[发明专利]用于确定表面下荧光物体的深度和浓度的装置和方法

权利要求书

1.一种用于确定位于光学吸收和散射介质的表面下方的一浓度的荧光团的深度的方法，包括：

使用第一空间调制图案利用宽光束以所述荧光团的激发波长对所述介质的表面进行照明，所述第一空间调制图案包括以介于0.1与1mm-1之间的第一空间频率交替的高强度区域和低强度区域，所述第一空间调制图案以多个不同的相位投射到所述介质的所述表面上；

针对所述第一空间调制图案的所述多个不同相位中的每个相位，对由所述介质的所述表面发射的漫反射光进行成像以形成激发波长图像；

使用第二空间调制图案利用宽光束以所述荧光团的所述激发波长对所述介质的所述表面进行照明，所述第二空间调制图案包括以介于0.1与1mm-1之间的第二空间频率交替的高强度区域和低强度区域，所述第二空间调制图案以多个不同的相位投射到所述介质的所述表面上，所述第二空间调制图案具有与所述第一空间调制图案不同的空间频率；

针对所述第二空间调制图案的所述多个不同相位中的每个相位，对由所述介质的所述表面发射的漫反射光的图案进行成像以形成激发波长图像；

应用光学吸收和散射介质中的光传播模型来计算在所述激发波长图像的像素处在所述荧光团的所述激发波长下所述介质的吸收系数和传输散射系数；

确定像素处的发射波长光学系数；

在利用空间调制图案以所述激发波长对所述介质的所述表面进行照明时，以第三空间频率记录所述介质的所述表面的荧光发射波长图像；

在利用空间调制图案以所述激发波长对所述介质的所述表面进行照明时，以第四空间频率记录所述介质的所述表面的荧光发射波长图像；

针对以所述第三空间频率和所述第四空间频率记录的所述荧光发射波长图像中的像素区域，以所述第三空间频率和所述第四空间频率中的每一个提取测量到的调制幅度；

对于所述第三空间频率和所述第四空间频率中的每一个，针对位于所述介质的所述表面下方的多个深度处各浓度的荧光团来预测图像中的调制幅度；

将针对所述像素区域的以所述第三空间频率和所述第四空间频率的所述测量到的调制幅度拟合到对应的预测调制幅度，以确定所述浓度的荧光团的深度；

其中所述第三空间频率和所述第四空间频率包括介于0.1与1mm-1之间的至少两个空间频率。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述激发波长和发射波长都是波长大于630纳米的红光或红外光。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述空间调制图案包括多个交替的亮条和暗条。

4.如权利要求2所述的方法，其中确定所述图像中的像素处的发射波长光学参数是通过以下方法执行的，该方法包括：

使用空间照明图案利用宽光束以所述荧光团的所述发射波长对所述介质的表面进行照射，所述空间照明图案包括以处于多个相位中的每一个的介于0.1与1行每毫米之间的第五空间频率交替的高强度区域和低强度区域；

针对处于所述多个相位中的每一个的所述第五空间频率，对由所述介质的所述表面发射的漫反射光的图案进行成像以形成发射波长空间照明图像；

使用空间照明图案利用宽光束以所述荧光团的所述发射波长对所述介质的表面进行照射，所述空间照明图案包括以处于多个相位中的每一个的介于0.1与1行每毫米之间的第六空间频率交替的高强度区域和低强度区域；

针对处于所述多个相位中的每一个的所述第六空间频率，对由所述介质的所述表面发射的漫反射光的图案进行成像以形成发射波长空间照明图像；

应用光学吸收和散射介质中的光传播模型来计算在所述图像中的每个像素处在所述荧光团的所述激发波长下所述介质的吸收系数和传输散射系数。

5.如权利要求1、2、3或4所述的方法，还包括使用所述浓度的荧光团的所述深度和至少每个像素处的所述吸收系数来将所述浓度的荧光团量化。

6.如权利要求5所述的方法，其中荧光材料是原卟啉IX。

7.如权利要求6所述的方法，还包括准备图像，其中荧光团浓度被编码为亮度并且荧光团深度被编码为颜色。