[发明专利]具有集成的宽视场相机和光束扫描设备的显微镜透镜

说明书

将宽视场皮肤镜检查与反射共焦显微镜结合的手持设备和方法，用于非侵入性地同时捕获皮肤表面的宽视场彩色图像和亚表面细胞结构的图像。

对于相关申请的交叉引用

本申请是非临时申请并且要求在2016年2月11日提交的美国临时申请No.62/294,149和在2016年2月12日提交的美国临时申请No.62/294,705的优先权。这两个申请的内容是通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及成像领域，更具体地，涉及将宽视场皮肤镜检查与反射共焦显微镜结合的手持设备和方法。

背景技术

与反射共焦显微镜配对的宽视场成像在临床环境中正在取得进展以指导皮肤癌的非侵入性诊断。但是，需要两个独立的设备来执行每个成像过程。

发明内容

宽视场临床检查，随后进行皮肤镜检查(放大率4X-10X)，是用于指导皮肤病变的活组织检查和病理学以及诊断的当前标准方法。然而，取决于设置、病变和患者特征，这种方法的特异性不同，导致高度可变的良性-恶性检出率，其范围从低至2比1到高达600比1，这因此导致数百万的良性病变活检。反射共焦显微镜(RCM)(其在皮肤亚表面非侵入性成像并在体内显示核和细胞细节)已被证明相对于单独的皮肤镜检查增加特异性并将良性-恶性检测率降低约两倍。现在正在临床环境中实施宽视场临床检查和结合RCM成像的皮肤镜检查，以将病变分类为看似良性的病变(这些患者正在避免活组织检查)与那些看似可疑的病变(这些患者进行标准活检和病理检查)。在减少对于良性病变的活检的需要的方面，最初的影响是有希望的。

显示病变的总体形态的宽视场成像指导RCM成像，其显示微观组织学级别细节，其最终指导非侵入性诊断(即，良性)或活组织检查(即，可疑)。然而，宽视场成像(临床检查、皮肤镜检查)和显微成像(RCM)目前是作为使用单独手持设备的单独过程而串联执行的。RCM成像的视场相对于宽视场成像(10mm x 10mm)非常小(小于1mm x 1mm)。因此，目前缺乏的是在较大的宽视场图像内在小的怀疑区域处准确且可重复定位RCM视场的能力。换句话说，在临床观察到的粗糙表面形态的背景下，使用手持设备进行的亚表面显微成像正在以有限的精度和可重复性执行，并且仅以主观且因此限制的手段执行以将RCM图像配准到宽视场图像。这导致在解释RCM图像和确定是否进行活组织检查时增加的可变性和不确定性。所需要的是一种提供皮肤表面的同时宽视场成像的方法，精确地显示正在进行亚表面细胞结构的RCM成像的部位。

在单个设备中提供同时的、具有足够高数值光圈(NA)的共焦显微成像和在较低NA下的宽视场成像中的挑战是由任何高NA物镜支持的有限视场。由于渐晕，不能用物镜产生宽视场图像，并且在所需的NA0.7时，物镜和组织之间没有空间来容纳分束器和宽视场相机。

本发明的实施例通过将微型彩色相机集成在高NA物镜内部来提供具有并发宽视场成像的亚表面共焦成像。相机指定表面处几毫米的视场，包括病变内发生RCM成像的位置。插入在物镜的超半球形前透镜和后透镜组之间的相机指定4.0mm的视场，分辨率优于30μm，而共焦光学切片保持在比2.5μm更锐利的位置。

本发明一般涉及用于对主体的感兴趣目标区域进行非侵入性评估的设备和方法。特别地，本发明一般涉及手持设备和方法，其将宽视场皮肤镜检查与反射共焦显微镜结合，用于非侵入性地同时捕获皮肤表面的宽视场彩色图像和亚表面细胞结构的图像。图1示出了根据本发明实施例的手持式双视显微镜，其提供使用同时反射共焦显微术的宽视场皮肤镜检查。

本领域技术人员将认识到，集成扫描器或集成相机的本发明一起或单独地不仅适用于反射共焦显微镜，而且适用于任何基于扫描激光的成像模态，包括但不限于光学相干断层扫描和光学相干显微镜、多光子显微镜、二次谐波显微镜、光声显微镜等。此外，不具有扫描激光束的方法(如结构光显微镜或白光光学相干显微镜)将受益于集成相机，其用于在表面形态内对显微视图进行背景化。