阅读说明：本技术 利用光谱成像对微血管功能障碍的评估 (assessment of microvascular dysfunction using spectral imaging ) 是由 W·S·克鲁本三世 A·彼得罗帕奥利 P·M·特恩 于 2018-02-06 设计创作，主要内容包括：一种用于量化患者体内微血管功能的方法,包括稳定该患者的测试部分以进行分析。使用第一光谱成像技术测量微血管血流参数。使用第二光谱成像技术测量微血管储备参数。使用第三光谱成像技术测量组织呼吸参数。使用第四光谱成像技术测量微血管通透性参数。该方法进一步包括使用被配置为生成对应于患者体内微血管功能的汇总微血管参数的处理器,将微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数,以及微血管通透性参数一起处理。(A method for quantifying microvascular function in a patient comprising stabilizing a test portion of the patient for analysis. A microvascular blood flow parameter is measured using a first spectral imaging technique. A microvascular reserve parameter is measured using a second spectral imaging technique. Tissue breathing parameters are measured using a third spectral imaging technique. The microvascular permeability parameter is measured using a fourth spectral imaging technique. The method further includes processing the microvascular blood flow parameter, the microvascular reserve parameter, the tissue respiration parameter, and the microvascular permeability parameter together using a processor configured to generate an aggregate microvascular parameter corresponding to microvascular function in the patient.)

利用光谱成像对微血管功能障碍的评估

本申请根据35U.S.C.§119要求于2017年2月9日提交的美国临时申请序列第62/456,765号的优先权，以及于2017年8月16日提交的临时申请序列第62/546,150号的优先权，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本公开总体上涉及微血管的光谱成像。更具体地，本文所描述的实施例涉及使用许多参数量化患者的微血管功能障碍。

技术背景

微血管功能(MVF)的有效和准确量化解决了各种医学专业的临床需求，包括外科手术，诊断和预防性应用。确保和维持适当的微血管功能对于人体中基本上每种组织的健康都至关重要。通过测量患者的微血管功能可以更好地治疗或预防的一种示例性危及生命的病症是败血症。

败血症是由于感染导致的并发症而引起的全身炎症。败血症是美国住院治疗中最常见和最昂贵的原因之一，其中28-50％的败血症患者死亡。由于败血症不成比例地影响65岁以上的人，因此有效治疗是一种日益增长的实质性临床需求。败血症是如此大的问题的一个原因是因为其难以诊断，量化和监测。败血症患者发病率和死亡率的主要原因是器官衰竭。血管系统循环引发炎症的化学物质，并且这些化学物质主要在化学传递位置——微血管系统中被激活。因此，由败血症的炎症反应引发的微血管功能障碍极大地促进器官衰竭。通过捕获与患者微血管健康有关的相关信息，临床医生可能更适合于更有效地量化和监测患者的败血症。

用于量化患者微血管功能的当前方法通常包括多种技术，诸如，例如脉搏血氧饱和度毛细血管再充盈率、颊粘膜微血管成像，和前臂激光多普勒血流计。尽管这些各种技术适合于获取有限的数据，但是目前使用的方法通常不提供微血管功能的整体评估。

发明内容

根据一个实施例，提供了一种量化患者体内微血管功能的方法。该量化患者体内微血管功能的方法包括稳定患者的测试部分以进行分析、使用第一光谱成像技术测量测试部分的微血管血流参数、使用第二光谱成像技术测量测试部分的微血管储备参数、使用第三光谱成像技术测量测试部分的组织呼吸参数，以及使用第四光谱成像技术测量测试部分的微血管通透性参数。该量化患者体内微血管功能的方法进一步包括使用被配置为生成对应于患者体内微血管功能的汇总微血管参数的处理器，将微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数，以及微血管通透性参数一起处理。

根据另一个实施例，提供了一种量化患者体内微血管功能的方法。该量化患者体内微血管功能的方法包括测量选自由微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数组成的组的两个或更多个微血管参数，以及使用被配置为生成对应于患者体内微血管功能的汇总微血管参数的处理器，处理这两个或更多个微血管参数。使用光谱成像技术测量这两个或更多个微血管参数，该光谱成像技术包括显微光谱成像，内窥镜光谱成像，相机光谱成像或其组合。

根据又一个实施例，提供了用于量化微血管功能的仪器。该用于量化微血管功能的仪器包括被配置为测量选自由微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数组成的组的两个或更多个微血管参数的光谱成像设备，以及被配置为从这两个或更多个微血管参数生成汇总微血管参数的处理器。

根据又一个实施例，一种量化患者的颊粘膜或舌头中微血管血流的方法包括稳定患者的测试部分以进行分析、相对于测试部分以透射几何形状定位相干光源和光谱成像系统，以及使用光谱成像系统测量测试部分的微血管血流参数。测试部分包括嘴唇、脸颊、舌头，或其组合。

本公开延伸到量化患者体内微血管功能的方法，该方法包括：稳定患者的测试部分以进行分析；以及使用光谱成像技术测量测试部分的微血管血流参数。

本公开延伸到量化患者体内微血管功能的方法，该方法包括：稳定患者的测试部分以进行分析；以及使用光谱成像技术测量测试部分的微血管储备参数。

本公开延伸到量化患者体内微血管功能的方法，该方法包括：稳定患者的测试部分以进行分析；使用光谱成像技术测量测试部分的组织呼吸参数。

本公开延伸到量化患者体内微血管功能的方法，该方法包括：稳定患者的测试部分以进行分析；以及使用光谱成像技术测量测试部分的微血管通透性参数。

本公开延伸到量化患者体内微血管功能的方法，该方法包括：稳定患者的测试部分以进行分析；使用第一光谱成像技术测量测试部分的微血管血流参数；使用第二光谱成像技术测量测试部分的微血管储备参数；使用第三光谱成像技术测量测试部分的组织呼吸参数；使用第四光谱成像技术测量测试部分的微血管通透性参数；以及使用被配置为生成对应于患者体内微血管功能的汇总微血管参数的处理器，将微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数，以及微血管通透性参数一起处理。

本公开延伸到量化患者体内微血管功能的方法，该方法包括：测量选自由微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数组成的组的两个或更多个微血管参数；以及使用被配置为生成对应于患者体内微血管功能的汇总微血管参数的控制器，处理这两个或更多个微血管参数；其中使用光谱成像技术测量这两个或更多个微血管参数，光谱成像技术包括显微光谱成像，内窥镜光谱成像，相机光谱成像或其组合。

以下的详细描述将描述附加的特征和优点，根据该描述这些特征和优点部分地对于本领域的技术人员来说将是显而易见的，或者通过实施本文所述的实施例可认识到，包括以下详细描述、权利要求书以及附图。

应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者仅仅是示例性的，并旨在提供用于理解权利要求本质和特性的概览或框架。各个附图被包括以提供进一步理解，各个附图被收入并构成本说明书的一部分。附图示出一个或多个实施例，并与说明书一起用来解释各实施例的原理和操作。

附图说明

图1是示出了根据一个实施例的用于量化患者体内微血管功能的方法的示意性流程图；

图2是可以在该方法中使用的高光谱相机的示意性表示；

图3是示出了根据一个实施例的用户、测试部分和设备之间的接口的示意性框图/流程图；

图4是微血管循环的示例性表示；

图5是根据一个示例的使用具有不同光谱带的高光谱相机在反射模式下拍摄的一系列图像；

图6是根据一个实施例的在透射模式下使用高光谱相机成像的嘴巴的透视图；以及

图7是示出了根据另一个实施例的用于量化患者体内微血管功能的方法的示意性流程图。

具体实施方式

本文的方法和相应设备使用光谱成像对患者的微血管系统成像，以获取关于患者的局部和整体的微血管健康的信息。如本领域所理解的，如本文所述的患者的整体微血管系统健康与败血症的预后相关，然而对于该技术可能存在许多其他额外的临床应用，例如在外科手术，诊断和预防用途中。在一些实施例中，该方法和设备的使用是为了给临床医生提供关于患者的微血管系统的健康的关键信息，以更好地诊断、治疗、管理和检测当前、疑似或过去的败血症的问题。在一些实施例中，患者体内微血管功能的量化被测量为使用两个或更多个度量的组合得出的汇总微血管参数：微血管血流、微血管储备、组织呼吸和微血管通透性。当前的分析技术分析并且仅提供这四个度量中的一个的数据。与处理使用光谱技术获取的图像相关联的方法是本文公开的核心原理。虽然对脉搏血氧饱和度测定设备的修改可以提供关于微血管储备的非法信息，并且侧流暗场成像设备可能能够提供关于通透性的信息，但是这些当前可用的设备都不能组合微血管血流、微血管储备、组织呼吸和微血管通透性度量，以提供患者整体微血管健康的全局测量。

通过使用光谱成像技术来产生微血管系统的图像，这些图像将被证明是相关的并且可能会发现临床接受度，因为图像和相关数据将比纯光谱数据更熟悉。现有技术中已知的方法通常不能产生如本文所公开的微血管功能障碍的多个度量的可量化数据。

现在将具体参考现有优选实施例，其示例在附图中示出。在可能时，将在所有附图中使用相同的附图标号来指示相同或类似的部件。

现在参考图1，根据第一实施例，公开了方法100，用于量化患者(诸如人)体内的微血管功能。量化患者体内微血管功能的方法100包括在步骤104处稳定患者的测试部分以进行分析。在步骤108，使用第一光谱成像技术对测试部分的微血管血流参数进行测量。在步骤112，使用第二光谱成像技术对测试部分的微血管储备参数进行测量。在步骤116，使用第三光谱成像技术对测试部分的组织呼吸参数进行测量。在步骤120，使用第四光谱成像技术对测试部分的微血管通透性参数进行测量。量化患者体内微血管功能的方法100进一步包括在步骤124中使用被配置为生成对应于患者体内微血管功能的汇总微血管参数的控制器，将微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数，以及微血管通透性参数一起处理。

第一、第二、第三和第四光谱成像技术中的每一个可以在床边进行，并且可以使用一个或多个高光谱成像相机结合各种波长带来分别对微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数，和微血管通透性参数成像和量化。高光谱相机可以包括波长色散元件和检测元件。波长色散元件接收光并根据波长分离或色散光。波长色散元件可以包括诸如棱镜、透镜和反射镜之类的光学器件。波长色散元件可以是光谱仪。光谱仪可以是Offner光谱仪。Offner光谱仪是一种特别紧凑的光谱仪，其能够使本发明的高光谱成像系统小型化。Offner光谱仪的示例在美国专利No.7,697,137中进行描述，该文献的公开内容在此通过引用整体并入本文。波长色散元件可以将光引导到检测元件。检测元件可以检测由波长色散元件色散的光的波长、强度、偏振或其他特性。检测元件可以是光电探测器、CCD设备，二极管阵列、焦平面阵列，CMOS设备，或本领域中已知的用于感测在与现实世界场景中的物理对象相关联的波长范围内反射的电磁辐射的其他类型的图像检测器。

微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数中的每一个可以通过检测血液、组织、细胞、细胞外液和/或动脉/毛细血管壁中的一种或多种化合物来测量。例如，在一些实施例中，所检测的化合物可以包括二氧化碳(CO₂)、氧气(O₂)、血红蛋白、氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、碳氧血红蛋白、高铁血红蛋白、一氧化氮和/或本领域已知的可用光谱法测量的体内发现的其他化合物。此外，微血管血流量参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数中的每一个可以通过使用闭塞和再灌流的组合监测上述一种或多种可检测化合物的差(Δ)或变化率(动力学)来测量。通过闭塞然后再灌流血管系统，与相应的血管参数相关的测量的可检测化合物的变化和/或动力学可以向护理人员提供各种有用信息。

图2示出了包括单片式Offner光谱仪和检测器的高光谱相机。高光谱相机140包括光学外壳158内的单片式Offner光谱仪148。高光谱相机140包括狭缝152和附接到光学外壳158的检测器154。在所示的配置中，单片式Offner光谱仪148是由单片透射材料144制成的一对一光学中继器，该光学中继器包括入射表面156、第一反射镜160(当如图所示将反射涂层178施加到透射材料144的表面时形成)、衍射光栅164(当如图所示将反射涂层178施加到透射材料144的表面时形成)、第二反射镜168(当如图所示将反射涂层178施加到透射材料144的表面时形成)和出射表面172。

当狭缝152接收来自远程物体(未示出)的光束182并将光束182引导到单片式Offner光谱仪148时，高光谱相机140操作以在连续范围的窄光谱带上产生该远程物体的图像。单片式Offner光谱仪148将光束182衍射并将衍射光束186转发到检测器154。特别地，狭缝152将光束182引导到入射表面156。第一反射镜160接收透射通过入射表面156的光束182，并将光束182朝向衍射光栅164反射。衍射光栅164接收光束182并进行衍射，并且将衍射光束186反射到第二反射镜168。第二反射镜168接收衍射光束186，并且将衍射光束186反射到出射表面172。检测器154处理接收自出射表面172的衍射光束186。

仍参考图2，选择透射材料144以在成像期间从场景获得的波长范围内具有高透明度。感兴趣的波长可包括近红外波长、可见波长和/或紫外波长。适合于透射材料144的材料包括塑料、电介质和气体(例如，空气、氮气、氩气等)。当使用气体时，第一反射镜160、第二反射镜168，和反射涂层178通过支柱或其他安装件固附在光学外壳158上。

检测器154被选择为具有基于用于制造单片式Offner光谱仪148的透射材料144的类型的波长(颜色)灵敏度。例如，如果单片式Offner光谱仪148由塑料(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚苯乙烯，聚碳酸酯)制成，那么衍射波长范围将主要在可见光中，并且检测器154可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)摄像机154。如果单片式Offner光谱仪148由红外透射材料制成，那么检测器154将会是IR检测器，诸如基于碲镉汞(HgCdTe)，锑化铟(InSb)或硫化铅(PbS)的检测器。

高光谱相机140可以进一步包括附加光学器件，用于向不同方向或从不同方向接收或引导光束182和/或衍射光束186，从而允许狭缝152和/或检测器154相对于光学外壳158的灵活定位。高光谱成像系统还可以包括电池模块(未示出)。电池模块可以包括可再充电电池，并且可以可移除地耦合到高光谱相机、移动显示设备，或高光谱成像系统的其他模块。电池电力还可以由包含在移动显示设备内的电池提供。高光谱成像系统还可以适于从外部电池接收电力。

现在参考图3，高光谱成像系统200包括照明源220，该照明源220生成光，该光与测试部分212接触，然后被传输或引导到高光谱相机140和/或扫描光学模块228。高光谱相机140可以包括控制器232来处理从患者处获得的图像数据。图像数据可以包括光谱数据、波长数据、偏振数据、强度数据，和/或位置数据。控制器232可以通过处理器240从测试部分212或检测元件接收图像数据，并且将该图像数据变换或以其他方式操纵为由用户204指定的汇总微血管参数。用户204可以使用用户接口208来选择各种高光谱相机140和扫描光学模块228的各种规格，诸如第一、第二、第三和第四光谱成像技术所使用的波长。数据处理可以包括将图像数据转换为本领域中已知的几种视觉形式中的任何一种，并且可以包括旨在表示场景中的物体的位置、深度、组成、运动或其他特征的着色、阴影化或其他视觉效果。在一些实施例中，由处理器240执行的数据处理可以包括将图像数据转换为相应的微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数或微血管通透性参数。

具体地，图像数据可以被用于映射和/或测量感兴趣的组分的浓度，然后可以将该浓度用于计算所需参数。微血管血流参数是通过血管或组织的血流的量度。如下文更详细叙述，微血管血流参数可以通过测量光谱强度散斑变化中的变化来计算。微血管储备参数是计算量，该计算量是相对微循环灌流储备的指标，其是通过使用平均基线灌流(q35)与可在45°处达到的灌流(q45)的比率，根据等式MVR(％)＝[1–(q35/q45)]*100计算的。灌流是流体通过循环系统到达器官或组织的过程，具体地说，是血液到毛细血管床的递送。如下文所述，微血管储备参数可以基于观察到的对缺血性刺激的响应速率来计算。组织呼吸参数是血液和组织之间发生的气体交换的量度。如下文关于图4所述，可以基于基于图像数据确定的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度来计算组织呼吸参数。微血管通透性参数是血管壁允许小分子(包括药物、营养素、水、离子等)或甚至整个细胞(诸如淋巴细胞)流入和流出血管的能力的量度。微血管通透性参数可以基于闭塞后的水运动的映射来计算。

在附加实施例中，由控制器232和/或处理器240执行的数据处理可以包括相应的微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和/或微血管通透性参数的转换以生成汇总微血管参数和/或汇总微血管图像。

由高光谱相机接收的和/或处理的数据可以被传输到移动显示设备以供进一步处理和/或显示。数据传输可以通过数据接口(诸如数据链路或USB连接)进行。高光谱相机140还可以包括存储器236。存储器236可以用来储存图像数据。该图像数据可以是未处理的或处理过的图像数据。存储在高光谱相机中的图像数据可以被下载到外部计算机来进行处理。存储在高光谱相机中的图像数据可以被线下处理。

高光谱成像系统200可以包括扫描光学模块228。扫描光学模块228可以包括用于扫描场景的可移动光学器件。可移动光学器件可以从场景的切片获取图像数据，并且可以被系统地重新定位或重新配置来以逐个切片的方式连续地对场景进行采样。由扫描光学模块获取的切片图像数据可以被引导到高光谱相机140以进行采集和处理。扫描光学模块228可以包括可旋转光学元件，诸如可旋转反射镜或透镜。扫描光学模块228可以可移除地耦合到高光谱相机140、移动显示设备，或可再充电电池模块。

仍参考图3，照明源220、高光谱相机140，和扫描光学模块228一起表示至少一个光谱成像技术216。在一些实施例中，两个、三个、四个，或更多个光谱成像技术和它们的相关联部件可以耦合到处理器240以生成汇总微血管参数和/或汇总微血管图像。

使用高光谱成像系统200一起量化微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数，并且使用处理器240组合这些参数以提供/生成汇总微血管参数和/或汇总微血管图像的方法可以使用各种不同的技术来执行。在一些实施例中，汇总微血管参数可以是对应于患者的总体或整体微血管健康的一个或多个值。在其他实施例中，汇总微血管图像可以是对应于患者的总体或整体微血管健康的图像，例如，热图或将相应的微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和/或微血管通透性参数或数据带入图像的计算中的其他平均化图像。

可以使用第一光谱成像技术测量微血管血流参数。在一些实施例中，第一光谱成像技术可以是线扫描光谱散斑技术。通过稳定患者的测试部分以进行分析，然后使用高光谱相机140来对测试部分成像和捕获数据来执行线扫描光谱散斑技术。在一些实施例中，可以使用测试部分的全光谱扫描。根据使用高光谱相机140从图像捕获的数据，自动地或由用户204手动地选择图像中的列，其中所选列包含感兴趣的血管。可以在保持测试部分稳定的同时执行在所选位置处的附加线扫描，以便通过观察光谱强度散斑变化的变化来测量和计算所选像素组处的血流。可以使用约400nm到约3000nm、约400nm到约1500nm、约400nm到约800nm，或约530nm到约580nm之间的波长测量微血管血流参数。漫射相关光谱法(diffusecorrelation spectroscopy；DCS)和漫射光学光谱法(diffuse optical spectroscopy；DOS)两者都监测散斑变化以检查动脉闭塞和血管闭塞响应以建立微血管血流参数。在一些实施例中，使用线扫描光谱散斑技术，通过扫描测试部分的整个区域并选择图像中包含感兴趣的血管的列，并且在保持组织稳定的同时在该位置处进行线扫描，并且通过观察光谱强度散斑变化的变化计算所选像素组处的流量，来量化微血管血流。在其他实施例中，第一光谱成像技术可以是包括漫射相关光谱法、漫射光学光谱法，或其组合以检测动脉闭塞和血管闭塞响应以计算DCS/DOS流量值的光谱技术。

可以使用第二光谱成像技术测量微血管储备参数。在一些实施例中，第二光谱成像技术可以观察对缺血性刺激的毛细血管响应，缺血性刺激中血液供应至少暂时改变或关闭。通过光谱监测对缺血性刺激的响应速率，可以确定在闭塞之前和之后存在的血红蛋白的比率。通过在光谱扫描期间释放缺血性刺激，可以在缺血性刺激释放期间和之后监测扫描的测试部分。可以使用约400nm到约1500nm、约400nm到约800nm、约530nm到约580nm之间的波长，或约440nm到约460nm之间的波长测量微血管储备参数。

可以使用第三光谱成像技术测量组织呼吸参数。在一些实施例中，第三光谱成像技术可以使用诸如脉搏血氧饱和度测定法之类的光谱分类来对组织呼吸分子成像，组织呼吸分子诸如血红蛋白(Hb)和氧合血红蛋白(HbO₂)。参考图4，示出了可以测量组织呼吸的代表性灌流区域260，其中组织氧合被映射为沿着血管的位置的函数。在一些实施例中，败血症就其性质而言在整个身体中是异质的，尤其是其对微血管系统的影响。因此，能够成像和量化大片感兴趣的区域将是有利的并且可能与其他技术不同。可以使用约400nm到约1500nm、约400nm到约800nm、约530nm到约580nm之间的波长，或约440nm到约460nm之间的波长测量组织呼吸参数。

可以使用第四光谱成像技术测量微血管通透性参数。在一些实施例中，第四光谱成像技术可以对水(H₂O)如何渗透通过微血管系统的多个血管壁成像。通过光谱监测应用闭塞后的水运动，人们可以量计(gauge)水位恢复正常所需的时间。根据增强渗透和保留(EPR)效应，如果微血管系统泄漏，则水离开闭塞区域将花费更长的时间。可以使用约800nm到约2m之间的波长测量微血管通透性参数。高光谱成像还可以监测约820nm和约730nm的波长带。可以通过高光谱成像监测2900nm、1950nm和1450nm的附加强带；约1200nm和约900nm的中带；和约820nm和730nm的弱带。

参考图5，使用三种不同的光谱键(A-C)示出患者闭塞前臂中的大血管。A图像使用白光，B图像使用VNIR(可见-近红外)光，且C图像也使用VNIR光。如闭塞前臂上所示，高光谱成像系统200(图3)可以在反射模式下使用以生成微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数中的一个或多个。

参考图6，示出了口腔成像实施例，其中可以由如图3所示的高光谱成像系统200测量透射率。在一些实施例中，采用高光谱成像系统200，尽管预期在其他实施例中可以使用多光谱成像系统。因此，可以选择任何合适的成像系统，只要它能够检测要在视场上成像的特定化合物，包括但不限于H₂O、氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白等。患者张开的嘴巴600的图像描绘了待成像的一般位置602(黑环)，以及照明源220和高光谱相机140的位置。尽管在图6中描绘的实施例中，示出了高光谱相机140，但可以预期在其他实施例中，除了高光谱相机140之外或者作为高光谱相机140的替代，可以使用扫描光学模块228或其他成像系统检测器。

特别地，在图6描绘的实施例中，高光谱相机140位于患者张开的嘴巴600内，同时照明源220位于嘴巴600外，其中待成像的位置602位于照明源220和高光谱相机140之间，使得相对于待成像的位置602以透射几何形状定位照明源220和高光谱相机140。如本文所使用的，“透射几何形状”指的是待成像的位置602从高光谱相机140和照明源220定向180°的布置，其中待成像的位置602位于高光谱相机140和照明源220之间。然而，在一些实施例中，照明源220可以位于张开的嘴巴600内同时高光谱相机140位于嘴巴600外，其中待成像的位置602位于照明源220和高光谱相机140之间。尽管本文的各种实施例预期照明源220和高光谱相机140以透射几何形状定位，但还预期在一些特定实施例中可以利用反射几何形状。如本文所使用的，“反射几何形状”指的是以下布置，其中待成像的位置602被定位成与高光谱相机140平行，或成0到180之间的某个角度，并且照明源220以预定角度将光引导到待成像的位置602上。在反射几何形状中，高光谱相机140和照明源220位于待成像的位置602的同一侧。然而据信，使用透射几何形状可以实现更显著的组织穿透深度。

在图6中，待成像的位置602是患者脸颊604的一部分，但是可以选择嘴巴的其他区域。例如，待成像的位置可以包括嘴唇、舌头、脸颊，或其组合。不受理论束缚，据信使用颊粘膜或舌头作为待成像的位置602来测量微血管功能，与使用被皮肤覆盖的另一位置(诸如在本文更详细描述的那些位置)相比，可以减小温度波动。另外，据信由于缺乏皮肤，微血管系统可能更容易暴露在舌头中。因此，相信这样的实施例可以导致信噪比的增加，以及测量的可变性的降低。然而，预期可以采用其他位置，包括但不限于耳垂、手指、脚趾，或***、***或折叠在其自身上的皮肤部分。

照明源220可以是相干光源，诸如激光束，或者它可以是非相干光源，诸如普通光源，包括但不限于灯丝、荧光灯管或发光二极管(LED)源。在一些实施例中，至少部分地基于要采用的光谱的类型来选择要使用的照明源220。在一个特定实施例中，照明源220是相干光源并且光谱成像技术采用高光谱成像技术、线扫描光谱散斑技术，或漫射光学光谱技术，如本文更详细描述的。照明源220可以使用从约400nm到约3000nm或从约400nm到约1500nm的波长。照明源220的特定波长可以至少部分地取决于待测量的(多个)参数而变化。

在一些实施例中，待成像的位置602的血管系统可以通过在该位置的两侧设计夹紧机构被闭塞。例如，通过将一个环放置在脸颊604的外侧(靠近照明源200)，并且将一个环放置在脸颊604的内侧(靠近高光谱相机140)，可以使用环钳来闭塞脸颊604。为了闭塞血管系统，可以闭合钳以经由环对脸颊604施加压力。

实际上，照明源200传输光通过待成像的位置602，并且高光谱照相机140对测试部分进行成像并捕获数据，如上文和下文更详细地描述的。在各种实施例中，高光谱相机140可以获取对应于待成像的位置602内患者的微血管血流的图像和数据。然而，预期到在其他实施例中，如上文和下文描述的，可以量化诸如微血管通透性、组织呼吸或微血管储备之类的其它度量。

图像稳定和复制可以帮助量化这四个度量，因此可能需要在高光谱相机的视场内绘制或标记可重复的图形以确保图像相同。例如，当图像对齐时，可以以更好的确定度减去或关联两个图像。在一些实施例中，第一、第二、第三和第四光谱成像技术各自包括显微光谱成像、内窥镜光谱成像、相机光谱成像或其组合。

在患者身上有许多可能的位置来对微血管系统成像：通过内窥镜的皮肤、脸颊(颊粘膜)、耳朵、眼睛下方，和在外科手术(腹腔镜或开放式)期间的任何内部器官。另外，该方法可以提供透照而不是基于反射的系统。在一些实施例中，测试部分包括手臂、腿、颈部、头部、肩部、胃、手、大腿、小腿、脚后跟、脚、脚趾、膝盖、手指、肘部、胸部、颈部、***、***、面部或其组合。在其他实施例中，微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数各自在表皮、真皮、皮下组织、颊粘膜、睑下区、睑上区、耳朵、以及外科手术、腹腔镜或内窥镜手术过程中的任何内部器官的外表面进行测量。

现在参考图7，根据第二实施例，公开了方法300，用于量化患者体内的微血管功能。量化患者体内微血管功能的方法300包括在步骤304稳定患者的测试部分以进行分析。方法300另外包括在步骤308中测量选自由微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数组成的组的两个或更多个微血管参数，以及在步骤312中使用被配置为生成对应于患者体内微血管功能的汇总微血管参数的控制器，处理这两个或更多个微血管参数。使用光谱成像技术测量这两个或更多个微血管参数，光谱成像技术包括显微光谱成像，内窥镜光谱成像，相机光谱成像或其组合。

应当理解，概述和教导先前讨论的用于量化患者体内微血管功能的方法的描述(其可以以任何组合使用)同样适用于本发明的第二实施例，在适用的情况下，第二实施例进一步公开了用于量化患者体内微血管功能的方法。

如本文所述，使用高光谱成像系统200量化微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数和微血管通透性参数，并且如图3所示使用处理器240组合这些参数以提供/生成汇总微血管参数的方法可以使用各种不同的技术来执行。

根据第三实施例，提供了用于量化微血管功能的仪器。用于量化微血管功能的仪器包括用于测量微血管血流参数的第一光谱成像技术、用于测量微血管储备参数的第二光谱成像技术、用于测量组织呼吸参数的第三光谱成像技术，以及用于测量微血管通透性参数的第四光谱成像技术。用于量化微血管功能的仪器进一步包括被配置为通过将微血管血流参数、微血管储备参数、组织呼吸参数，以及微血管通透性参数中的每一个一起处理，生成对应于患者体内微血管功能的汇总微血管参数的处理器。

应当理解，概述和教导先前讨论的用于量化患者体内微血管功能的方法的描述(其可以以任何组合使用)同样适用于本发明的第三实施例，在适用的情况下，第三实施例进一步公开了用于量化微血管功能的仪器。

本领域普通技术人员将理解，所描述的设备和其他部件的构造不限于任何特定材料。除非本文另有说明，否则本文公开的设备的其他示例性实施例可以由多种材料形成。

如本文中所使用的，术语“和/或”在用于两个或更多个项目的列表中时意味着所列项目中的任何一个可以单独使用，或者所列项目中的两个或更多个的任何组合可以被采用。例如，如果组成被描述为包含组成部分A、B和/或C，则该组成可包含仅A；仅B；仅C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或者A、B和C的组合。

出于本公开的目的，术语“耦合(coupled)”(以其所有形式，耦合(couple,coupling,coupled)等)通常意味着两个部件(电学上或机械上)彼此直接或间接地连接。这种连接本质上可以是固定的或者本质上是可移动的。这种连接可以通过两个部件(电学上或机械上)和任何附加的中间构件彼此或用两个部件一体地形成为单个整体来实现。除非另有说明，否则这种连接本质上可以是永久性的，或者本质上可以是可移除的或可释放的。

同样重要的是要注意，如示例性实施例中所示，本设备的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中已经详细描述了本发明的仅仅一些实施例，但是阅读本公开的本领域技术人员将容易理解，可以进行许多修改(例如，各种元件的尺寸、维度、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等的变化)，而不实质上脱离所述主题的新颖教导和优点。例如，示出为整体地形成的元件可以由多个部件构成，或者示出为多个部件的元件可以整体地形成，接口的操作可以颠倒或以其他方式变化，可以改变系统的结构和/或构件或连接器或其他元件的长度或宽度，并且可以改变在元件之间提供的调节位置的性质或数字。应该注意的是，系统的元件和/或组件可以由多种材料中的任何一种构成，这些材料以各种颜色、纹理和组合中的任何一种提供足够的强度或耐久性。因此，所有这些修改旨在包括在本发明的范围内。可以在期望的和其他示例性实施例的设计、操作条件和布置中进行其他替换、修改、改变和省略，而不脱离本发明的精神的情况。

除非另外明确地指出，此处所阐述的任何方法决不会被解释为要求其步骤以特定的顺序执行。因此，当方法权利要求没有实质上引用其步骤需要遵循的顺序或者没有在权利要求书或说明书中以其它方式明确陈述步骤限于特定顺序时，则不应以任何方式推断任意特定顺序。

将理解，任何描述的过程或所描述的过程内的步骤可以与其他公开的过程或步骤组合以形成本设备范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程用于说明性目的，而不应解释为限制。

还应理解，可以在不脱离本设备的概念的情况下对前述结构和方法进行变化和修改，并且进一步应当理解，这些概念旨在由以下权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其语言以其他方式明确地说明。

以上描述仅被认为是所示实施例的描述。本领域技术人员以及制造或使用本设备的人员将想到本设备的修改。因此，应当理解，附图中示出的和上面描述的实施例仅用于说明目的，并不旨在限制本设备的范围，本设备的范围由根据专利法的原理(包括等同原则)解释的以下权利要求限定。

对本领域技术人员显而易见的是在不背离本发明的精神或范围的情况下可做出各种修改和变化。