利用低相干干涉测量法识别组织的系统和方法技术方案

一种适于使用一维干涉测距图像实时针吸活组织检查组织差异的设备，其包括具有套管和针、插入所述针内的光纤以及与光纤相连的光纤成像系统的活组织检查装置。所述成像系统获取图像并将光学性质和图案与标准化组织样本图像的数据库进行比较以确定不同的组织类型。执行活组织检查的医师通过与活组织检查装置相关联的并与成像系统相连的反馈部件获得反馈。当朝目标组织插入针时，所述反馈部件能够提供关于所接触到组织类型的可视的、声音的或振动的反馈。可根据不同的活组织检查对反馈部件进行编程，使得用户能够启动按钮以便根据所需过程和将接触的预测组织选择显示器或其他反馈机构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在针吸活组织检查过程种利用干涉测距(ranging)确定组织类型的设备和方法。更特别地，本专利技术涉及一种包括探针和在活组织检查过程中检测各种组织类型的运算法则的成像系统。此外，还提供一种利用所述成像系统区分组织类型的方法。
技术介绍
手术和活组织检查过程中低效率的重要原因是医师通过肉眼检查不能确认组织类型。例如，头和颈部外科手术，通过肉眼检查不能区分肌肉、脂肪、淋巴结和甲状旁腺导致非必要的手术之间，进而增加这些过程的费用。此外，当没有通过显象方式进行引导时，在25％至35％的情况中，精确的针吸活组织检查获得非诊断组织。在医学中，迫切需要一种廉价、便携和有效的识别组织类型的方法。之前已经描述了在探针中使用光学相干层析成象和共焦显微术。这些探针让医师获得组织图像。可是，这些常规的探针具有某些缺陷。这些探针中所使用的方法需要通过以二维方式扫描斑点而在样本上成像单一的聚焦斑点，以便产生目标的二维图像。这些公知的成像探针系统的扫描和成像的必要条件需要复杂且昂贵的一次性元件以及面板控制台元件。现在的成像探针的一些元件需要复杂而昂贵的构造，而这使得探针的常规运用实际上不可能。此外，目前的成像探针使用复杂而昂贵的定制的注射器，其不能被消毒或处理。在过去，已经进行了研究来估算用于组织诊断的低相干干涉测量法(“LCI”)成像的使用。光学相干层析成象(“OCT”)是通过获得许多轴向扫描的同时扫描跨过样本的样本臂梁进而产生二维图像的LCI成像。为了执行LCI图像，常规系统必须满足几个严格要求，包括使用1.高速基准臂延迟扫描(至少1,000scans/second)，2.高功率的宽带宽光源(至少5mW)，3.复杂的探针(必须具有至少一个透镜和扫描机构)，4.昂贵的数据采集设备，以及5.图像显示器。常规系统的这些必要条件显著地增加了OCT系统和OCT探针的成本。期望的是具有低成本且精确的成像系统、方法和具有足够分辨率的针吸活组织检查探针，在短时间额外培训的情况下，医师能够使用所述探针。同样，也期望具有一能够使用常规注射器的针吸活组织检查探针和探针组合以避免改进和制造定制套管或针的高成本。也期望上述示例性系统能够提供关于活体组织探针的进程和位置的实时或近实时的反馈。但已经到达目标区域或如果已经遇到不适当的组织，则上述探针也能够确定各种组织类型和分界面(interfaces)，并能够向用户发出警报。分界面是在具有光学折射率的一个组织与另一个接近时发生的折射率界面。所述折射率对于组织的分子构成是唯一的，因此全部组织都出现分界面。这些折射率界面可以引起散射，所述散射为LCI和OCT检测信号。结合所附权利要求，基于阅读本专利技术以下实施例的详细说明，使得本专利技术的其他特征优势变得清晰。
技术实现思路
本专利技术通常提供利用干涉测距辨认组织类型的装置、方法、软件配置和存储介质。所述装置的或可处理部份使用单独的单模光纤，所述单模光纤便宜且符合临床可用探针的内腔(lumen)。所述单独的单模光纤可以具有125μm和250μm之间的直径。根据本专利技术，不需要二维图像。因此，成像系统必要条件显著减少。所述必要条件包括但不限于使用1.低功率宽带宽光源(0.001-0.5mW)，2.一种简单的探针(不需要透镜或扫描机构)，3.廉价的数据采集设备，4.简单、廉价而小的检波器设备，以及5.简化的图像显示器或声音通知设备。相应地，根据本专利技术使用一维干涉测距识别组织的系统，使得系统控制台的成本和尺寸减少并使一次性数据收集探针的成本显著减少。可以以远低于现有系统的材料成本构造根据本专利技术的一次性探针，并且所需的光源和检测装置花费也明显少于常规的OCT系统。这些因素能够使这些探针用于非常普通的过程中，如放置静脉内导管或引导腰椎穿刺、此外，由于系统组件的成本减少和尺寸缩小，所以能够以手持部件的形式实现本专利技术。结合所附权利要求阅读本专利技术实施例的以下详细描述，使得本专利技术的其他特征和优势变得清晰。附图的简要说明根据以下结合附图的详细说明，使得本专利技术的其他目的、特征和优势变得清晰，在所述附图中示出了本专利技术的说明性实施例，其中附附图说明图1A为对于肌肉组织的LCI反射率的图表。附图1B为对于脂肪组织的LCI反射率的图表。附图2为根据本专利技术一个示例性实施例的组织识别系统的示意图。附图3A-C为根据本专利技术一个示例性实施例的不同光纤和探针设计的区域示意图。附图4为根据本专利技术一个示例性实施例的活体组织穿针内腔中干涉测距探针的示意图。附图5为根据本专利技术一个示例性实施例的注射器干涉测距探针的示意图，其中所述探针具有插入通过注射器体的单模光纤。附图6为根据本专利技术一个示例性实施例的注射器干涉测距探针的示意图，其中所述探针具有插入通过活塞的单模光纤。附图7为根据本专利技术示意性实施例的注射器干涉测距探针的示意图，所述探针具有插入通过注射器针头锁和针套(housing)之间的中间接合器。附图8为根据本专利技术示意性实施例的注射器干涉测距探针的示意图，所述探针具有插入通过注射器针头锁和针套之间的中间接合器并包括位移传感器。附图9为根据本专利技术一个示例性实施例的具有活化枪(activationgun)的针吸活组织检查设备的示意图。附图10为根据本专利技术一个示例性实施例的套管的示意图，所述套管在体内具有干涉测距探针。附图11为根据本专利技术一个示例性实施例的套管的示意图，所述套管在内腔内具有干涉测距探针。附图12为根据本专利技术一个示例性实施例的电灸装置中具有干涉测距探针的套管的示意图。附图13A为标准探针和针套的示意图。附图13B为根据本专利技术一个示例性实施例的标准探针和修改针套的示意图。附图14为根据本专利技术一个示例性实施例的干涉测距探针光学连接器的示意图。附图15为根据本专利技术一个示例性实施例的具有相关反馈部件的活组织检查探针的示意图。附图16为根据本专利技术一个示例性实施例的枪和启动按钮的示意详图。附图17为根据本专利技术一个示例性实施例的组织识别方法的流程图。附图18为根据本专利技术一个示例性实施例的系统配置的示意图。附图19为根据本专利技术一个示例性实施例的信号处理顺序的流程图。在整个附图中，除非另外说明，否则相同的参考数字和字母用于表示所示实施例中相同的特征、元件、组件或部分。此外，虽然现在参照附图详细描述了主题专利技术，但也结合说明性实施例描述本专利技术。其意指在不脱离所附权利要求限定的主题专利技术的实质范围和精神的情况下，可对所述的实施例进行改变和修改。具体实施例方式根据本专利技术的系统，附图2示出了根据本专利技术一个实施例的、利用干涉测距进行组织10识别的组织识别系统2。所述组织识别系统2使用一维数据组来识别组织。不同于使用二维数据以获得识别组织的足够信息的许多现有系统，能够使用一维数据组识别组织。可从一维数据组中了解两种类型组织之间的差异。例如，附图1示出了表示两个不同组织类型的一维干涉测距轴向扫描的两个图表。从这些图表中可以看出，相比于肌肉组织(上面图表示出的)的轴向反射率曲线，脂肪组织(下面图表示出的)具有显著不同的轴向反射率曲线。组织识别系统5包括成像系统5和探针50。成像系统5包括设置在干涉仪14内的光源12。干涉仪14可以是光纤干涉仪14。同样，虽然在此披露使用的光束用作一个示意性实施例的光源12，但应当理解，可使用其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于识别组织特征的设备，其包括：一辐射源，其用于运用辐射实行所述组织的轴向扫描；和一成像系统，其适于接收基于所述轴向扫描的轴向扫描辐射，并处理与轴向扫描辐射相干的数据以识别组织的特征。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉列尔莫J蒂尔尼，麦伦斯蒂芬诺希斯科夫，尼库尔逊依夫缇米亚，布雷特E布马，玛莎皮特曼，
申请(专利权)人：通用医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]