用于创伤和组织标本的三维成像、测量和显示的系统、方法和设备与流程

技术特征：
1.一种使用二维图像生成靶标的三维图像的方法，包括：生成与一个或多个基准标记相关联的靶区域的三维映射；捕获所述靶区域和所述一个或多个基准标记的二维白光图像；从所述二维白光图像和所述三维映射创建三维白光图像；捕获所述靶区域和所述一个或多个基准标记的二维荧光图像；从所述二维荧光图像和所述三维映射创建三维荧光图像；并且使用所述一个或多个基准标记对准所述三维白光图像与所述三维荧光图像，以形成三维叠加图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中，捕获所述靶区域和所述一个或多个基准标记的所述二维荧光图像包括：用激发光照射所述靶区域和所述一个或多个基准标记，并且接收响应于用所述激发光照射所述靶区域而得的至少一个荧光发射。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述激发光在约400nm与约450nm之间。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述激发光具有约405nm的波长。5.根据权利要求1所述的方法，其中，捕获所述靶区域和所述一个或多个基准标记的所述二维荧光图像包括：捕获至少一种荧光分子的发射。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一种荧光分子包括能够发荧光的内源分子。7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述至少一种荧光分子包括能够发荧光的外源分子、或者包括含有能够发荧光的外源添加部分的分子。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述至少一种荧光分子包括氨基乙酰丙酸ala诱导的卟啉。9.根据权利要求1所述的方法，其中，使用红外光生成所述三维映射。10.根据权利要求9所述的方法，其中，使用近红外光生成所述三维映射。11.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述三维映射包括：将红外辐射投射在所述靶区域处；接收由所述靶区域反射的红外辐射；并且基于所反射的红外辐射来测量所述靶区域的深度，以生成所述三维映射。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述红外辐射被投影为分成光图案的光束，所反射的红外辐射包括所述光图案的失真，并且所述深度基于所述光图案的所述失真而测量。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述光图案由衍射光栅形成，并且所述光图案包括多个点。14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述深度通过基于所投射的红外辐射与所反射的红外辐射之间的相移的飞行时间而测量。15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶区域包括至少一种创伤。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述创伤包括至少一种细菌，所述细菌包含至少一种荧光分子。17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法还包括确定所述创伤的表面积和体积
中的一者或两者。18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述方法至少执行两次，两次执行包括：由至少为三个小时的时间段分隔的第一次执行和第二次执行，所述第一次执行的三维叠加图像是第一三维叠加图像，并且所述第二次执行的三维叠加图像是第二三维叠加图像，所述方法还包括比较所述第一三维叠加图像与所述第二三维叠加图像以确定创伤愈合状态。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述时间段为至少一天。20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述创伤愈合状态包括创伤恶化，并且所述方法还包括施用至少一种创伤改善助剂。21.根据权利要求18所述的方法，其中，比较还包括：跟踪所述创伤的拓扑图。22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶区域包括从受试者生物体切除的组织。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述组织包括癌组织。24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述癌组织包括肿瘤。25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述肿瘤是乳腺肿瘤并且切除组织包括肿块切除术。26.根据权利要求22所述的方法，其中，所切除的组织包括与靶向肿瘤受体的探针相关联的荧光分子、酶激活的荧光分子、或基因修饰的溶瘤病毒诱导的荧光、或所列项的任何组合。27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述肿瘤受体包括her2、叶酸受体、cxcr4、激素受体、egfr或vegf、或所列项的组合；并且所述酶包括蛋白酶、糖酶、脂肪酶、转移酶、氧化还原酶、基质金属蛋白酶mmp、半胱天冬酶、组织蛋白酶、激肽释放酶、丝氨酸蛋白酶、异柠檬酸脱氢酶、或由肿瘤细胞过表达的酶、或所列项的组合。28.根据权利要求1所述的方法，其中，所述靶区域包括手术床，组织已经从所述手术床切除。29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述手术床和所切除的组织包括癌组织。30.根据权利要求1所述的方法，所述方法以任一顺序至少执行两次，两次执行包括：第一次执行和第二次执行，所述第一次执行对所述靶区域执行，所述靶区域是包括所切除的组织的第一靶区域，所述第二次执行对包括手术床的第二靶区域执行，所述组织已从手术床切除，所述第一次执行的三维叠加图像是第一三维叠加图像，并且所述第二次执行的三维叠加图像是第二三维叠加图像，所述方法还包括比较所述第一三维叠加图像与所述第二三维叠加图像，以基于所切除的组织相对于所述手术床的取向来确定所切除的组织与所述手术床之间的荧光连续性。31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述荧光连续性包括细菌感染的组织、病毒感染的组织、烧伤、癌组织、结缔组织、肌肉组织、血泡和皮肤特征中的一种或多种。32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述荧光连续性与受损组织相对应，并且所述方法还包括从所述手术床上切除所述受损组织的至少部分。33.根据权利要求1所述的方法，还包括：使用包括计算机断层扫描ct、磁共振成像mri、光声成像、超声和光学相干断层摄影中的一者或多者的成像技术，来捕获所述靶区域和所述一个或多个基准标记的伴随三维图像；并且
将作为第一三维叠加图像的所述三维叠加图像与所述伴随三维图像叠加以形成第二三维叠加图像。34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述一个或多个基准标记包括第一组基准标记和第二组基准标记。35.根据权利要求33所述的方法，其中，使用所述计算机断层扫描捕获所述伴随三维图像，并且所述一个或多个基准标记包括至少一种荧光分子和至少一种ct造影剂。36.根据权利要求33所述的方法，其中，使用光声成像捕获所述伴随三维图像，并且所述靶区域包括乳腺肿瘤和抗her2双荧光光声探针。37.一种成像设备，包括：激发光源，被配置为发射能够激发荧光团的第一辐射；滤光器，被配置为防止反射的激发光通过、并且允许由所述荧光团发射的荧光通过；成像透镜；可见光源，被配置为发射第二辐射；红外光源，被配置为发射第三辐射；至少一个图像传感器，被配置为检测辐射；以及处理器，被配置为接收所检测到的辐射并且输出与所检测到的辐射相关联的数据。38.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述成像设备被配置为手持式。39.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述成像设备被配置为使创伤可视化。40.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述成像设备被配置为使手术切缘中的癌前细胞、癌变细胞和附属病变中的一者或多者可视化。41.根据权利要求40所述的成像设备，其中，所述激发光源还被配置为激发组织细胞的自体荧光发射和所述手术切缘的组织细胞中的诱导的卟啉的荧光发射。42.根据权利要求41所述的成像设备，其中，所述滤光器还被配置为防止所反射的激发光通过、并且允许具有与所述组织细胞的所述自体荧光发射和所述组织细胞中的诱导的卟啉的所述荧光发射相对应的波长的发射通过。43.根据权利要求42所述的成像设备，其中，所述图像传感器还被配置为检测经过滤的所述组织细胞的所述自体荧光发射和所述手术切缘的所述组织细胞中的诱导的卟啉的所述荧光发射。44.根据权利要求43所述的成像设备，其中，所述处理器还被配置为接收检测到的发射并且输出关于检测到的经过滤的所述组织细胞的自体荧光发射和所述手术切缘的所述组织细胞中的诱导的卟啉的荧光发射的数据。45.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述第二辐射包括白光。46.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述第二辐射包括单色可见光。47.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述第三辐射包括红外辐射。48.根据权利要求47所述的成像设备，其中，所述红外辐射包括近红外辐射。49.根据权利要求37所述的成像设备，其中，至少一个所述图像传感器被配置为检测包括所述荧光、所反射的白光和所反射的红外光的辐射。50.根据权利要求37所述的成像设备，其中，至少一个传感器包括至少两个传感器。51.根据权利要求50所述的成像设备，其中，至少两个所述传感器包括被配置为检测所
述荧光的第一传感器和被配置为检测所反射的可见光的第二检测器。52.根据权利要求37所述的成像设备，其中，至少一个所述传感器包括至少三个传感器，至少三个所述传感器包括被配置为检测荧光的第一传感器、被配置为检测所反射的可见光的第二检测器和被配置为检测所反射的红外光的第三传感器。53.根据权利要求37所述的成像设备，还包括共同辐射源，所述共同辐射源被配置为与至少一个光源一起运行。54.权利要求53的成像设备，其中，所述至少一个光源包括转换器，以将从所述共同辐射源发射的源辐射转换为所述第一辐射、所述第二辐射、或所述第三辐射、或所列项的组合。55.根据权利要求54所述的成像设备，其中，所述转换器包括滤光器、透镜、棱镜、衍射器、或量子点、或所列项的组合。56.根据权利要求54所述的成像设备，其中，所述激发光源包括第一转换器，所述可见光源包括第二转换器，并且所述红外光源包括第三转换器。57.根据权利要求37所述的成像设备，还包括显示单元。58.根据权利要求57所述的成像设备，其中，所述显示单元被配置为显示由所述处理器输出的所述数据。59.根据权利要求57所述的成像设备，其中，所述数据包括三维图像。60.根据权利要求57所述的成像设备，其中，所述显示单元包括触摸屏。61.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所检测到的辐射包括所述荧光、所反射的可见光和所反射的红外光中的一者或多者。62.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述所检测到的辐射包括荧光、所反射的可见光和所反射的红外光。63.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述成像设备被配置为使生物靶标的靶区域可视化。64.根据权利要求63所述的成像设备，其中，所述处理器还被配置为生成所述靶区域的三维映射。65.根据权利要求64所述的成像设备，其中，所述三维映射由从所述靶区域反射的红外光生成。66.根据权利要求64所述的成像设备，其中，所述处理器还被配置为基于所检测到的辐射来捕获所述靶区域的二维可见光图像。67.根据权利要求66所述的成像设备，其中，所述处理器还被配置为基于所述三维映射和所述二维可见光图像来创建所述靶区域的三维可见光图像。68.根据权利要求64所述的成像设备，其中，所述处理器还被配置为基于所检测到的辐射来捕获所述靶区域的二维荧光图像。69.根据权利要求68所述的成像设备，其中，所述处理器还被配置为基于所述三维映射和所述二维荧光图像来创建所述靶区域的三维荧光图像。70.根据权利要求63所述的成像设备，其中，所述处理器还被配置为将所述靶区域的三维可见光图像与所述靶区域的三维荧光图像对准，以形成所述靶区域的三维叠加图像。71.根据权利要求70所述的成像设备，其中，基于与所述靶区域相关联的基准标记的共
同配准来执行对准。72.根据权利要求37所述的成像设备，其中，所述成像设备被配置为执行根据权利要求1所述的方法。73.根据权利要求37所述的成像设备，其中：所述成像设备被还配置为手持式；所述激发光源还被配置为在暴露于成像剂或造影剂之后激发组织细胞的自体荧光发射以及手术切缘的癌前细胞、癌变细胞、以及附属病变中的具有在约600nm与约660nm之间的波长的荧光发射；所述滤光器还被配置为允许具有与所述组织细胞的所述自体荧光发射以及所述手术切缘的组织细胞中的在约600nm与约660nm之间的荧光发射相对应的波长的发射通过；至少一个所述图像传感器还被配置为检测经过滤的所述组织细胞的所述自体荧光发射以及所述手术切缘的所述组织细胞中的在约600nm与约660nm之间的所述荧光发射；并且所述处理器还被配置为接收所检测到的发射，并且输出与所检测到的经过滤的所述组织细胞的自体荧光发射以及所述手术切缘的所述组织细胞中的在约600nm与约660nm之间的所述荧光发射有关的数据，并且生成所述手术切缘中的所述癌前细胞、所述癌变细胞以及所述附属病变中的一者或多者的三维图像。74.一种用于靶标的基于三维荧光的成像的系统，包括：至少一个激发光源，被配置为在荧光成像期间用激发光的均匀场均匀地照射靶标表面；至少一个白光源，被配置为在白光成像期间照射所述靶标表面；至少一个红外辐射源，被配置为向所述靶标表面发射红外辐射；图像传感器；滤光器，被配置为允许一光信号通过所述滤光器到达所述图像传感器，所述光信号响应于用所述激发光照射所述靶标表面而得并且具有与细菌自体荧光和组织自体荧光中的一者或多者相对应的波长；以及处理器，被配置为：接收响应于用红外光照射所述靶标而得的光信号，并且基于所接收到的响应于用所述红外光照射所述靶标而得的信号，生成所述靶标表面的三维映射，接收检测到的响应于用所述激发光照射所述靶标表面而得的光信号，并且生成所述靶标表面的二维荧光图像；接收响应于所述靶标表面的用所述白光照射而得的光信号并且生成所述靶标表面的二维白光图像，并且组合所述三维映射、所述荧光图像和所述白光图像以生成所述靶标表面的三维图像。75.一种计算机程序产品，与权利要求37所述的成像设备一起使用，所述计算机程序产品包括非瞬时计算机可读介质，其中，所述非瞬时计算机可读介质存储用于图像处理的计算机程序代码，其中，所述计算机程序代码能够由所述成像设备中的处理器执行以执行根据权利要求1所述的方法。

技术总结
本公开提供了用于共配准成像数据以形成诸如创伤、肿瘤或手术床的生物靶标的三维叠加图像的方法、系统和设备。三维映射可以通过在靶区域投射红外辐射、接收所反射的红外辐射、以及测量靶区域的深度生成。可从所捕获的二维白光图像和三维映射创建三维白光图像。可以从所捕获的二维荧光图像和三维映射创建三维荧光图像。可以使用一个或多个基准标记来对准三维白光图像与三维荧光图像以形成三维覆盖图像。叠加图像可用于跟踪创伤愈合并切除癌组织，例如乳腺肿瘤。图像可以是视频的形式。图像可以是视频的形式。图像可以是视频的形式。


技术研发人员：拉尔夫
受保护的技术使用者：大学健康网络
技术研发日：2020.01.17
技术公布日：2021/11/4