[发明专利]动态光学层析成像装置、方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为国际申请，其申请主张于2010年11月11日提交的美国临时专利申请No.61/412,717的权益，该专利申请在此全部引用作为参考。

有关联邦政府资助研究的声明

本发明是在国立关节肌肉骨骼及皮肤病研究所（National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases）所赞助的第NIAMS-2R01-AR046255政府资助下完成的。政府对本发明享有特定的权利。

发明领域

本发明涉及到一种用于层析成像的系统、装置和方法，尤其涉及到用于外周动脉疾病诊断的层析成像的系统、装置和方法。

背景技术

光学层析成像技术使用来自组织或样品的散射光的幅值衰减或相移所产生的信号。入射光通过目标被漫反射并且从表面射出。光线可以在目标材质表面（如身体结构）的多个位置处入射并被接收，被接收的光线用于生成层析图像。所接收光相对于入射光的幅值衰减或相移可用来获取关于目标中的吸收介质和散射介质的空间信息，举例来说，空间信息可以以身体部位的解剖学的体积图像或断层图像的形式来表现。

外周动脉疾病(PAD)是一种高度普遍的动脉粥样硬化综合症，其影响了美国八百万至一千两百万个人并且具有极高的发病率和死亡率。PAD每年导致约275,000例入院治疗、超过2,750,000例就诊以约45,000例死亡。PAD起因于动脉内膜的多种组合变化，所述变化包含脂质、复合糖、血液和血液制品、纤维组织和钙盐沉积的局灶性累积。PAD还起因于动脉壁内部表面上的斑块积累，其抑制了向各个器官进行的正常血液输送。PAD的流行程度随年龄的增长显著增强。在一项涉及到5,450个患者的大型研究中，基于踝肱指数(ABI)而调查的PAD流行度从55-59岁年龄层的9%增加至85-89岁年龄层的57%。PAD流行度并不随患者的性别而有所改变。

PAD早期主要在腿部和足部体现，并被通常称为下肢动脉疾病(LEAD)。下肢动脉疾病(LEAD)被定义为向下肢进行的动脉灌注减低的症状。LEAD在糖尿病人中是一种很普遍的状况。糖尿病中的LEAD通常复合有外周神经病变并且对感染较为敏感。外周神经病变导致上、下肢外周缺乏敏感性，使得病人无法感知割伤或淤青。进而容易导致感染的发生。

如果不被发现，LEAD将会进一步导致足部溃疡、伤口难以愈合、坏疽甚至最终截肢的结果。LEAD的检测很困难，特别对糖尿病患者来说，动脉的钙化和神经病变改变了血压的测量方法。现有的诊断LEAD的技术，如踝肱指数(ABI)测量，通常使用可压缩动脉来准确检测LEAD，这一过程使得许多患者的诊断过程变得复杂。现有的用于确诊和治疗动脉系统中封闭性LEAD的标准是数字减影血管造影术(DSA，Digital Subtraction Angiography)。

在DSA中，造影剂被动脉给药至患者体内，进而获得血管系统的图像。然而，此种图像获取方法会造成创伤并且造影剂对肾脏有毒性，因此会对患者造成危险并引发严重的合并症。另外，患者被曝露在电离辐射中，也限制了DSA的使用频率。用于评估LEAD的外周血管测量方法通常来源于非成像技术。外周脉搏的触诊在诊断封闭性LEAD患者的过程中作为临床技术被使用。然而，这种方法的主观性本质可能会导致医师评价过程中的不稳定性。如温度、解剖结构的不同和医师的触诊技术等因素都可能极大的影响诊断结果。有些医师也使用血压表袖带来测定动脉血压。

LEAD也可以通过有创性过程来评估。举例来说，可以使用动脉插管来进行血压监控。虽然这些方法很敏感和准确，但有创性方法不便于使用，并且其相对于非创伤性技术具有更大的产生副作用的风险。上述因素和较高成本一起限制了有创技术作为筛查方法。