[发明专利]相对较小体积组织的分光光度检验方法和系统

说明书

本发明与1992年4月30日提交的07/876,364号美国专利申请相关，它是1992年6年月9日授权的5,119,815号美国专利的继续申请；还与1991年1月29日提交的645,590号美国专利申请、1991年1月22日提交的644,090号美国专利申请以及1991年5月6日提交的701,127号美国专利相关，全部上述申请在此引作参考。

连续波(CW)分光光度计已被广泛地用于在生物组织中确定一个光吸收色素(例如血红蛋白、氧化血红蛋白)的自然条件下的浓度。例如，此种分光光度计在脉冲血氧定量剂中将光线引入一个手指或耳垂，以测量光的衰减并随之根据比尔·莱姆博特(Beer Lambert)公式或修正的比尔·莱姆博特吸收公式来测定其浓度。该比尔·莱姆博特公式(1)描述了在吸收分量(C)、吸光系数(∈)、光入路长<L>和衰减光强度(I/Io)之间的关系。 Log [ I / Io ] < L > = Σ ∈ iCi - - - ( 1 ) ]]>可是，直接使用比尔莱姆博特公式会引起一些问题。由于组织的结构以及生理变化很大，所以入进光子的光路长也变化很大且不能由光源及检测器的几何位置简单而定。此外，光子入进路长的本身是吸收分量的相关浓度的函数。举例来说，经过具有高的血液血红蛋白浓度的器官的路长会不同于具有低的血液血红蛋白浓度的同一器官的路长。而且，由于许多组织构成的吸收系数依赖于波长，因而使路长时常依赖于光的波长。针对这一问题的一个结论是同时确定∈、C和<L>，但利用CW血氧定量计这一点是不可能的。

而且，对于相对较小体积(例如手指)的组织的定量测量来说，光子的逃逸会引入严重的误差，因为从该组织逃逸掉的光子会被计为已经被吸收的光子。

存在有若干种原因需要使用体内组织的血氧定量计。尽管可在自然条件下定量估计动脉氧饱和度，但不可能估计在当血液离开动脉并进入微血管基时在血红蛋白氧浓度的改变。而且，由于尚无可以用仪器所实现的技术从微血管基直接提取血样，所以也不可能确定从静脉回流在特定微血管基中的氧饱合度的中间值。

在时间分解(TRS脉冲)和相位调制(PMS)分光光度计中，能够直接测量入进光子的平均路长，但只有当该光谱是以相当大的光源检测器分离度而被收集时才能执行时间分解或频率分解的频谱的正确的量化。对于象耳轮、手指或活体检查组织这样的小体积的组织来说，这种分离难以实现。

因此需要一种分光光度系统及其方法，用于定量检验相当小体积的生物组织。

本发明实现一种分光光度系统，它旨在利用可见光或红外辐射来检验相对较小体积的生物组织。

根据本发明的一个方面，用于相对较小的所感兴趣的被测物体(例如生物组织、器官或处于固态、液态或气态的非器官物质)检测的分光光度系统利用可见或红外辐射使之进入贯穿该物体的路径。该系统包括一个分光光度计，具有一个用以把辐射引入到被测物体内的光输入端口和用以检测在贯穿被测物体的路径上迁移的辐射的一个光检测端口；环绕该相对较小的所感兴趣的被测物体放置的光子逃逸防止装置，用以禁止所引入的光子逃逸到被测物体的外部；以及处理装置，根据在引入的辐射和被检测的辐射之间的变化而用于确定被检测物体的光的特性。