其中該發射光係由一螢光團發射。
  7. 如請求項1至6中任一項之系統，其中一螢光團係在該樣本內。
  8. 如請求項1至7中任一項之系統，其中在該樣本中包括一組織、生理結構或一器官中之至少一者。
  9. 如請求項1至8中任一項之系統，其中該可見光具有約400 nm至約800 nm之一波長。
  10. 如請求項1至9中任一項之系統，其中該激發擴散器為一圓形激發擴散器。
  11. 如請求項2至10之系統，其中該發射光及該反射可見光按任何次序被引導通過該長通濾波器、該陷波濾波器、該透鏡、及第二陷波濾波器。
  12. 如請求項10之系統，其中該圓形激發擴散器具有約4度至約25度或約8度至約14度之一擴散角度。
  13. 如請求項1至8中任一項之系統，其中該激發擴散器為一矩形激發擴散器。
  14. 如請求項13之系統，其中該矩形激發擴散器具有一第一擴散角度及垂直於該第一擴散角度之一第二擴撒角度。
  15. 如請求項14之系統，其中該第一擴散角度、該第二擴散角度或該兩者為約4度至約25度、或約8度至約14度。
  16. 如請求項15之系統，其中該第一擴散角度為約14度，且其中該第二擴散角度為約8度。
  17. 如請求項1至16中任一項之系統，其中該光學裝置為一熱鏡、一雙色鏡、一短通濾波器或其任何組合。
  18. 如請求項17之系統，其中該熱鏡自該可見光濾出、反射或分離NIR或IR光之波長。
  19. 如請求項1至18中任一項之系統，其中該光學裝置將該擴散激發光沿著一第一方向引導至該樣本且允許該發射光及一反射可見光沿著與該第一方向相反之一第二方向從中通過。
  20. 如請求項1至19中任一項之系統，其中該第一陷波濾波器及該第二陷波濾波器中之至少一者阻止該激發光從中通過。
  21. 如請求項1至20中任一項之系統，其中該陷波濾波器之一寬度大於一激發光源之一光譜寬度。
  22. 如請求項1至21中任一項之系統，其中該第一陷波濾波器及該第二陷波濾波器中之至少一者具有不能從中通過的約775 nm至約795 nm之一中心阻帶，其中該中心阻帶寬度為足以使該激發光衰減之寬度。
  23. 如請求項22之系統，其中該第一陷波濾波器及該第二陷波濾波器中之至少一者阻止具有約785 nm之一中心阻帶的光從中通過，其中該阻帶寬度為足以使一激發源衰減之寬度。
  24. 如請求項1至23中任一項之系統，其中該成像總成進一步包括一偏振器。
  25. 如請求項24之系統，其中該發射光及該反射可見光按任何次序被引導通過該長通濾波器、該偏振器及該透鏡。
  26. 如請求項25之系統，其中該發射光及該反射可見光被順序地引導通過該長通濾波器、該偏振器及該透鏡。
  27. 如請求項1至26中任一項之系統，該系統進一步包括發射該可見光之一白光。
  28. 如請求項1至27中任一項之系統，該系統進一步包括在該成像總成與該樣本之間且在該激發擴散器與該樣本之間的一短通雙色鏡。
  29. 如請求項28之系統，其中該短通雙色鏡透射約400 nm至約720 nm之波長，且其中該短通雙色鏡反射大於約720 nm之波長。
  30. 如請求項28之系統，該系統進一步包括在該短通鏡與該樣本之間的一底部窗。
  31. 如請求項30之系統，其中該短通鏡包括一薄膜鏡、一雙色鏡或其任何組合。
  32. 如請求項1至31中任一項之系統，該系統進一步包括在該陷波濾波器與該樣本之間的一前部窗。
  33. 如請求項1至32中任一項之系統，其中該激發光為一紅外或一近紅外激發光。
  34. 如請求項1至33中任一項之系統，其中該長通濾波器包括一可見光衰減器。
  35. 如請求項34之系統，其中該可見光衰減器透射近紅外或紅外波長。
  36. 如請求項1至35中任一項之系統，該系統進一步包括一雷射監視感測器，該雷射監視感測器包括： (a) 一激發光功率計，該激發光功率計經組態以量測該激發光之一功率(激發功率)；及 (b) 一擴散束形狀感測器，該擴散束形狀感測器量測一擴散束形狀，該擴散束形狀感測器包括至少一個擴散束形狀計。
  37. 如請求項36之系統，該系統進一步包括一第一擴散束形狀計及一第二擴散束形狀計。
  38. 如請求項36至37之系統，該系統進一步包括將該激發光之一部分重新引導至該激發光功率計的一反射器。
  39. 如請求項38之系統，其中該反射器位於該激發通道與該激發擴散器之間。
  40. 如請求項36至39中任一項之系統，其中該光學裝置允許該擴散激發光之一部分沿著與該擴散激發光平行之一方向從中通過，且其中該擴散束形狀感測器接收該擴散激發光之該部分。
  41. 如請求項36至40中任一項之系統，其中一第一擴散束形狀計量測在該擴散束形狀之一中心處的該擴散束之一功率，且其中一第二擴散束形狀計量測在該擴散束形狀之一邊緣處的該擴散束之該功率。
  42. 如請求項36至41中任一項之系統，該系統進一步包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個額外束形狀計。
  43. 如請求項36至42之系統，其中該第一擴散束形狀計、該第二擴散束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為一一維陣列。
  44. 如請求項36至42之系統，其中該第一擴散束形狀計、該第二擴散束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為一二維陣列。
  45. 如請求項36至44中任一項之系統，其中該激發光功率計、該第一擴散束形狀計、該第二擴散束形狀計或其任何組合包括一光電二極體、一相機、一壓電感測器、一綫性感測器陣列、一CMOS感測器或其任何組合。
  46. 如請求項36至44之系統，其中該激發光功率計、該第一擴散束形狀計、該第二擴散束形狀計或其任何組合位於該激發束之一路徑中或位於一光學組件後面。
  47. 如請求項1至46中任一項之系統，其中該激發光之該源具有一關閉模式及一開啓模式。
  48. 一種用於對由一螢光團發射之一發射光進行成像之成像平台，該平台包括： (a) 如請求項1至47中任一項之成像系統；及 (b) 一成像站，該成像站包括： (i) 一非暫時性電腦可讀儲存媒體，該非暫時性電腦可讀儲存媒體編碼有一電腦程式，該電腦程式包括可由一處理器執行以自一影像感測器接收影像訊框之指令；及 (ii) 一輸入裝置。
  49. 如請求項48之平台，其中該成像站經由一成像纜綫、一無綫連接或兩者自該影像系統接收該等影像訊框。
  50. 如請求項48至49之平台，該平台進一步包括該成像纜綫。
  51. 如請求項48之平台，其中該成像系統進一步經由該成像纜綫接收電力。
  52. 如請求項48至51中任一項之平台，其中該成像平台進一步包括一成像系統，該成像系統經由該成像纜綫接收電力。
  53. 如請求項49之平台，其中該無線連接包括一藍芽連接、一Wi-Fi連接、一蜂巢式資料連接、一RFID連接或其任何組合。
  54. 如請求項48至53中任一項之平台，其中該輸入裝置包括一滑鼠、一觸控板、一操縱桿、一觸控螢幕、一鍵盤、一麥克風、一相機、一掃描儀、一RFID讀取器、一藍芽裝置、一手勢介面、一語音命令介面或其任何組合。
  55. 如請求項48至54中任一項之平台，該平台進一步包括一雷射監視感測器，其中該平台進一步包括自該雷射監視感測器接收資料的一雷射監視電子裝置，且其中若出現以下情況，則該雷射監視電子裝置關閉該雷射：  (a) 一激發光之一量測功率(激發功率)偏離一設定之激發光功率達一第一預定值； (b) 一偏離一設定之束形狀達一第二預定值；或 (c) 該兩者。
  56. 如請求項55之平台，其中該第一預定值包括按照一變化率值之一預定範圍值或一預定最大量值或兩者來量測的激發功率。
  57. 如請求項54或55之平台，其中該第一預定值超過該預定範圍中之一最高預定值或小於該預定範圍中之一最低預定值。
  58. 如請求項56之平台，其中該第二預定值包括偏離如藉由一或多個擴散束形狀計量測的一設定之束形狀的值。
  59. 如請求項54至58中任一項之平台，其中該第二預定值基於藉由一第一擴散束形狀計量測之該擴散束形狀上的至少一個點處的該擴散束之該功率與藉由至少一第二擴散束形狀計量測的該擴散束形狀上之至少一個其他點處的該擴散束之該激發光功率的比較來判定該擴撒束形狀已偏離該設定之束形狀。
  60. 如請求項54至59中任一項之平台，其中該雷射監視電子裝置藉由中斷供應至該雷射之電力或由於激發功率超過或小於一設定範圍值或一設定範圍速率或由於藉由一或多個擴散束形狀計量測出的偏離而關閉該雷射。
  61. 如請求項55至60中任一項之平台，其中當該雷射監視電子裝置判定該激發功率之一變化率的一量值相對於一預定最大值已超過一最高預定速率或該束形狀已偏離該設定之束形狀時，該雷射在一毫秒、一微秒或一皮秒或更短時間內關閉。
  62. 一種用於對由一螢光團發射之一發射光進行成像之方法，該方法包括： (a) 發射一激發光； (b) 使該激發光擴散； (c) 接收一可見光且將其引導至一樣本； (d) 將該擴散激發光引導至該樣本； (e) 將該發射光及一反射可見光引導至一成像總成； (f) 自該發射光濾出該激發光及該反射可見光； (g) 偵測來自該樣本之該發射光及該反射可見光以基於該發射光及該反射可見光來產生影像訊框。
  63. 如請求項62之方法，其中一螢光團係在該樣本內。
  64. 如請求項62至63之方法，其中在該樣本中包括一組織、一生理結構或一器官中之至少一者。
  65. 如請求項62之方法，其中自該發射光濾出該激發光及該反射可見光包括將該發射光及該反射可見光自該樣本引導通過一陷波分束器、一第一陷波濾波器、一長通濾波器、一透鏡及一第二陷波濾波器或前述各者之任何組合。
  66. 如請求項62至65之方法，其中濾出該激發光及該反射可見光包括將該發射光及該反射可見光自該樣本順序地引導通過該陷波分束器、該第一陷波濾波器、該長通濾波器、該透鏡及該第二陷波濾波器或前述各者之任何組合。
  67. 如請求項62至66中任一項之方法，其中該激發光具有約775 nm至約795 nm之一波長。
  68. 如請求項62之方法，其中該激發光具有約785 nm之一波長。
  69. 如請求項62至68中任一項之方法，其中該可見光具有約400 nm至約800 nm之一波長。
  70. 如請求項62至69中任一項之方法，其中該激發光具有約800 nm至約950 nm之一波長。
  71. 如請求項62至70中任一項之方法，其中藉由一圓形激發擴散器來使該激發光擴散。
  72. 如請求項71之方法，其中該圓形激發擴散器具有約4度至約25度之一擴散角度。
  73. 如請求項62至72中任一項之方法，其中藉由一矩形激發擴散器來使該激發光擴散。
  74. 如請求項73之方法，其中該矩形激發擴散器具有一第一擴散角度及垂直於該第一擴散角度之一第二擴散角度。
  75. 如請求項74之方法，其中該第一擴散角度、該第二擴散角度或該兩者為約4度至約25度。
  76. 如請求項75之方法，其中該第一擴散角度為約14度，且其中該第二擴散角度為約8度。
  77. 如請求項62至76中任一項之方法，其中藉由一熱鏡、一雙色鏡、一短通濾波器或其任何組合將該擴散激發光引導至該樣本。
  78. 如請求項62至76中任一項之方法，其中藉由一熱鏡、一雙色鏡、一短通濾波器或其任何組合將該反射可見光引導至該成像總成。
  79. 如請求項78之方法，其中該熱鏡自該可見光濾出一NIR或IR光之一波長。
  80. 如請求項62至79中任一項之方法，其中沿著一第一方向將該擴散激發光引導至該樣本，且其中沿著與該第一方向相反之一第二方向引導該發射光及該反射可見光。
  81. 如請求項62至80中任一項之方法，其中濾出該發射光及該反射可見光包括阻止具有約775 nm至約795 nm之一波長的光從中通過。
  82. 如請求項62至81中任一項之方法，其中濾出該發射光及該反射可見光包括阻止具有約785 nm之一波長的光從中通過。
  83. 如請求項62至82中任一項之方法，該方法進一步包括對該發射光及該反射可見光進行偏振。
  84. 如請求項62至83中任一項之方法，該方法進一步包括對該擴散激發光進行濾波。
  85. 如請求項84之方法，其中對該擴散激發光進行濾波包括濾出小於約720 nm、725 nm、730 nm、735 nm、740 nm、750 nm、755 nm、760 nm、770 nm、780 nm、800 nm或更大之波長，包括其間之增量。
  86. 如請求項62至85中任一項之方法，其中該激發光為一紅外激發光或一近紅外激發光。
  87. 如請求項62至86中任一項之方法，該方法進一步包括藉由以下操作來監視該激發光： (a) 用一激發光監視器來量測該激發光之一功率； (b) 用一感測器系統來量測該擴散激發光之一擴散束形狀；或 (c) 該兩者。
  88. 如請求項87之方法，其中該激發光監視器藉由接收該激發光之一重定向部分來量測該激發光之該功率。
  89. 如請求項87之方法，其中一第一擴散束形狀計量測在該擴散束形狀之一中心處的該擴散束之一功率，且其中一第二擴散束形狀計量測在該擴散束形狀之一邊緣處的該擴散束之該功率。
  90. 如請求項87至89中任一項之方法，其中該激發光監視器、該第一擴散束形狀計、該第二擴散束形狀計或其任何組合或任何數目之感測器/計包括一光電二極體、一相機、一壓電感測器、一綫性感測器陣列、一CMOS感測器或其任何組合。
  91. 如請求項87至90中任一項之方法，該方法進一步包括由2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個額外束形狀計來量測該擴散束之該功率。
  92. 如請求項91之方法，其中該第一束形狀計、該第二束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為一一維陣列。
  93. 如請求項91之方法，其中該第一束形狀計、該第二束形狀計、該等額外束形狀計或其任何組合被佈置為一二維陣列。
  94. 如請求項87至93中任一項之方法，其中一激發光功率計、該第一擴散束形狀計、該第二擴散束形狀計或其任何組合包括一光電二極體、一相機、一壓電感測器、一綫性感測器陣列、一CMOS感測器或其任何組合。
  95. 如請求項87至94中任一項之方法，其中該激發光功率計、該第一擴散束形狀計、該第二擴散束形狀計或其任何組合位於該激發束之路徑中或位於一光學組件後面。
  96. 如請求項62至95中任一項之方法，該方法進一步包括若出現如下情況則關閉該激發光： (a) 該激發光之一量測功率偏離一設定之激發光功率達一第一預定值； (b) 一擴散束形狀偏離一設定之束形狀達一第二預定值；或 (c) 該兩者。
  97. 如請求項62至96中任一項之方法，其中該激發光具有一關閉模式及一開啓模式。
  98. 如請求項62至97中任一項之方法，該方法進一步包括藉由一非暫時性電腦可讀儲存媒體自一影像感測器接收該等影像訊框，該非暫時性電腦可讀儲存媒體編碼有一電腦程式，該電腦程式包括可由一處理器執行之指令。
  99. 如請求項98之方法，其中自該影像感測器接收該等影像訊框係藉由一成像纜綫、一無綫連接或兩者來執行。
  100. 如請求項99之方法，其中該無線連接包括一藍芽連接、一Wi-Fi連接、一蜂巢式資料連接、一RFID連接或其任何組合。
  101. 一種由雷射誘發螢光團激發形成一第一重疊影像之計算機實施方法，該方法包括： (a) 接收複數個影像訊框序列，每一影像訊框序列包括： (i) 當該雷射處於一關閉模式或處於一打開模式時捕獲的一VIS訊框；及 (ii) 當該雷射處於一打開模式時捕獲的一主要量之NIR或IR訊框； (b) 藉由減去一個校正VIS訊框來校正每一NIR或IR訊框； (c) 藉由將一第一經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生一第一NIR或IR影像； (d) 藉由將一第一VIS訊框與在該第一VIS訊框後面的一V量之VIS訊框相加來產生一第一VIS影像；及 (e) 將該經校正NIR或IR影像與該VIS影像重疊以形成該第一重疊影像。
  102. 如請求項101之方法，其中一校正VIS訊框為與一第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中、在該NIR訊框之該訊框序列的後一個訊框序列中、在該NIR訊框之該訊框序列的前一個訊框序列中或其組合中的一VIS訊框。
  103. 如請求項101或102之方法，其中產生一第一VIS影像係藉由直接顯示一第一VIS訊框或在一累加器中將一第一VIS訊框與在該第一VIS訊框後面的一V量之VIS訊框相加來達成。
  104. 如請求項101或102之方法，其中藉由將合計量之經校正NIR或IR影像與一合計量之VIS影像重疊以形成該第一重疊影像來獲得該等重疊影像。
  105. 如請求項101至104中任一項之方法，其中該V量為零或更大。
  106. 如請求項105之方法，其中一序列包括一主要量之NIR訊框及一VIS訊框，用於任何給定NIR或IR訊框之該校正VIS訊框為時間上最接近於該給定NIR或IR訊框的該VIS訊框，不管該校正VIS訊框與該給定NIR或IR訊框是在同一個訊框序列中、在該給定NIR或IR訊框的前一個訊框序列中抑或在後一個訊框序列中。
  107. 如請求項101至106中任一項之方法，其中(N+1)等於或大於該主要量。
  108. 如請求項101至107中任一項之方法，其中產生該第一經校正NIR或IR影像進一步包括將該第一經校正NIR或IR訊框前面的M量之經校正NIR或IR訊框相加。
  109. 如請求項101至108中任一項之方法，其中減去時間上最接近或最靠近每一NIR訊框之一校正VIS訊框減少或最小化或校正由該VIS訊框、該NIR或IR訊框或該兩者之捕獲之間的移動造成的一運動僞影。
  110. 如請求項101至109中任一項之方法，其中每一影像訊框序列進一步包括僅在環境光下捕獲之一或多個DRK訊框。
  111. 如請求項110之方法，其中校正每一NIR或IR訊框進一步包括自該NIR或IR訊框減去該一或多個DRK訊框中的至少一者。
  112. 如請求項110或111之方法，其中每一NIR或IR訊框之一信號增益等於該一或多個DRK訊框中之至少一者的一信號增益乘以一捕獲之輸入動態範圍。
  113. 如請求項111或112中任一項之方法，其中該等VIS訊框中之每一者及該等NIR或IR訊框中之每一者藉由具有可見及NIR或IR像素之一感測器來捕獲。
  114. 如請求項113之方法，其中該等VIS訊框中之一或多者及該等NIR或IR訊框中之一或多者包含於一單個訊框中。
  115. 如請求項110至114中任一項之方法，其中減去該DRK訊框包括減去該DRK訊框乘以該NIR或IR訊框之一曝光量與該一或多個DRK訊框中之至少一者之一曝光量之間的一比率。
  116. 如請求項110至115中任一項之方法，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之該VIS訊框及一或多個序列之該NIR或IR訊框藉由具有可見及NIR或IR像素的一感測器捕獲。
  117. 如請求項116之方法，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之該VIS訊框及一或多個序列之該NIR或IR訊框包含於一單個訊框中。
  118. 如請求項116或117之方法，其中當該雷射處於該打開模式時，捕獲該VIS訊框。
  119. 如請求項116至118中任一項之方法，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者包括該VIS訊框。
  120. 如請求項116至118中任一項之方法，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者不包括該VIS訊框。
  121. 如請求項101至120中任一項之方法，該方法進一步包括： (a) 藉由將第(N+1)或第(N+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生一第二經校正NIR或IR影像； (b) 藉由將一第二VIS訊框與在該第二VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生一第二VIS影像；及 (c) 將該第二經校正NIR或IR影像與該第二VIS影像重疊以形成一第二重疊影像。
  122. 如請求項101至121中任一項之方法，其中N+1等於X乘以該主要量，其中X為大於2之一整數，其中一應用程式進一步包括一模組，該模組藉由將第(N +主要量+1)個或第(N +主要量+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生一第二NIR或IR影像。
  123. 如請求項101至122中任一項之方法，該方法進一步包括由兩個或更多個重疊影像形成一顯示影像。
  124. 如請求項123之方法，其中為每一序列形成一個顯示影像。
  125. 如請求項123之方法，其中由兩個或更多個序列形成一個顯示影像。
  126. 一種電腦實施系統，該電腦實施系統包括：一數位處理裝置，該數位處理裝置包括：至少一個處理器；一作業系統，該作業系統經組態以執行可執行指令；一記憶體；及一電腦程式，該電腦程式包括指令，該等指令可由該數位處理裝置執行以產生用於由雷射誘發螢光團激發形成一第一重疊影像的一應用程式，該應用程式包括：  (a) 一模組，該模組接收複數個影像訊框序列，每一影像訊框序列包括： (i) 當該雷射處於一關閉模式或處於一打開模式時捕獲的一VIS訊框；及 (ii) 當該雷射處於一打開模式時捕獲的一主要量之NIR或IR訊框； (b) 一模組，該模組藉由減去一個校正VIS訊框來校正每一NIR或IR訊框； (c) 一模組，該模組藉由將一第一經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生一第一NIR或IR影像； (d) 一模組，該模組藉由將一第一VIS訊框與在該第一VIS訊框後面的一V量之VIS訊框相加來產生一第一VIS影像；及 (e) 一模組，該模組將該NIR或IR影像與該VIS影像重疊以形成該第一重疊影像。
  127. 如請求項126之系統，其中該校正VIS訊框為與該第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中、在該NIR訊框之該訊框序列的後一個訊框序列中、在該NIR訊框之該訊框序列的前一個訊框序列中或其組合中的一VIS訊框。
  128. 如請求項126或127之系統，其中產生一第一VIS影像係藉由直接顯示一第一VIS訊框或在一累加器中將一第一VIS訊框與在該第一VIS訊框後面的一V量之VIS訊框相加來達成。
  129. 如請求項126或127之系統，其中該等重疊NIR或IR影像係藉由將一合計量之NIR或IR影像與該合計量之VIS影像重疊以形成該第一重疊影像來獲得。
  130. 如請求項126至128中任一項之系統，其中該V量為零或更大。
  131. 如請求項130之系統，其中一序列包括一主要量之NIR訊框及一VIS訊框，用於任何給定NIR或IR訊框之該校正VIS訊框為時間上最接近於該給定NIR或IR訊框的該VIS訊框，不管該校正VIS訊框與該給定NIR或IR訊框是在同一個訊框序列中、在該給定NIR或IR訊框的前一個訊框序列中抑或在後一個訊框序列中。
  132. 如請求項126至131中任一項之系統，其中(N+1)等於或大於該主要量。
  133. 如請求項126至132中任一項之系統，其中產生該第一NIR或IR影像進一步包括將該第一經校正NIR或IR訊框前面的M量之經校正NIR或IR訊框相加。
  134. 如請求項126至133中任一項之系統，其中減去時間上最接近或最靠近每一NIR訊框之一校正VIS訊框減少、最小化或校正由該VIS訊框、該NIR或IR訊框或該兩者之捕獲之間的移動造成的一運動僞影。
  135. 如請求項126至134中任一項之系統，其中每一影像訊框序列進一步包括僅在環境光下捕獲之一或多個DRK訊框。
  136. 如請求項135之系統，其中校正每一NIR或IR訊框進一步包括自該NIR或IR訊框減去該一或多個DRK訊框中的至少一者。
  137. 如請求項135或136之系統，其中每一NIR或IR訊框之一信號增益等於該一或多個DRK訊框中之至少一者的一信號增益乘以一捕獲之輸入動態範圍。
  138. 如請求項135至137中任一項之系統，其中該等VIS訊框中之每一者及該等NIR或IR訊框中之每一者藉由具有可見及NIR或IR像素之一感測器來捕獲。
  139. 如請求項138之系統，其中該等VIS訊框中之一或多者及該等NIR或IR訊框中之一或多者包含於一單個訊框中。
  140. 如請求項135至139中任一項之系統，其中減去該DRK訊框包括減去該DRK訊框乘以該NIR或IR訊框之一曝光量與該一或多個DRK訊框中之至少一者之一曝光量之間的一比率。
  141. 如請求項135至140中任一項之系統，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之該VIS訊框及一或多個序列之該NIR或IR訊框藉由具有可見及NIR或IR像素的一感測器捕獲。
  142. 如請求項141之系統，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之該VIS訊框及一或多個序列之該NIR或IR訊框包含於一單個訊框中。
  143. 如請求項141或142之系統，其中當該雷射處於該打開模式時，捕獲該VIS訊框。
  144. 如請求項141至143中任一項之系統，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者包括該VIS訊框。
  145. 如請求項142至143中任一項之系統，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者不包括該VIS訊框。
  146. 如請求項126至145中任一項之系統，其中該應用程式進一步包括 (a) 一模組，該模組藉由將第(N+1)或第(N+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生一第二NIR或IR影像； (b) 一模組，該模組藉由將一第二VIS訊框與在該第二VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生一第二VIS影像；及 (c) 一模組，該模組將該第二NIR或IR影像與該第二VIS影像重疊以形成一第二重疊影像。
  147. 如請求項126至146中任一項之系統，其中N+1等於X乘以該主要量，其中X為大於2之一整數，其中該應用程式進一步包括一模組，該模組藉由將第(N +主要量+1)個或第(N +主要量+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生一第二NIR或IR影像。
  148. 如請求項126至147中任一項之系統，該系統進一步包括由兩個或更多個重疊影像形成一顯示影像。
  149. 如請求項148之系統，其中為每一序列形成一個顯示影像。
  150. 如請求項148之系統，其中由兩個或更多個序列形成一個顯示影像。
  151. 一種非暫時性電腦可讀儲存媒體，該非暫時性電腦可讀儲存媒體編碼有一電腦程式，該電腦程式包括指令，該等指令可由一處理器執行以產生用於由雷射誘發螢光激發形成一第一重疊影像的一應用程式，該應用程式包括： (a) 一模組，該模組接收複數個影像訊框序列，每一影像訊框序列包括： (i) 當該雷射處於一關閉模式或處於一打開模式時捕獲的一VIS訊框；及 (ii) 當該雷射處於一打開模式時捕獲的一主要量之NIR或IR訊框； (b) 一模組，該模組藉由減去一個校正VIS訊框來校正每個NIR或IR訊框； (c) 一模組，該模組藉由將一第一經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生一第一NIR或IR影像； (d) 一模組，該模組藉由將一第一VIS訊框與在該第一VIS訊框後面的一V量之VIS訊框相加來產生一第一VIS影像；及 (e) 一模組，該模組將該NIR或IR影像與該VIS影像重疊以形成該第一重疊影像。
  152. 如請求項151之媒體，其中該校正VIS訊框為與該第一NIR或IR訊框在同一個訊框序列中、在該NIR訊框之該訊框序列的後一個訊框序列中、在該NIR訊框之該訊框序列的前一個訊框序列中或其組合中的一VIS訊框。
  153. 如請求項151或152之媒體，其中產生一第一VIS影像係藉由直接顯示一第一VIS訊框或在一累加器中將一第一VIS訊框與在該第一VIS訊框後面的一V量之VIS訊框相加來達成。
  154. 如請求項151或152之媒體，其中該等重疊NIR或IR影像係藉由將一合計量之NIR或IR影像與該合計量之VIS影像重疊以形成該第一重疊影像來獲得。
  155. 如請求項151至154中任一項之媒體，其中該V量為零或更大。
  156. 如請求項155之媒體，其中一序列包括一主要量之NIR訊框及一VIS訊框，用於任何給定NIR或IR訊框之該校正VIS訊框為時間上最接近於該給定NIR或IR訊框的該VIS訊框，不管該校正VIS訊框與該給定NIR或IR訊框是在同一個訊框序列中、在該給定NIR或IR訊框的前一個訊框序列中抑或在後一個訊框序列中。
  157. 如請求項151至156中任一項之媒體，其中(N+1)等於或大於該主要量。
  158. 如請求項151至157中任一項之媒體，其中產生該第一NIR或IR影像進一步包括將該第一經校正NIR或IR訊框前面的M量之經校正NIR或IR訊框相加。
  159. 如請求項151至158中任一項之媒體，其中減去時間上最接近或最靠近每一NIR訊框之一校正VIS訊框減少、最小化或校正由該VIS訊框、該NIR或IR訊框或該兩者之捕獲之間的移動造成的一運動僞影。
  160. 如請求項151至159中任一項之媒體，其中每一影像訊框序列進一步包括僅在環境光下捕獲之一或多個DRK訊框。
  161. 如請求項160之媒體，其中校正每一NIR或IR訊框進一步包括自該NIR或IR訊框減去該一或多個DRK訊框中的至少一者。
  162. 如請求項160或161之媒體，其中每一NIR或IR訊框之一信號增益等於該一或多個DRK訊框中之至少一者的一信號增益乘以一捕獲之輸入動態範圍。
  163. 如請求項160至162中任一項之媒體，其中該等VIS訊框中之每一者及該等NIR或IR訊框中之每一者藉由具有可見及NIR或IR像素之一感測器來捕獲。
  164. 如請求項163之媒體，其中該等VIS訊框中之一或多者及該等NIR或IR訊框中之一或多者包含於一單個訊框中。
  165. 如請求項160至164中任一項之媒體，其中減去該DRK訊框包括減去該DRK訊框乘以該NIR或IR訊框之一曝光量與該一或多個DRK訊框中之至少一者之一曝光量之間的一比率。
  166. 如請求項160至165中任一項之媒體，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之該VIS訊框及一或多個序列之該NIR或IR訊框藉由具有可見及NIR或IR像素的一感測器捕獲。
  167. 如請求項166之媒體，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者、一或多個序列之該VIS訊框及一或多個序列之該NIR或IR訊框包含於一單個訊框中。
  168. 如請求項166或167之媒體，其中當該雷射處於該打開模式時，捕獲該VIS訊框。
  169. 如請求項166至168中任一項之媒體，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者包括該VIS訊框。
  170. 如請求項166至168中任一項之媒體，其中該一或多個DRK訊框中之至少一者不包括該VIS訊框。
  171. 如請求項151至170中任一項之媒體，其中該應用程式進一步包括 (a) 一模組，該模組藉由將第(N+1)或第(N+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生一第二NIR或IR影像； (b) 一模組，該模組藉由將一第二VIS訊框與在該第二VIS訊框後面的V量之VIS訊框相加來產生一第二VIS影像；及 (c) 一模組，該模組將該第二NIR或IR影像與該第二VIS影像重疊以形成一第二重疊影像。
  172. 如請求項151至171中任一項之媒體，其中N+1等於X乘以該主要量，其中X為大於2之一整數，其中該應用程式進一步包括一模組，該模組藉由將第(N +主要量+1)個或第(N +主要量+2)個經校正NIR或IR訊框與N量之後續經校正NIR或IR訊框相加來產生一第二NIR或IR影像。
  173. 如請求項151至172中任一項之媒體，該媒體進一步包括由兩個或更多個重疊影像形成一顯示影像。
  174. 如請求項173之媒體，其中為每一序列形成一個顯示影像。
  175. 如請求項173之媒體，其中由兩個或更多個序列形成一個顯示影像。
  176. 一種對來自一受試者之一樣本中的一異常組織、癌症、腫瘤、脈管系統或結構進行成像之方法，該方法包括藉由使用一成像系統對螢光成像來產生該脈管系統或結構之一影像，該系統包括：  (a) 如請求項1至47中任一項之成像系統；或 (b) 如請求項48至61中任一項之成像平台。
  177. 一種對來自一受試者之一樣本中的一異常組織、癌症、腫瘤、脈管系統或結構進行成像之方法，該方法包括藉由使用一成像系統方法對螢光成像來產生該異常組織、癌症、腫瘤、脈管系統或結構之一影像，該系統方法包括： (a) 如請求項62至100中任一項之成像方法。
  178. 如請求項176或177之方法，其中該成像螢光為自發螢光、一顯影或成像劑、化學劑、一放射性標記劑、一放射增敏劑、一光增敏劑、螢光團、治療劑、一成像劑、一診斷劑、一蛋白質、一肽、一奈米顆粒或一小分子或其任何組合或其任何組合。
  179. 如請求項176至178中任一項之方法，其中該成像螢光為自發螢光、一顯影或成像劑、化學劑、一放射性標記劑、放射增敏劑、光增敏劑、螢光團、治療劑、一成像劑、一診斷劑、一蛋白質、一肽、一奈米顆粒或一小分子或其任何組合。
  180. 如請求項176至179中任一項之方法，其中該方法進一步包括向該受試者施用一顯影或成像劑。
  181. 一種對來自一受試者之一螢光團中的一異常組織、癌症、腫瘤、脈管系統或結構進行成像之方法，該方法包括： (a) 向該受試者施用一顯影或成像劑； (b) 藉由使用一成像系統對該顯影或成像劑進行成像來產生該異常組織、癌症、腫瘤、脈管系統或結構的一影像，該系統包括： (i) 如請求項1至47中任一項之成像系統；或 (ii) 如請求項48至61中任一項之成像平台。
  182. 一種對來自一受試者之一螢光團中的一異常組織、癌症、腫瘤、脈管系統或結構進行成像之方法，該方法包括： (a) 向該受試者施用一顯影或成像劑； (b) 藉由使用一成像系統方法對該顯影或成像劑進行成像來產生該異常組織、癌症、腫瘤、脈管系統或結構的一影像，該系統方法包括： (i) 如請求項62中任一項之成像方法。
  183. 如請求項181或182之方法，其中該顯影或成像劑包括一染料、一螢光團、一螢光生物素化合物、一發光化合物、一化學發光化合物或其任何組合。
  184. 如請求項181至183中任一項之方法，其中該顯影或成像劑吸收約200 mm至約900 mm之間的一波長。
  185. 如請求項181至184中任一項之方法，其中該顯影或成像劑包括：DyLight-680、DyLight-750、VivoTag-750、DyLight-800、IRDye-800、VivoTag-680、Cy5.5或靛青綠(ICG)及前述各者之任何衍生物；螢光素及螢光染料(例如，異硫氰酸螢光素或FITC、萘基螢光素、4ʹ,5ʹ-二氯-2ʹ,7ʹ-二甲氧基螢光素、6-羧基螢光素或FAM等)、碳青、部花青素、苯乙烯基染料、氧雜菁染料、藻紅素、赤藻紅、曙紅、玫瑰紅染料(例如，四甲基羧基-玫瑰紅或TAMRA、羧基玫瑰紅6G、羧基-X-玫瑰紅(ROX)、麗絲胺玫瑰紅B、玫瑰紅6G、玫瑰紅綠、玫瑰紅紅、四甲基玫瑰紅(TMR)等)、香豆素及香豆素染料(例如，甲氧基香豆素、二烷基氨基香豆素、羥基香豆素、氨基甲基香豆素(AMCA)等)、俄勒岡綠染料(例如，俄勒岡綠488、俄勒岡綠500、俄勒岡綠514等)、德克薩斯紅、德克薩斯紅-X、光譜紅、光譜綠、花青染料(例如，CY-3、Cy-5、CY-3.5、CY-5.5等)、ALEXA FLUOR染料(例如，ALEXA FLUOR 350、ALEXA FLUOR 488、ALEXA FLUOR 532、ALEXA FLUOR 546、ALEXA FLUOR 568、ALEXA FLUOR 594、ALEXA FLUOR 633、ALEXA FLUO R660、ALEXA FLUOR 680等)、BODIPY染料(例如，BODIPY FL、BODIPY R6G、BODIPY TMR、BODIPY TR、BODIPY 530/550、BODIPY 558/568、BODIPY 564/570、BODIPY 576/589、BODIPY 581/591、BODIPY 630/650、BODIPY 650/665等)、IRD染料(例如，IRD40、IRD 700、IRD 800等)、7-氨基香豆素、二烷基氨基香豆素反應性染料、6,8-二氟-7-羥基香豆素螢光團、羥基香豆素衍生物、烷氧基香豆素衍生物、琥珀醯亞胺酯、芘琥珀醯亞胺酯、吡啶基唑衍生物、氨基萘基染料、丹磺醯氯、dapoxyl染料、Dapoxyl磺醯氯、胺反應性Dapoxyl琥珀醯亞胺酯、羧酸反應性Dapoxyl (2-氨基乙基)磺醯胺)、bimane染料、bimane巰基乙酸、NBD染料、QsY 35或其任何組合。
  186. 如請求項181至185中任一項之方法，其中該施用包括靜脈內施用、肌肉內施用、皮下施用、眼內施用、動脈內施用、腹膜施用、瘤內施用、皮內施用或其任何組合。
  187. 如請求項181至186中任一項之方法，其中該成像包括組織成像、離體成像、術中成像或其任何組合。
  188. 如請求項181至187中任一項之方法，其中該樣本係在一體內樣本、一原位樣本、一離體樣本或一術中樣本中。
  189. 如請求項181至188中任一項之方法，其中該樣本為一器官、一器官子結構、一組織或一細胞。
  190. 如請求項181至189中任一項之方法，其中該樣本自發螢光。
  191. 如請求項186之方法，其中該樣本之自發螢光包括存在於一腫瘤或惡性腫瘤中之一眼部螢光團、色胺酸或蛋白質。
  192. 如請求項181至191中任一項之方法，其中該方法用於使血管流動或血管通暢視覺化。
  193. 如請求項181至192中任一項之方法，其中該異常組織、癌症、腫瘤、脈管系統或結構包括一血管、淋巴管系統、神經元脈管系統或CNS結構。
  194. 如請求項181至193中任一項之方法，其中該成像為血管造影術、動脈造影術、淋巴造影術或膽管造影術。
  195. 如請求項181至194中任一項之方法，其中該成像包括偵測一血管異常、血管畸形、血管病變、器官或器官子結構、癌症或患病區域、組織、結構或細胞。
  196. 如請求項195之方法，其中該血管異常、血管畸形或血管病變為一動脈瘤、一動靜脈畸形、一海綿狀血管畸形、一靜脈畸形、一淋巴管畸形、一毛細血管擴張症、一混合血管畸形、一硬脊膜動靜脈瘺或其一組合。
  197. 如請求項181至196中任一項之方法，其中一器官或器官子結構為腦、心臟、肺、腎、肝或胰腺。
  198. 如請求項181至197中任一項之方法，該方法進一步包括對該受試者進行手術。
  199. 如請求項198之方法，其中該手術包括血管成形術、心血管手術、動脈瘤修復、瓣膜置換術、動脈瘤手術、動靜脈畸形或海綿狀血管畸形手術、靜脈畸形手術、淋巴管畸形手術、毛細血管擴張手術、混合血管畸形手術或一脊髓硬腦膜動靜脈瘻管手術、修復或搭橋、動脈搭橋、器官移植、整形手術、眼科手術、生殖系統手術、支架插入或更換、斑塊消融、去除該受試者之該癌症或患病區域、組織、結構或細胞，或任何其組合。
  200. 如請求項181至199中任一項之方法，其中該成像包括在手術之後對該受試者之一血管異常、癌症或患病區域、組織、結構或細胞進行成像。
  201. 如請求項181至200中任一項之方法，該方法進一步包括治療該受試者體內之一癌症。
  202. 如請求項181至201中任一項之方法，該方法進一步包括修復一顱內CNS血管缺損、一脊髓CNS血管缺損；外周血管缺損；去除異常血管化組織；眼部成像及修復；吻合術；重建或整形手術；動脈粥樣硬化斑塊消融或治療或再狹窄；諸如神經、腎臟、甲狀腺、副甲狀腺、肝段或輸尿管等重要器官或結構之修復或切除(包括選擇性切除)、保留(包括選擇性保留)；手術期間之識別及管理(有時保留，有時選擇性切除)；四肢缺血之診斷及治療；或治療慢性傷口。
  203. 如請求項202之方法，其中該顱內血管缺損及/或該脊髓血管缺損包括一動脈瘤、一動靜脈畸形、一海綿狀血管畸形、一靜脈畸形、一淋巴管畸形、一毛細血管擴張症、一混合血管畸形、或一硬脊膜動靜脈瘺或其任何組合。
  204. 如請求項202之方法，其中該外周血管缺損包括一動脈瘤、一冠狀動脈旁路、另一條血管旁路、一海綿狀血管畸形、一動靜脈畸形、一靜脈畸形、一淋巴管畸形、一毛細血管擴張症、一混合血管畸形、一硬脊膜動靜脈瘺或其任何組合。
  205. 如請求項202之方法，其中該異常血管化之組織包括子宮內膜異位症或一腫瘤。
  206. 如請求項181至205中任一項之方法，其中該方法進一步包括使用以下一或多者進行放射學或螢光成像：一X射線攝影術、磁共振成像(MRI)、一超音波、內窺鏡檢查、彈性成像、觸覺成像、熱成像、流式細胞分析技術、醫學攝影、核醫學功能成像技術、正電子發射斷層攝影術(PET)、一單光子發射電腦斷層攝影術(SPECT)、一顯微鏡、一手術顯微鏡、一共焦顯微鏡、一螢光鏡、一外窺鏡、一手術機器人、一手術器械或其任何組合。
  207. 如請求項181至206中任一項之方法，其中該方法包括使用以下各者中之一或多者來量測及/或量化螢光：一顯微鏡、一共焦顯微鏡、一螢光鏡、一外窺鏡、一手術機器人、一手術器械或其任何組合。
  208. 如請求項181至207中任一項之方法，其中該系統與以下各者結合或整合至以下各者中：一顯微鏡、一共焦顯微鏡、一螢光鏡、一外窺鏡、一手術機器人、一手術器械或其任何組合。
  209. 如請求項181至208中任一項之方法，其中該系統包括一顯微鏡、一共焦顯微鏡、一螢光鏡、一外窺鏡、一手術機器人、一手術器械或其任何組合。
  210. 如請求項181至209中任一項之方法，其中該顯微鏡、該共焦顯微鏡、該螢光鏡、該外窺鏡、該手術器械、該內窺鏡或該手術機器人中的至少一者包括一手術顯微鏡、共焦顯微鏡、螢光鏡、外窺鏡、內窺鏡、檢眼鏡、視網膜相機系統、光學相干斷層攝影(OCT)系統、手術機器人或其任何組合。
  211. 如請求項181至210中任一項之方法，其中該系統經組態以對一治療劑進行偵測、成像或評估；對一伴隨診斷劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；對該治療劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；對該伴隨成像劑之安全性或生理效應進行偵測、成像或評估；或其任何組合。
  212. 如請求項181至211中任一項之方法，其中一顯影或成像劑之安全性或生理效應為生物利用率、攝取、濃度、存在、分佈及清除、代謝、藥物動力學、定位、血液濃度、組織濃度、比率、血液或組織中濃度之量測、治療窗口、範圍及最佳化、或其任何組合。
  213. 如請求項181至212中任一項之方法，其中該方法包括施用一伴隨診斷劑、一治療劑或一成像劑，且其中該成像包括偵測該伴隨診斷劑、該治療劑或該成像劑。
  214. 如請求項213之方法，其中該伴隨診斷劑、該治療劑或該成像劑包括一化學劑、一放射性標記劑、放射性核素、放射性核素螯合劑、放射增敏劑、光增敏劑、螢光團、治療劑、一成像劑、一診斷劑、一蛋白質、一肽、一奈米顆粒或一小分子。
  215. 一種用於對一螢光團進行成像之方法，該方法包括： (a) 藉由一光源發射一激發光以自一樣本誘發螢光； (b) 由複數個源發射一或多個激發光以自該樣本以多個發射頻帶誘發螢光； (c) 藉由複數個光學器件將該激發光引導至該樣本； (d) 藉由複數個光學器件自該樣本接收該螢光，其中該發射光係與自該樣本接收到之螢光實質上同軸地被引導至該樣本，以便減少陰影； (e) 在一偵測器上形成該樣本之一螢光影像及該樣本之一可見光影像；及 (f) 在複數個偵測器上形成該樣本之一螢光影像及該樣本之一可見光影像。
  216. 如請求項215之方法，其中一螢光團係在該樣本內。
  217. 如請求項215至216之方法，其中在該樣本中包括一組織、一生理結構或一器官中之至少一者。
  218. 如請求項215至217之方法，其中該樣本如任何前述請求項所述。
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