[發(fā)明專利]與拉曼光譜學(xué)有關(guān)的診斷儀器和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380043982.6
• 申請(qǐng)日: 2013-08-16
• 公開（公告）號(hào): CN104603601B
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃志偉;麥德斯·塞爾沃斯特·伯格浩特;鄭偉;何凱宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新加坡國立大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/65
• 分類號(hào): G01N21/65;A61B18/22;A61B6/00;G01J3/44;G02B6/34;G01B9/02;A61B6/08
• 代理公司: 北京市百倫律師事務(wù)所11433
• 代理人: 周紅力,陳少麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及特別地但非排他性地用在內(nèi)窺鏡中的將拉曼光譜學(xué)用于實(shí)時(shí)體內(nèi)組織測(cè)量的探頭、診斷儀器和方法。

背景技術(shù)

拉曼光譜學(xué)是一種使用單色光的非彈性或拉曼散射的技術(shù)。常規(guī)上，單色光源是一種可見或者近紅外(“NIR”)范圍內(nèi)的激光器。散射光子的能量響應(yīng)于改變散射光子的波長的與振動(dòng)模式的相互作用或者照射的材料中的激發(fā)而上移或下移。因此，來自散射光的光譜可以提供關(guān)于散射材料的信息。

已知的是使用NIR拉曼光譜學(xué)作為用于表征和診斷若干器官中的癌前和癌細(xì)胞以及體內(nèi)組織的潛在技術(shù)。該技術(shù)是所希望的，因?yàn)樗梢允菬o創(chuàng)或者微創(chuàng)的，不需要活檢或者其他組織移除。已知的是使用兩個(gè)波長范圍內(nèi)的NIR拉曼光譜學(xué)。第一個(gè)是所謂的指紋(“FP”)范圍，具有800-1800cm^-1的波數(shù)，因?yàn)榇罅坷鐏碜缘鞍踪|(zhì)、DNA和脂類含量的高度特異性雙分子信息包含在該光譜區(qū)內(nèi)以用于組織表征和診斷。該波長范圍的缺點(diǎn)是，當(dāng)與常用的785nm激光源一起使用時(shí)，照射的組織自發(fā)熒光，生成強(qiáng)背景(“AF”)信號(hào)。此外，在探測(cè)器使用光纖鏈路的情況下，拉曼信號(hào)從光纖中的熔融石英散射。特別地，在使用電荷耦合器件(“CCD”)測(cè)量散射光譜的情況下，自發(fā)熒光信號(hào)可能使CCD飽和并且干擾該波長區(qū)域中的相對(duì)較弱的拉曼信號(hào)的檢測(cè)。

同樣已知的是測(cè)量具有范圍2800-3700cm^-1內(nèi)的波數(shù)的相對(duì)較高波數(shù)范圍(“HW”)內(nèi)的拉曼散射。該波數(shù)范圍是所希望的，因?yàn)閺?qiáng)拉曼信號(hào)從蛋白質(zhì)和脂類中的CH₂和CH₃部分拉伸振動(dòng)以及水的OH拉伸振動(dòng)生成，是表征生物組織所希望的。來自組織自發(fā)熒光的背景信號(hào)以及來自纖維中的熔融石英的拉曼散射在該范圍內(nèi)也是較少的。

對(duì)于實(shí)際生物醫(yī)學(xué)和診斷應(yīng)用而言，為了識(shí)別可能的疾病或病理，希望的是可以將拉曼光譜學(xué)應(yīng)用到體內(nèi)組織，并且盡可能快地生成有用光譜，具有最大的信息量。

特征性地，初癌或者早期癌癥典型地在淺組織層啟動(dòng)，并且當(dāng)以高精度測(cè)試初癌或者早期癌癥時(shí)，希望的是將捕獲的拉曼光子限制為來自例如小于500μm的深度的上皮組織或者表面的光子。

在一些情況下，如上面所討論的組織自發(fā)熒光背景信號(hào)可能起源于相對(duì)較深的組織。這在特別希望對(duì)于表面或者上皮組織執(zhí)行拉曼組織測(cè)量時(shí)可能是個(gè)問題，其中AF信號(hào)可能干擾來自表面組織的相對(duì)較弱的拉曼信號(hào)。在組織具有若干層的情況下，拉曼光子可能起源于不令人感興趣的層，從而干擾來自受調(diào)查層的光譜。當(dāng)測(cè)試初癌時(shí)，對(duì)于分光鏡希望的是盡可能降低或者排除自發(fā)熒光光子和/或來自其他組織層的拉曼光子。

發(fā)明內(nèi)容

依照本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于診斷儀器的探頭，該探頭包括傳輸光纖、多根收集光纖以及將來自傳輸光纖的光透射到測(cè)試部位的透鏡，其中收集光纖的端部是成斜面的。

收集纖維的每個(gè)斜面端部可以包括相對(duì)于與收集光纖的縱軸垂直的平面成角度的端面。

該端面可以在背離傳輸光纖的方向上成角度。可替換地，該端面可以在朝向傳輸光纖的方向上成角度。

端面的角度可以在0°-25°范圍內(nèi)。

端面的角度可以在0°-20°范圍內(nèi)。

端面的角度可以在10°-15°范圍內(nèi)。

透鏡可以與傳輸光纖的端面隔開。

從透鏡到傳輸光纖的端面的距離可以小于1000μm。

收集光纖可以布置成圍繞傳輸光纖的環(huán)。

透鏡可以包括球透鏡、凸透鏡、雙凸透鏡、軸棱錐透鏡、梯度折射率透鏡或者由若干透鏡組成的透鏡系統(tǒng)之一。

探頭可以進(jìn)一步包括與傳輸光纖關(guān)聯(lián)的窄帶濾波器。

窄帶濾波器可以包括設(shè)置在傳輸光纖的遠(yuǎn)端、透鏡以及位于傳輸光纖與透鏡之間的板之一上的濾波器。

探頭可以進(jìn)一步包括與收集光纖關(guān)聯(lián)的長通濾波器。

長通濾波器可以設(shè)置在收集光纖的遠(yuǎn)端、透鏡以及位于收集光纖與透鏡之間的板之一上。

依照本發(fā)明的第二方面，提供了一種診斷儀器，其包括單色光源以及依照本發(fā)明第一方面的探頭，使得來自單色光源的光通過傳輸光纖傳輸，以及接收來自收集光纖的光的光譜分析設(shè)備，該光譜分析設(shè)備包括光柵元件，該光譜分析設(shè)備進(jìn)一步包括光感測(cè)設(shè)備，其中光柵元件被布置成將光衍射到光感測(cè)設(shè)備的區(qū)域上。

所述診斷儀器可以包括接納探頭的儀器頭，其中探頭延伸到儀器頭的端部之外以便允許將透鏡放置成在測(cè)量期間與組織直接接觸。

光柵元件可以包括透射光柵和反射光柵之一。