[发明专利]基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置

说明书

本公开提供一种基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，包括：拉曼光谱分析模块，用于使用激发光获得目标对象的在第一取样位置处的拉曼光谱信息；光学相干断层成像模块，用于使用成像探测光获得目标对象的在第二取样位置处的至少一个二维组织结构影像；以及共定位模块，用于根据确定的目标对象的关注区域，控制拉曼光谱分析模块中的激发光的第一取样位置和/或光学相干断层成像模块中的第二取样位置，以使得所述第一取样位置和所述第二取样位置在所述关注区域内实现空间共定位。本公开提供的成像装置能够获得目标对象的光学相干断层成像的高空间分辨率的图像信息以及高灵敏度和特异性的拉曼光谱信息，从而实现精准的目标对象检测。

技术领域

本公开涉及用于检测/诊断用的光学成像装置，特别是基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，更特别地涉及基于拉曼光谱和光学相干断层成像多模态的内窥镜。

背景技术

对癌症的早期筛查和检测以及术后复查是提高患者生存率的重要手段，而内窥镜类成像装置则是对癌症早期筛查和检测、以及术后复查的重要影像诊断手段。

光学相干断层成像（也称作光学相干成像，可简写为OCT）是利用生理组织的散射光相干成像的观测手段。光学相干断层成像具有高空间分辨率，即~10 μm，允许实时无创的检测组织散射变化，提供二维或三维微米尺度的组织结构/形态学信息，可视化浸润成像。然而，光学相干断层成像在用于癌症早期诊断时，其准确性不高。例如光学相干断层成像用于宫颈癌上皮内瘤变诊断的灵敏度和特异性只有88%和69%。

拉曼（Raman）光谱是利用分子的拉曼散射效应来获得分子的振动、转动等方面的信息的分析手段。拉曼光谱与分子化学键信息相关，可以识别不同的分子种类及其根据不同强度评估相对浓度峰值。拉曼光谱肿瘤诊断的准确性和特异性比其他的方法更高。例如，拉曼光谱用于宫颈癌前病变（宫颈上皮内瘤样变,简称CIN）上表皮内瘤变诊断的灵敏度为93.5%而特异性为97.8%；拉曼光谱分析针对早期脑胶质瘤诊断的灵敏度和特异性分别高达：93%和91%；作为对比，核磁共振诊断的灵敏度和特异性分别只有：88%和54%。但是，拉曼光谱内镜不能提供像白光内窥镜或窄带内窥镜、光学相干断层成像、自发荧光或共聚焦内镜这样的宽视场成像模式，在内窥镜检查过程中不能实现可视化可疑病变区域监测。

因此，为了提高诊断/筛查的效率和准确度，希望一方面能够获得组织结构影像信息（如光学相干断层成像信息），另一方面还能够获得具有高诊断灵敏度和特异性的分子结构信息（如拉曼光谱信息）。

然而，仅仅是获得这两方面的信息对于诊断和筛查来说仍然是不够的，因为上述两方面的信息往往来自空间上具有偏差的位置，也就是说，上述两方面的信息分别表示不同的区域（尽管可能不同区域之间存在部分重叠）的不同信息，从而在将上述两方面的信息进行结合时，容易导致空间信息的准确度下降，不利于为癌症/肿瘤的诊断/筛查等提供有意义的辅助信息。

由此可见，需要一种新的基于拉曼光谱和光学相干断层成像的多模态成像装置，来解决上述问题。

此外，由于光学相干断层成像速度（例如在100帧/秒以上）与拉曼光谱检测的速度（2-5Hz）不匹配，这使得两者无法以高效率结合在一起使用。显然，受到拉曼光谱检测速度慢的影响，即便将光学相干断层成像与拉曼光谱检测结合起来使用，为了获得全面的信息仍需要相对较长的时间。因此，也希望以较快的速度获得组织结构影像信息和拉曼光谱信息。

最后，还希望此类装置的探头尺寸是足够小的（例如至少小于10 mm）使其能够与现有的内镜系统（例如白光内窥镜或窄带内窥镜）集成在一起。

发明内容