專利名稱：血含量傳感器用的校準方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及血含量檢測傳感器的校準。更具體地，本發(fā)明涉及用于校準 傳統(tǒng)的膠囊型內(nèi)窺鏡中可以使用的血含量檢測傳感器的方法。
背景技術(shù)：
科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相對于健康組織的血含量，在結(jié)腸中的癌性病變和癌前病變 附近，出現(xiàn)可檢測到的表面黏膜的血含量的增加，如例如在R. K. Wali, H. K. Roy, Y. L. Kim, Y. Liu,J. L. Koetsier,D. P. Kunte,M. J. Goldberg,V. Turzhitsky and V. Backman, Increased Microvascular Blood Content is an Early Event in Colon Carcinogenesis, Gut Vol. 54, pp 654-660(2005)中所述，該文獻通過引用包含于此。該現(xiàn)象被稱為早期血供增 加(EIBS)。依賴于該現(xiàn)象，已知可以基于潛在異常區(qū)域中的早期血供增加(EIBS)來預(yù)測該 潛在異常區(qū)域。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用向關(guān)注區(qū)域施加準直光并且檢測吸收和反射光量 的探頭，可以無需侵入過程而向臨床醫(yī)師提供用以引導(dǎo)內(nèi)窺鏡檢測體內(nèi)可能存在的異常的 信息。例如在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的、標題為“Blood Content Detecting Capsule”、于 2007年11月8日提交的序列號為11/937，133的美國專利申請中，已經(jīng)說明了這些技術(shù)，該 文獻通過引用包含于此。通常，光學(xué)血含量檢測依賴于對進入血含量檢測器的與組織黏膜相互作用并從該 組織黏膜所反射的光量的測量。由于系統(tǒng)依賴于對反射光量的測量，因此如果沒有適當?shù)?校準血含量檢測器和分析反射光所使用的分光器，則大大影響測量的精度。存在用于校準內(nèi)窺鏡的各種技術(shù)。然而，傳統(tǒng)上，這些校準技術(shù)要求使用發(fā)出已知 波長和已知強度的光的專用光源。同樣，已經(jīng)提出了利用白色擴散器面板來校準反射光的 強度的 EIBS 校準技術(shù)。例如，在 M. P. Siegel 等人的 Applied Optics, Vol. 45, Issue 2， pp. 335-342 (2006)中說明了這些技術(shù)，該文獻通過引用包含于此。然而，所提出的這些基于白光擴散的校準技術(shù)未能解決以下問題由于入射光的 波長測量值不準確，因而在血含量測量期間進行光譜分析所使用的分光器經(jīng)常不精確。這 些不準確可能是由于產(chǎn)品差異不一致、例如溫度和濕度等的環(huán)境變化不一致、或者因長期 使用引起的差異不一致而產(chǎn)生的。然而，其它的采用波長校準的已知技術(shù)需要成本極高的專用校準光，并且局限于 波長校正且不能用于強度校正。由于血含量檢測依賴于對以預(yù)定角度進入光學(xué)血含量檢測 器的與下層組織相互作用且從該下層組織所反射的光的收集這一事實，因而該光學(xué)血含量 檢測器的校準進一步復(fù)雜化。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)例如以相對于活體組織的表面成約15度所 反射的光有助于減少反射。由于該要求，不能確保所傳輸?shù)男使鈱嶋H以所期望的角度進 入血含量檢測器探頭，因此難以依賴于專用光來進行校準。因此，存在針對以下改進了的校準技術(shù)的需求該改進了的校準技術(shù)用于在無需 依賴于專用光或其它額外設(shè)備的情況下校準血含量檢測器，從而維持血含量檢測器測量的高水平或提高血含量檢測器測量的精度。

發(fā)明內(nèi)容
如果在使用之前對所利用的組件或檢測器進行校準，則有利地改進了血含量檢測 和一般的體內(nèi)觀察所使用的系統(tǒng)和方法。由于設(shè)備之間的制造差異、設(shè)備的運輸、諸如溫度 和濕度等的環(huán)境因素等而導(dǎo)致需要進行校準。本發(fā)明的各方面能夠在校準處理期間無需作 為標準的校準光源而在波長范圍和強度范圍內(nèi)對光學(xué)血含量檢測器進行精確且可靠的校 準。在本發(fā)明的一個實施例中，血含量檢測器校準依賴于該檢測器內(nèi)所配置的、用以 發(fā)出波長范圍的從校準基準靶所反射的光的光源。適當?shù)男驶鶞拾邪ɡ绨咨姘搴?白色擴散器面板。用于生成血含量測量檢測時可以使用的校準系數(shù)的檢測器感測來自校準 基準靶的反射光。另外，可以結(jié)合光學(xué)濾波器來使用校準基準靶以計算并校正測量強度。在本發(fā)明的第二實施例中，如果利用反射期望波長范圍內(nèi)的光的有色基準靶或著 色基準靶來替換白色擴散器面板或其它基準靶，則可以從上述的校準處理中去除光學(xué)濾波 器?？梢酝ㄟ^例如將所期望的顏料混入基準靶本身來實現(xiàn)基準靶的著色，或者可以通過涂 布到基準靶的粘附膜來實現(xiàn)基準靶的著色。還可以是放置在白色基準靶或其它有色基準靶 上面的有色光學(xué)元件。在本發(fā)明的第三實施例中，血含量檢測器可以包含單獨的校準照射器，該校準照 射器發(fā)出的光的波長光譜與例如分別為約500和650nm波長上下的所期望的觀察光光譜等 同。在該實施例中，利用白色擴散器面板作為基準靶，以使得在操作時，檢測校準光量以產(chǎn) 生校準系數(shù)或校正系數(shù)。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個方面的示例性內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的框圖；圖2示出與本發(fā)明的校準裝置相接觸的包含血含量傳感器的內(nèi)窺鏡頂端的典型 實施例；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的位于校準用探頭的外周的、包含血含量檢測器的示例性內(nèi) 窺鏡頂端的橫截面圖；圖4示出本發(fā)明可使用的裝置的血含量檢測器測量/計算部的框圖；圖5示出從根據(jù)本發(fā)明實施例所使用的接收光纖所發(fā)出的光的光譜的示例性圖；圖6示出使用光學(xué)血含量檢測器的示例性血含量檢測時的光的透射率相對于強 度的示例性圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的校準可使用的光的反射率相對于強度的示例性圖；圖8示出作為根據(jù)本發(fā)明的校準的結(jié)果的示例性照射光譜；圖9示出包含根據(jù)本發(fā)明的校準用的血含量檢測器的示例性膠囊型內(nèi)窺鏡的橫 截面圖；以及圖10是根據(jù)本發(fā)明的示例性校準過程的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明總的來說涉及例如光學(xué)血含量檢測系統(tǒng)等的血含量檢測系統(tǒng)用的有利的 校準技術(shù)。這些技術(shù)便于進行可以與包括傳統(tǒng)的膠囊型內(nèi)窺鏡相結(jié)合使用的、以及可以單 獨使用的血含量檢測器的校準。參考附圖，相同的附圖標記在這里的說明書所使用的全部附圖中表示相同的部 分，除非上下文另外明確規(guī)定，“a”、“an”和“the”的含義包括復(fù)數(shù)引用。此外，如這里的說 明書所使用的，除非上下文另外明確規(guī)定，“在…中”的含義包括“在…中”和“在…上”這兩 者。此外，如這里的說明書所使用的，除非上下文另外明確規(guī)定，“以及/和”和“或”的含義 包括連接詞和轉(zhuǎn)折詞這兩者，并且可以可互換地使用。圖1示出具有血含量傳感器組件1 6的代表性內(nèi)窺鏡和單獨的校準組件7的示 例框圖100。具體地，系統(tǒng)100包含視頻監(jiān)視器1、觀察光源2、內(nèi)窺鏡圖像轉(zhuǎn)換器3、血含量 檢測器光源4、血含量測量和計算單元5以及具有相應(yīng)的血含量傳感器的內(nèi)窺鏡6。觀察光 源2和血含量檢測器光源4連接至內(nèi)窺鏡6，并且分別提供一般的觀察和血含量檢測用的 光。內(nèi)窺鏡圖像轉(zhuǎn)換器3以及血含量測量和計算單元5同樣連接至內(nèi)窺鏡6，并且可以接收 傳送至所連接的監(jiān)視器1的圖像和血含量數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)窺鏡6可以使用諸如內(nèi)窺鏡或結(jié)腸鏡等的傳統(tǒng)的檢查鏡。所使用 的檢查鏡的具體類型對于實施本發(fā)明而言并不是關(guān)鍵的。在操作中，在檢查鏡觀察模式下， 將內(nèi)窺鏡6沿著胃腸道插入或置于例如結(jié)腸組織或其它組織等的活體組織附近。觀察光源 2生成經(jīng)由內(nèi)窺鏡6內(nèi)諸如光纖等的光導(dǎo)體(未示出)傳輸?shù)墓?，以照射活體組織的目標區(qū) 域的表面。照射光的一部分與正在檢查的組織相互作用，并且直接地或者通過一個或多個 透鏡(未示出)再進入內(nèi)窺鏡6。內(nèi)窺鏡圖像轉(zhuǎn)換器3處理所收集的相互作用光，其中，內(nèi) 窺鏡圖像轉(zhuǎn)換器3可以包含例如創(chuàng)建表示目標組織的圖像的模擬信號或數(shù)字信號的CXD或 其它的圖像處理裝置。圖像轉(zhuǎn)換器3將所創(chuàng)建的圖像信號提供給監(jiān)視器1。監(jiān)視器1將基 于所接收到的信號的視頻顯示提供給操作員或臨床醫(yī)師。然而，與傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡不同，系統(tǒng)100還有利地包括血含量測量用的組件。在確 定組織區(qū)域的血含量測量時，血含量檢測器光源4生成通過內(nèi)窺鏡6所傳輸?shù)墓?。?nèi)窺鏡 6在接觸正在檢查的組織黏膜時，利用來自血含量檢測器光源4的光照射關(guān)注組織區(qū)域，然 后檢測與例如被照射的組織區(qū)域的黏膜或黏膜下層相互作用的相應(yīng)光的一部分。血含量測量和計算單元5產(chǎn)生基于檢測到的相互作用光的電信號。例如利用光纖 等，將該相互作用光傳輸至血含量測量和計算單元5。應(yīng)當注意，由于血含量傳感器內(nèi)存在 一系列的透鏡和偏振器的結(jié)構(gòu)，光纖在彼此對準的水平或垂直方向上、即在彼此大致正交 的方向上接收相互作用光的一部分和照射光。將針對圖2來更詳細地說明該情況。血含量測量和計算單元5包括用于執(zhí)行例如以下的公式(1)所表示的白校正等的 數(shù)據(jù)校正算法的數(shù)據(jù)處理器。
權(quán)利要求
1.一種血含量檢測器(320 ；420)用的校準方法，包括利用特定波長范圍的光來照射基準靶(318 ；418 ；1036)的區(qū)域；檢測從所述基準靶(318 ；418 ；1036)所反射的光；處理步驟，用于相對于所述特定波長范圍的所期望的光譜特性來處理表示所檢測到的 光的信號；以及基于處理后的信號生成至少一個校準系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準方法，其特征在于，所述處理步驟包括將所述信號與所 期望的光譜特性進行比較。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準方法，其特征在于，在所述處理步驟之前對所檢測到的 光進行濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的校準方法，其特征在于，使所檢測到的光通過帶通濾波器 (504)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準方法，其特征在于，所述基準靶(318；418 ； 1036)反射特 定波長范圍的光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的校準方法，其特征在于，所述基準靶(318；418 ； 1036)是白色 擴散器面板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準方法，其特征在于，所述校準方法用于校準位于膠囊型 內(nèi)窺鏡中的所述血含量檢測器(320 ；420)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準方法，其特征在于，還包括存儲所述校準系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準方法，其特征在于，所述校準系數(shù)是基于校正后的波長的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的校準方法，其特征在于，還包括基于從所述基準靶(318)所 反射的光而確定至少一個校正后的波長，其中，所述校準系數(shù)是基于所述校正后的波長的。
11.一種血含量檢測器(320 ；420)用的校準方法，包括利用來自第一光源的第一特定波長范圍的光和來自第二光源的第二特定波長范圍的 光來照射基準靶(318 ；418 ；1036)的區(qū)域；檢測從所述基準靶(318 ；418 ； 1036)所反射的第一光和第二光；相對于所述第一特定波長范圍和所述第二特定波長范圍的所期望的光譜特性，處理表 示檢測到的所反射的第一光和第二光的信號；以及基于處理后的信號生成校準系數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的校準方法，其特征在于，所述第一光在血含量檢測波長范 圍的下部具有第一近似最大強度，以及所述第二光在所述血含量檢測波長范圍的上部具有 第二近似最大強度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的校準方法，其特征在于，所述血含量檢測波長范圍為500 650nmo
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的校準方法，其特征在于，還包括存儲所述校準系數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的校準方法，其特征在于，所述校準系數(shù)是基于校正后的波 長的。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的校準方法，其特征在于，還包括基于從所述基準靶(318；=418 ； 1036)所反射的第一光和第二光至少之一來確定至少一個校正后的波長，其中，所述 校準系數(shù)是基于所述校正后的波長的。
17.一種內(nèi)窺鏡(6)用的校準方法，所述內(nèi)窺鏡(6)包括血含量傳感器(320)和觀察部 (330)，所述校準方法包括利用來自一般的所述觀察部(330)的光來照射基準靶(318)的區(qū)域；檢測來自所述基準靶(318)的反射光；基于所述反射光對一般的所述觀察部(330)進行白平衡；使來自一般的所述觀察部(330)的光無效；利用特定波長范圍的光來照射所述基準靶(318)的區(qū)域；檢測從所述基準靶(31 所反射的光；相對于所述特定波長范圍的所期望的光譜特性，處理表示所檢測到的光的信號；以及 基于處理后的信號生成校準系數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的校準方法，其特征在于，還包括存儲所述校準系數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的校準方法，其特征在于，所述校準系數(shù)是基于校正后的波 長的。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的校準方法，其特征在于，還包括基于從所述基準靶(318)所 反射的光而確定至少一個校正后的波長，其中，所述校準系數(shù)是基于所述校正后的波長的。
全文摘要
提供了用于校準單獨使用的或者結(jié)合諸如傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡或膠囊型內(nèi)窺鏡(6)等的醫(yī)療設(shè)備使用的血含量傳感器的方法。
文檔編號A61B1/00GK102088895SQ20098012710
公開日2011年6月8日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者后野和弘, 菅武志 申請人:奧林巴斯醫(yī)療株式會社