專利名稱：：在全身生理學(xué)和休克的判定、評估和監(jiān)測中的超光譜/多光譜成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于執(zhí)行對一個(gè)或者多個(gè)生理參數(shù)的實(shí)時(shí)和/或接近實(shí)時(shí)的評估和監(jiān)測的超光譜或多光譜成像系統(tǒng)和設(shè)備。本發(fā)明還涉及分析超光譜和多光譜數(shù)據(jù)以在例如休克和瀕臨休克、血容量過低、血液動力學(xué)功能障礙、生理功能紊亂、脫水和體溫過低中提供具體的診斷和治療選項(xiàng)。
背景技術(shù)：
：對不管何種病源學(xué)的新陳代謝休克的早期檢測對于各種民事和軍事醫(yī)療環(huán)境是至關(guān)重要的。急性出血和隨后的循環(huán)衰竭(休克)占戰(zhàn)場上和前線手術(shù)臺(forwardoperatingtable)的死亡人數(shù)的約50%,該統(tǒng)計(jì)數(shù)字自從第一次世界大戰(zhàn)以來一直相對保持不變。此外，出血在死于受傷的受傷士兵的約30%中是主要的死亡原因。類似地，在民事領(lǐng)域，無控制出血占外傷引起的早期手術(shù)死亡的高達(dá)82%。但是，如果通過外科手術(shù)穩(wěn)定外傷病人，則在戰(zhàn)爭人員傷亡中的死亡率下降到2%到4%。因此顯然，提供對于休克的早期診斷的能力顯著降低了民事和軍事環(huán)境中與休克相關(guān)的死亡率和發(fā)病率。出血性休克一般由血壓過低的程度、非特異性征候和主觀癥狀(諸如由于失血而發(fā)展的皮膚濕冷、臉色蒼白、脈搏弱且淺、不穩(wěn)定的生命跡象以及精神消退)來確定。對于其它類型的休克可以觀察到類似的癥狀。休克的影響為供給和需求之間的不匹配，導(dǎo)致各種組織中的細(xì)胞代謝改變。所有這些是循環(huán)不足以滿足代謝需求所導(dǎo)致的。大家清楚的是，在過了某一點(diǎn)之后，休克變?yōu)椴豢赡娴?。對于軍事?yīng)用，特別是在戰(zhàn)場中，識別那些期待自然復(fù)原的士兵以及那些應(yīng)該被治療的士兵是極其有用的。對于在各種人體和動物模型中預(yù)測瀕臨血液動力學(xué)代償失調(diào)和判定休克的不可逆性的標(biāo)準(zhǔn)的描繪已經(jīng)作出了重大的努力。類似地，能夠用于評估其它損傷、受到化學(xué)或生物試劑的作用、虛脫、脫水、營養(yǎng)狀態(tài)、精神或情感緊張水平、藥劑、受到諸如一氧化碳的毒性劑的作用的信息在戰(zhàn)場和民事環(huán)境中都將是有用的。適當(dāng)?shù)闹委燁愡x法和診斷對于潛在的生命救助治療對策的適當(dāng)應(yīng)用是十分關(guān)鍵的。在受到化學(xué)或者生物作用方面，快速和準(zhǔn)確地評估受傷或者受影響的個(gè)體的血液動力學(xué)狀態(tài)將是至關(guān)重要的又是困難的。笨重的化學(xué)生物毒劑(CBW)個(gè)人防護(hù)裝備可能阻礙醫(yī)療人員或者急救者(firstresponder)對于同樣可能穿著CBW裝備的傷員進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)評估所需的接觸。獲取脈搏或者測量血壓可能是不可能的。與可能受污染的個(gè)體接觸的任何裝置也可能被污染，并且在沒有繁重的清潔措施或者一次性遮蓋物的情況下可能不能被再利用。因此，發(fā)展和使用遠(yuǎn)程感測技術(shù)以在這樣的環(huán)境中提供生理和血液動力學(xué)評估，將是非常有利的。為了最大化的實(shí)用性，這樣的技術(shù)將提供能給出接近實(shí)時(shí)的信息的手持、耐用并且可隨時(shí)使用的系統(tǒng)。其將要求最小的操作者技能，并且將可由穿著CBW服裝的終端使用者操作。深度酸毒癥、堿缺乏或者堿缺乏的變化率已經(jīng)都被與不可存活性相關(guān)聯(lián)，但是已經(jīng)公知的是，這些發(fā)生在休克進(jìn)展的后期。此外，到目前為止，對這些參數(shù)的評估需要血液樣品和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，這限制了這類測試對于急救者的使用。其它參數(shù)，諸如深度血壓過低或者嚴(yán)重心搏徐緩的開始或者其它節(jié)律障礙，通常在緊接末期征兆之前的休克中可以被觀察到，但是不能可靠地提供足夠預(yù)先的通知以允許成功的介入。更輕度的血壓過低或者節(jié)律紊亂可能與存活或者死亡相關(guān)，不能提供預(yù)兆信息。因此，一直存在對于如下監(jiān)測設(shè)備的需要，該監(jiān)測設(shè)備提供關(guān)于病人對于休克的反應(yīng)的可能后果的更早信息。因?yàn)檠獕哼^低和氧氣傳輸減小的表現(xiàn)反應(yīng)了出血性休克的過程中的晚期征兆，因此至關(guān)重要的是，確定在血量損失的最早時(shí)間段期間改變的生理信號，以提供對于休克嚴(yán)重性的準(zhǔn)確評估。在休克發(fā)展中的共同特性是與血液流量(心輸出量)減小相關(guān)的到組織的氧傳輸不足(D02)或者代謝改變(減小的pH值或者堿過量)。增大的心輸出量和D02與存活密切相關(guān)，而無法穩(wěn)定心輸出量和D02與死亡高度相關(guān)。因此，包括某些氧傳輸?shù)闹笜?biāo)(例如，心搏量，心輸出量)的手段代表了較之目前用于此目的的測量手段更好的用于循環(huán)性休克的早期預(yù)測的工具。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明克服了與現(xiàn)有方案和設(shè)計(jì)相關(guān)的問題和缺點(diǎn)，并且提供了新的工具和方法，所述工具和方法用于評估休克受害者或者其它需要實(shí)時(shí)或者接近實(shí)時(shí)的生理評估的病人的組織氧飽和度、氧輸送和氧提取以及組織水合水平。該技術(shù)利用了通過超光譜成像的局部組織評估，以提供關(guān)于全身生理和疾病狀態(tài)的信息。因此，本發(fā)明涉及超光譜和多光譜成像系統(tǒng)、設(shè)備和方法，其用于一個(gè)或者多個(gè)生理參數(shù)的實(shí)時(shí)或者接近實(shí)時(shí)的評估和監(jiān)測，所述生理參數(shù)包括氧合血紅素、脫氧血紅素、水含量、總血紅素和氧飽和度，其按照本文所述地被分析時(shí)，提供代謝和生理狀況，諸如休克的出現(xiàn)或者評價(jià)、復(fù)生的充分性或者生存的可能性。從HSI數(shù)據(jù)得到的具體診斷包括休克，血容量過低，血液動力學(xué)障礙，生理紊亂，休克或?yàn)l臨休克狀態(tài)(包括括出血性休克、血容量過低休克、敗血性休克、心原性休克、神經(jīng)性休克、燒傷休克的休克或者瀕臨休克)、脫水和體溫下降。微循環(huán)變化類似地可以見于諸如糖尿病或者充血性心力衰竭的慢性疾病狀態(tài)中。例如，在患有神經(jīng)病的糖尿病受試者的前臂中，組織氧合血紅素和氧飽和度(ShsiO2)的超光譜測量結(jié)果較低，盡管該區(qū)域通常不受臨床體神經(jīng)病的影響(Greenmanetal.,Lancet2005；3661711)。該觀察涉及了得自通常以足部為目標(biāo)的疾病的全身微血管變化的超光譜成像。由超光譜測量提供的類似信息可以支持休克或者其它生理變化的關(guān)于其的額外信息的早期檢測，并且還提供關(guān)于可能的后果的信息。利用豬的出血性休克和人的低體負(fù)壓(LBNP)模型(仿效血損失的人休克模型)的超光譜成像表明了可以用于監(jiān)測和預(yù)測休克的開始和恢復(fù)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)備的實(shí)施例可以用于如下環(huán)境，包括但不限于，手術(shù)、臨床過程、健康監(jiān)測、急救室或者戰(zhàn)場護(hù)理、急救情形和野外醫(yī)療評估、醫(yī)院、以及臨床或者醫(yī)師辦公室。此技術(shù)通過超光譜成像在空間、光譜和時(shí)域維度上評估(在第一時(shí)間)局部組織，以提供關(guān)于全身生理和疾病狀態(tài)的信息。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及傳遞MHSI圖像以診斷和評價(jià)休克的設(shè)備，包括檢測器(例如攝像機(jī))；可控光源；光譜分離器；功率源；圖像獲取和顯示硬件，以及由足以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可用信息的硬件和軟件組成的集成分析系統(tǒng)。檢測器優(yōu)選是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(例如具有電荷耦合器件(CCD)或者互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)檢測器的攝像機(jī))和透鏡。優(yōu)選地，光源是圍繞光進(jìn)入?yún)^(qū)域布置的發(fā)光器件(例如發(fā)光二極管(LED))陣列，以提供接近同軸的照明，其每一個(gè)的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間由軟件程序控制。優(yōu)選地，光譜分離器是可見或者近紅外波長液晶可調(diào)諧濾波器(LCTF)，并且被裝配到攝像機(jī)透鏡的前方。優(yōu)選地，功率源和軟件程序被用于供電和控制圖像獲取硬件。優(yōu)選地，該設(shè)備是便攜式的并且數(shù)據(jù)的獲取被實(shí)時(shí)地或者接近實(shí)時(shí)地執(zhí)行。優(yōu)選地，被檢查的組織可以是皮膚，諸如手掌(內(nèi))前臂的皮膚。兩個(gè)這樣的透鏡、濾波器和檢測器子系統(tǒng)(一個(gè)用于可見波長的收集，另一個(gè)用于NIR波長的收集)可以被組合和集成為一個(gè)功能系統(tǒng)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，聲光可調(diào)諧濾波器(AOFT)被裝配在透鏡和攝像機(jī)之間，或者裝配在透鏡的前方。通過經(jīng)由計(jì)算機(jī)控制的驅(qū)動器改變聲波的頻率，進(jìn)行波長選擇。取決于所期望的光學(xué)設(shè)計(jì)，可以在攝像機(jī)和AOTF之間使用附加的透鏡。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，紅外溫度計(jì)被與HSI系統(tǒng)匹配(或匹配在HIS系統(tǒng)內(nèi))，來測量ROI表面的溫度。該溫度計(jì)可以被擴(kuò)展為熱敏感器件陣列，其提供被觀察表面上的溫度分布的數(shù)字圖像。后者被包括在HSI數(shù)據(jù)分析中，以確定休克進(jìn)程的開始。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及一種用于從病人獲取MHSI數(shù)據(jù)的方法，包括照明所述病人的組織上的目標(biāo)區(qū)域；用檢測器收集所述目標(biāo)區(qū)域的數(shù)據(jù)圖像；利用算法將所述數(shù)據(jù)圖像轉(zhuǎn)化為光學(xué)密度單位；生成所述數(shù)據(jù)圖像的超立方體；對于所述超立方體中的每一個(gè)光譜計(jì)算如下中的任何一項(xiàng)或者全部氧合血紅素、脫氧血紅素和水系數(shù)，并且利用這些計(jì)算結(jié)果得到如下生理相關(guān)的參數(shù)中的任何一項(xiàng)或者全部氧輸送、氧提取、總血紅素、組織超光譜氧飽和度(ShsiO2)、以及水合水平。這些參數(shù)中的任何一項(xiàng)或者全部被用于得到超光譜休克指標(biāo)。對于所收集的數(shù)據(jù)，執(zhí)行計(jì)算以提供關(guān)于ROI的化學(xué)組成的信息。優(yōu)選地，根據(jù)數(shù)據(jù)來計(jì)算代表物質(zhì)存在濃度的如下系數(shù)中的任何一項(xiàng)或者全部氧合血紅素、脫氧血紅素和水。更優(yōu)選地，對于圖像的每一個(gè)像素或者對于代表性像素、像素組、ROI的一個(gè)區(qū)域或者整個(gè)R0I，計(jì)算氧合血紅素和脫氧血紅素以及水系數(shù)。更優(yōu)選地，僅僅計(jì)算氧合血紅素和脫氧血紅素系數(shù)。系統(tǒng)或者系統(tǒng)的診斷模塊使用一個(gè)或者多個(gè)計(jì)算出的系數(shù)，以得到關(guān)于生理學(xué)或者生理狀態(tài)或者生理紊亂或者病原學(xué)的信息。優(yōu)選地，這較之被成像的特定一片組織反映了更寬范圍的生理學(xué)。更優(yōu)選地，此信息反映了或者與至少區(qū)域生理學(xué)相關(guān)。最優(yōu)選地，此信息反映了或者與全身生理學(xué)或者代謝狀態(tài)相關(guān)。由系統(tǒng)或者系統(tǒng)的診斷模塊開發(fā)的算法來簡化和提供信息。優(yōu)選地，這些算法被設(shè)計(jì)來生成標(biāo)量指標(biāo)值或者標(biāo)量值,其可以與在研究下的生理狀態(tài)的變化相關(guān)或者相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，這是休克指標(biāo)。優(yōu)選地，此指標(biāo)可以被認(rèn)為是生命征候，并且充當(dāng)獲取生命征候的代理或者非侵入非接觸或者遠(yuǎn)程方法。其可以被或者可以不被設(shè)計(jì)成與目前的標(biāo)準(zhǔn)生命征候(諸如心率或者血壓)中的一種緊密相關(guān)。更優(yōu)選地，休克指標(biāo)將與血?jiǎng)恿W(xué)狀態(tài)的更先進(jìn)的量度(諸如心輸出量、心搏量或者D02)相關(guān)。最優(yōu)選地，休克指標(biāo)將與后果相關(guān)。優(yōu)選地，休克指標(biāo)將先于其它的衡量標(biāo)準(zhǔn)提供關(guān)于病人狀況的經(jīng)改進(jìn)或者更早的信息。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以由系統(tǒng)或者系統(tǒng)的診斷模塊得到用于其它的疾病或者生理狀態(tài)的其它指標(biāo)。這樣的指標(biāo)的實(shí)例包括對于糖尿病、充血性心力衰竭、腎衰竭、液體潴留、脫水、高血壓、出血、敗血癥、肺衰竭、組織缺氧等。這些可以類似地與目前的與各種生理或者病原狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的測量相關(guān)，或者與后果數(shù)據(jù)相關(guān)，以提供經(jīng)改進(jìn)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在可選實(shí)施例中，一組反映其本身系數(shù)的數(shù)字將連同標(biāo)尺被提供，以允許解釋。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，相關(guān)的信息作為單個(gè)或者一系列的黑白或者偽彩色圖像被提供，所述圖像反映了空間和光譜組織特性兩者。優(yōu)選地，該圖像將與標(biāo)尺相關(guān)聯(lián)地報(bào)告，以允許容易的解釋。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供代謝狀態(tài)的單一指示。優(yōu)選地，這是提供給操作者關(guān)于病人的狀態(tài)的信號的一個(gè)或者一系列光的形式。在另一個(gè)實(shí)施例中，在屏幕上提供語言或者書面指令。圖像可以以多種方法中的任何一種來提供，包括MHSI成像儀本身、在遠(yuǎn)程屏幕上、通過投影儀或者經(jīng)由前導(dǎo)顯示器。使用預(yù)定的光照，或者光照被測量或被估計(jì)或被記錄。優(yōu)選地，系統(tǒng)被校準(zhǔn)，以考慮環(huán)境光照以及由儀器提供的任何光。確定為必要的校準(zhǔn)步驟被自動或者手動或者兩者的組合來確認(rèn)，并且手動或者自動或者以兩者的組合來進(jìn)行實(shí)施此校準(zhǔn)的步驟。優(yōu)選地，校準(zhǔn)步驟被用于評估和使用或者校正環(huán)境光。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可調(diào)諧光源、可調(diào)諧濾波器或者這兩者被用作光譜分離器，以提供用于分析的特定光譜數(shù)據(jù)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，特定波長光源，優(yōu)選LED，被用于提供數(shù)據(jù)輸入，并且消除了對于光譜分離器或者濾波器中的一些或者全部的需要。優(yōu)選地，在數(shù)據(jù)收集過程中的全程或者一部分中，為設(shè)備提供光照。更優(yōu)選地，儀器提供預(yù)定的光照。優(yōu)選地，儀器至少收集一組僅用環(huán)境光的數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)組可以是單波長帶收集或者由設(shè)備所測量的整個(gè)波長帶的的全部或者部分。在另一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)境光被用作光源，并且設(shè)備進(jìn)行測量以用于校準(zhǔn)。優(yōu)選地，如果環(huán)境光不足，操作者將被告知。最優(yōu)選地，如果環(huán)境光不足，其將手動地或者自動地或者以兩者的組合的方式被來自儀器的光照補(bǔ)充。在隨后的說明書中部分地闡述了本發(fā)明的其它實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)，其部分地將通過該說明書而變得清楚，或者可以通過對本發(fā)明的實(shí)施而被教導(dǎo)。圖I是具有光分離器的HSI系統(tǒng)。圖2是具有預(yù)定波長的光的HSI系統(tǒng)?？梢允褂谜瓗ED，使得不再需要光譜分離器。圖3是皮膚中的主要發(fā)色團(tuán)的可見和近紅外(NIR)吸收光譜水(藍(lán)色)、氧合血紅素(紅色)、以及脫氧血紅素(綠色)。圖4是利用可視MHSI，在超立方體(hypercube)的一個(gè)像素處記錄的手掌(左側(cè)圖)的彩色圖像和譜圖(右側(cè)圖)。所記錄的譜圖(黑色實(shí)線)被分解成4個(gè)分量(偏移量、斜率、氧合血紅素和脫氧血紅素)，使得當(dāng)合成復(fù)原時(shí)，它們形成以最少方差方式與真實(shí)數(shù)據(jù)擬合的線(黑色虛線)。圖5是豬受試者的ShsiO2圖像中的像素強(qiáng)度的直方圖。這些線示出了在基線處(藍(lán)色)和在休克過程中(綠色)皮膚中的ShsiO2值的分布。平均值的減小提供了休克的清楚提示。圖6是在血壓被降低到-90mmHg時(shí)在對人類受試者的LBNP實(shí)驗(yàn)過程中的心率(紅色)和平均THb(對ROI平均的總血紅素)(藍(lán)色)。在t=O時(shí)發(fā)生昏厥并且返回到0LBNP。在虛脫之前總Hb急劇下降。圖7是在血壓被降低到-90mmHg時(shí)在對人類受試者的LBNP實(shí)驗(yàn)過程中的心率(紅色)和std(在ROI內(nèi)ShsiOJ^標(biāo)準(zhǔn)差)(藍(lán)色)。在t=O時(shí)發(fā)生昏厥并且返回到OLBNP。在虛脫之前ShsiO2的不均勻性增大。圖8是在血壓被降低到-90mmHg時(shí)在對人類受試者的LBNP實(shí)驗(yàn)過程中的對ROI平均的皮膚水合(藍(lán)色)和LBNP(綠色)。在t=O時(shí)發(fā)生昏厥并且返回到0LBNP。在此研究中，在虛脫之前組織水合下降了幾乎10%。圖9是示出了圖像過濾如何能夠被用于提供對于皮膚色斑的自動檢測的原始圖和經(jīng)處理的圖像。圖10是在圖像中BLOBS和TEMPORALS(綠色和藍(lán)色，下方的圖)具有的特征。BLOBS定量“色斑”或者“斑點(diǎn)”一伴隨休克出現(xiàn)的ShsiO2的大的空間變化。TEMPORAL對從一個(gè)時(shí)間點(diǎn)到下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)的“色斑”圖案的時(shí)域變化進(jìn)行定量。在許多例子中，TEMPORAL的增大先于BLOBS的增大。圖11表明MHSI氧合血色素(OxyHb)揭示了作為病人可存活性的指示的循環(huán)模式的變化。OxyHb圖像示出了在動物休克實(shí)驗(yàn)的過程中的變化左側(cè)的是基線處(在最初出血之前)，中間的是在休克期間(在最初出血之后62分鐘)，右側(cè)的是在復(fù)生后平衡態(tài)(在最初出血之后147分鐘)。其它的豬表明了在復(fù)生后基線模式的完全恢復(fù)。圖12表明MHSIShsiO2揭示了作為病人可存活性的指示的循環(huán)模式的變化。ShsiO2的基線(左側(cè)圖)與休克圖像(右側(cè)圖)的比較示出了“羽毛狀”圖案的發(fā)展。這類圖案在許多或者在此過程中死亡或者針對測試過程沒有顯現(xiàn)出強(qiáng)勁恢復(fù)的動物受試者中發(fā)展，并且看起來表明獲得不利后果的更大可能性。圖13示出了對于每一個(gè)時(shí)間步長的作為時(shí)間的函數(shù)的生理和超光譜參數(shù)的平均值，同時(shí)還示出了標(biāo)準(zhǔn)差。心率和血壓示于左側(cè)兩個(gè)圖中。利用平均、分布、斑點(diǎn)和時(shí)域偏移方法得到的結(jié)果被示于右側(cè)的圖中。對照受試者和出血受試者分別由藍(lán)色和黑色示出。圖14示出了接收工作特性(ROC)曲線，以及心率(紅色)、動脈收縮血壓(藍(lán)色)、和超光譜休克指標(biāo)HSSI(黑色)在ROC曲線下的面積，同時(shí)還示出了標(biāo)準(zhǔn)差。圖15示出了通過CBW面罩的超光譜數(shù)據(jù)收集。從頂側(cè)到底側(cè)1)由目標(biāo)區(qū)域的超光譜圖像重構(gòu)的彩色照片；2)示出了預(yù)期的不均勻性的通過面罩透鏡得到的譜圖；3)具有空間變化的未套準(zhǔn)的“原始”光譜圖像，其在圖像處理算法中是有利的。注意，反射閃光不影響分析。具體實(shí)施方式光譜學(xué)已經(jīng)被用于檢測各種組織中的代謝狀態(tài)。例如，光譜分析方法被結(jié)合在脈搏血氧計(jì)中，脈搏血氧計(jì)利用不同的氧合-和脫氧血紅素的吸收帶來估算全身動脈氧飽和度。但是，由脈搏血氧計(jì)提供的測量不足以作為診斷或者監(jiān)測休克的方法。雖然脈搏血氧計(jì)可以提供動脈氧飽和度的點(diǎn)測量，但是其不能提供對于總血紅素或者組織氧提取或者組織水合的測量。因此，脈搏血氧計(jì)僅僅提供對與休克相關(guān)的生理狀態(tài)和血液動力學(xué)條件進(jìn)行評價(jià)所必須的信息中的一部分。因?yàn)榭傃t素的降低或者氧傳輸和氧提取之間的失配或者皮膚循環(huán)模式承載了重要信息并且可能是重要的警告信號，所以這是具有重要影響的。脈搏血氧計(jì)所得到的動脈氧飽和度實(shí)際上提供了更多關(guān)于肺部而不是循環(huán)功能信息，并且動脈飽和度可以被保持直到深度休克晚期，尤其是如果病人一直吸取高濃度氧的話。確定循環(huán)和/或到組織的灌注的充分性另一個(gè)重要參數(shù)是組織的氧提取。通過記錄氧合血紅素和脫氧血紅素兩者的信息并通過使用其來(分別)報(bào)告關(guān)于氧傳輸和氧提取兩者的信息，醫(yī)學(xué)超光譜成像(MHSI-在此本領(lǐng)域技術(shù)人員將其理解為是指醫(yī)學(xué)多光譜成像或者超光譜成像，或者醫(yī)學(xué)多光譜和超光譜成像兩者)報(bào)告組織代謝和組織灌注的充分性，以維持組織健康和生存能力。利用兩項(xiàng)信息，由MHSI數(shù)據(jù)計(jì)算出的組織OxyHb和DeoxyHb血紅素水平，可以傳遞關(guān)于組織氧飽和度(ShsiO2)和總血紅素的信息。由MHSI數(shù)據(jù)計(jì)算出的水水平可以傳遞關(guān)于組織的水合狀態(tài)的信息。在休克狀態(tài)中，超光譜成像的模式也可用于揭示人體對血液動力學(xué)障礙的反應(yīng)。在人體對血容量過低的反應(yīng)中，為了集中血流，血液通常在該過程的非常早期被分流遠(yuǎn)離皮膚。因此，通過監(jiān)測皮膚及其微循環(huán)模式或水合狀態(tài)，我們可以較早地獲得關(guān)于血液動力學(xué)障礙的嚴(yán)重性的信息?？梢灶愃频卦u估涉及其它疾病(諸如糖尿病，全身感染或者心臟或肺部疾病)的微循環(huán)變化。通過類似方法可以確認(rèn)、評估或者跟蹤其它急性或者慢性生理或者代謝變化(Greenmanetal,Lancet2005；3661711)。組織圖像中的變化反映了涉及區(qū)域血流和水合的全局變化和局部變化、以及與在檢查下的微循環(huán)床的特異反應(yīng)相關(guān)的更局部的變化。不同組織或者微循環(huán)床之間(例如，皮膚對頰黏膜，或者來自諸如前臂的外周位置的皮膚對來自諸如胸壁的更中心位置的皮膚)的反應(yīng)的比較及其隨時(shí)間的相對變化提供了額外的信息。在醫(yī)院環(huán)境中，可以進(jìn)行大量的測量來監(jiān)測休克。通過基于血壓和血液的氧攜帶能力的明顯下降，心率的升高以及脈搏特性的變化，監(jiān)測朝向循環(huán)虛脫的進(jìn)程。存在幾種緩沖對抗血壓和氧攜帶能力的變化的補(bǔ)償機(jī)制，限制了這些測量用于休克的早期評估的用途。血壓過低和休克的其它信號和癥狀的出現(xiàn)并不標(biāo)志著循環(huán)障礙的開始，而是表示代償失調(diào)的開始，即可能對于引入有效治療來說太遲的時(shí)間點(diǎn)。另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)生命信號，心率，眾所周知地是休克的非特異性指標(biāo)。可能不能確切地解釋在受傷士兵或者受傷病人中升高的脈搏速率，這是因?yàn)椤皯?zhàn)或逃(fight-or-flight)”反應(yīng)是自然的競爭結(jié)果。在戰(zhàn)爭中或者對于更常規(guī)的救護(hù)車或者急救室環(huán)境中的最初或者早期急救者而言，更侵入或更全面的測量是不現(xiàn)實(shí)的。在這些環(huán)境中，例如可能不能實(shí)施侵入監(jiān)測，諸如肺動脈(Swan-Ganz)導(dǎo)管插入(其提供對于血液氣體和心輸出量的測量)。因此，在軍事和民事領(lǐng)域兩者中，存在對于小型、非侵入并且便攜的測量系統(tǒng)的需要?？梢岳美缃?jīng)皮氧分壓和/或二氧化碳分壓(PtC02/C02)完成對血液氣體的非侵入測量。這樣的測量的一個(gè)缺點(diǎn)是，其依賴于小的樣品量，該小的樣品量不能精確地反映整體的組織狀況。此外，在皮膚上放置探針本身改變了血流和生理學(xué)。MHSI數(shù)據(jù)還可以與由如下的測量中的一種或其組合提供的數(shù)據(jù)結(jié)合皮膚溫度、核心溫度、心率、R-R間期變化、動脈血壓、呼氣末二氧化碳、tcP02、顱多普勒、脈搏血氧測量、激光多普勒、超聲、NIR點(diǎn)光譜分析、神經(jīng)傳導(dǎo)、心輸出量、心搏量、中心靜脈壓、肺動脈壓、肺毛細(xì)血管楔壓、組織水合測量、以及諸如PH和乳酸之類的血液化學(xué)值，以便為護(hù)理者提供額外的信息，提高診斷準(zhǔn)確性或者傳達(dá)對于生理狀態(tài)的改變的或者瀕臨休克的更早警生口ο皮膚是用于監(jiān)測的特別好的選擇。除了其容易適用于基于攝像機(jī)的技術(shù)(諸如MHSI)之外，皮膚微循環(huán)還對休克和其它全身疾病狀態(tài)具有被良好認(rèn)識的反應(yīng)。通過監(jiān)測皮膚，MHSI可以跟蹤由于包括失血、血液稀釋、組織水量的增加或者血液從皮膚分流以保護(hù)到中心器官的血流在內(nèi)的原因?qū)е碌?、與血液或者紅細(xì)胞量的疾病相關(guān)的變化。還可以獲得關(guān)于植物性神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)的信息，植物性神經(jīng)系統(tǒng)對于皮膚微循環(huán)具有特異性影響，并且可以提供關(guān)于身體反應(yīng)以及損傷或者疾病狀態(tài)的起因和嚴(yán)重性的額外信息。對于不同的疾病狀態(tài)、不同的休克形式或者對于特定的有機(jī)體的敗血性休克的情況，這可能是不同的。用MHSI進(jìn)行的皮膚測量可以用于得到關(guān)于氧傳輸、氧提取和水合水平的信息(其可以被其次地用于評價(jià)與諸如休克和糖尿病的各種疾病狀態(tài)相關(guān)的生理學(xué))。氧合血紅素(OxyHb)、脫氧血紅素(DeoxyHb)以及水系數(shù)可以被獨(dú)立地表現(xiàn)為圖像或者反應(yīng)目標(biāo)區(qū)域(ROI)上的平均值的標(biāo)量，或者氧合血紅素和脫氧血紅素系數(shù)可以被用于計(jì)算超光譜組織氧飽和度(ShsiO2=OxyHb/(OxyHb+DeoxyHb))、總血紅素。該信息可以被表現(xiàn)為黑白色或者偽彩色圖像，或者氧合血紅素和脫氧血紅素值(或者它們的與氧提取和輸送相等價(jià)的組合)可以以諸如血壓(e.g.XX/YY)的格式被表示在一起。這樣的表示可以用來代表ROI中的任何像素的氧合血紅素和脫氧血紅素值，表示整個(gè)ROI上或者ROI的任何子部分上的平均氧合血紅素和脫氧血紅素值，或者氧合血紅素和脫氧血紅素值可以通過公式或者算法被組合成一個(gè)數(shù)值(例如，超光譜休克指數(shù))。在這些階段中的任何一個(gè)中，可以添加來自水系數(shù)的附加數(shù)據(jù)或者其它生理或生化值，以提高該技術(shù)的實(shí)用性。例如，在給定的圖像中可以選擇不同的色彩方案來表示OxyHb、DeoxyHb和水系數(shù),或者對于一個(gè)像素或者區(qū)域的每一個(gè)系數(shù)的標(biāo)量值可以被表示為XX//YY//ZZ。例如，在目標(biāo)區(qū)域從皮膚確定的OxyHb系數(shù)均值在休克開始之前下降，同時(shí)該值的標(biāo)準(zhǔn)差增大。這些趨勢在人LBNP和豬出血實(shí)驗(yàn)中都觀察到了。此外，超光譜休克指數(shù)(其由OxyHb系數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差獲得)，斑點(diǎn)指數(shù)以及時(shí)域指數(shù)被表明與心率和低體負(fù)壓相關(guān)，并且與心搏量和脈壓適度相關(guān)。利用糖尿病作為實(shí)例，OxyHb/DeoxyHb值通常對于對照受試者為約30/40，對于患有糖尿病性神經(jīng)病的受試者為20/50。麻醉可以改變對于皮膚血流的控制機(jī)制，導(dǎo)致血流振蕩(通常響應(yīng)于血容量過低而發(fā)生)的抑制。超光譜圖像對于麻醉病人和蘇醒病人可以是不同的，可以隨著麻醉的深度而變化，或者可以隨著施予的特定藥物而變化。在各種藥理情況下的反應(yīng)文庫可以用于改善結(jié)果。例如，F(xiàn)reeman等人的美國專利6，640，130教導(dǎo)了通過多變量分類算法從包括熱測量在內(nèi)的多個(gè)圖像和譜圖提取信息的用途。添加關(guān)于病人狀況、其它血液動力學(xué)或者其它參數(shù)、推定診斷或者施予的治療的信息可以改善結(jié)果。Braverman和其同事通過激光多普勒血流測定法(laserDopplerflowmetry)描述了皮膚循環(huán)顯微解剖學(xué)和血流的區(qū)域不均勻性之間的關(guān)系。他們還描述了在身體同側(cè)和身體異側(cè)的肢上的位置之間的血流振蕩的同步性,提示這樣的振蕩主要由交感神經(jīng)系統(tǒng)控制。在低體負(fù)壓下的未麻醉人中采用MHSI的進(jìn)一步研究表明，圖像的目標(biāo)區(qū)域(ROI)中的區(qū)域不均勻性的增大可以由氧合血紅素和氧飽和度(ShsiO2)的超光譜測量來表明，并且氧合血紅素和ShsiO2的這樣的不均勻性的變化是對于中心血容量過低的反應(yīng)的主要特征，因?yàn)樵诓煌臅r(shí)間點(diǎn)所收集的圖像之間不均勻性變化更大。熱調(diào)節(jié)是皮膚循環(huán)的主要功能，并且在外傷傷員中通常出現(xiàn)體溫下降。同樣現(xiàn)在對于用于幫助患有血液動方學(xué)不足和其它醫(yī)學(xué)問題的病人的早期護(hù)理的治療還處于發(fā)展階段。通過MHSI技術(shù)可以定義全身體溫下降和局部皮膚總血紅素、氧輸送、氧提取以及氧飽和度之間的關(guān)系。在出血性休克研究過程中，平均皮膚氧飽和度(ShsiO2)和OxyHb值的下降不是由全身體溫下降引起的。核心和皮膚溫度被維持。在單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)研究中，中度的體溫下降(降到32°C)不會產(chǎn)生與在出血性休克中觀察到的相同的ROI上的組織氧合的平均變化。隨著更深程度的體溫下降(26°C)，觀察到更明顯的變化。可能地，在體溫下降期間，減小的代謝要求抵抗了減飽和作用。這些實(shí)驗(yàn)在麻醉的豬中進(jìn)行，并且蘇醒或者麻醉的人可能具有非常不同的結(jié)果。在這些情況下，得到了將可用于在發(fā)生或者導(dǎo)致了體溫下降的情況下監(jiān)測生理狀態(tài)的不同參數(shù)和模式。MHSI可用于監(jiān)測與體溫下降的全身生理學(xué)和代謝狀態(tài)。傳統(tǒng)地，醫(yī)師已經(jīng)利用毛細(xì)血管再充盈作為全身灌注的指示。若干其它的專利描述了同樣試圖提供休克的早期檢測的方法。Shani等(美國專利申請公布No.20040249290)描述了一種休克監(jiān)測設(shè)備，其由記錄病人的皮膚變化的光學(xué)設(shè)備構(gòu)成。在該專利中，如同醫(yī)師按壓皮膚一樣，壓力被短暫地施加在病人的外周皮膚上。該設(shè)備自動檢測皮膚從白變回到粉紅色所需的時(shí)間，提供毛細(xì)血管再充盈時(shí)間的量度。如上所述，血壓測量被最常用于確定與休克相關(guān)的血壓過低。若干最近的專利描述了幾種利用血壓測量來監(jiān)測休克的額外方法。Shairock等(美國專利申請公布No.20030040675)描述了用于監(jiān)測心血管系統(tǒng)的非侵入式方法。在該方法中，壓強(qiáng)傳感器被布置在血壓箍帶下方。進(jìn)行"超心臟收縮(Suprasystolic)"測量，即，在箍帶壓強(qiáng)大于病人的心臟收縮血壓時(shí)進(jìn)行壓強(qiáng)測量。所記錄的時(shí)間序列示出了由心跳產(chǎn)生的初始脈搏，接著是一系列來自循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的反應(yīng)。該專利描述了根據(jù)血液時(shí)間序列估計(jì)血管收縮程度的方法。所描述的數(shù)據(jù)表明超心臟收縮可以有助于休克診斷。Cohen等(美國專利申請公布No.2004015816)描述了血壓測量的第二用途。在該方法中，通過估計(jì)循環(huán)樹(circularytree)的總機(jī)械阻力，可以由血壓測量來計(jì)算出與心臟輸出量成比例的量。如上所述，心臟輸出量顯然是確認(rèn)休克開始的重要參數(shù)。但是，因?yàn)樵撛O(shè)備估計(jì)與心臟輸出量成比例的量(而不是直接估計(jì)心臟輸出量)，所以在該設(shè)備可以被用于檢測休克開始之前，其將需要對于每個(gè)病人進(jìn)行基線測量。此外，由心臟輸出量測量產(chǎn)生的數(shù)值本身不總是與不可逆的血壓動力學(xué)紊亂相關(guān)，即，給定個(gè)體的反應(yīng)或者適應(yīng)性存在不同一這用由MHSI可獲得的多參數(shù)更容易定量和監(jiān)測。類似地，在諸如糖尿病或者充血性心力衰竭的更慢性的病癥中，可以監(jiān)測氧輸送和提取的微循環(huán)改變和變化，并且可以提供疾病狀態(tài)或者疾病進(jìn)程的有用信息。并且，可以將給定個(gè)體的與休克相關(guān)的數(shù)據(jù)與反映糖尿病、充血性衰竭或者影響微循環(huán)或者皮膚的其它疾病狀態(tài)的給定基線相關(guān)。隨著糖尿病的影響范圍增大，對于急性休克在慢性糖尿病的基線上的表現(xiàn)形式的理解是在必要的。類似地，充血性心力衰竭是一種慢性病癥，但是是其中對心原性的、出血性的、敗血性或者其它休克的評估可能是特別重要的病癥。同樣，利用充血性心力衰竭參數(shù)庫的基線，可以更容易地解釋在休克中在這樣的病人中觀察到的特征的重要性。該方法基于超光譜成像應(yīng)用，在Freeman等的更早的專利——美國專利號20040236229中有描述，該專利通過引用被全文包含在本文中。對于上述方法的評價(jià)是其在許多情況下可以與MHSI測量互補(bǔ)。例如，由血壓得到的估計(jì)可以提供關(guān)于整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的信息，而MHSI測量提供示出了皮膚中的循環(huán)模式的局部變化的高分辨率圖像。MHSI是一種"成像光譜法"的方法。光譜法被廣泛用于監(jiān)測各種組織的代謝狀況。例如，光譜法被結(jié)合在上述的脈搏血壓計(jì)中，其利用不同的氧合血紅素和脫氧血紅素吸收帶來估計(jì)動脈氧飽和度。在近紅外區(qū)域中的點(diǎn)光譜法提供關(guān)于皮下組織、肌肉和/或腦中的氧的組織飽和度以及組織水合的情況，并且已經(jīng)被用于出血性休克、手足筋膜間室綜合征的疾病監(jiān)測，以及用于跟蹤頭外傷。近紅外測量已經(jīng)被用于提供對血氧合的測量，其有可能用于檢測休克。Ward等的最近的專利(美國專利申請公布No.20040039269)描述了使用紫外、近紫外和近紅外共振Raman光譜和熒光光譜來用于組織檢查的休克監(jiān)測方法。除了別的內(nèi)容之外，該發(fā)明還教導(dǎo)了可見和NIR漫射光譜法用于休克檢測的用途，其不需要如Ward等中所述收集弱的熒光和共振Raman信號所需的靈敏檢測器。對于近紅外(NIR)和相關(guān)的點(diǎn)光譜測量，這些光譜方法不會得到圖像，因此不會傳遞對于預(yù)測身體對于休克的反應(yīng)很重要的關(guān)于血流的空間分布或者微循環(huán)變化的任何信息。此外，血紅素吸收信息在可見光區(qū)域要比在NIR強(qiáng)得多。假定常見的生物學(xué)和光學(xué)信號，由于更高的信噪比，更容易在可見光區(qū)域來定量與血紅素相關(guān)的過程(如同在所提出的MHSI方法中所采用的)。NIR光譜法已經(jīng)被首先發(fā)展來監(jiān)測更深的組織，諸如肌肉和腦。雖然皮膚和皮下測量結(jié)果可以被收集并且已經(jīng)被報(bào)導(dǎo)，但是因?yàn)楣鈽O間距離和其它技術(shù)問題(可能包括與皮膚不均勻性相關(guān)的問題)，這些結(jié)果是多變的，使得這些技術(shù)還沒有被廣泛用于臨床實(shí)踐。在機(jī)載系統(tǒng)(airbornesystem)中用于地質(zhì)特征的分析數(shù)十年之后，HSI最近已經(jīng)被應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)。對于某一區(qū)域的每一個(gè)像素獲取反射光的光譜，并且對每一個(gè)這樣的光譜進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)光譜分析。這可以基于目標(biāo)區(qū)域(ROI)的化學(xué)組成創(chuàng)建圖像。這已經(jīng)被用于組織學(xué)切片的顯微研究。在體內(nèi)，MHSI已經(jīng)被局部地使用來顯示在一氧化氮吸入和抑制后的缺血-再灌注模型中以及患有鐮刀形紅細(xì)胞疾病的病人中的皮膚氧飽和度的宏觀分布。MHSI的一個(gè)應(yīng)用已經(jīng)用于在整形手術(shù)之后的組織可存活性的早期預(yù)測容易從在手術(shù)之后立即獲取的近紅外光譜圖像所計(jì)算得到的氧飽和度映射圖中明顯顯現(xiàn)出具有不足以維持存活的氧合的組織。相反，在手術(shù)后6-12小時(shí)，瀕臨壞死的臨床信號對于肉眼來說不明顯。燒傷后的組織可存活性的評估也已經(jīng)被進(jìn)行。關(guān)于微循環(huán)的MHSI信息已經(jīng)被用于評估患有糖尿病的人中的區(qū)域和全身微循環(huán)變化，并且在反映區(qū)域(例如足背)和全身(例如前臂)組織氧合和ShsiO2的MHSI數(shù)據(jù)與糖尿病足部疾病和發(fā)展?jié)兊娘L(fēng)險(xiǎn)之間的相關(guān)性已經(jīng)被找到。在對照受試者、糖尿病受試者以及具有神經(jīng)病的糖尿病受試者中的ShsiO2典型值為42^^32%和28%(Greenmanetal.Lancet2005；366:1711)?；加猩窠?jīng)病的受試者發(fā)展足部潰瘍的風(fēng)險(xiǎn)更高。神經(jīng)功能對于控制微循環(huán)是重要的，這通過神經(jīng)病性糖尿病患者中的血管舒張缺乏(這常見于在其它方面是健康的個(gè)體的受傷皮膚附近)得到證明。本文描述了MHSI的如下應(yīng)用評估全身性疾病，以滿足對于在超光譜成像提供的深度水平在軍事和民事領(lǐng)域執(zhí)行對休克的實(shí)時(shí)或者接近實(shí)時(shí)評估和監(jiān)測的設(shè)備和方法的迫切需求。如本文所實(shí)施和廣泛描述的，本發(fā)明涉及如下的方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備用于通過超光譜或者多光譜成像實(shí)時(shí)地或者接近實(shí)時(shí)地評估一系列生理參數(shù)，包括到組織(包括皮膚、各種器官的黏膜或者絨膜)的氧輸送和提取以及水輸送，以及局部組織對于該輸送的充分性的反應(yīng)。本文描述的發(fā)明使用超光譜成像或者多光譜成像作為監(jiān)測組織和微循環(huán)中(在此針對從皮膚獲取圖像進(jìn)行了描述，但是不限于皮膚)的變化的非侵入式的并且(通常但不是必須的)非接觸式的裝置，其中，所述組織和微循環(huán)中的變化指示全身生理狀態(tài)，包括在休克之前的狀態(tài)或者在休克過程中出現(xiàn)的狀態(tài)(不管是出血性的、血量減少性、心原性的、神經(jīng)性的、敗血性的還是其它休克狀態(tài))。微循環(huán)的變化還可以指示本文所述的其它生理狀態(tài)或者紊亂，并且作為用于提供監(jiān)測治療或者再生和病人可存活性的充足性的指標(biāo)的手段。與傳統(tǒng)的方法不同，MHSI方法使用成像系統(tǒng)，并且能夠顯示和使人注意皮膚中的循環(huán)模式的變化以及這些變化中的變化。變化中的一種具體類型，色斑，已知是休克的癥狀。當(dāng)對生理狀態(tài)的評估,或者對于治療的反應(yīng)或者潛在反應(yīng)的評估是有利的時(shí),本發(fā)明可適用于軍事、危重病護(hù)理以及慢性疾病處理領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中，存在與休克、糖尿病、感染、敗血癥、脫水、體溫下降、組織缺氧、低重力環(huán)境、充血性心力衰竭、高血壓、血壓過低或者其它生理紊亂相關(guān)的微循環(huán)或者組織氧合變化。休克作為急性微循環(huán)病理學(xué)的實(shí)例代表了光譜的一端。糖尿病代表光譜的另一端，并且與更慢的更長期的變化相關(guān)，但是，這樣的變化也被反映在微循環(huán)變化中。本發(fā)明的儀器和方法還可以被應(yīng)用于許多形式的休克和其它急性和慢性病癥，其中，用于篩查、評估、診斷、早期警告、治療的監(jiān)測或者可存活性評估的生理學(xué)監(jiān)測是有用的。除了或者替代作為與對氧輸送和氧提取的失配的局部反應(yīng)相關(guān)的微循環(huán)變化和我們可以在出血性休克中觀察到的水合變化，我們預(yù)期了其它與還可以通過超光譜成像確認(rèn)、評估和定量的與其它形式的休克相關(guān)的具體發(fā)現(xiàn)結(jié)果。例如，在敗血癥休克中，多種炎性介導(dǎo)劑的存在影響微循環(huán)。這些微循環(huán)變化回過頭來利用我們的MHSI技術(shù)被確認(rèn)并且監(jiān)測。這允許關(guān)于感染或者休克的開始或者進(jìn)展的具體信息，或者監(jiān)測抗生劑、靜脈內(nèi)流體給藥、用于治療血壓過低或者急性心臟代償失調(diào)的血壓增高劑(諸如多巴胺或者neosynepherine)或者其它治療形式的功效。所觀察到的微循環(huán)變化還可用于確定一種或多種致病生物，這可能與異質(zhì)組織信號相關(guān)。在其它慢性病癥中，MHSI可以用于從組織獲得空間和光譜數(shù)據(jù)，以提供與用于特定治療的施予和監(jiān)測這樣的治療的指示相關(guān)的信息。這包括使用MHSI測量來幫助醫(yī)師治療患有諸如高血壓或者充血性心力衰竭的病癥的病人，并且提供可以有助于與特定的抗高血壓藥的使用或者在減負(fù)劑之后相關(guān)的決定的有用信息。在此，可以針對特定的治療方案來選擇病人，或者可以利用MHSI來監(jiān)測治療。另外的用途包括在類固醇治療方面監(jiān)測天然組織或者受傷組織。另一個(gè)用途包括對于神經(jīng)學(xué)缺陷的全身效應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測。另一個(gè)重申的應(yīng)用是用于ICU和危重病護(hù)理目的的先進(jìn)代謝監(jiān)測器，其用于定義代謝支持和組織氧輸送和提取的充足性。這對于確定充氧和循環(huán)支持的組合充足性以優(yōu)化護(hù)理和調(diào)節(jié)治療是特別有用的。另一個(gè)用途是用于評估充氧的充足性。在患有肺損傷的病人中，有時(shí)過充氧或者過氧合可能導(dǎo)致組織損傷并且延長住院時(shí)間，或者甚至導(dǎo)致差的長期后果或者死亡，確定維持充足的組織氧合和吸氧所真正需要的呼吸器支持的最小量將是有用的。這可以通過如下方式來確定監(jiān)測從對組織氧合血紅素、組織脫氧血紅素的測量獲得的氧輸送和氧提取水平，和/或利用由這兩種測量提供的信息，同時(shí)添加或者不添加關(guān)于被監(jiān)測組織(例如，皮膚、黏膜或者其它組織)的水含量的信息。這還可用于確定對肺部藥物(包括氣管擴(kuò)張劑、表面活性劑等)的需要。受到生物或者化學(xué)劑的作用的病人的超光譜成像允許由非專業(yè)人員簡單實(shí)施，用于野外、診所和醫(yī)院環(huán)境下的快速使用，而不必進(jìn)行事先的病人準(zhǔn)備或者隨后的實(shí)驗(yàn)室工作。在一個(gè)實(shí)施例中，利用生物相關(guān)化合物的光譜和空間數(shù)據(jù)，使用MHSI確定生理變化，以估計(jì)與零星感染或者流行性感染相關(guān)的個(gè)體或者人群的感染。在這些環(huán)境中，MHSI為治療類選法、篩查、診斷、確定療法、治療監(jiān)測、監(jiān)測疾病進(jìn)程或者分辨提供了有用的工具。對于可能受到生化戰(zhàn)(CBW)藥劑的作用的情況，MHSI確定可能的起作用的病原體/種類，并且估計(jì)作用程度，疾病進(jìn)程和治療的有效性。在病原體種類之間的進(jìn)行區(qū)分的快速、低成本、非侵入性篩查工具允許評估在流行病期間人群的關(guān)鍵部分。具體地，MHSI可以利用氧合血紅素和脫氧血紅素以及水?dāng)?shù)據(jù)圖像的組合估計(jì)各種免疫法(例如天花)的“反應(yīng)”，以便于診斷。在某種程度上，所有病原體導(dǎo)致微循環(huán)變化，并且身體本身充當(dāng)"生物放大器"，因?yàn)槠洚a(chǎn)生包括局部化或者擴(kuò)散化的皮膚表現(xiàn)的免疫反應(yīng)。這些檢查這些反應(yīng)本身，以檢測指示受到生物劑作用的細(xì)微變化。生物劑對于作為整體的有機(jī)體的特性影響可以是較顯著的，并且產(chǎn)生較大的檢測"信號"，這與現(xiàn)場確定少量小的細(xì)菌或者病毒的更困難的任務(wù)不同。通過放大此自然反應(yīng)，在一個(gè)實(shí)施例中，MHSI可用作評估在自然流行病中或者生物戰(zhàn)爭場景中有感染危險(xiǎn)的人的篩查工具。除了CBW應(yīng)用，超光譜技術(shù)更廣泛地提供了在感染環(huán)境下將局部信息與全身病原生理學(xué)相關(guān)聯(lián)的能力。對于感染的快速和準(zhǔn)確的判定和分類將有利于從由于HIV或者化療而免疫受損的病人到敗血性休克的老年或者非常年輕的病人的范圍內(nèi)的廣大病人。通過區(qū)分傳染性有機(jī)體的種類，MHSI可以有助于確定抗生治療方案的最初選擇，或者有助于在病毒性腸胃炎和闌尾炎之間進(jìn)行診斷。在另一個(gè)重申的應(yīng)用中，MHSI被設(shè)計(jì)來評估不那么顯著的代謝變化，以及諸如糖尿病之類的慢性病的后遺癥。糖尿病人具有動脈粥樣硬化的外周脈管疾病或者糖尿病性足部潰瘍繼發(fā)的肢體喪失的高風(fēng)險(xiǎn)性，并且將大大地受益于從能夠在早期階段檢測感染的擴(kuò)散或者全身性后遺癥的設(shè)備。在受化學(xué)或者生物作用方面，MHSI可以用于快速和準(zhǔn)確地評估受傷或者受影響的個(gè)體的血液動力學(xué)狀態(tài)。OxyHb、DeoxyHb和H2O或者這些參數(shù)的任何組合的局部變化可以用于評估可能受到化學(xué)或者生物劑作用的受害人的生理狀態(tài)。給定具體的與免疫或者炎癥相關(guān)的變化，心血管或者神經(jīng)或者其它反應(yīng)、作用的嚴(yán)重程度、毒劑的確認(rèn)、作用的持續(xù)時(shí)間、反應(yīng)的嚴(yán)重性和對于護(hù)理者有用的其它參數(shù)可以被評估并且隨時(shí)間來跟蹤。MHSI可以提供獲取可用于評估病人狀況的"生命征候(vitalsign)"的非接觸式手段，無需接觸病人或者去除任何防護(hù)裝備。笨重的生化戰(zhàn)(CBW)個(gè)人防護(hù)裝備可能妨礙醫(yī)務(wù)人員或者急救者進(jìn)行對同樣也可能穿著CBW裝備的傷員的標(biāo)準(zhǔn)評估所需的接觸。獲取脈搏或者測量血壓經(jīng)常是不可能的。與可能受污染的個(gè)體接觸的任何裝置也可能被污染，并且在沒有繁重的清潔措施或者一次性遮蓋物的情況下可能不能被再利用。因此，作為遠(yuǎn)程感測技術(shù)以在這樣的環(huán)境中提供生理和血液動力學(xué)評估的MHSI的使用是非常有利的。并且，優(yōu)選的是如下的感測技術(shù)，其將透過CBW裝備的若干部分(諸如透明塑料面板或者其它這樣的裝備中的窗口)，或者直接透過不透明的織物或者其它這樣的材料進(jìn)行觀察。在一個(gè)實(shí)施例中，所提出的發(fā)明可以通過向受到生化防護(hù)服的戰(zhàn)地醫(yī)務(wù)人員提供報(bào)告危重傷員信息的"生命征候"，來提供外傷治療類選法。所得到的用于傳送可以被解釋為新的"生命征候"測量的信息的MHSI算法將固有地確定為了提供最有效的傷員護(hù)理和遠(yuǎn)程治療類選法所需的測量。本發(fā)明還為醫(yī)務(wù)人員提供更大的作出決定的能力，以基于否則的話是不可得的關(guān)于生存/死亡狀態(tài)、受傷的嚴(yán)重程度和進(jìn)程以及哪些傷員需要生命救護(hù)介入的信息，對傷員護(hù)理進(jìn)行優(yōu)先次序排列。在一個(gè)實(shí)施例中，由戰(zhàn)地醫(yī)務(wù)人員攜帶的個(gè)人數(shù)字助理(PDA)之類的設(shè)備可以具有單個(gè)按鈕，該按鈕甚至可以在戴有防護(hù)手套的情況下被按壓，以獲取HSI圖像并且提供數(shù)字讀數(shù)或者甚至更簡單提供倒下的士兵的醫(yī)療狀態(tài)的簡單可視碼(綠、黃、紅)。MHSI通過允許穿著CBW裝備的戰(zhàn)地醫(yī)務(wù)人員能夠1)在士兵受傷后的短時(shí)間內(nèi)開始治療類選法；2)接收更準(zhǔn)確的關(guān)于受傷嚴(yán)重程度和朝向休克的進(jìn)程的信息；以及3)優(yōu)化可用的治療和疏散，來減小戰(zhàn)爭的傷亡。最后，因?yàn)閼?zhàn)地醫(yī)務(wù)人員(即使不存在CBW的擔(dān)心)的戰(zhàn)爭期間死亡率高達(dá)步兵的兩倍，所以HSI可以通過提供對于死亡或者不可搶救的士兵的早期確認(rèn)，尤其是在生化戰(zhàn)爭情況下通過允許非接觸并且更遠(yuǎn)程的測量，有助于減小戰(zhàn)地醫(yī)務(wù)人員的風(fēng)險(xiǎn)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，MHSI被用于提供手持、耐用并且可隨時(shí)使用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于基于空間和光譜數(shù)據(jù)的組合提供接近實(shí)時(shí)的信息。在被設(shè)計(jì)為用作外延工具的情況下，此實(shí)施例只要求最小的操作者技能，并且該設(shè)備可由穿著CBW服裝的終端用戶操作。優(yōu)化地，戰(zhàn)場或者CBW毒劑檢測設(shè)備將提供來自具有遠(yuǎn)程或者本地光源的遠(yuǎn)距離的信息，但是至少，較之需要個(gè)體接觸的評估，甚至數(shù)英寸的操作距離也將具有明顯的優(yōu)勢。對于暴露的手或者透過標(biāo)準(zhǔn)氣體面罩的對于眼/頰區(qū)域的監(jiān)測可以提供生理評估所需的表面。超光譜成像可被用作外延工具，作為非接觸式生命征候監(jiān)測器(例如，非接觸式診斷或者生命征候)，由穿著CBW防護(hù)服的供給者在各種距離和在由于CBW防護(hù)服而難以接觸受害者的情況下預(yù)測代謝阻礙和瀕臨的血液動力學(xué)虛脫。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，MHSI提供如所述局部化的空間和光譜數(shù)據(jù)，用于判斷伴隨麻醉的血管舒張，以及血管收縮劑(諸如neosynepherine)的可能使用(以抵消全身麻醉或者區(qū)域麻醉(例如脊柱)對于全身或者下部身體脈管系統(tǒng)的影響)。在另一優(yōu)選實(shí)施例中，所提出的發(fā)明的一部分通過非收縮性的臂帶或者其它固定設(shè)備附接到身體上，以使其穩(wěn)定并且便于隨時(shí)間獲得多個(gè)讀數(shù)。圖像數(shù)據(jù)或者計(jì)算結(jié)果可以通過電線或者以電子方式發(fā)送到遠(yuǎn)距離的監(jiān)視器。另一個(gè)實(shí)施例可以提供將成像儀靠近或者輕微接觸組織地固定，以從皮膚或者從口腔、直腸或者膀胱黏膜或者其它組織獲得圖像數(shù)據(jù)的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地，利用具體的診斷方案，所提出的發(fā)明可以評估在肺栓塞之后肺和循環(huán)功能的充足性。在另一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地，利用具體的診斷方案，所提出的發(fā)明可以在幫助確定低血球密度為滿足終端器官組織(諸如皮膚)的代謝需要的充足性過程中，幫助評價(jià)和管理慢性貧血癥、白血病或者其它癌癥。在另一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地，利用具體的診斷方案，所提出的發(fā)明可以幫助評價(jià)和管理化療劑和其副作用。在另一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選地，利用具體的診斷方案，所提出的發(fā)明可以幫助管理或評價(jià)在心臟或者腎臟移植之后器官排異的全身性表現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，在給定一氧化碳的獨(dú)特光譜信號的情況下，MHSI被設(shè)計(jì)來評估和報(bào)告一氧化碳水平，以用于診斷和監(jiān)測可能受到或者真正受到一氧化碳作用之后的病人，并且?guī)椭_定一氧化碳的組織水平并且監(jiān)測和調(diào)節(jié)治療。所提出的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被設(shè)計(jì)用于具有循環(huán)或者呼吸障礙之一或兩者的外傷或者燒傷病人的篩查、診斷、評價(jià)和監(jiān)測。所提出的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被設(shè)計(jì)用于監(jiān)測患有發(fā)燒或者感染的病人。在給定具有微循環(huán)后果的發(fā)炎和影響血管的反應(yīng)的情況下，MHSI被用于監(jiān)測對于各種有機(jī)體的普通反應(yīng)或者由于化療或者內(nèi)在疾病(例如AIDS)而被抑制免疫的病人的反應(yīng)。所提出的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被設(shè)計(jì)用于確認(rèn)對輸血的需要以及紅細(xì)胞量或者血液體積已經(jīng)被充分地補(bǔ)償?shù)臅r(shí)間。因?yàn)槠淠軌驕y量血紅素和血紅素分解產(chǎn)物，所以所提出的發(fā)明可用于評價(jià)新的血液替代產(chǎn)品并且用于監(jiān)測其在臨床環(huán)境中的用途。這可以涉及如下范圍從確定循環(huán)血液中氧攜帶能力的充足性到利用MHSI光譜和空間特征對替代品從毛吸血管或者小脈管的潛在溢出進(jìn)行跟蹤。所提出的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被設(shè)計(jì)用于確定是否向低血壓病人提供并且提供何種(例如血液或者類晶體)對抗血壓增高藥，諸如腎上腺素。所提出的發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被設(shè)計(jì)用于在急性或者慢性高血壓的情況下選擇抗高血壓治療并且監(jiān)測功效。所提出的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被設(shè)計(jì)用于藥物研發(fā)或者作為研究工具針對臨床試驗(yàn)選擇或者評估病人，或者進(jìn)行對組織微循環(huán)或者水合具有影響的任何藥物或者備選藥物的病人選擇或監(jiān)測。雖然我們主要關(guān)注了來自皮膚的讀數(shù)，但是使用類似的儀器(具有特異于進(jìn)行評價(jià)的組織和位置的不同前端光學(xué)器件和數(shù)據(jù)預(yù)處理)，并且可以根據(jù)從其它位置，諸如頰、膀胱、直腸、食道、鼻咽或者其它黏膜、指甲床、耳垂、手掌或者腳底皮膚、或者內(nèi)部器官的絨膜表面，獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)分析。獲取合適的圖像的成像系統(tǒng)和探針可以針對每一個(gè)位置進(jìn)行特別地設(shè)計(jì)。這些測量可以間隔進(jìn)行或連續(xù)進(jìn)行，并且可以被記錄用于靜態(tài)測量或者用于趨勢信息。通過揭示與不利的后果相關(guān)的組織水合、總血紅素、氧輸送、氧提取、ShsiO2或者循環(huán)模式的變化，MHSI方法還能夠提供關(guān)于病人的可存活性、休克狀態(tài)、生理、水合狀況、補(bǔ)償體積損耗的能力、休克類型、引起感染或者敗血性休克的有機(jī)體或者有機(jī)體種類、以及治療的功效或者充分性的信息。組織中的水含量也可用于這樣的判定，并且被與總血紅素、氧輸送、氧提取、ShsiO2或者循環(huán)模式或時(shí)域偏移數(shù)據(jù)相結(jié)合，或者被獨(dú)立使用來傳遞關(guān)于休克的早期信息或者與其它有用的血液動力學(xué)參數(shù)相關(guān)的指標(biāo)。數(shù)據(jù)和算法可以圍繞如下三種類型的數(shù)據(jù)的每一個(gè)來建立1)可見MHSI結(jié)合a)氧合和空間信息或b)氧合和脫氧以及空間信息或c)ShsiO2與空間信息，d)對于氧合的平均變化，e)對ShsiO2的平均變化；2)紅外MHSI數(shù)據(jù)結(jié)合作為ROI上的均值的大部分水和一些脫氧信息，以及3)I和2的任意組合。一般來說，本發(fā)明使用成像系統(tǒng)來獲取描述皮膚或者其它組織的一個(gè)區(qū)域的多維"超立方體"。這可以由幫助提供ROI上的光譜信息的許多波段或者至少2個(gè)波段組成。超立方體包含關(guān)于作為空間維度、波長和時(shí)間的函數(shù)的吸光度的信息。這些數(shù)據(jù)可以被處理，以產(chǎn)生對作為空間位置和時(shí)間的函數(shù)的化學(xué)物質(zhì)的豐度的估計(jì)。出于休克監(jiān)測的目的，血液氧合血紅素和脫氧血紅素的豐度圖像是尤其有用的。這些豐度圖像可以用于估計(jì)組織血液體積。在健康的年輕個(gè)體和在實(shí)驗(yàn)動物中，在不存在休克的情況下，在給定的ROI上皮膚氧合呈現(xiàn)為較均勻。在各種休克期間，可以單獨(dú)或者同時(shí)發(fā)生數(shù)種反應(yīng)，在本文中將更詳細(xì)描述其中4種。第一種,可以觀察到在組織中諸如OxyHb、DeoxyHb和水的量的范圍和總體水平的偏移。第二種，可以觀察到皮膚色斑。色斑是血管收縮的結(jié)果，血管收縮導(dǎo)致OxyHb和DeoxyHb水平在皮膚上變得不均勻。具有較高和較低組織氧合的多個(gè)區(qū)域被觀察到，得到了起色斑的外觀。第三種，響應(yīng)于脈管系統(tǒng)收縮的變化，這些區(qū)域的位置可能隨時(shí)間偏移(時(shí)域偏移)。第四種，響應(yīng)于休克，出現(xiàn)新的循環(huán)模式，其中一些看起來與不好的后果相關(guān)。在老年和糖尿病病人中，存在更大程度的基線不均勻性，以及更低平均水平的OxyHb和ShsI〇2。本發(fā)明通過采用圖像處理技術(shù)，利用了在上一段中所描述的反應(yīng)，生成一系列衡量標(biāo)準(zhǔn)。這些在此描述的衡量標(biāo)準(zhǔn)包括圖像中各水平的平均和分布，色斑的測量，以及皮膚隨時(shí)間變化的快速程度的測量。這些衡量標(biāo)準(zhǔn)可以被單獨(dú)使用或者組合使用，以得到提供對于休克的早期指示的指標(biāo)。使用圖像處理方法來突出被認(rèn)為是病人可存活性的指示的循環(huán)特征。HSI系統(tǒng)使用圖像處理技術(shù)基于所得的化學(xué)濃度的分布曲線顯示在ROI中呈現(xiàn)的梯度。也可以提供與給定的生理狀態(tài)相關(guān)的所得的標(biāo)量值。第一，描述了用于獲取HSI數(shù)據(jù)、套準(zhǔn)圖像以及估計(jì)發(fā)色團(tuán)的相對豐度的方法。第二，得到了用于處理圖像以檢測在超光譜方式得到的量中的總的、大范圍的變化的算法。第三，得到了用于檢測和估計(jì)皮膚的局部不均勻性(包括在可變大小的ROI內(nèi)的分布)的圖像處理算法。第四，得到了皮膚的色斑和圖案化的特征。第五，得到了色斑圖案隨時(shí)間的變化。最后，描述了用于檢測可以指示可能的病人后果或者休克反應(yīng)的嚴(yán)重程度或者生理紊亂的圖像中的特征的方法。因此，在五個(gè)處理處理步驟之前，描述了合適的HSI設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。醫(yī)療超光譜成像系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施例中，通過將HSI偽彩色圖像與由相同的HSI數(shù)據(jù)合成的高質(zhì)量彩色圖片進(jìn)行配對，以非常直觀的形式提供HSI數(shù)據(jù)。通過在彩色和HSI圖像之間進(jìn)行翻轉(zhuǎn)或者合并這些圖像，容易實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域(ROI)的鑒定和估計(jì)，并且通過在ROI上進(jìn)行放大以得到提高的分辨率和額外的信息，可以提高對目標(biāo)區(qū)域(ROI)的鑒定和估計(jì)。圖像可見于計(jì)算機(jī)屏幕、投影儀或者前導(dǎo)顯示器(heads-up-display)，和/或作為任何其它的數(shù)字信息被存儲和傳輸，和/或被打印。所呈現(xiàn)的圖像反映了超光譜成像儀的高分辨率，并且可以用升級的硬件進(jìn)行改進(jìn)?；蛘撸瑪?shù)據(jù)可以以對于整個(gè)R0I、該ROI任意給定的像素或者選定的區(qū)域的單個(gè)標(biāo)量數(shù)值的方式被提供。在此實(shí)施例中，優(yōu)選地，氧輸送和氧提取數(shù)據(jù)可以以XX/YY的形式被提供。類似于血壓并且易于理解的，這樣的測量承載了氧合血紅素和脫氧血紅素信息兩者，但是較之單一標(biāo)量變量提供了更完整的圖片，因?yàn)閮蓚€(gè)分量的每一個(gè)都承載了特定的信息。如果水也被表示的話，則其可以被表示為XX/YY/ZZ。由于生物體系的復(fù)雜性，醫(yī)療人員希望獲得關(guān)于給定情況的盡可能多的信息，以作出最可靠的診斷，但是需要將其簡化到適用于幫助作出決定的形式。MHSI向醫(yī)生提供原先不可得的額外信息，并且可以與其它的臨床評估一起使用，來作出決定。MHSI提供由人進(jìn)一步分析的圖像；最初結(jié)果可以與查詢表比較。最后，可以使用計(jì)算機(jī)算法，其自動將結(jié)果與從查詢表所預(yù)期的后果進(jìn)行匹配。此外，HSI將龐大的多光譜或者超光譜信息轉(zhuǎn)錄為一個(gè)圖像，該圖像通過代表梯度映射圖中的精細(xì)梯度的數(shù)百萬個(gè)彩色色調(diào)表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)。在偽彩色圖像中的特定顏色和不同形狀的特征允許進(jìn)行不同組織類型(諸如腫瘤、結(jié)締組織、肌肉、溢出血液、以及血管)之間的區(qū)分。MHSI還允許腫瘤級別的接近實(shí)時(shí)的區(qū)分，這對于作出適當(dāng)?shù)尼t(yī)學(xué)決定將是有用的。MHSI的主要目的是以可容易解釋的數(shù)值、圖像或者其它的格式收集和提供生理相關(guān)數(shù)據(jù)，以便1)將人的視力能力擴(kuò)展到常規(guī)之外；2)通過預(yù)分析可觀察的ROI的光譜特征擴(kuò)展人腦能力；3)以實(shí)時(shí)或者接近實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)獲取執(zhí)行這些任務(wù)。算法的目標(biāo)是幫助人類診斷和評估可觀察受試者的狀態(tài)。MHSI是成功的，因?yàn)槠淅梅瓷潆姶泡椛?紫外-UV、可見光、近紅外-NIR和紅外-IR)承載較之視覺影像更多的信息，并且因?yàn)椴煌愋偷慕M織反射、吸收和散射光的方式不同，所以超光譜立方體包含足夠區(qū)分各種組織狀態(tài)的信息。在此，局部組織狀態(tài)被用來收集與個(gè)體或者有機(jī)體的全身狀態(tài)或者生理相關(guān)的數(shù)據(jù)。MHSI是耐用的，因?yàn)槠浠诠庾V曲線的少數(shù)幾個(gè)一般屬性(例如，斜率、偏移量、OxyHb,、DeoxyHb、和水);因此其就光譜覆蓋率而言相對靈活，并且不敏感于特定的光波長。MHSI是快速的，因?yàn)槠涫褂每焖賵D像處理技術(shù)，該技術(shù)允許在一個(gè)偽彩色圖像中疊加吸收、散射(由斜率和偏移量得到)和氧合信肩、O圖像立方體一般可以在I分鐘內(nèi)被收集，但是通常是在短的時(shí)間段內(nèi)。圖像處理技術(shù)的簡單性允許以實(shí)時(shí)到接近實(shí)時(shí)的方式顯示結(jié)果。MHSI是可容易解釋的，因?yàn)槠淇梢詡鬟f如下圖像，在該圖像中，顏色的不同反映了不同物質(zhì)的濃度的梯度映射圖，這反映了不同的組織類型、代謝、生理狀態(tài)或者病癥。該區(qū)分是漸變的，而不是二元的。此外，結(jié)構(gòu)的顏色和形狀描繪了ROI中的組織的不同組成、生理或者代謝或者生存能力水平。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的便攜式MHSI設(shè)備被描繪于圖I中。便攜式設(shè)備10的重量小于100磅，優(yōu)選小于25磅，更優(yōu)選小于10磅。優(yōu)選地，便攜式設(shè)備可以是電池運(yùn)行的，或者更優(yōu)選地，可以具有適用于連接到現(xiàn)有電源的連接器。便攜式設(shè)備10包括光學(xué)獲取系統(tǒng)36和診斷處理器38。光學(xué)獲取系統(tǒng)36包括用于獲取寬帶數(shù)據(jù)、可見數(shù)據(jù)、紫外數(shù)據(jù)、紅外數(shù)據(jù)、超光譜數(shù)據(jù)或其任意組合的裝置。在優(yōu)選的實(shí)施例中，光譜獲取裝置包括第一級成像光學(xué)器件40，光譜分離器42，第二級光學(xué)器件44，以及成像傳感器46?？梢源嬖谝粋€(gè)或者多個(gè)子系統(tǒng)36a，例如單個(gè)子系統(tǒng)36可以圍繞可見或者NIRLCTF進(jìn)行構(gòu)建?；蛘撸梢杂幸粋€(gè)子系統(tǒng)36圍繞可見光LCTF構(gòu)建，一個(gè)圍繞NIRLCTF構(gòu)建?？梢源嬖谌缦碌囊粋€(gè)子系統(tǒng)36，其具有適用可見光和NIR波長兩者的LCTF，或者可以存在一個(gè)子系統(tǒng)，現(xiàn)在我們需要用兩個(gè)標(biāo)號36分別用于可見光和NIR，但是在將來可以是組合的VIS/NIRLCTF?；蛘?，光學(xué)獲取裝置可以是適于獲取寬帶數(shù)據(jù)、可見光數(shù)據(jù)、紫外數(shù)據(jù)、紅外數(shù)據(jù)、超光譜數(shù)據(jù)或其任意組合的任何獲取系統(tǒng)。優(yōu)選地，一個(gè)或者多個(gè)偏光器41、43被包括在獲取系統(tǒng)中，以在光進(jìn)入到成像傳感器之前將其編入偏振平面。如果光譜分離器42不在內(nèi)部使光起偏，則第一偏光器43被布置在光路中的任何地方，優(yōu)選在接收攝像機(jī)46前面。第二偏光器41被布置在照明光(20)的前面，使得入射光偏振被控制。入射光與由攝像機(jī)46記錄的光正交偏振，以減小鏡反射，或者以一定角度偏振，以改變由攝像機(jī)記錄的反射光的強(qiáng)度。照明由一束或多束遠(yuǎn)程光(20)提供，其優(yōu)選圍繞系統(tǒng)的光接收開口布置。光可以是聚焦LED光的一個(gè)或多個(gè)環(huán)形陣列，其發(fā)射具有用于處理算法的特定波長(或者波長范圍)的光或者處于一定波長范圍(例如，可見和/或近紅外)的光。處于圍繞光接收開口的一個(gè)或者多個(gè)環(huán)的形式的環(huán)形或者基本環(huán)形布置的光源提供均勻照明，減小了陰影。光波長的選擇性減小了到皮膚上的總的輻射，因此減小了該觀察對于觀察對象的影響。特別是在紅外區(qū)域，這可以導(dǎo)致對皮膚的熱效應(yīng)的減小，并且將組織維持在更正常的狀態(tài)。雖然優(yōu)選實(shí)施例將系統(tǒng)描述為便攜式的，但是也可以使用非便攜式的系統(tǒng)。優(yōu)選地，光學(xué)頭被安裝到檢查室的壁上。在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)具有帶有俯瞰操作位置的觀察窗的便攜臺。第一級成像光學(xué)器件接收通過偏光器從組織樣品收集的光，并且將光聚焦到光譜分離器的表面上。優(yōu)選地，光譜分離器是液晶可調(diào)濾波器(LCTF)。LCTF42是可編程濾波器，其從與從樣品收集的光具有小(例如，7-10nm)的帶寬的選定波長帶按順序地提供光。第二級光學(xué)器件44接收通過光譜分離器的窄帶的光，并且將光聚焦到圖像傳感器46上。圖像傳感器優(yōu)選(但不必是)二維陣列傳感器，諸如電荷耦合器件陣列(CCD)或者互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)檢測器，其將圖像信號傳輸?shù)皆\斷處理器38。診斷處理器38包括圖像獲取接口50，其具有響應(yīng)于圖像傳感器46的輸出的輸入以及提供給通用操作模塊54的輸出。通用操作模塊包括執(zhí)行圖像處理并且操作和控制系統(tǒng)的各個(gè)部分的例程。通用操作模塊還控制一個(gè)或多個(gè)光源(例如LED陣列)，以允許其按照算法的要求在測量過程中接通和關(guān)斷。通用操作模塊具有提供給濾波器控制接口52的控制輸出，濾波器控制接口52接著具有提供給光譜分離器42的輸出。通用操作模塊還與一個(gè)或者多個(gè)診斷方案模塊56A、56B、...56N交互，并且具有提供給視頻顯示器的輸出。診斷處理器包括專用硬件，具有專用軟件的通用硬件，或者兩者的組合。診斷處理器還包括輸入設(shè)備58，其可操作地連接到通用操作模塊。存儲設(shè)備60和打印機(jī)62也被可操作地連接到通用操作模塊。在操作中，使用便攜式或者半便攜式設(shè)備靠近目標(biāo)，例如，手前臂或者感興趣的其它一般區(qū)域。操作者通過使用輸入設(shè)備選擇診斷方案模塊開始操作。每一個(gè)診斷方案模塊適用于檢測目標(biāo)的特定組織特性。在可選實(shí)施例中，設(shè)備可以只包含一個(gè)適用于通用醫(yī)療診斷的診斷模塊。診斷處理器38通過從選定的診斷方案模塊56獲得一系列的轉(zhuǎn)移功能和圖像處理方案，來響應(yīng)操作者的輸入。診斷處理器經(jīng)由其濾波控制接口52向光譜分離器42提供濾波轉(zhuǎn)移功能，然后命令圖像獲取接口50獲取和存儲來自圖像傳感器46的所得的經(jīng)濾波的圖像。根據(jù)存儲在選定診斷方案模塊中的濾波轉(zhuǎn)移功能的數(shù)量，通用操作模塊54將這些濾波和獲取步驟重復(fù)一次或者多次。濾波轉(zhuǎn)移功能可以代表帶通、多帶通或者其它濾波特性，并且可以包括優(yōu)選處于UV、優(yōu)選可見光、優(yōu)選NIR和優(yōu)選IR電磁譜中的波長。在優(yōu)選實(shí)施例中，向ROI傳輸光的光源可以與對由檢測器收集的返回光進(jìn)行的濾波或者選擇相對地被濾波、選擇或者分離。因此，可調(diào)諧源傳輸該信息?；蛘撸梢允褂每烧{(diào)諧源和可調(diào)諧檢測器兩者。這樣的調(diào)諧采用LCTF、聲光可調(diào)諧濾波器(AOTF)、濾波輪、匹配濾波器、衍射光柵或者其它光譜分離器的形式。光源可以是纖維光學(xué)器件，但是優(yōu)選是發(fā)光二極管(LED)(參見K.Gono等，"Appearanceofenhancedtissuefeaturesinnarrow-bandendoscopeimaging"JournalofBiomedicalOptics,9(3):568_77,2004;其通過引用被明確地包含于此)。該用途是非常新穎的，并且是基于不僅僅使用LED作為一寬泛性的光源，而是特意地選擇LED來以使得不再需要波長選擇器的方式提供特異于目標(biāo)發(fā)色團(tuán)的照明。LED和其它系統(tǒng)參數(shù)可以被選擇，以提供關(guān)于在由設(shè)備所測量的波長下具有適當(dāng)?shù)墓庾V特性的化合物，而無論設(shè)備是作為醫(yī)療設(shè)備還是作為用于其它應(yīng)用(諸如環(huán)境、食品工藝控制、藥品工藝控制、地質(zhì)、軍事等)的設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，這樣的設(shè)備將特別適用于在內(nèi)診鏡(更優(yōu)選地，一次性內(nèi)診鏡或者其它其中低成本、近光源(與具有光纖傳輸系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離源相反)將是有利的設(shè)備)的終端使用。所提出的儀器可以用作遠(yuǎn)程設(shè)備的一部分，所述遠(yuǎn)程設(shè)備用于內(nèi)診鏡、腹腔鏡、內(nèi)孔窺視鏡或者其它用于身體的、或者諸如工業(yè)管線的任何結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的、或者機(jī)器內(nèi)難以到達(dá)的位置的內(nèi)部檢查的剛性或者柔性設(shè)備，以擴(kuò)增可用的診斷或者其它數(shù)據(jù)。在內(nèi)診鏡、腹腔鏡、內(nèi)孔窺視鏡或者其它用于身體的、或者諸如工業(yè)管線的任何結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的、或者機(jī)器內(nèi)難以到達(dá)的位置的內(nèi)部檢查的剛性或者柔性設(shè)備的情況下，所述的LED系統(tǒng)可以被布置在觀測儀器的操作者一端，并且通過光纖器件發(fā)送到終端?；蛘?，小的LED可以被布置在觀測儀器的終端，用于直接照明R0I。在醫(yī)療應(yīng)用中，這樣的觀測儀器可以被用于評估全身休克(類似于在此描述的皮膚讀數(shù))，或者諸如缺血性大腸炎的區(qū)域缺血或者諸如癌癥或息肉的局部疾病。HSI圖像回到組織上的投影有利于診斷和靶向活組織檢查。在另一實(shí)施例中，HSI儀器可以被布置在用于遠(yuǎn)程感測的機(jī)械人上。在另一個(gè)應(yīng)用中，透鏡可以被配置來收集來自遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)。具有長距離穿透性的LED、激光器或者其它照明源，或者諸如太陽光的環(huán)境光可以被用于照明目標(biāo)。這些中的任何一種可以被獨(dú)立使用，或者不同的幾種類型可以被組合使用，以在數(shù)據(jù)收集過程中輸送所用的全光。在這樣的優(yōu)選實(shí)施例中，HSI儀器被用作非接觸式遠(yuǎn)程裝置，用于在血容量過低弓I起的低體負(fù)壓過程中模擬極端環(huán)境條件下的生理狀況。優(yōu)選地，由穿著生化戰(zhàn)(CBW)防護(hù)服的非技術(shù)供給者監(jiān)測生命征候，以防止代謝障礙和瀕臨血液動力學(xué)虛脫。這樣的系統(tǒng)在CBW中是有利的?？梢詮娜说钠つw或者目標(biāo)的表面通過對于所用的波長透明或者部分透明的任何物質(zhì)收集光。該方案的一個(gè)實(shí)施例可以用于透過防護(hù)面罩進(jìn)行病人評估，所述面罩用于提供免受可能有害的化學(xué)或者生物劑的影響的保護(hù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，用LED系統(tǒng)或者其它(基于,基于濾波器的)系統(tǒng)，與反射光相反的透射光將通過較薄的組織(例如手指或者腳趾或者耳垂或者頰之間的網(wǎng)絡(luò)空間)被收集。在另一個(gè)實(shí)施例中，半透明、透明或者半透光的膜或者其它物質(zhì)可以被放置在皮膚上，以對照明和反射兩者進(jìn)行濾光。在另一個(gè)實(shí)施例中，在光源來自或者是固有的或者是與注射或施加熒光體或者磷光體相關(guān)的組織化學(xué)發(fā)光、磷光、或者熒光的情況下，該系統(tǒng)和方法可以被用于或者適用于記錄來自皮膚和其它組織的信息。這樣的發(fā)光化合物可以是靜態(tài)的，或者基于現(xiàn)存條件是動態(tài)的，其隨溫度、濕度、壓強(qiáng)變化。這將允許更深組織的更好的空間分辨率。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以注射或者施加光的特定吸收劑(諸如，靛青綠、納米粒子)或者反射劑(諸如英脫利匹特(intralipid)或者微球)。由LED提供的獨(dú)特的冷照明防止了可能導(dǎo)致差的圖像分辨率的對皮膚和其它組織的過度加熱。優(yōu)選地，LED提供足夠的光，同時(shí)產(chǎn)生最小的或者不產(chǎn)生或產(chǎn)生小的可知的皮膚或者組織溫度的上升。此光照系統(tǒng)與偏光器組合允許充足的照明，同時(shí)防止了從內(nèi)部器官的表面閃光以及對被檢查的皮膚或者其它組織的過度加熱。一旦圖像獲取接口50已經(jīng)存儲了由操作者選擇的診斷方案所規(guī)定的所有圖像平面的圖像，則圖像獲取接口基于來自選定的診斷方案模塊56N的圖像處理方案，開始處理這些圖像平面。處理操作可以包括合成圖像的一般圖像處理，諸如比較在不同波長下的所收集的光的相對振幅，增加不同波長下的所收集的光的振幅，或者計(jì)算對應(yīng)于所獲取的平面的信號的其它組合。所計(jì)算出的圖像被顯示在顯示器12上。其它優(yōu)選實(shí)施例包括將所計(jì)算出的圖像存儲在存儲設(shè)備60中，或者將所計(jì)算出的圖像在打印機(jī)62上打印出來(參見美國專利No.4，885，634;其通過引用被具體地包含于此)。在可選實(shí)施例中，診斷方案模塊56、打印機(jī)62、顯示器12或其任意組合可以被從便攜式設(shè)備10上省略掉。在該實(shí)施例中，在醫(yī)療過程中，所獲取的圖像被存儲在存儲設(shè)備60中。在稍后的時(shí)間，這些圖像經(jīng)由通信鏈接被轉(zhuǎn)移到位于遠(yuǎn)程地點(diǎn)的第二設(shè)備或者計(jì)算機(jī)(例如醫(yī)院醫(yī)療記錄)上，用于備份或者在稍后的時(shí)間進(jìn)行評閱。此第二設(shè)備可以具有被省略掉的診斷方案模塊、打印機(jī)、顯示器或其任意組合。在另一個(gè)實(shí)施例中，存儲的圖像從位于臨床的便攜式設(shè)備10經(jīng)由通信鏈接被實(shí)時(shí)地轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)程的第二設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)超光譜休克指標(biāo)被呈現(xiàn)給操作者。這可以與也由該設(shè)備呈現(xiàn)的其它生命征候相關(guān)聯(lián)，或者可以被呈現(xiàn)作為單獨(dú)的測量結(jié)果。在可選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)被簡化成一組指令或者指示。例如，基于數(shù)據(jù)，設(shè)備可以僅僅針對健康示出綠光，針對需要復(fù)生治療示出黃光，針對不可補(bǔ)救的生理紊亂示出紅光。在優(yōu)選的實(shí)施例中，系統(tǒng)經(jīng)由前導(dǎo)顯示器(HUD)或者經(jīng)由投影將HSI數(shù)據(jù)與所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)的真實(shí)來源實(shí)時(shí)地或者接近實(shí)時(shí)地相關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，HSI將實(shí)時(shí)超光譜數(shù)據(jù)投影到目標(biāo)區(qū)域或者視窗上。投影信息具有針對被照明的表面(例如，傷口、手術(shù)面、組織)的精確的一一映射關(guān)系，并且以高效的方式提供必要的信息。當(dāng)優(yōu)選地投影到高懸視窗上時(shí)，圖像(真彩色和/或偽彩色)可以被縮小/放大，以提供可變的放大倍數(shù)。此子系統(tǒng)由如下元件組成1)圖像投影儀，其視場與超光譜成像儀的視場精確對齊；2)小型遠(yuǎn)程控制設(shè)備，其允許操作者接通和/或關(guān)斷投影圖像而不用離開R0I，并且允許操作者改變所投影的圖像上的突出結(jié)構(gòu)和/或透明性，以提高感興趣的特征的可視性以及所投影的圖像的亮度和強(qiáng)度；3)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理包，其基于超光譜數(shù)據(jù)和操作者/外科醫(yī)生的輸入，構(gòu)建投影圖像；4)任選的位于ROI上方的視窗，其對于真實(shí)觀察是透明的，或者對于投影的偽彩色方案或者更高分辨率的圖像是不透明的。為了實(shí)現(xiàn)超光譜圖像和ROI之間的精確套準(zhǔn)，系統(tǒng)根據(jù)需要執(zhí)行自對準(zhǔn)過程。系統(tǒng)使用投影儀將一系列校準(zhǔn)圖案投影在操作表面上，并且利用超光譜成像系統(tǒng)來讀取它們。校準(zhǔn)軟件處理所獲取的數(shù)據(jù)，并且存儲它們。經(jīng)處理的數(shù)據(jù)被投影系統(tǒng)進(jìn)一步使用，以實(shí)現(xiàn)對于操作表面的高精度映射，并且對表面起伏進(jìn)行補(bǔ)償。這樣的投影系統(tǒng)或者更簡單的攝像機(jī)系統(tǒng)也可以被用于評價(jià)由局部外傷或者脈管損傷導(dǎo)致的局部組織損傷或者區(qū)域缺血(即，其中，腿是存活的，需要脈管再造，或者超出了股動脈損傷范圍而不可挽救)的水平。區(qū)域或者局部脈管損傷可以緊接著由于休克、糖尿病、充血性心力衰竭等造成的全身性失常。投影儀可以用于確定切斷手術(shù)的水平，或者幫助整形手術(shù)瓣再造的幾何學(xué)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖2所示，超光譜系統(tǒng)由可見光和NIR光傳感器(攝像機(jī))，調(diào)諧用于可見光和NIR波長的透鏡，帶有光控制器的照明器，以及運(yùn)行系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)獲取和預(yù)處理軟件的計(jì)算機(jī)。照明器優(yōu)選由一組或者多組具有不同發(fā)光光譜特性的LED組成。每一組具有其自己的中心發(fā)射波長和發(fā)射帶寬。更優(yōu)選地，每一組包括以圍繞透鏡的環(huán)形圖案分布的LED，允許在每一個(gè)光譜點(diǎn)進(jìn)行均勻照射。每一組LED由計(jì)算機(jī)控制的“照明器控制器”接通和關(guān)斷。優(yōu)選地，為了減小環(huán)境光的影響，測量兩個(gè)圖像之間的強(qiáng)度差。一個(gè)圖像是在特定的LED組被接通時(shí)獲取的，另一個(gè)圖像是在該組被關(guān)斷是獲取的。另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括兩個(gè)本發(fā)明的設(shè)備，一個(gè)具有窄帶LED，另一個(gè)具有濾波器。測量序列的示例性實(shí)施例如下接通第I組LED并且獲取數(shù)據(jù)，關(guān)斷該組LED并且獲取數(shù)據(jù)；接通第2組LED并且獲取數(shù)據(jù)，關(guān)斷第2組LED并且獲取數(shù)據(jù)；接通第3組LED并且獲取數(shù)據(jù)，關(guān)斷第3組LED并且獲取數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要繼續(xù)下去。數(shù)據(jù)(目標(biāo)的圖像)在由每一組LED依次進(jìn)行照明的同時(shí)被獲取。各LED組的中心發(fā)射波長和帶寬被具體選擇，使得如上所述獲取的目標(biāo)的圖像的組合允許計(jì)算組織中氧合血紅素和脫氧血紅素的濃度以及水的濃度。LED的優(yōu)選中心發(fā)射波長和帶寬按如下選擇權(quán)利要求1.一種用于獲取在超光譜成像中使用的數(shù)據(jù)的設(shè)備，所述設(shè)備包括檢測器；第一濾波器或者不帶濾波器的波長選擇器；功率源；圖像獲取硬件；和投影儀，該投影儀將自校準(zhǔn)圖案投影到對象的目標(biāo)區(qū)域上，其中，所述圖像獲取硬件被配置為讀取投影到所述目標(biāo)區(qū)域上的自校準(zhǔn)圖案，以便實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)區(qū)域和由所述圖像獲取硬件收集的超光譜圖像之間的配準(zhǔn)，其中所述設(shè)備使用基于超光譜成像數(shù)據(jù)的氧合、脫氧以及總血紅素水平中的至少一種來特征化對象中的生理狀態(tài)信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述檢測器是具有電荷耦合器件元件和透鏡的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一濾波器具有對可見光和NIR光兩者進(jìn)行濾波的能力。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括第二濾波器或者不帶濾波器的波長選擇器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述檢測器是具有CMOS元件和透鏡的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中從一個(gè)或多個(gè)光源將一個(gè)或多個(gè)選定波長的光傳輸?shù)剿龅谝粸V波器中。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中光的所述選定波長是近紅外線波長。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中光的所述選定波長是可見波長。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中光的所述選定波長是可見波長和NIR波長。10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，還包括提供同軸或者接近同軸的照明的照明器，其中所述功率源對所述照明器提供功率。11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中使用軟件程序來控制所述圖像獲取硬件。12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中實(shí)時(shí)地或者接近實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取。13.一種用于獲取在超光譜成像中使用的數(shù)據(jù)的設(shè)備，所述設(shè)備包括第一檢測器功率源；一組或多組LED燈；圖像獲取硬件；和投影儀，該投影儀將自校準(zhǔn)圖案投影到對象的目標(biāo)區(qū)域上，其中，所述圖像獲取硬件被配置為讀取投影到所述目標(biāo)區(qū)域上的自校準(zhǔn)圖案，以便實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)區(qū)域和由所述圖像獲取硬件收集的超光譜圖像之間的配準(zhǔn)，其中所述設(shè)備使用基于超光譜成像數(shù)據(jù)的氧合、脫氧以及總血紅素水平中的至少一種來特征化對象中的生理狀態(tài)信號。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述LED燈是帶寬在2-100nm之間的窄帶LED。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第一檢測器被配置成檢測可見光和NIR光。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，還包括與所述第一檢測器光通信的透鏡，其中所述透鏡被調(diào)諧用于可見波長和NIR波長。17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中窄帶是指2-50nm的帶寬。18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括光控制器和運(yùn)行系統(tǒng)控制的計(jì)算機(jī)。19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述圖像獲取硬件包括數(shù)據(jù)獲取和預(yù)處理軟件。20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述一組或多組LED燈分別具有自己的中心發(fā)射波長和自己的發(fā)射帶寬。21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述一組或多組LED燈的每組都包括以圍繞透鏡的環(huán)形模式分布的LED，允許對目標(biāo)區(qū)域上均勻或者接近均勻的照明。22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述一組或多組LED燈由照明器控制器接通和關(guān)斷。23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括第二檢測器，其中所述第一檢測器被配置成檢測可見光，以及所述第二檢測器被配置成檢測NIR光。全文摘要本發(fā)明提供了一種超光譜成像系統(tǒng)，其指明了在休克和復(fù)生過程中組織氧輸送、提取和飽和度的變化，該系統(tǒng)包括用于實(shí)時(shí)或者接近實(shí)時(shí)地評估和監(jiān)測休克的成像設(shè)備，所述休克包括血容量過低休克、心原性休克、神經(jīng)性休克、敗血性休克或者燒傷休克。由超光譜測量提供的信息可以傳遞支持休克的早期檢測的生理測量結(jié)果，還提供了關(guān)于可能的后果的信息。文檔編號A61B5/1455GK102973247SQ201210521728公開日2013年3月20日申請日期2005年12月28日優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日發(fā)明者斯韋拉納·V·帕納俞克,珍妮·E·弗里曼,邁克爾·J·霍普米爾,亞歷山大·A·帕納俞克,布萊恩·H·特蕾西申請人:超級醫(yī)藥成像有限公司