[发明专利]用于内窥镜的角度分辨低相干干涉测量的系统和方法

说明书

相关申请 

本申请要求于2005年10月11日提交的名称为“SYSTEMS ANDMETHODS FOR ENDOSCOPIC ANGLED-RESOLVED LOWCOHERENCE INTERFEROMETRY”的美国临时专利申请号No.60/725,603的优先权，在此并入其全部内容作为参考。 

本申请也涉及名称为“FOURIER DOMAIN LOW-COHERENCEINTERFEROMETRY FOR LIGHT SCATTERING SPECTROSCOPYAPPARATUS AND METHOD”的美国专利No.7,102,758，在此并入其全部内容作为参考。 

技术领域

傅立叶域角度分辨(angle-resolved)低相干干涉测量(faLCI)系统和方法允许样品的角度分辨和深度分辨光谱信息的数据采集，其中利用以快速比率的单独扫描可以获得关于样品的深度和尺寸信息，以具体用于体内应用。 

背景技术

检查细胞的结构特征对于许多临床和实验室研究是重要的。用于为了细胞研究的检查中的最普通的工具是显微镜。尽管显微镜检查已经带来了理解细胞和它们的结构的巨大进步，但其固有地局限于制备缺陷。细胞的特性只有在由于化学药品的添加而它们的结构特征被改变时才能被看到。此外，为了用于检查而获得细胞样品，侵入是必须的。 

因此，为了允许体内检查应用(包括细胞)而发展了光散射摄谱仪(LSS)。该LSS技术检查细胞器的弹性散射特性的变化，以便推断它们的尺寸和其他量纲信息。为了测量组织和其他细胞结构中的细胞特征，需要区别单独散射的光和漫射光，其已经被倍增散射，并且不再容易地运输关于散射目标的可得到的信息。可以以几种方式实现该区别或区分，比如偏振光栅的应用，通过限制或局限研究和分析于 弱被散射的样品，或通过利用用以去除漫射分量的模型。 

作为用于选择性地检测来自表面下位置的单独散射光的替代方法，低相干干涉测量法(LCI)已经被探究为LSS的方法。LCI采用具有低时间相干性的光源，比如宽带白色光源。只有当干涉计的路径长度延迟与光源的相干时间匹配时，才实现干涉。通过光源的相干长度确定系统的轴向分辨率，并且轴向分辨率典型地在适用于组织样品的检测的测微计范围中。实验结果已经示出：利用宽带光源和它的二次谐波允许利用LCI关于弹性散射的信息的恢复。通过关于导引光源于样品之上的参考臂移动样品，LCI已经利用时间深度扫描，以便接收来自样品上具体点的散射信息。因此，扫描时间以5-30分钟的数量级，从而完全扫描样品。 

角度分辨LCI(a/LCI)已经被发展为一种用以获得涉及细胞的尺寸的表面下结构信息的手段。光被分裂成参考和样品光束(beam)，其中样品光束被以不同的角度投射于样品之上，以便检查散射光的角度分布。该a/LCI技术组合(LCI)的能力，以便利用光散射方法的能力而检测来自表面下位置的单独散射光，从而以次波长精度和用以构建深度分辨断层分析图像的精确度而获得结构信息。通过利用以传播角度与参考场混合的单独的宽带光源，检测反向散射光的角度分布来确定结构信息。通过比较测量的角度分布的振荡部与Mie理论的预测来确定细胞的尺寸分布。在Cellular Organization and SubstructureMeasured Using Angle-Resolved Low-Coherence Inteferometry(Biophysical Journal，82，April 2002，2256-2265)中描述了这种系统，在此并入其全部内容作为参考。 

a/LCI技术已经被成功地应用于测量细胞形态，并且诊断致癌作用的动物模型中的上皮内瘤形成。本申请的发明人在Determining nuclearmorphology using an improved angle-resolved low coherenceinterferometry system(Optics Express，2003，11(25)：p.3473-3484)中描述了这种系统，在此并入其全部内容作为参考。获得关于样品的结构信息的该a/LCI方法已经成功地应用于测量组织中以及体内的细胞形态，以及诊断上皮内瘤形成，并且估计致癌作用的动物模型中化学预防试剂的功效。a/LCI已经用于预期地分级组织样品，而无需组织处理，展示了该技术作为生物医学诊断的潜力。