用于体内子宫检查的改善、客观化和文档化的支承结构及包含该支承结构的工作台.pdf

一种支承结构构成可由检查者操作的集成便携式成像工作台的一部分，以改善、客观化和文档化对子宫的体内检查。该工作台纳入了各种部件，至少包括与该支承结构可操作地连接的成像头模块，以对检查平台上的患者的检查区域成像。该支承结构至少是控制成像头模块的运动和定位到靠近检查区域的成像位置和从检查区域离开以允许患者达到检查区域。该支承结构还包含控制装置将成像头模块锁定在检查区域中的位置和解锁以允许从检查区域移开。特别是，该支承结构可包含基座部件，平面定位结构，空间微定位结构，重量平衡机构，与成像头模块连接的枢轴结构，以及控制所述空间微定位结构和枢轴结构位置的手柄。该空间微定位结构和枢轴结构的运动可被锁定以将成像头模块固定在检查区域中的位置，并可被解锁以允许从检查区域移开。

1.  一种支承结构，用于可由检查者操作的集成便携式成像工作台，用于改善、客观化和/或文档化对子宫的体内检查，该支承结构可与工作台的至少成像头模块连接，适用于对位于检查平台上的患者的检查区域成像，
其中所述支承结构在使用中控制至少所述成像头模块运动和定位到紧邻所述检查区域的成像位置以及从所述检查区域离开而允许患者到达所述检查区域，所述支承结构进一步包括控制装置，用于在使用中将所述成像头模块锁定在检查区域中的位置以及用于解锁以允许从所述检查区域移开。

2.  一种支承结构，用于可由检查者操作的集成便携式成像工作台，用于改善、客观化和/或文档化对子宫的体内检查，该支承结构可与工作台的至少成像头模块连接，适用于对位于检查平台上的患者的检查区域成像，
其中该支承结构包括：
(a)基座部件；
(b)安装在该基座部件上的平面定位结构，其安装方式使得该平面定位结构能相对于所述基座部件从允许患者到达所述检查平台的离开检查区域的位置移动到在使用中将至少所述成像头模块移动到所述检查区域紧邻的成像位置；
(c)直接设置在所述平面定位结构上的空间微定位结构；
(d)集成到所述空间微定位结构中的重量平衡机构；
(e)直接设置在所述空间微定位结构上的枢轴结构，其中所述成像头模块直接设置在所述枢轴结构上；
(f)其中，所述空间微定位结构和所述枢轴结构的运动可被锁定以将所述成像头模块固定在所述检查区域中的位置上，并可被解锁以允许从所述检查区域移开；
(g)手柄，用于控制所述空间微定位结构和枢轴结构的位置。

3.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述平面定位结构能被锁定在所述成像位置。

4.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述基座部件包括运动范围被限定的转动部件，且所述平面定位结构被安装在所述转动部件上。
5如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述转动部件允许约90°的可允许运动范围。

6.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述平面定位结构是关节延伸。

7.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述平面定位结构包括垂直支承脚，固定于其安装在所述转动部件上的另一端附近。

8.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述平面定位结构还包括可锁定的集成轮。

9.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述基座和平面定位结构是推车或可拆卸推车。

10.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述平面定位结构、空间微定位结构和/或枢轴结构的锁定装置选自摩擦元件、机械制动器、机械止动器、液压制动器、气压制动器、电磁制动器、螺线管制动器和/或电马达制动器，被适当地定位以控制所述平面定位结构、空间微定位结构和枢轴结构中至少一个的至少一个运动部件的运动自由度。

11.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述空间微定位结构被使用电磁和/或机械装置锁定/解锁。

12.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述空间微定位结构是XYZ移动器。

13.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中所述XYZ移动器的XY运动被使用电磁装置锁定/解锁，而所述XYZ移动器的Z运动被使用与计时带和滑轮耦合的马达锁定/解锁。

14.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中所述枢轴结构运动被使用反作用压缩弹簧和凸轮随动器机构锁定/解锁。

15.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述重量平衡机构确保使用固定地安装在Z轴运动元件上的恒定力弹簧而使所悬挂的重量平衡。

16.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中所述枢轴结构是受限的球接头。

17.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述手柄进一步包括触发装置，用以基本上触发所述XY、Z和球接头运动的锁定/解锁。

18.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述触发装置包括微型开关或具有弹簧的操纵杆，其被放置在远处，通过触发信号的机械的、液压的、气压的、电的传送中的至少一种或它们的组合来用作球接头结构的直接制动器和作为制动器的启动器和释放器。

19.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，施加到所述操纵杆上的手动力经由钢丝传送以启动放置在远处的制动器，所述钢丝被柔性的但基本上不可压缩的套管包封。

20.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述成像头模块适于形成与位于所述检查区域中的阴道扩张器的连接，其中，所述支承结构在所述成像头模块位于其成像位置时便于所述成像头模块与所述扩张器的连接，以提供与所述扩张器的纵向轴基本上共线的成像轴和照明射线对称轴。

21.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中所述工作台进一步包括显示装置，用于显示从所述成像头模块接收的所述检查区域的图像和/或数据，所述显示装置可操作地连接于所述支承结构，其连接方式使得在所述成像头模块位于其成像位置时，所述成像头模块和显示装置位于检查者的视场之内。

22.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，其中，所述显示装置是设置在台架上的监视器，所述台架被设置在所述支承结构上，其中所述监视器被放置在检查者的视角内，该视角还包括所述检查区域，使得使所述检查者能观察所述检查区域、成像头模块和监视器，而无需转动他/她的头。

23.  如之前任何一项权利要求中所述的支承结构，进一步包括权利要求1至22中的支承结构的任何一个或多个特征。

24.  一种集成的便携式成像工作台，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，所述工作台包括如权利要求1至23中的任何一个所述的支承结构。

25.  如权利要求24中所述的工作台，进一步包括以下中的一个或多个：
可操作地与所述支承结构连接的成像头模块，用于对检查区域进行成像；
可操作地与所述支承结构连接的显示装置，用于显示从所述成像头模块接收的所述检查区域的图像和/或数据；
与所述成像头模块和所述显示装置连接的计算机装置；和/或
在所述计算机装置中安装的软件装置，使所述计算机装置处理由所述成像头模块得到的图像，以允许由所述显示装置显示所述检查区域的图像。

26.  如权利要求24或25中所述的工作台，其中，所述成像头模块包括以下中的一个或多个：
与成像光学装置耦合的成像传感器装置；
用于照明所述成像光学装置视场的光源装置；
光束操纵光学装置；
诊断标记物喷射装置，包括施用探针；
扩张器，具有延伸轴用于张开阴道壁；和/或
设置在所述枢轴结构上的第一机械支撑，具有锁定装置用于与所述施用探针和所述扩张器的轴的可拆卸地连接，以及设置在所述枢轴结构上的第二机械支撑，用于安装至少所述成像传感器和所述光源，其中所述第二机械支撑通过线性滑动器固定在所述枢轴结构上，以允许所述成像传感器的精细聚焦。

27.  如权利要求24至26中的任何一项所述的工作台，其中，第一偏振器被放置在所述成像传感器的光路径上，第二偏振器被放置在所述光源的光路径上，它们的偏振面基本上彼此正交。

28.  如权利要求24至27中的任何一项所述的工作台，其中，第一成像传感器用于对阴道和子宫颈进行成像，第二成像传感器与所述成像光学装置耦合以用于对子宫颈内管和子宫颈内膜成像。

29.  如权利要求24至28中的任何一项所述的工作台，其中，两个成像传感器被邻近放置且与至少一个透镜耦合，以实现对阴道和子宫颈的立体观察，且其中，所述显示装置提供立体感觉。

30.  如权利要求24至29中的任何一项所述的工作台，其中，所述诊断标记物喷射装置是用于将诊断标记物喷射到待被检查组织的表面上的施用机构，所述喷射装置包括：
施用探针；
诊断标记物容器；以及
使能诊断标记物的施用的装置，
其中所述施用探针借助于延伸托架直接或间接地固定在第一机械支撑上的某一位置，且其中，其纵向轴的取向是预先固定的，使得当所述成像头模块与所述扩张器轴连接时，所述诊断标记物被基本均匀地施加在至少与光源点和成像传感器的视场的大小相等的组织区域上。

31.  如权利要求30所述的工作台，其中，所述诊断标记物容器是双隔间结构，包括第一隔间和第二隔间，所述第一隔间包含一体积的诊断标记物的，所述第二隔间包含从第一隔间通过阀门泵入的且通过所述施用探针借助于所述使能诊断标记物的施用的装置而施用的该体积的诊断标记物的标准化份额。

32.  如权利要求30或31中所述的工作台，其中，所述使能诊断标记物的施用的装置包括使能人工泵入和施用的装置，或使能电子控制的泵入和施用的装置。

33.  如权利要求32中所述的工作台，进一步包括至少一个传感器，用于检测人工泵入和标记物施用的状态以及用于产生电信号以触发和同步所述图像捕获过程的起始与所述诊断标记物的施用的完成。

34.  如权利要求32或33中所述的工作台，其中，使能人工泵入和施用的元件包括设置在一结构上的注射器型机构，所述结构至少部分地包封该注射器型机构的容器，且其中所述传感器是至少部分地设置在该包封结构上的一对电触点，使得所述手动施用使活塞运动，该活塞又在所述施用过程完成时使所述电触点接触，产生触发信号用于图像捕获过程的启动和同步。

35.  如权利要求24至34中的任何一项所述的工作台，其中，所述扩张器轴使用从包括机械锁定装置、磁装置、电磁装置和气动装置的组中选择的机构被可拆卸地连接于所述成像头模块。

36.  如权利要求24至35中的任何一项所述的工作台，其中，活组织检查取样/治疗过程通过视频流和叠加的数字标记被记录，用于文档化目的和评估活组织检查取样和治疗的准确度。

37.  如权利要求24至36中的任何一项所述的工作台，其中，所述成像传感器具有第一空间分辨率，所述成像光学装置是提供恒定第一放大的透镜，所述显示装置具有给定的尺寸和第二空间分辨率，其中由所述成像传感器捕获的整个图像被以小于或等于第一分辨率的分辨率显示在所述显示装置上，提供第一放大，且其中通过以至少等于第一分辨率的分辨率显示和叠加选择的图像子区来实现第二放大，以允许多个子区的放大，而无需移动成像头也无需改变放大光学装置，以及用于所捕获的图像的后检验放大和分析，同时保持图像的全貌。

38.  如权利要求37中所述的工作台，其中，第一分辨率至少为1024×768，具有至少为15f/s的数据传送速度，所述显示器的尺寸为至少14英寸对角线尺寸，第二分辨率至少为640××420，第一放大倍率在6至25倍的范围，第二放大倍率在1.5至2.5倍的范围，其允许放大多个子区而无需移动成像头和改变放大光学装置，以及用于所捕获的图像的后检验放大和分析，同时保持图像的全貌。

39.  如权利要求24至38中的任何一项所述的工作台，进一步包括：
产生触发信号的装置，用于以与诊断标记物的施用同步的方式启动图像捕获；以及
存储有计算机程序指令的计算机可读介质；
其中，所述计算机可读介质存储有计算机程序指令，使所述工作台执行下列动作中的一个或多个：
在计算机的计算机存储装置中存储参考图像；
捕获新的参考图像并存储在计算机存储装置中取代先前存储的参考图像；
重复这一过程，直至收到由完成诊断标记物的施用而产生的触发信号并使用该信号触发和同步图像捕获过程的开始；
存储在触发信号到达之前最近捕获的图像，以被用作参考图像；和/或
按时间顺序且以预定的时间间隔和持续时间启动对所述图像的捕获、存储和显示；
其中，使所述工作台完成下列动作中的一个或多个：
使所述参考图像和按时间顺序排列捕获的图像对准；
计算和显示再发光的光强度随时间变化的曲线；
使用从包括以下算法的组中选出的算法来平滑漫反射系数随时间变化的曲线：巴特沃斯、快速傅立叶变换、基于单指数和多指数拟合的滤波器、基于差分的滤波器或它们的组合；
从所述原始的或拟合/平滑的曲线计算一组动态光学参数，包括：时间积分，被定义为再发光的光强度随时间变化曲线的在获取过程的预定持续时间的至少一部分时间内计算的曲线下的面积；最大值；到最大值的时间；曲线斜率；或它们的组合；
向参数值范围赋予伪彩色，以产生代表所述参数范围的空间分布的动态伪彩色图；
将该图显示和叠加在组织图像上；和/或
将该图与至少所述参考图象对准，以凸显异常区域以及通过单个图像文档化动态光学效应。

40.  一种集成的便携式成像工作台，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，所述工作台包括：
支承结构，包含下列部件中的一个或多个：
●基座部件，包括偏心椭球形状，进一步包括具有约90°的可允许运动范围的转动部件；
●平面定位结构，包括安装在所述基座部件的转动部件上的关节延伸，其中，所述平面定位结构是比较长的部件，具有垂直支撑脚，在其另一端附近被可锁定的集成轮固定，其中遵循所述转动部件所允许的运动范围，该平面定位结构从允许患者到达检查平台的其扩展的(静止)位置转动到使至少所述成像头模块移动到紧邻所述检查区域的其闭合(成像)的位置；
●空间微定位结构，包括直接设置在该平面定位结构上的XYZ移动器；
●重量平衡机构，被集成在所述空间微定位结构中，其中使用固定安装在Z轴运动元件上的恒定力弹簧使所悬挂的重量被平衡；
●枢轴结构，被直接设置在所述空间微定位结构上，其中该枢轴结构是受限的球接头；
●所述XYZ移动器的XY运动被使用电磁装置锁定/解锁，所述XYZ移动器的Z运动被使用与计时带和滑轮耦合的马达锁定/解锁，所述枢轴结构的运动被使用反作用压缩弹簧和凸轮随动器机构锁定/解锁；和
●用于控制所述空间微定位和所述枢轴结构的位置的手柄，被设置在所述枢轴结构上，进一步包括微型开关以基本上触发所述XY、Z以及球接头运动的锁定/解锁；
§直接设置在所述枢轴结构上的成像头模块，包括下述部件中的一个或多个：
●包括至少一个CCD传感器的成像传感器，与具有第一取向偏振面的偏振器耦合；
●成像透镜，包括具有至少20mm焦距的透镜；
●光源装置，包含白LED光源，装备有光学元件用于将光束聚焦到检查区域，其中该光源与具有第二取向偏振面的偏振器耦合，且其中该第二取向被调节成基本上垂直于第一偏振面；
●所述成像传感器和所述照明装置中的至少一个被固定在第二机械支撑上，其中该第二机械支撑被通过线性滑动器固定在枢轴结构上，以进行精细调焦；
●光束操纵光学装置，包括至少一个光偏转器，用于使所述成像和照明装置中的至少一个的光线偏转为基本上共轴，其中所述光偏转器被放置为距离要被进行光线偏转的所述成像和照明装置中的所述一个足够远，形成所述成像和照明装置中的另一个的光线能基本上无阻挡地从中通过的通光孔径；
●诊断标记物喷射器，包括含有一体积的诊断标记物的瓶子并经由双向阀和管道连接到具有固定容积的注射器样的机构，以及窄角实心锥形的轴向喷嘴，其中，所述喷嘴可拆卸地连接于所述延伸托架并被适当地对齐，使得所述标记物被均匀地施用到覆盖至少所述成像传感器的视场的检验区域，其中所述喷嘴经由管道和阀门与所述注射器样机构连接，所述管道和阀门用于向喷嘴传送标记物以及从喷嘴喷射标记物，其中所述注射器样机构被容纳在适当设计的外壳内，该外壳包括一个或多个光敏传感器用于检测注射器样机构是否被完全压下，其中所述光敏传感器的输出信号用于图像捕获与诊断标记物施用的同步。
●扩张器轴，通过由延伸托架设置于第一机械支撑上的机械锁定装置与第一机械支撑可拆卸地连接，其中该锁定装置是卡口型机构，且其中该卡口型机构包括预加载的具有引入的斜角凹槽的外套以及用于该外套的预加载机构，借助于该机构，在阴道扩张器背侧的延伸轴被锁定在该外套中，且其中，所述预加载外套包括用于附接于扩张器轴上的延伸轴的接收器，其中该扩张器轴具有在其远端附近且垂直于扩张器轴的轴线被压入通过所述轴的定位销，其中该定位销与接收器匹配，其中该扩张器延伸轴包括用以在扩张器轴被锁定在所述第一机械支撑上时，定位所述扩张器的纵向轴使其基本上与扩张器内部的中心成像和照明轴线共线的形状特征；
§直接设置在所述空间微定位结构的XY部件上的计算机装置，其中所述计算机装置基于多核微处理器，不同的核平行地处理不同的任务，其中所述计算机装置进一步包括用于控制至少所述锁定机构以及用于同步和触发图像捕获与试剂施用的控制装置；计算机存储装置；用于连接计算机外围设备的硬件接口装置，所述计算机外围设备包括但不限于：一个或多个显示器、用户接口装置、局域网、医院数据库、因特网和/或打印机；
§用户接口装置，其中该用户接口装置选自触摸屏、键盘、无线键盘、语音接口、脚踏开关或它们的组合；
§显示装置，其中该显示装置选自监视器、触摸屏监视器、头戴显示器、视频护目镜以及它们的组合，其中所述监视器位于检查平台的一侧上且被直接设置在基座部件上，其中该监视器被空间放置为处在使用者的视角(或视场)之内，其中该视角(或视场)还包括被检查的区域和成像头模块；以及
§软件装置，其中该软件用于对计算机编程，以便至少部分地执行下列功能中的一个或多个：图像校准；图像捕获初始化；图像配准；动态曲线计算、处理和分析；动态伪彩色图计算和分段；活组织检查取样/治疗指导文档化；图像放大；和/或以用于进行图像和数据的存储、提取和后处理的数据库操作。

41.  一种集成的便携式成像工作台，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，所述工作台包括：
诊断标记物喷射器；
成像头模块，用于对检查区域进行成像，包括成像传感器、成像光学装置和/或光源中的一个或多个；
产生触发信号的装置，用于以与诊断标记物的施用同步的方式启动图像捕获；
至少与成像头模块连接的计算机装置；
与计算机装置连接的显示装置，用于显示所述检查区域的图像；
用户接口装置；以及
存储有计算机程序指令的计算机可读介质；
其中所述计算机可读介质保存储有计算机程序指令，使所述工作台进行下列动作中的一个或多个：
在计算机的计算机存储装置中存储参考图像；
捕获新的参考图像并将所述新的参考图像存储在计算机存储装置中代替先前存储的参考图像；
重复这一过程，直至收到由完成所述诊断标记物的施用而产生的触发信号并使用该信号触发和同步所述图像捕获过程的开始；
存储在所述触发信号到达之前最近捕获的图像，以将其作为参考图像；以及
按时间顺序且以预定的时间间隔和持续时间发起对所述图像的捕获、存储和显示；
其中，所述计算机可读介质存储有计算机程序指令，使所述工作台完成下列动作中的一个或多个：
使所述参考图像和按时间序列捕获的图像对准；
计算和显示再发光的光强度随时间变化的曲线；
使用从下列一组算法中选出的算法平滑所述漫反射系数随时间变化的曲线：巴特沃斯、快速傅立叶变换、基于单指数和多指数拟合的滤波器、基于差分的滤波器或它们的组合；
从原始的或拟合/平滑的曲线计算一组动态光学参数，包括：时间积分，被定义为再发光的光强度随时间变化曲线的在获取过程的预定持续时间的至少一部分时间内计算的曲线下的面积；最大值；到最大值的时间；曲线斜率；或它们的组合；
向参数值范围赋予伪彩色，以产生代表参数范围的空间分布的动态伪彩色图；
将该图显示和叠加在组织图像上；以及
使该图与至少所述参考图像对准以凸显异常区域和通过单个图像文档化动态光学效应。

42.  如权利要求41中所述的工作台，其中，所述成像传感器是彩色成像传感器，所捕获和存储的图像是所述彩色成像传感器的彩色图像和绿色通道图像。

43.  如权利要求41或42中所述的工作台，其中，在所述计算机可读介质上保持的指令使得进行图像配准，所述图像配准利用基于相似性测度的刚性配准算法，所述算法选自快速傅立叶变换(FFT)和归一化交互信息。

44.  如权利要求41至43中的任何一项所述的工作台，其中，在所述计算机可读介质上保持的指令使得进行图像配准，所述图像配准利用基于与鲁棒相似性测量相结合的薄板样条变换的可变形配准算法和局部运动追踪算法。

45.  如权利要求43或44中所述的工作台，其中，在所述计算机可读介质上保持的指令通过将一种配准算法应用到另一种配准算法的结果而使得进行图像配准。

46.  如权利要求41至45中的任何一项所述的工作台，其中，按时间顺序捕获和显示图像的持续时间在1-4分钟的范围内选择。

47.  如权利要求41至46中的任何一项所述的工作台，其中，所述动态伪彩色图被用作通过接口手动注释数字标记的指导，叠加在实时显示的图像上且对应于欲进行活组织检查取样/治疗的图像区域，用于指导活组织检查取样和文档化活组织检查取样过程。

48.  如权利要求47中所述的工作台，其中，所述标记是通过对动态伪彩色图的分段和分析来自动选择的。

49.  如权利要求41至48中的任何一项所述的工作台，其中，所述活组织检查取样/治疗过程被通过视频流与叠加的数字标记记录，用于文档化目的和评估活组织检查取样和治疗的准确度。

50.  一种集成的便携式成像工作台，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，所述工作台包括：
用于对检查区域成像的成像头模块，包括成像传感器、成像光学装置和/或光源中的一个或多个；
与成像头模块连接的计算机装置；
与计算机装置连接的显示装置，用于显示所述检查区域的图像；
用户接口装置；以及
安装在计算机装置中的软件装置，其使计算机装置捕获、存储和处理由成像头模块得到的图像，以允许由显示装置显示检查区域的图像，
其中，所述成像传感器具有第一空间分辨率，所述成像光学装置是提供恒定的第一放大的透镜，所述显示装置具有给定的尺寸和第二空间分辨率，其中由所述传感器捕获的整个图像被以小于或等于第一分辨率的分辨率显示在提供第一放大的显示装置上，其中通过以至少等于第一分辨率的分辨率显示和叠加选择的图像子区来实现第二放大，以允许放大多个子区，而无需移动成像头且无需改变放大光学装置，用于所捕获图像的后检验放大和分析，同时保持图像的全貌。

51.  如权利要求50中所述的工作台，其中第一分辨率至少为1024×768，具有至少为15f/s的数据传送速度，所述显示器的尺寸为至少14英寸对角线尺寸，第二分辨率至少为640×420，第一放大在6至25倍的范围，第二放大在1.5至2.5倍的范围，以允许放大多个子区而无需移动所述成像头和改变放大光学装置，用于所捕获图像的后检验放大和分析，同时保持图像的全貌。

52.  如权利要求24至51中的任何一项所述的工作台，进一步包括集成在计算机存储装置中的数据库装置，允许通过接口装置获取和回放一组数据，所述数据包括但不限于：患者个人数据、患者转诊的理由和历史、在试管内和体内的检测结果、患者管理计划、所获取图像的至少一个子集、伪彩色图、具有相应参数值和动态曲线的标记、记录和文档化活组织检查取样/治疗的图像流。

53.  如权利要求1至23中的任何一项所述的支承结构，其中所述支承结构与工作台的成像头模块连接。

用于体内子宫检查的改善、客观化和文档化的支承结构及包含该支承结构的工作台
技术领域
本发明涉及一种支承结构。具体地，该支承结构支承工作台。进一步，该工作台用于子宫检查的改善、客观化和/或文档化。
本发明还涉及至少包含本发明的支承结构的工作台。具体地，该工作台用于子宫检查的改善、客观化和/或文档化。
本发明还涉及工作台，该工作台被编程以进行操作，以用于子宫检查的改善、客观化和/或文档化，并允许对各种获取的和存储的图像进行图像比较。
背景技术
巴氏早期癌变探查试验异常的妇女被要求进行阴道镜检查。阴道镜检查术是已建立的检查过程，涉及借助低倍显微镜或者带有或不带有可变焦距光学装置的照相机透镜对妇女下阴道进行的检查，特别是对变性带周围区域的检查。
这种检查的目的是要确定进行活组织检查取样的异常区位置。对异常区的定位借助于诊断化学标记物，如醋酸溶液，当它被使用时，会局部地引起所述组织的光学性质的瞬时改变。这些改变以颜色的改变(醋酸白化(AW)效应)呈现给检查者，于是增强了可感知的对比度，从而帮助定位和识别供诊断、活组织检查取样和治疗的可疑区域。
借助传统的阴道镜进行的阴道镜检查过程不是标准化的，而且相关工效因素很差。阴道镜检查涉及插入扩张器以张开阴道，从而允许对子宫颈进行观察。
检查者一只手使扩张器保持在适当的位置，提供最佳视场，另一只手操作阴道镜以进行显微镜检查，同时通过双筒望远镜进行观察。装备有照相机和显示监视器的阴道镜改善了检查者的舒适度，但由于检查现场的空间限制，相关的工效因素差。结果，监视器通常位于检查者视角的外部，而且在许多情况下监视器可能位于检查者的后方，迫使检查者转头去观看监视器。
现有数字和视频阴道镜的另一个主要缺点在于它们不提供立体图像，而立体图像对于进行治疗和进行活组织检查以及对于观察AW现象伴随的表面高度效应都是至关重要的。光学的和数字的阴道镜的又一个缺点与它们不能探查子宫颈内管的事实有关。这一点是重要的，因为大多数肿瘤是在子宫颈内管的变性区附近发展的。显微镜检查与局部施用醋酸溶液相结合，并在醋酸白化效应的演变过程中以各种放大倍率观察所引发的改变，这一演变过程持续3-8分钟，取决于瘤形成等级。
现有阴道镜的另一个主要缺点与它们用于放大被检查组织的可疑子区域的光学变焦设施有关。光学变焦可能造成失掉对被检查区域的总体观察。就是说，当使用光学变焦时可能减小可视区域。结果，AW响应区可能位于变焦窗口的外部，所以可能保持不被检查到。变焦放大或缩小不能解决这一固有局限，因为AW演变是相当快的。现有阴道镜的这一局限直接关系到其他异常区不被检测到且向侵袭性和转移性发展的高风险。为使AW效应保持更长时间，检查者重复施用标记物而没有对用量和使用的均匀度进行任何控制，尽管人们都知道缺乏这种控制会显著地影响AW效应，这可能导致过分诊断和不必要的活组织检查。此外，多次施用标记物造成标记物的过量积累，这可能阻碍被检查区域。
传统的阴道镜的另一个重要缺点在于它们不能提供定量的诊断信息。相反，其诊断性能完全依赖于检查者的经验和视觉敏锐度。在许多研究中已报告了观察者之间的和观察者内部的高度不一致性，而平均诊断性能很低。由于这一原因，阴道镜不提供确定性的诊断，它的作用局限于定位异常区以供进行活组织检查取样。然后，所得到的活组织检查样本被提交给组织学检查，由此提供确定性诊断。由于AW效应的动态特性和人的光学系统在记忆动态现象方面的视觉局限性，阴道镜检查术的活组织检查取样错误率高。传统的阴道镜既不提供对活组织检查取样的指导，也不记录和文档化活组织检查取样过程。而为了阐明组织学检查的否定结果代表健康的组织样本还是取样错误，记录和文档化活组织检查取样过程是至关重要的。
这些诊断缺陷在很大程度上归因于缺乏对可观察的宏观组织特性与实际组织病理学之间相关程度的知识和缺乏在体内评估这些特性的定量方法。近期临床试验表明，对由局部施用诊断标记物(如醋酸溶液)所引起的动态光学现象的观察和绘图能提供用于改善、客观化和文档化阴道镜检查术的一种手段。特别是，已经表明，在体内对动态光学现象和参数的测量在统计上与子宫颈瘤形成程度高度相关。
发明内容
示例性实施例提供了集成的成像工作台和改善、客观化和文档化体内子宫检查的方法。所述集成成像工作台可以是便携式的。
本发明的一个目的是提供具有改善的工效因素成像工作台，用于子宫的数字成像。该成像工作台可具有用于数字图像观察的电子显示装置，连同成像传感器和光学系统显示装置。所述电子显示装置装置和检查区域被定位，使得所述电子显示装置装置和检查区域二者被同时定位在检查者的视角之内。这是借助适当设计的所述成像工作台的机械支承结构来实现的。
本发明的又一个目的是将通过与内窥镜集成的双传感器立体显示装置对子宫颈和子宫颈内管进行的立体数字内窥镜检查集成到个工作台中。
本发明的又一个目的是提供与成像单元关联的扩张器的机械稳定，用于在监视具有诊断重要性的动态光学现象期间基本上保持同一视场。这可通过使用成像头单元和扩张器二者的可锁定支承结构来实现。
本发明的又一个目的是提供成像单元，所述成像单元提供无影的总体高质量图像、图像增强光学系统以及软件，同时又允许局部放大。这是通过适当设计的成像单元图像、显示尺寸和分辨率来实现的。
本发明的又一目的是提供标记物施用均匀度和量的标准化，并提供使标记物施用与图像获取过程同步的实施例。这种标准化和同步化可通过如下结构来实现，所述结构包括适当地安装在可锁定的支承结构上的适当的标记物施用器、传感器和控制用电子装置。
本发明的又一个目的是通过可靠地定量评估组织的动态光学特性(这可由局部施用诊断标记物(如醋酸溶液)诱发)实现对阴道镜检查术的诊断性能的客观化。通过上述适当的机械稳定和标记物施用标准化，结合数字成像和信号处理(这使得能消除伪影并对具有高诊断价值的动态光学参数进行计算和绘图)，可实现可靠的测量。
本发明的又一个目的是提供对异常区域的自动检测，并提供基于所述等级的病变大小分布的病变定量信息，这是通过对动态图形进行自动分段实现的。
本发明的又一个目的是通过自动检测异常区域和将数字标记放置在实时显示的图像上来提供对活组织检查取样和治疗的指导，从而使得能够进行由动态图指导的外科治疗、激光治疗和活组织检查取样。
本发明的又一个目的是提供对活组织检查取样和治疗过程的完整文档记录，再加上动态成像数据、患者的个人数据、过去的检查和诊断测试。这可以使得能够对检查和后处理进行完整的审查，还可帮助进行远距离(off-site)的数字的基于窗口的显微镜检查、远程医疗和与其后的检查进行比较，以进行客观跟踪。
在第一方面，本发明为可由检查者操作的集成便携式成像工作台提供一种支承结构，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，该工作台包含至少一个可操作地与支承结构连接的成像头模块，用于对位于检查平台上的患者的检查区域成像，其中该支承结构控制所述至少一个成像头模块运动和定位到接近所述检查区域的成像位置和从所述检查区域离开，以允许患者到达检查区域，且该支承结构包含控制装置装置，用于将所述成像头模块锁定在检查区域中的位置和解锁以允许从检查区域移开。
根据本发明的一个方面，提供了一种支承结构，用于可由检查者操作的集成便携式成像工作台，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，该工作台包含至少一个可操作地与所述支承结构连接的成像头模块，用于对位于检查平台上的患者的检查区域进行成像，
其中该支承结构包含：
(a)基座部件
(b)安装在所述基座部件上的平面定位结构，其安装方式使得所述平面定位结构能相对于所述基座部件从远离所述检查区域(在所述检查区域允许所述患者到达检查平台)的位置移动到成像位置(在所述成像位置使所述至少一个成像头模块移动到靠近所述检查区域的位置)
(c)直接设置在所述平面定位结构上的空间微定位结构
(d)集成到所述空间微定位结构中的重量平衡机构
(e)直接设置在所述空间微定位结构上的枢轴结构，其中所述成像头模块直接放在该枢轴结构上
(f)其中所述空间微定位结构和所述枢轴结构的运动可被锁定以将成像头模块固定在检查区域中的位置，并可被解锁以允许从检查区域移开
(g)手柄，用于控制所述空间微定位结构和枢轴结构的位置。
本发明还提供集成的便携式成像工作台，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，该工作台包含本发明的支承结构。优选地，该工作台进一步包含如下中的一个或多个：
可操作地与支承结构连接的成像头模块，用于对检查区域进行成像；
可操作地与支承结构连接的显示装置，用于显示从所述成像头模块接收的所述检查区域的图像和/或数据；
与成像头模块和显示装置连接的计算机装置；和/或
在计算机装置中安装的软件装置，它使计算机装置处理由成像头模块得到的图像，以允许由显示装置显示所述检查区域的图像。
本发明还提供一种集成的便携式成像工作台，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，该工作台包含：
用于对检查区域成像的成像头模块，包含一个或多个成像传感器、成像光学装置和/或光源；
与成像头模块连接的计算机装置；
与计算机装置连接的显示装置，用于显示所述检查区域的图像；
用户接口装置；以及
安装在计算机装置中的软件装置，它使计算机装置捕获、存储和处理由成像头模块得到的图像，以允许由显示装置显示检查区域的图像，
其中，该成像传感器具有第一空间分辨率，该成像光学装置是提供恒定的第一放大倍率的透镜，该显示装置具有给定的尺寸和第二空间分辨率，且其中由所述传感器捕获的整个图像被以小于或等于第一分辨率的分辨率显示在提供第一放大的显示装置上，且其中通过以至少等于所述第一分辨率的分辨率显示和叠加所选择的图像子区来实现第二放大，以允许多个子区的放大，无需移动所述成像头也无需改变放大光学装置，并用于所捕获图像的后检验放大和分析，同时保持图像的全貌。
在又一个方面，本发明提供一种集成的便携式成像工作台，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，该工作台包含：
支承结构；
成像头模块；
计算机装置；
显示装置；以及
安装在计算机装置中的软件装置，
其中，该支承结构允许对至少所述成像头模块的机械支撑和将其定位于紧邻检查区域，并允许所述成像头模块从检查区域离开。当支承结构将成像头模块放为紧邻检查区域时，该成像头模块和显示装置基本上位于检查者的视角之内，以及
其中，支承结构的至少一个部件具有至少两种运动方式：一种运动方式是自由运动方式，允许在成像头模块与扩张器轴连接之前和脱离之后成像头模块自由地和平衡地移入、移出检查区域；一种运动方式是基本上被锁定的方式，用于在所述连接期间锁定支承结构的至少一个自由度，
其中，当建立了所述连接时，成像轴、光束对称轴和试剂喷射纵向轴基本上与扩张器的纵向轴共为一线。
该支承结构可包含：
基座部件；
平面定位结构；
空间微定位结构；
枢轴结构；
集成于空间微定位结构中的重量平衡机构。
成像头模块可包含：
与成像光学装置耦合的成像传感器装置；
用于照明对成像光学装置的视场的光源装置；
光束操纵光学装置；
诊断标记物喷射装置；
扩张器，具有延伸轴用于张开阴道壁；
设置在枢轴结构上的第一机械支撑，具有锁定机构用于与试剂喷射器和扩张器轴实现可卸开的连接；以及
设置在第一支撑结构上的第二机械支撑，用于永久性安装至少是成像传感器和光源。
所述诊断标记物喷射器是施用机构，用于将诊断标记物喷射到被检查组织的表面上，该喷射装置包含：
施用探针；
诊断标记物容器；以及
使所述标记物能够应用的装置，
其中该施用探针被直接或间接地由一个延伸托架放置和固定于在第一机械支撑上的某一位置的固定物上，且其中，它的纵向轴的取向是预先固定的，从而当成像头模块与扩张器轴连接时，标记物被基本均匀地施加在至少与光源照射点和成像传感器视场的大小相等的组织区域上。
在又一方面，本发明提供一种集成的便携式成像工作台，用于改善、客观化和文档化对子宫的体内检查，该工作台包含：
支承结构，包含一个或多个如下部件：
·基座部件，包含偏心椭球形状，进一步包含转动部件，具有约90°的可允许的运动范围；
·平面定位结构，包含安装在基座部件的转动部件上的关节延伸，且其中，所述平面定位结构是比较稍长的部件，具有垂直支承脚，在其另一端附近被可锁定的集成轮固定，且其中遵循转动部件所允许的范围，该平面定位结构从其扩展的(静止)位置(此时允许患者达到检查平台)转动到它的闭合(成像)位置，将至少所述成像头模块移动到靠近检查区域的位置；
·空间微定位结构，包含直接设置在所述平面定位结构上的XYZ移动器；
·重量平衡机构，被集成在空间微定位结构中，且其中使用固定安装在Z轴运动元件上的恒定力弹簧来平衡所悬挂的重量；
·枢轴结构，被直接设置在空间微定位结构上，且其中该枢轴结构是受限的球接头；
·所述XYZ移动器的XY运动使用电磁装置而被锁定/解锁，所述XYZ移动器的Z运动使用耦合于计时带和滑轮的马达而被锁定/解锁，所述枢轴结构运动使用反作用压缩弹簧及凸轮随动器机构而被锁定/解锁；和/或
·用于控制所述空间微定位和枢轴结构的手柄，被放置在所述枢轴结构上，进一步包含微型开关，用于实质上触发所述XY、Z以及球接头的运动；
§直接放置在枢轴结构上的成像头模块，包含一个或多个下述部件：
·包含至少一个CCD传感器的成像传感器，与具有第一取向偏振面的偏振器耦合；
·成像透镜，包含焦距为至少20mm的透镜；
·光源装置，包含白LED光源，其装备有用于将光束聚焦到检查区域的光学元件，且其中该光源与具有第二取向偏振面的偏振器耦合，且该第二取向被调节成基本上垂直于第一偏振取向；
·成像传感器和照明装置当中至少一个被固定在第二机械支撑上，且其中该第二机械支撑通过线性滑动器固定在枢轴结构上，以进行精细调焦；
·光束操纵光学装置，包含至少一个光偏转器，用于使成像和照明装置中的至少一个的光线偏转，以变得基本上共轴，且其中所述偏转器被防止为到其光线被偏转的成像和照明装置之一的距离足够远，从而形成清楚的孔，所述成像和照明装置中的另一个的光线能基本上无阻挡地从中通过；
·诊断标记物喷射器，包含含有大量诊断标记物的瓶子并经由双向阀门和管道连接到具有固定容积的注射器样的机构，该机构具有窄角、实心锥形、轴向喷嘴，其中所述喷嘴可卸掉地连接于延伸托架并适当地对齐，使得所述标记物均匀地施用到至少覆盖成像传感器的视场的检验区域，且其中所述喷嘴经由管道和阀门与注射器样机构连接，所述管道和阀门用以将标记物传送到喷嘴以及从喷嘴喷射出标记物，且其中所述注射器样机构被装在适当设计的外壳内，该外壳包含光敏传感器用于检测注射器样机构是否被完全压下，且其中所述光敏传感器的输出信号用于图像捕获与诊断标记物施用的同步。
·扩张器轴通过经由延伸托架置于第一机械支撑上的机械锁定装置与第一机械支撑可拆卸地连接，且其中该锁定装置是卡口型机构，其中该卡口型机构包含预加载的带有合成的斜角凹槽的外套，用于该外套的预加载机构，借助于该机构，在阴道扩张器背侧的延伸轴被锁定在该外套中，且其中，所述预加载外套包含用于固定在扩张器轴上的延伸轴的接收器，且其中该扩张器轴具有靠近其远端压入该轴并垂直于扩张器轴的轴线的定位销，其中该定位销与接收器匹配，其中该扩张器延伸轴的形状特征使得能够在空间上定位扩张器，使得在扩张器轴被锁定在所述第一机械支撑上时其纵向轴基本上与扩张器内部的中心成像和照明轴线共线；
§直接放置在空间微定位结构的XY部件上的计算机装置，其中该计算机装置基于多核微处理器，其不同的核平行地处理不同的任务，且其中该计算机装置进一步包括用于控制至少所述锁定机构并同步和触发图像捕获与试剂施用的控制装置，计算机存储装置，用于连接计算机外围设备的硬件，所述外围设备包括但不限于：显示器、用户接口装置、局域网、医院数据库、因特网、打印机；
§用户接口装置，其中该用户接口装置在触摸屏、键盘、无线键盘、语音接口、脚踏开关或它们的组合中选择；
§显示装置，其中该显示装置在监视器、触摸屏监视器、头戴显示器、视频护目镜以及它们的组合中选择，且其中，所述监视器位于检查平台的一侧上并直接放在基座部件上，且其中该部件被空间放置为位于使用者的视角之内，且其中该视角还包括被检查区域和成像头模块；以及/或
§软件装置，其中该软件用于对计算机编程，以便至少部分地实现下列功能：图像校准、图像捕获初始化、图像配准，动态曲线计算、处理和分析、动态伪彩色图计算和分段、活组织检查取样/处置指导文档化、图像放大和/或用于进行图像和数据的存储、提取和后处理的数据库操作。
附图说明
为充分说明本发明，将参考附图，仅以示例的方式描述其实施例，这些附图是：
图1是根据本发明的工作台的透视图，显示根据本发明的支承结构；
图2是根据图1的发明的成像头模块，其中包括扩张器；
图3(a)和(b)是图2的成像头模块和扩张器的简化视图；
图4是根据图1的发明的成像头模块和扩张器的透视图；
图5是根据本发明的工作台的另一实施例的透视图；
图6是根据本发明的空间微定位结构的部件的内视图；
图7是图6的空间微定位结构的又一些部件的放大视图；
图8是根据本发明的球接头的放大视图；
图9是根据本发明的成像头模块的透视图，包括根据本发明的扩张器和诊断标记物喷射容器；
图10是根据本发明的扩张器及其附属装置的放大图；
图11是流程图，显示由本发明的工作台进行的检查和分析的各个阶段；
图12是流程图，显示根据本发明的在体内子宫检查期间进行的若干阶段；
图13是根据本发明的显示装置，示出受检查的子宫，其中子宫的区域已被突显且视图被放大以便于分析；
图14是流程图，显示捕获图像和分析若干被捕获的图像的过程；
图15至29以图形形式显示各种数据集，覆盖数据分析的各个方面以及从对被捕获图像的分析所得到的结果；以及
图30是流程图，显示根据本发明的工作台的各种操作，特别是以施用生物标记物来触发图像获取。
具体实施方式
示例性实施例提供具有改善了的工效因素的成像工作台，用于子宫的数字成像。示例性实施例允许在电子显示装置上进行数字图像观察。该电子显示装置、检查区域、成像传感器和光学系统能被同时置于检查者的视角之内。这可借助适当设计的机械支承结构来实现。
实施例还提供一种成像工作台，使与成像单元关联的扩张器实现机械稳定，用于实现诊断标记物施用均一性和在监视具有诊断重要性的动态光学现象期间基本上保持同一视场。
成像工作台的示例性实施例可包括机械结构，如基座部件、平面定位结构、空间微定位结构和枢轴结构。基座部件能为平面定位结构、空间微定位结构和枢轴结构提供稳定的平台。平面定位结构允许将重要部件手工移动到紧邻检查区域。空间微定位和枢轴结构允许将光学成像模块与扩张器机械连接所必需的微操纵。在建立该连接之后，能启动运动锁定机构，以保证在检查期间的稳定的成像条件。
图1描述用于阴道镜检查的成像工作台示例.该成像工作台可包括基座部件(101)、平面定位结构(103)、空间微定位结构(105)、枢轴结构(108)、显示器(110)、成像头模块(111)、计算装置(121)以及如这里描述的其他各种部件。
支承结构可包括基座部件(101)，其主要目的是为工作台提供稳定的平台，并作为安装和耦合工作台其余部件的底盘。基座部件(101)可以是将工作台的其余部件安装在固体基准面(如地板、在诸如检查平台(102)(妇科床)环境下的永久固定物)上的装置；或者可以是能够临时或永久性固定于上述固定物的独立基座部件(101)。
所述支承结构可包括平面定位结构(103)，它可以是关节臂，具有有一个或多个能在二维空间定位该臂的关节结。平面定位结构(103)可使用滑动装置线性运动(X)，或使用可放在所述基座部件(101)上的关节结转动(Φ)。平面定位结构(103)的运动范围可被限定于预先指定的运动范围。平面定位结构(103)用于将安装在它上面的附加部件带至紧邻检查区域(104)。平面定位结构(103)能提供工作台的某些部件相对于待被检查的目标区域的粗定位，以将所述部件带到检查区域(104)附近。
所述支承结构可包括空间微定位结构(105)，它可被固定在上述平面定位结构(103)上。空间微定位结构(105)的功能可被用于相对于待被检查的目标区域精确地定位所要求的工作台的其余部件。空间微定位结构(105)可在直角坐标系(x，y，z)、极坐标或球坐标空间或者它们的组合中工作，以使安装在所述空间微定位结构(105)上的所要求的工作台的其余部件(如传感器、光源等)的希望位置。此外，空间微定位结构(105)可包括用于平衡其重量和由安装在它上面的部件施加的转动力矩的机构。平衡配重(107)协助使用者实现所述微操作，用以连接/断开所述成像头模块(111)和所述扩张器延伸轴(118)。可借助反作用压缩弹簧、转动弹簧、自补偿气体阻尼器、液压悬吊部件或气动装置或者它们的组合来实现平衡配重。
此外，一旦达到了所希望的位置，平面和空间微定位结构二者的全部或部分自由度可借助于适当的锁定/解锁元件(106)被暂时锁定。这种锁定可由机械的、电-机械的、气动的、液压的装置或它们的组合来实现。此外，所有的暂时锁定可由单一的使用者动作来启动/释放。
所述支承结构还可包括枢轴结构(108)，其能够使附着在它上面的元件进行倾斜、仰俯、偏转运动(θ，ω)的某些或全部运动。此外，枢轴结构(108)可包含暂时锁定机构，从而允许使用者以单一的使用者动作沿枢轴结构(108)的一个或多个自由度锁定枢轴结构(108)的运动，这样，当附着在枢轴结构(108)上面的元件达到所希望的位置时，允许使用者固定这些元件的位置。所述的使用者动作可与空间微定位结构(105)上的锁启动/释放所需的使用者动作相同，从而能以单一的使用者动作对空间微定位结构(105)和枢轴结构(108)二者实现启动/释放锁定。结合到枢轴结构(108)中的锁定可以是机械的、电-机械的、气动的、液压的或它们的组合。此外，所述使用者动作可通过用于手动操作所述定位结构的手柄(109)来实现。
此外，所述支承结构还能包括连接显示器(110)的装置，用于以下描述的显示由所述成像头模块(111)捕获的图像和数据。优选地，所述显示器(110)支承结构或者放在所述基座部件(101)上，或放在其他定位结构上，从而使所述显示器(110)被包含在使用者的视角(123)内，这里所述视角(123)还至少包括所述检查区域(104)和所述成像头模块(111)。
该工作台还可包括成像头模块(111)。所述成像头模块(111)的主要功能是从检查区域(104)捕获图像，且还可提供对检查区域的照明。成像头模块还可容纳适当的成像和照明光学系统以及光机械元件，以允许对光束进行操纵。使用成像传感器装置(115)能完成对图像的捕获，图像传感器(115)可以是CCD、CMOS成像器或其组合中的一个或多个。成像传感器(115)装置可被配置成捕获彩色或黑白图像。成像传感器(115)装置能与适当的成像光学系统(112)装置结合操作。此外，所述成像光学系统(112)提供的成像视场与检查区域(104)的大小基本相同。此外，所提到的照明可以是从光源(113)导出，所述光源(113)基本上以直角安装，基本上平行于成像传感器(115)和成像光学系统(112)，或介于其间的任何角度。所述照明光源包含适当的光学元件用于聚焦光束以提供照明点(206)(见图2)，所述照明点(206)基本上等于成像视场和目标区域的大小。
所述成像头模块(111)包含光束操纵光学元件，用于提供对成像和照明点的基本覆盖，而不管所述成像传感器(115)/光学系统和所述光源(113)二者间形成的角度。所述光束操纵光学元件可部分地或全部为反射镜元件、棱镜、偏振光束分光器或它们的组合。所述光束可被操纵以从例如在成像光学装置上方的位置照射目标检查区域。以这种方式操纵光束可提供无影检查区域，使得可基本上所述待被检查的目标区域。
所述成像头模块(111)可包括喷射诊断标记物的装置。所述喷射诊断标记物的装置可包括实心锥形或空心锥形的喷嘴、在向喷嘴供给试剂之前挤压所述试剂的装置。该挤压装置可包括手动的、气动的或电动的机构，使得在喷嘴的入口处能形成足够的背压，从而能完全地形成适当的喷射图案。所述诊断标记物可存储在预先充满标记物的容器中(如图4所示)，该容器可附着在所述支承和枢轴结构上，或者该标记物在检查的时刻可被引入喷射系统。
在检查期间，所述成像头模块(111)可经由延伸轴(暂时附着在所述成像头模块(111)上)以可卸卸的方式连接于扩张器(117)。所述延伸轴可被设计成在附着于所述成像头模块(111)时使得成像、照明射线对称轴和所述试剂喷射图案纵向轴基本上与所述扩张器的纵向轴(204)共线(见图2)，从而使所述成像视角、所述光源(113)点和被所述试剂覆盖的组织区域基本上重叠。
此外，所述成像模块可包括第一机械支撑(119)，用于以可拆卸方式固定所述扩张器及其延伸轴。所述机械支撑(119)还可包括固定前述诊断标记物系统的装置。此外，所述成像模块可包括第二机械支撑(120)，用于将成像头模块(111)永久性地固定在前述支承结构上。
该工作台还能包括计算机(121)与至少一个前述的成像传感器(115)以及一些或全部定位结构锁定装置连接的装置，。所述计算机(121)装置可具有硬件接口以使所述计算机(121)装置与成像传感器(115)连接。所述计算机(121)装置和成像传感器(115)可使用一个或多个选择实现彼此连接，所述选择包括但不限于视频、USB、IEEE1394(A或B)、照相机连接、以太网等或它们的任何组合。此外，硬件接口使所述计算机(121)装置与安装在前述支承结构上的所述显示器(110)装置连接以显示所述图像和数据。
该工作台还包含安装在所述计算机(121)装置中的软件装置，包含若干用于硬件控制，图像和数据捕获，图像处理、分析和显示，以及图像和数据存储和获取以供观察的模块。
该支承结构和/或工作台的特征在于所述平面定位结构(103)既允许机械支撑又允许将至少所述成像头模块(111)定位于紧邻检查区域(104)和从所述检查区域(104)移开，且其中至少是在所述邻近位置，所述被检查区域、所述成像头模块(111)和所述显示器(110)基本上位于使用者的视场内；且其特征还在于所述平面定位结构(103)、所述空间微定位结构(105)和枢轴结构(108)中的至少一个具有至少两种移动方式：一是自由运动方式，允许在所述成像模块与所述扩张器延伸轴(118)连接之前和断开之后所述成像头模块(111)由手动控制自由和平衡地进行空间运动以进和出检查区域(104)，另一个是用于所述连接期间的基本被锁定方式；且其特征还在于当能够建立所述连接时，成像、照明射线对称轴和所述试剂喷射图案纵向轴变为基本上与所述扩张器的纵向轴线(204)共线。这一特点的实现是通过适当地聚焦和将相应部件安装在所述第一和第二机械支撑上的适当位置，使得所述成像视场、所述光源(113)点和被所述试剂覆盖的组织区域基本重叠。
在一些实施例中，如前述支承结构的所述基座部件(101)可以是可移动的基座。基座部件(101)可使用一个或多个单独的可锁定的脚轮用于实现移动性。此外，平面定位结构(103)、空间微定位结构(105)或成像头模块(111)中的至少一个可被直接安装在基座部件(101)上。所以，所要求的工作台可被配置成包含可移动基座部件(101)和空间微定位结构(105)，所述空间微定位结构(105)包含至少垂直可伸缩立柱部件，在该可伸缩立柱部件的一端固定枢轴结构(108)，所述成像头模块(111)可被固定在该枢轴结构(108)上。结果，该工作台本身可以是可移动的。
在支承结构和/或工作台的另一些实施例中，前述平面定位结构(103)可被固定于可移动基座，而前述空间微定位结构(105)可被固定于平面定位结构(103)上。在又一些实施例中，基座部件(101)包含不可移动的基准面，如地板或环境天花板或检查床，而平面定位结构(103)可被固定地安装于该基准面。
在所要求的工作台的又一些其他实施例中，前述空间微定位结构(105)可被直接固定在基座部件(101)上，而平面定位结构(103)可被固定于空间微定位结构(105).
在又一些其他实施例中，空间微定位结构(105)和平面定位结构(103)包含多关节的关节臂。利用水平和垂直转动元件，该臂可在球空间中工作，以实现所希望的成像头模块(111)的定位准确度。这些所述元件可以是轴向推进或转动型辊轴承或自润滑衬套或它们的组合。此外，可使用气动、电力、机械、电磁或液压装置中的一些或全部装置使得该臂在其某些或全部关节节点可被锁定。
在另一些实施例中，空间微定位结构(105)可以是在笛卡尔空间(x，y，z)中工作的包含线性引导元件的线性移动器，这些线性引导元件可以是安装在适当导轨上的线性滑道或枕块类型，且其中任一个都可在所包含的辊珠、横辊或自润滑衬套上运动。
在另一些实施例中，平面定位结构(103)可以是可围绕在基座部件(101)上的适当固定和稳定的垂直部件转动(Φ)的可运动结构。平面定位结构(103)可由围绕基座的固定部件转动的转动部件构成，该转动部件围绕一个或多个辊轴承、一套轴向推进轴承和/或自润滑衬套。此外，平面定位结构(103)可具有相当长的延伸(即可以是伸长的部件)。
在所要求的工作台的另一些实施例中，平面定位结构(103)可以是机械滑动器(X)，它可由稳定的平台和可动的托架构成，该托架可被带到待被检查的目标区域附件。可使用安装在辊珠的闭合路线上的可动托架、在导轨上移动的转动辊或在相应引导元件上滑动的衬套元件来实现这一运动。
在所要求的工作台的另一些实施例中，所述平面定位结构(103)可以是带轮子的推车，所有其它部件都安装在它的上面。该推车可包括两个被支持在立柱上的平台，其中第一个平台用作工作台的所有其它部件的安装平台，第二个平台用作推车中轮子的位置表面。此外，所述推车轮子可以被单独锁定的，从而有利于其定位和在检查区域(104)附近锁定/解锁。
在所要求的工作台的另一些实施例中，所述推车由于具有可折叠或可伸缩的立柱，因此它可以是可折叠的。此外，该推车可包括两个平台，其中第一个平台用作工作台上所有其它部件的安装平台，第二个平台用作推车中轮子的位置表面。
在所要求的工作台的另一些实施例中，所述枢轴结构(108)是至少一个自由度的轴关节，且可直接安装在平面定位结构(103)或基座部件(101)二者之一上。该自由度可向枢轴结构(108)提供仰俯、偏转或倾斜的能力，并可包含固体棒状部件来完成这一运动。
在所述工作台的另一些实施例中，所述枢轴结构(108)可以是球接头结构，固定在平面定位结构(103)和空间微定位结构(105)二者中的任何一个，或者固定在基座部件(101)上。所述球接头可包含球(见图8)(810)以及容纳球(810)的适当外罩、以及将球接头固定在平面定位结构(103)和空间微定位结构(105)二者中的任何一个或者固定在基座部件(101)上的适当装置。
在所述工作台的另一些实施例中，空间微定位结构(105)和平面定位结构(103)二者之一或二者包含重量平衡装置。该装置可包括恒定力弹簧(603)(见图6)、恒定转动力矩弹簧组、反作用压缩弹簧、自补偿气阻尼器、多室液压阻尼器或有源气动回路和循环以及按阿特伍德机配置的悬挂滑轮重物。
在所要求的工作台的另一些实施例中，可使用启动和停止能引发摩擦力的元件的机械的、电的、气动的、电磁的、电驱动装置中的一个或多个来锁定/解锁各种可动部件的运动。所述机械装置可包括机械停止、高张力钢缆启动的杠杆、凸轮(807)(见图8)、随动器以及多枢轴机构，而电装置可包含具有保持转动力矩感应电流的伺服马达、这是造成或改变铁磁元件中的极性的电流，而气动装置可包括气动启动离合器以啮合和松开可相对运动的部件或气动启动的摩擦元件。
此外，所要求的工作台可包括控制装置，以控制平面定位结构(103)、空间微定位结构(105)或枢轴结构(108)中的一个或多个的一个或多个运动部件的摩擦水平。通过在一个结构上使用可变的摩擦水平并适当地设计其余部件，所要求的工作台能实现所希望的功能。这些装置可包括使用手动启动的螺栓或旋钮，或者这些装置可通过使用远程启动机构来启动。此外，可由位于前述手柄上的启动信号来实现所述装置的远程启动。所述触发可用类似于用于启动和停止摩擦元件的机构来实现，且可包括使用高杠杆比率的转向回转杆、微型开关(812)(见图8)来触发电元件，或气动控制管路来启动和停止相应的气动部件。该手柄(109)可直接位于枢轴结构(108)上，或空间中的任何位置，只要允许使用该手柄(109)让各元件达到所希望的位置即可。
在另一些实施例中，所述触发装置可以是高杠杆比率的转动回转手杆，见图8，它用于压缩和放开适当的弹簧，以启动和停止直接手动的制动器用于枢轴结构(108)。与此同时，所述手动杠杆(811)作为触发远处制动器的装置，用于制动相对运动的部件。所述手动杠杆(811)可使用一个或多个远程启动和停止装置，所述装置包括但不限于机械的、电的、液压的或气动的装置。
在另一些实施例中，能向所述触发手柄(109)提供手动力，且可使用高张力钢缆将该力从触发手柄(109)传递给远处的制动器，所述钢缆能容纳在适当尺寸的外部护鞘内，该护鞘可以基本上是柔性的但是是不可压缩的。所述护鞘可包含由硬化聚合物制成的外罩，而护鞘的内部部分可包含连续的压缩弹簧。
在另一些实施例中，所述成像头模块(111)可直接固定在所述枢轴结构(108)上。
所述成像头模块(111)可被配置成一旦所述成像头模块(111)由例如延伸轴(118)连接于所述扩张器(117)，便可得到聚焦的、无影且无眩光的组织总体图像。为通过所述扩张器的比较小的后孔径实现成像，利用了小的成像和照明元件，它们被彼此靠近地安装在所述第二机械支撑(120)上，从而使它们各自的光点基本上重叠在被检查区域上，相应的光射线不会被所述扩张器(117)阻挡。所述第二机械支撑(120)可被固定在所述第一机械支撑(119)上，第一机械支撑(119)可通过轴锁定机构(205)(见图2和图10)与所述扩张器延伸轴(118)可拆卸地连接。可通过自动或手动聚焦光学系统，或通过线性移动器(它允许所述第一机械支撑(119)相对于所述第二机械支撑(120)的相对运动)，或通过精细调焦旋钮实现精细调焦。
此外，为了更实际和更完全的文档化以及为了有利于治疗操作，所述工作台可被配置成具有2个成像传感器和成像聚焦光学系统以及适当的显示装置，以提供立体数字成像。此外，它可被配置成具有2个成像传感器，其中一个与放大光学系统耦合以对子宫颈成像，另一个带有内窥镜检查探针以对子宫颈内膜成像。在下文中将参考图2、3、8对上述配置给予更详细的描述。
在一些实施例中，在成像头模块(111)中的所述成像传感器(115)装置可以由CCD照相机、CMOS照相机或它们的组合中的一个或多个构成，但不限于这些。这些照相机能提供彩色图像和/或黑白图像。此外，成像传感器(115)可具有至少640×420像素的空间分辨力，来自传感器的成像数据能使用从下列协议中选出的协议被传送：视频、USB、IEEE1394a、IEEE1394b、照相机链接、以太网等，但不限于这些协议。
在另一些实施例中，所述成像头模块(111)能包括成像光学系统(112)，该系统包括单不限于恒定放大率光学系统、变焦光学系统、可改变放大率的光学系统和内窥镜检查光学系统。
在另一些实施例中，与成像传感器(115)结合使用的所述成像光学系统(112)装置可以是25-35mm透镜或可变焦透镜，可以是C-连接座型、CS连接座型或任何其他连接座型。
在另一些实施例中，所要求的工作台的所述成像头模块(111)可包括照明源，它可从下包括但不限于以下光源的组中选择：氙、发光二极管(LED)、卤素以及至少能在400nm-700nm的谱范围内辐射光的任何其他光源(113)，但不限于此。
此外，成像头模块(111)可包括第一和第二偏光镜(207)。第一偏光镜(207)可放在成像传感器的成像路径上，第二偏光镜(207)可放在照明源的光路经，它们的偏振面基本上彼此成直角。可利用暂时的或永久的装置来放将偏光镜放置在所述路径中，并且可对所述偏光镜进行调节以实现它们的偏振面之间的所希望的角度。
此外，前述成像头模块(111)可包含第一照相机用于对阴道和子宫颈成像，而第二成像传感器(115)可与内窥镜耦合以对子宫颈内管和子宫颈内膜成像。
此外，参考图3(a)，前述成像头模块(111)，特别是成像透镜装置，是微透镜，其直径小于1cm，其位置平行于照明源，允许成像视场和照明场在目标区域基本上共轴。这是通过在照明源中使用与所述微透镜有类似尺寸包络的部件从而靠近成像装置来实现的。
在工作台的另一些实施例中，如图3(b)中描述的那样，所述成像传感器在数量上可以是两个，它们的位置彼此靠近，互在彼此的一侧，而且与前述微透镜耦合，允许在图像被显示在提供立体感觉的显示装置上的情况下对阴道以及子宫颈进行立体观察。
在另一些实施例中，至少所述照相机和所述光源(113)可安装在所述第二机械支撑(120)上，而所述第二机械支撑(120)可安装在所述第一机械支撑(119)上，后者又能通过线性移动器(801)安装在所述枢轴结构(108)上，所述线性移动器(801)允许精细调焦(见图2)。在该图中指出了具有丝扣连接的轴(210)、隔离器(210)以及用于散热器(208)的散热器凸缘(209)的冷却扇(211)模块，它吸收/发散来自光源(113)的热量。
在一些实施例中，所述光束操纵光学系统(114)可以是包括但不限于以下的组中选出的光偏转器(201)：棱镜、偏振光束分光器、分色镜、分色反射镜、全反射或部分反射镜以及它们的组合。在一些情况下，所述成像传感器(115)和所述光源(113)的尺寸不允许肩并肩放置，所以不能满足前述的点叠加要求。在这些情况下，所述成像传感器(115)和所述光源(113)二者中的至少一个的射线的光偏转到基本上彼此共轴并与扩张器纵轴(204)共轴(当与之连接时)可提供满足这一要求的最佳配置。如在图2中描述的那样，光偏转器(201)可偏转所述成像传感器(115)或光源(113)中的任何一个的光或偏转二者的光。在其它一些实施例中，该光束操纵光学系统(114)包括至少一个平面镜，它的取向方式使得可实现与成像视场的共轴照明。该平面镜可被沿其表面的偏心轴线支持撑，能够在一旦达到所希望的位置时通过扣紧装置或永久性装置固定在所希望的位置。在另一些实施例中，该光束操纵光学系统(114)可包含非平面镜，它被封闭起来并被保持在适当的位置，以实现照明光束与成像视场共轴。
在又一些实施例中，所述光操纵光学系统(114)进一步包含激光束操纵光学系统(114)以操纵激光束，用于由图像引导的激光治疗。可通过改变这些元件与照明源的相对取向来实现光束操纵，而所述取向可通过机械的或电的装置来改变。该取向可使用预先确定的坐标或使用对来自所要求的工作台外部的源的成像数据的电反馈来实现。在另一些实施例中，光束操纵光学系统(114)可以是一组电灼镜用于操纵激光束进行组织治疗，它可以以给工作台改型的方式加到工作台上。在另一些实施例中，光束操纵装置包括至少一个由游戏棒控制的镜子，以操纵激光束。在这种情况下，光束操纵装置可由电驱动装置驱动，如微型马达、伺服马达或步进马达，它们直接与游戏棒接口，以实现光束操纵装置和激光束的期望取向。
在所要求的工作台的另一些实施例中，如图4中所示，所述成像装置和照明装置可彼此基本上成直角地放置在成像头模块(111)中。此外，所述光束操纵光学系统(114)保持与成像装置或照明装置的轴线之一成45°左右。这样做的效果是将入射到光束操纵光学装置(114)上的光线反射90°左右，从而使它基本上与其他轴线平行。
在成像头模块(111)的另一些实施例中，光偏转器(201)和光源(113)位于成像装置(如图2中所示)的中心射线轴的同一侧。光偏转器(201)和光源(113)的位置使得不阻挡成像装置的视场，但同时又能提供照明，在经过与光偏转器的相互作用后，该照明基本上与成像装置在要检查的或正被检查的组织表面的视场重合。这是通过将光偏转器(201)保持在成像装置的中心射线轴的一侧但又尽可能靠近它以及使偏转器与中心射线轴成45°来实现的。此外，光偏转器(201)还位于与照明模块的光源(113)相同的相对侧并与中心轴成45°的位置。来自照明源(113)的光与光偏转器(201)相互作用，发射光的中心轴与照明装置的中心轴成90°。
在成像头模块(111)的另一个实施例中，光偏转器(201)和光源(113)位于成像装置中心射线轴的相对两侧(如图4中所示)。这是在扩张器(117)的后孔径上半部较宽的情况下的一个优选实施例，从而使进入光不被阻挡。光偏转器(201)和光源(113)均被定位为不阻挡成像装置的视场，但同时又能提供照明，在经过与光偏转器(201)的相互作用后，该照明基本上与成像装置在要检查的或正被检查的组织表面的视场重合。这是通过保持光偏转器(201)在成像装置中心射线轴的一侧但又尽可能靠近它而且使光偏转器与中心射线轴成45°来实现的。此外，光偏转器(201)位于照明装置的中心射线轴相对于光源(113)的相反一侧上并与照明模块的中心轴成45°。在来自照明源(113)的光与光偏转器(201)相互作用之前，所述发射光的中心轴与照明装置的中心轴成90°。
所公开的工作台还可包含允许均匀和标准化地向待被检查的组织的表面上施用诊断标记物(如醋酸溶液)的机构。在需要记录由所述标记物引起的动态光学现象时，用于使图像捕获过程的启动和所述标记物施用的完成的同步的装置也被结合到所公开的工作台中。
在该工作台的一些实施例中，试剂喷射器(116)(诊断标记物喷射装置)可以是用于向被检查组织的表面上喷射诊断标记物的施用机构。所提出的机构由可以是窄角满锥或空锥的施用探针、轴向喷嘴、用于诊断标记物的容器(402)(见图4)以及从容器(402)向施用探针提供诊断标记物的装置。此外，该施用探针被放置和固定于经由延伸托架(202)而直接或间接地设置的安装座上，处于第一机械支撑(119)上的某一位置，且其中其纵向轴的取向被预先固定，从而在成像头模块(111)与扩张器延伸轴(118)连接时，所述标记物能被基本均匀地施用到至少与光源(113)点和成像传感器视场的大小相等的组织区域上。
在其他一些实施例中，所描述的探针可被安装在一个机械安装座上，所述安装座包括用于与探针对齐的预对齐固定体。该对齐固定体被设计成当探针被锁定在该固定体中时，它的取向保证诊断标记物能基本均匀地施用在被检查的组织上。
在又一些其他实施例中，所描述的诊断标记物容器(402)是单隔间容器(402)，可被标准化体积的诊断标记物充满，并以适当的装置被提供至施用探针，该装置适于建立实现到被检查组织上的均匀施用所需要的必要压力和流动条件。
在另一个实施例中，试剂喷射器(116)具有保护性注射器帽(1006)，所述帽被固定在喷嘴柱体(1012)上，并被使用托架(1013)安装在扩张器锁定机构(205)上的固紧螺母(1011)紧固，以保证与所述扩张器的中心光轴对齐，见图2、4、9、10，诊断标记物容器(402)是一种双隔间结构，其中第一隔间是诊断标记物的储藏容积，而第二隔间包含诊断标记物容积的标准份额，这两个隔间经由适当的装置连接，包括阀门以及压力和真空产生装置。此外，试剂喷射器(116)包括从第二间隔向施用探针供给诊断标记物的装置。
在试剂喷射器(116)的另一些实施例中，使能施用的装置是手动进行的，手动施加的力用于在施用探针的入口处形成所需要的背压力，以便产生所希望的喷射图案，实现所希望的在被检查组织上均匀施用诊断标记物。
在试剂喷射器(116)的另一些实施例中，使能所述诊断标记物的施用的装置在性质上是电-机械的，包含从包括但不限于一个或多个步进马达和伺服马达的组中选出的驱动部件，这些部件被直接或间接地连接于从包括但不限于往复式正排量泵、蠕动泵、离心泵或隔膜泵的组中选出的泵机构。所述马达被进行控制且所述泵被适当地校准，以便在形成所述喷射图案所需的适当的流动条件下向施用探针入口提供标准化体积的诊断标记物，所述喷射图案是实现在被检查组织的表面均匀施用诊断标记物所需要的。此外，所述马达由电信号操作，该电信号可由前述计算机装置(121)产生。
在所述试剂喷射器(116)的另一些实施例中，向施用探针供给诊断标记物的手动装置包括手动按压的注射器型机构(501)，见图9。注射器型机构(501)的一端与施用探针可拆卸地连接，且手动力用于按压注射器活塞，在施用探针的入口形成所需要的背压，以提供诊断标记物在被检查组织表面的所需的均匀施用。
在试剂喷射器(116)的另一些实施例中，电信号被用于触发由前述成像装置进行的图像捕获过程的开始，并使图像捕获与结束施用诊断标记物同步。计算机(121)装置可被编程以记录诊断标记物施用过程的完成，或可预先编程以在施用诊断标记物开始后的预定时间间隔启动图像捕获。
在试剂喷射器(116)的另一些实施例中，使能向施用探针的入口手动提供诊断标记物的元件包括具有集成活塞的注射器型机构(501)。
在所述的试剂喷射器(116)的另一些实施例中结合有传感器，以用于检测向被检查组织的表面手动提供诊断标记物的完成。这些传感器在性质上是电的，且可从包含但不限于以下的组中选择：一个或多个光传感器、电容性传感器、近程式传感器、运动传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器或机械拨动开关。所述传感器的启动被进一步用于启动使用前述成像装置进行的图像捕获，且由此使图像捕获与在被检查组织表面上施用诊断标记物的完成相同步。
在试剂喷射器(116)的另一些实施例中，使能向施用探针的入口手动提供诊断标记物的装置包括具有集成活塞的注射器型机构(501)，该活塞具有不透明和气密的末端。此外，注射器型机构(501)被支持在沿其长度完全或部分地覆盖注射器型机构(501)的容器(402)的结构上。此外，该结构包括用于检测注射器型机构(501)中运动部件的运动的传感器。此外，该传感器是光源(113)和光敏传感器(903)的组合，见图9，它是常通(NO)型的。此外，手动按压注射器型机构(501)的活塞时，其不透明和气密的末端使得光源(113)和光敏传感器(903)之间的光接触中断，从而产生启动图像捕获过程的触发信号。
此外，注射器型机构(501)被支持沿其长度完全或部分地覆盖注射器型机构(501)的容器的结构上。此外，该传感器包括一对电触点，当完成对注射器型机构(501)的活塞的按压时，这一对触点开始接触。可使用机械拨动开关或任何其他装置使电触点接触，所述电触点的接触具有产生用于启动图像捕获的触发信号，以便使图像捕获与施用诊断标记物的结束同步的效果。
在试剂喷射器(116)的另一些实施例中，前述传感器直接位于诊断标记物容器上或被适当地放置，以便能检测施用诊断标记物的所述手动装置的运动部件的运动。
在试剂喷射器(116)的另一些实施例中，传感器可位于持有全部或部分诊断标记物容器的机械支撑或结构上。这可包括机械托架、塑料外壳或其他如所述诊断标记物容器的支持所需的封装和支撑。
如前所述，成像动态现象要求在长时间的检查期间基本上保持成像传感器视场在所需时段的稳定性。所公开的工作台集成了用于这种机械稳定的装置。此外，所公开的工作台通过集成图像配准(1103)(见图11)算法(见下文中的描述)，对所述视场内发生的图像运动伪像进行校正。在成像的一些实施例中，所述稳定是通过将成像头模块(111)与装有延伸轴的扩张器可拆卸地连接实现的。一旦建立了连接，则所述支持和枢轴结构可被锁定以进一步确保稳定性和支持扩张器(117)的重量。
如前所述，且如果标记物施用探针被在成像头模块(111)上适当地定位和对齐，则这一连接提供对标记物的可重复的和均匀的施用。机械稳定装置可包括卡口机构、由弹簧加载的楔形销或由弹簧加载的正啮合耦合。所述卡口机构可包括预加载弹簧探针，而扩张器延伸轴(118)可以是设计成接受探针的母轴。楔形销机构可包括绕固定枢轴转动的偏心楔而且由叶簧预加载。所述延伸轴被设计成当与所述楔形件适当对准时将所述楔形件接纳于其中。或者，可使用弹簧加载的耦合，所述耦合在轴向和径向两个方向被预加载，以便牢固地将扩张器延伸轴(118)锁定在该耦合中，同时在径向弹簧被释放时便于释放轴。
在该工作台的一些实施例中，所述扩张器(117)使用延伸轴而被可拆卸地连接于成像头模块(111)。该轴被设计成与成像模块头中包含的成像装置的中心轴共轴。此外，该轴使用永久性装置而被附着于成像模块头，其方式可从包括但不限于以下的装置的组中选择：机械锁定装置、磁装置、电磁装置和/或气动装置。
在该工作台的另一些实施例中，计算机(121)装置进一步包括与成像传感器(115)装置、用户接口装置、显示装置和/或试剂喷射器(116)装置中的至少一个连接的部件和模块。此外，计算机(121)装置包括针对打印机、局域网和/或因特网的连接装置。
在计算机(121)装置的另一些实施例中，所述接口装置中的一个是无线的，可包括蓝牙1.2，蓝牙2.0，红外或任何其它无线数据传输协议。
在计算机(121)装置的另一些实施例中，计算机(121)装置被直接安装在支承结构上。
在该工作台的另一些实施例中，前述接口是从包括但不限于键盘、鼠标、跟踪球、语音接口、触摸屏(502)(见图5)和/或脚踏开关的组中选择的。
在计算机(121)装置的另一些实施例中，前述接口位于前述支承结构上。
在计算机(121)装置的另一些实施例中，所述接口装置直接位于所述计算机(121)装置上。
在另一些实施例中，显示器(110)是安装在台架上的监视器。此外，所述台架位于前述支承结构上有一定间隔的地方，但在使用者的视角(123)之内，其中该视角(123)还包括被检查区域。这使得使用者可看到被检查区域和所显示的图像，无需移动他/她的头。当然，这是超过现有技术的一个优点。
在显示器(110)装置的另一些实施例中，所述台架位于前述基座部件(101)上，且被放在检测床的一侧，在患者双腿所对着的角度之外。此外，该监视器位于有一定间隔的地方但在使用者的视角(123)之内，该视角(123)包括被检查区域。这样，使用者可看到显示器(121)装置和被检查区域，无需转动他/她的头。这又是超过现有技术的一个优点。
在显示器(110)装置的另一些实施例中，所述台架位于前述平面定位结构(103)上。此外，显示器(110)以一定间隔位于患者双腿所对着的角度内，且在使用者的视角(123)内，该视角也包括被检查区域，这样，使用者可看到显示器(121)装置和被检查区域，而无需转达他/她的头。这是超过现有技术的一个优点。
在显示器(110)装置的另一些实施例中，所述显示装置可从包括但不限于头戴显示器、视频护目镜、触摸屏(502)和/或投影显示器的组中选择。
现在具体参考图4至图10来描述工作台的又一个实施例。在其优选实施例中，基座部件(101)是偏心的椭圆形基座板，安装在可单独锁定的轮子上，附加的制动和稳定部件被集成到该基座板中。稳定部件用于将该基座相对于在用的检查平台临时固定于基准面。基座部件(101)有两个管状元件，其中一个固定在基座板上，而第二个在自润滑外套或一组轴向推进轴承的帮助下围绕所述固定的管状部件转动。在机加工的凹槽中运动的压配合定位销的存在使所述管状组件的转动限定为最大90°。在固定管状部件上还安装有垂直柱状部件，它支持有大格式图像的显示器(110)单元。
平面定位结构(103)的一端固定地安装到转动管状部件上。在其优选实施例中，平面定位结构(103)是比较长的部件，其具有垂直支承脚固定在其另一端附近。该脚是可锁定的集成轮，能转动360°。该脚至少支持平面定位结构(103)和成像头模块(111)。平面定位结构(103)遵循由前述2个管状部分允许的运动范围，自它的延伸(静止)位置(允许患者达到检查平台(102))转动到达它的闭合(成像)位置(至少将成像头模块(111)移动到靠近检查区域(104)的位置)。
在其优选实施例中，空间微定位结构(105)工作在笛卡尔坐标系中。由每个方向上的2组引导元件提供在XY平面中的运动，所述引导元件工作在3个平行的、尺寸相同的平板组上。这些引导元件可以是线性滚动球型引导元件、线性交叉辊引导元件、线性自润滑衬套元件或者它们的组合，使得不受限制的运动基本上无摩擦。沿Z轴的运动由线性引导元件(602)提供，所述引导元件包括沿适当保持的滚动球的闭合路线运动的非转动的花键轴。花键轴(601)的顶端终止于固定附接到该轴的球(810)中。所述Z线性引导元件(602)被支持在支持部件上，该支持部件固定于圆柱结构上，该圆柱结构被安装用于实现XY运动的所述3个平板的顶板(606)上。
在其优选实施例中，该空间微定位结构进一步包含适当尺寸的恒力弹簧(603)，所述恒力弹簧安装在所述支持部件上并永久性固定于花键轴(601)。所述恒力弹簧(603)在基本上无摩擦的鼓轮和轴上转动，该鼓轮和轴是针轴承型的，具有硬化的钢轴。
此外，空间微定位结构(105)能沿其全部运动轴XY和Z被暂时性地固定。X运动是由X运动滑动器(613)连同中间板(607)上的X运动滑动器夹具(612)实现的，Y运动是由Y运动滑动器(611)连同底板(608)上的Y运动滑动器夹具(610)实现的。通过停止顶板(606)和底版(608)彼此间的相对运动来暂时固定Y运动。XY运动是通过使用制动机构容纳模块(705)实现的，该模块具有插入在保持电磁体的电磁枢轴(705)上的适当尺寸的螺旋反作用弹簧(702)(见图7)，通过制动垫外套(706)压在摩擦元件(703)上。结果，这一机构在制动垫(609)上制动。该制动是常开(NO)型的，在所有时间均是使用中的且如这里描述的那样，能由使用者的动作来释放。使用者的动作用于启动电磁体(701)，该电磁体拉回安装在适当的铁磁性安装座的远端安装的摩擦元件(703)。
使用具有步进马达(605)的运动驱动装置和固定连接到花键轴(601)的计时带(604)暂时地固定沿Z轴的运动(见图6)。该运动驱动装置是常闭(NC)型的，且向步进马达(605)提供保持转矩，从而防止花键轴(601)的运动。使用这里描述的用于释放XY制动器的同样的使用者动作使电路断开以及使运动被释放。
在其优选实施例中，该工作台是枢轴结构(108)，其中所述枢轴结构(108)是受限的球接头，提供不受限的转动运动、受限的仰俯运动和零倾斜运动。该球接头使用前述球(810)作为其中心部件，所述球(810)被永久性地固定在前述空间微定位结构(105)的花键轴(601)的顶端。所述球接头具有上、中、下盘状部件。所述中部的和下部的盘状部件是互补的凹形，且彼此由一对平行棒部件互联。所述棒部件通过各自的开口穿过所述盘状部件，捕获所述球接头的球(810)并因此将球接头的球(810)限制在中部盘状部件(805)、下部盘状部件(806)(见图8)以及所述平行棒部件对的内部。
下部盘状部件(806)起到运动限制器的作用，因为在它趋近中部盘状部件(805)、捕获球接头的球(810)并使球(810)停在所述两个趋近的盘状凹形部件之间时限制了球接头的运动。此外，下部盘状部件(806)限制球接头相对于花键轴(601)的运动，这是通过在下部盘状部件(806)中提供线性切口实现的，所述线性切口用作花键轴(601)进入球接头的入口点。借助这一切口，允许球接头进行有限的仰俯，但不允许倾斜。
上部盘状部件(804)被固定在中部盘状部件(805)的顶部。平行棒部件(808)穿过中部和下部盘状部件中的各自开口，终止于上部盘状部件(804)中。与平行棒部件共轴安装的是一对适当尺寸的螺旋弹簧(809)，所述弹簧被包围在上部和中部盘状部件之间。各平行棒部件的另一端被使用螺旋紧固件固定，所述螺旋紧固件被容纳于在在下部盘状部件(806)中的适当的孔穴中。通过使用适当的轴将所述平行棒部件连结在一起，从而保持棒部件彼此相对协调一致并用于在随动器凸轮(807)机构动作时按压螺旋弹簧，如这里描述的那样。
偏心凸轮(807)通过安装螺栓(819)被容纳于上部盘状部件(804)且在其一端永久固定于上部盘状部件(804)，并在其上面产生适当的表面用于按压轴(821)，所述轴(821)连接所述平行棒部件并通过轴部件(818)连接于顶部圆形部件(804)。适当形状的操纵杆(811)与凸轮(807)的自由端接触(在与所述凸轮(807)接触的所述端产生相应的跟随器路径)，并用手柄安装销钉将其装在适当设计的外壳中。沿操纵杆(811)安装的还有当按压操纵杆(811)时被启动的传送信号机构，用于前述由下部插头(815)固定在手柄(109)中的微定位结构(816)的运动释放。在其优选实施例中，这一机构是微型开关(812)，其将电信号传送给微定位结构中的相应的运动锁定部件。按压操纵杆(811)并启动引入的随动器凸轮(807)具有按压球接头中的引入的螺旋弹簧的效果，从而造成包括球接头的下部和中部盘状体之间的分离，其作用是释放球接头在允许的自由度上的运动。操纵杆(811)及其外罩(813)进一步起到手柄(109)的作用，其被与螺栓(830)保持在一起以允许在释放球接头的运动的时刻对定位结构进行人工定位。
此外，不对称托架(401)安装在上部盘状部件(804)的顶部，在突出部中制造用于接纳容器(402)的开口(803)，以适当地标记试剂。此外，在不对称托架(401)上安装了线性移动器(801)，包括内部导轨和小齿轮机构，用于成像头模块(111)的精细调焦或精细动作(另行叙述)。线性移动器(801)通过使用在移动器(801)的任一侧上存在的翼形螺丝(802)而被启动，提供围绕标称位置的对称的正、负运动。
在其优选实施例中，该工作台还有成像头模块(111)，包括成像传感器(115)和相关的成像光学系统(112)。在其优选实施例中，成像传感器(115)至少是彩色CCD传感器，分辨率至少为1024×768，与适当的成像透镜耦合，该成像透镜为至少20mm焦距的成像透镜，其工作距离20至35cm。该成像透镜具有期望的特性，以在所期望的轴线距离处提供正确尺寸的视场，并有可变的但可锁定的孔径参数。
此外，成像头模块(111)包括具有适当强度和频谱范围的LED光源(113)，其频谱范围覆盖至少约400nm-700nm的范围，以与所述彩色CCD联合工作。光源(113)还包括适当的聚焦光学系统，从而实现对成像视场的照明。此外，光源(113)包括允许对光束进行操纵的机构，以实现与成像视场共轴照明。在其优选实施例中，成像头模块(111)具有光源(113)，位于基本上与CCD以及所述成像透镜成直角的位置。来自光源(113)的输出光束被适当的反射镜反射到目标区域。与视场共轴的照明是通过操纵镜的相对角度、光源(113)的相对角度或这二者来实现的。此外，共轴的视场是由CCD位置和成像透镜的垂直调节装置来实现的。所提供调节的最终结果是照明锥和成像锥基本重合。
在该优选实施例中，成像传感器(115)和照明装置二者中至少有一个被固定在第二机械支撑(120)上，其中第二机械支撑(120)通过滑动器固定在枢轴结构(108)上，以允许精细调焦。
在该优选实施例中，光偏转器(201)被放在与成像装置和照明装置之一(它的光线被偏转)足够远的位置，从而形成通光孔径，所述成像装置和照明装置中的另一个的光线可以基本上不受阻挡地穿过该孔径。
在该实施例中，CCD成像传感器(115)与具有第一取向偏转面的偏振器(203)耦合。光源(113)装置是白LED光源(113)，配备有用于将光束聚焦到检查区域(104)的光元件。此外，光源(113)与具有第二取向偏转面的偏振器(203)耦合。该第二取向被调节成基本上与第一偏振面垂直。
在该优选实施例中，成像头模块(111)具有诊断标记物喷射系统。该系统包扩诊断标记物容器(402)，被固定地安装在具有适当开口(803)以支持所述容器(402)的非对称托架(401)(先前描述过)上，位于受限球接头(先前描述过)的顶部。该诊断标记物喷射系统进一步包扩具有固定容积的医用注射器，它被暂时性安装在其专用的装在成像头模块(111)上的保持器中。此外，该注射器经由直接固定于注射器的双向阀门(904)与诊断标记物容器(402)连接。此外，双向阀门(904)的第二部分与柔性管道相连，该管道终止于被永久性粘结的、窄角度的、实心锥形的轴向喷嘴。该喷嘴的特点是将诊断标记物的均匀大小的小滴喷射到目标组织区域。此外，它被调准，使得喷嘴的喷射锥基本上与前述照明和成像锥重合。该喷嘴被以可拆卸方式固定于这里描述的扩张器连接块，以允许改换喷嘴同时保持其位置和喷射角度。
此外，成像头模块(111)包括用于可卸地将阴道扩张器(117)固定于成像头模块的机构。扩张器(117)经由固定连接于前述非对称托架(401)的延伸托架(202)装置连接于多部件块(连接块)。该块被支持在延伸托架(202)的远端，该块包括固定于该托架的基座部件(101)和以可拆卸方式支持阴道扩张器(117)的装置。
在其优选实施例中，基座部件(101)具有卡口型机构，包括套筒(1004)(见图10)，在该优选实施例中它包括螺栓型、弹簧加载球，利用它将位于阴道扩张器(117)背侧的延伸轴锁定在套筒(1004)中。连接在扩张器(117)上的延伸轴基本上是中空的，接近其远端具有定位销(1002)，沿着垂直于延伸轴轴线的方向压入其中。在预加载的套筒(1004)内放置接收器(1005)，用于接受定位销(1002)，这样构成的部件可引导延伸轴和扩张器(117)沿Z方向在部件(118)的凹槽(1001)上运动，但在其打开和闭合时不允许任何转动。在啮合期间，定位销与套筒中的斜角凹槽(1003)中的开口对齐并与内接收器(1005)对齐。然后，所提供的操纵杆可逆时针转动以迫使定位销(1002)沿接收器向后运动由斜角凹槽控制的距离。由于整个套筒(1004)被使用弹簧加载的球预加载，其效果是在定位销(1002)和斜角凹槽(1003)之间提供正压力，以防止扩张器(117)偶然地从系统中脱落。此外，延伸托架(202)和扩张器延伸轴(118)被设计成使得扩张器(117)的中心轴与所描述的CCD的轴线重合，且也与所描述的成像锥的轴线重合。此外，扩张器延伸轴(118)在其中间点附近具有凹槽(1001)，其被成形为遵循扩张器(117)的运动，从而使扩张器(117)的轴保持其位置，并永远保证与CCD轴以及照明锥对齐。
在该优选实施例中，所述计算机(121)装置是基于多核的微处理器，其中不同的核并行处置不同的任务。计算机(121)装置进一步包括控制装置，用于控制至少锁定机构以及用于同步和触发试剂的施用和图像捕获；计算机存储装置以及硬件接口装置，用于连接计算机外围设备，包括但不限于一个或多个显示器、用户接口装置、局域网、医院数据库、因特网、打印机。此外，用户接口装置可选自触摸屏(502)、键盘、无线键盘、声频接口、脚踏开关或它们的组合。
计算机(121)还控制空间微定位锁的启动和取消。此外，计算机(121)装置被设计成从光学头模块接收捕获的图像，使用专门开发的算法处理那些图像，以及在显示器(110)监视器上显示结果。计算机(121)装置还包括也被用于图像显示的触摸屏(502)用户接口，而它的主要目的是作为数据进入/用户接口点。计算机(121)装置进一步包括母板和图形卡，以支持和完成为进行检查所需要的各种过程。
在该优选实施例中，显示器(110)装置选自监视器、触摸屏(502)监视器、头戴显示器、视频护目镜以及它们的组合。此外，所述监视器被放置在检查平台(102)的一侧，通过台架直接放在基座部件(101)上。此外，该监视器的位置使其处在视角(123)之内，其中视角(123)还包括检查区域(104)和成像头模块(111)二者。
在该实施例中，软件装置用于对计算机(121)编程，以至少是部分地完成下列功能：图像校准，图像捕获初始化，图像配准(1103)，动态曲线计算、处理和分析，动态伪彩色图计算和分段，活组织检查取样/治疗指导文档化、图像放大，和/或用于进行图像和数据的存储、提取和后处理的数据库操作。
在所述工作台的另一个优选实施例中，基座部件(101)和平面定位结构(103)是可拆卸推车，在其上放置空间微定位结构、枢轴结构和成像头模块(111)。此外，显示器选自所述推车上提供的监视器、头戴显示器、视频护目镜，以及计算机(121)装置放在推车上或空间微定位结构上。
本发明的另一方面是通过定量评估在组织表面施用诊断标记物(如醋酸溶液)后的动态光学现象来提供高质量的、独立于使用者的性能。这些标记物以瞬时的方式改变组织的光学特性，而且，在有效标记物的情况下，提供对动态光学特性的可靠和可再生的评估和绘图，提供了用于改善诊断性能使其达到标准化基线的装置。使用醋酸作为诊断标记物的临床试验表明，对漫反射率(1101)的时间变化曲线和导出的动态光学特性提供了改善诊断性能和使阴道镜检查过程标准化的装置。例如，已经发现，漫反射率(DR)的时间变化曲线在4分钟的时间积分能提供确定低度与高度子宫颈肿瘤的可靠截断值。所以，提供一种能可靠计算动态光学特性和参数的装置以消除由于组织的运动和在动态光学特性测量期间可能引入的噪声因素造成的伪影是人们所希望的，这构成本发明的一个实施例。
所公开的工作台包括软件装置，使能实现单元控制、完成子宫颈图像的获取、以标准化的不依赖于使用者的方式进行处理和分析。本发明的一个主要特点是对醋酸白化效应(在施用醋酸溶液后发生的一种动态光学效应)的定量监视、分析和绘图，这已证明具有诊断价值。此外，本发明提供数字图像放大和增强装置，进一步改善了所提供的诊断信息。该工作台的硬件和软件二者使能实现对子宫颈进行标准化检查的方法，该方法包括由该工作台功能的执行顺序所决定的一系列步骤，下面将参考图11至图13对二者进行描述。
该工作台的功能和操作是：
·图像校准；
·图像捕获初始化；
·图像配准(1103)；
·动态曲线计算、处理和分析；
·动态伪彩色图计算和分段；
·活组织检查取样/治疗指导和文档化；
·图像放大模块；和/或
·数据库中的数据存储和提取。
图像校准确保可再生的独立于装置的图像获取和对组织表面发出的光强度变化的补偿。前者是通过为色彩平衡而进行的交互作用过程实现的，后者是通过图像亮度控制实现的。
图像获取系统包括成像传感器(115)和光学系统、成像数据传送接口、计算机(121)和显示器(110)，使用图形用户界面遵循下列步骤能对图像获取系统进行校准：
·将具有已知反射特性的校准板放入成像传感器(115)的视场；
·以光源(113)对校准板照明；
·以成像传感器(115)记录图像和数据，该成像数据对应于至少校准板的子区域；
·调整成像参数，这些参数是从列表中选出的，该列表包括但不限于：灰度值、红、绿、蓝通道、亮度和/或快门，直至成像传感器的输出读数达到与校准板反射特性对应的期望值为止；
·将调整后的成像参数值存储到计算机(121)的存储器装置中；和/或
·将调整后的值作为其后检查的默认值。
在一些实施例中，所述图像校准是使用显示在显示装置上的成像传感器(115)输出读数作为反馈，使用滚动条来人工调整成像参数。
在另一些实施例中，所述调整是使用成像传感器(115)的输出读数作为反馈，由计算机(121)装置自动完成的。
在又一些实施例中，所述调整是使用放在光源(113)的光路中的至少一个光传感器的输出读数作为反馈，由计算机(121)装置自动完成的。
一旦达到了所期望的结果，其设置参数能被存储，以成为默认成像参数供其后的检查使用。
为了可靠地定量监视醋酸白化效应，希望就在施用诊断标记物(即醋酸溶液)之前捕获参考图像，并且在施用诊断标记物之后立即启动快照成像。本发明以下列步骤解决这一问题：
捕获参考图像并将其存储在计算机(121)的计算机存储装置中；
施用标记物；以及
按时间顺序以预定的时间间隔和持续时间捕获和显示图像。
一些附加步骤可包括如下：
将工作台设置在待机方式；
捕获参考图像并将其存储在计算机(121)的计算机存储装置中；
捕获新的参考图像并将其存储在计算机(121)的计算机存储装置中以代替先前存储的参考图像，在待机方式期间重复这一过程；
使用电信号触发和同步图像捕获过程，该电信号是由完成注入诊断标记物而产生的，以此结束待机方式，并存储刚好在电信号到达之前最近捕获的图像，作为参考图像；和/或
按时间顺序以预定的时间间隔和持续时间捕获和显示图像。
在一些实施例中，预定时间间隔为1.5-10分钟。
在另一些实施例中，预定时间间隔是可变的：在获取过程的较早阶段时间间隔较短，而在获取过程的后期阶段时间间隔较长。
为了可靠地定量监视醋酸白化效应，还希望保证在时间序列中获取的图像对齐。这是对每个象素计算动态光学特性和参数所要求的基本先决条件。成像传感器(115)和检查区域的相对位置稳定性是实现基本对齐的图像获取的基本要求。这通过上述光-机械结构来保证，如具有锁定机构的支承结构，所述成像头模块(111)与扩张器轴的连接等。尽管如此，还有附加的微小运动，这是由呼吸、组织收缩等引起的，能造成错误的结果。在本发明中借助图像配准(1103)算法解决这个问题。为补偿在定量监视醋酸白化效应所需要的长时间图像获取过程期间发生的微小运动所造成的对齐误差，这一算法是必需的。
对在时间序列中捕获的子宫颈反射图像，使用自动的基于图像的非线性(可变形的)配准(1103)方法进行配准。图像配准(1103)是确定两幅图像之间的点对点对应性的过程。在获取期间，一旦可得到第二幅图像，便立刻将其与先前的一幅图像进行配准，如此继续。以这种方式，所有图像都相对于参考图像进行配准。可实现部分或全部下列步骤以进行图像的配准：
·预处理所获取的图像以去掉噪声；
·比较在各时间间隔捕获的图像；
·使用刚性配准(1103)算法确定序列图像的横向相对运动；
·排除带有过量相对运动的图像；
·使用刚性配准算法完成图像配准(1103)；
·使用可变形配准算法，在已经基于刚性算法配准过的图像中确定由于组织变形造成的相对运动；
·排除带有过量变形的图像；
·使用可变形配准算法完成图像配准(1103)；
·将配准过的图像存储在计算机存储装置中。
在一些实施例中，图像配准(1103)是与图像获取平行进行的，以减少处理成像数据所需时间，并因此减少所需检查时间。
在另一些实施例中，图像配准(1103)是参考参考图像进行的，以实现文档化的目的。
在又一些实施例中，图像配准(1103)是参考最后获取的图像进行的。
现在将更详细地描述对该工作台获取的子宫颈图像进行图像配准(1103)所涉及的算法。“参考图像”定义为在两幅图像组成的一组图像中的第一幅图像，它是保持不被改变的图像。在该组两幅图像中的第二幅图像定义为“目标图像”，它是被重采样以便于参考图像配准的图像。对图像进行预处理涉及使用诸如去除噪声和特性增强等方法改善图像。使用中位值滤波方法实现去除噪声。图像每个象素的强度由半径为3象素的圆形窗中的中位值强度代替。图像增强是通过从每个图像中减去背景来实现的。该背景图像对应于由阿特来斯算法计算出的零标度小波变换。这些方法通常只应用于那些将被用于配准的图像，而不是原始的图像或为诊断目而显示在屏幕上的图像。
在一些实施例中，图像配准是使用刚体配准完成的。为使目标图像与参考图像进行配准，要估计确定两幅图像全部点之间对应性的变换函数。要求解的问题是：已知参考图像和目标图像中N个对应点的坐标：
{(x_i，y_i)，(X_i，Y_i)：i＝1，...，N}，
以确定其分量为fx(x，y)和fy(x，y)的变换函数f(x，y)，使其满足
X_i＝f_x(x_i，y_i)，
Y_i＝f_y(x_i，y_i)，i＝1，...，N
一旦f(x，y)被确定，则给已知参考图像中一点的坐标，便能计算出在目标图像中相应点的坐标。
在刚体配准过程的框架中假定变换函数是线性的，代表两幅图像之间的全局平移和转动差。在那种情况下，变换函数可定义为：
X=x·cosθ+y·sinθ+txY=-x·sinθ+y·cosθ+ty⇔XY1=cosθsinθtx-sinθcosθty001·xy1]]>
其中θ和t_x，t_y分别代表两图像之间的转动和平移差。如果已知在两幅图像中两个对应点的坐标，则能确定这些参数。然而，考虑到确定两点之间的对应性是高噪声的和不准确的，故使用更多点。为了细化变换函数参数，从而更好地对齐在两图像中存在的特性，选择其值不低于阈值的全部像素。这样，要解决的问题是具有3个参数的最优化问题：两个平移和一个转动。使用了单纯形优化方法(数值分析)，以使真正代表图像对齐的相似性矩阵最大化。选择单纯形方法是因为它提供了好的收敛性和对局部极小有好的表现。
作为用于最优化的相似性测度，可以用两个不同的度量，即：使用快速傅立叶变换计算出来的空间-频率特性和归一化交互信息。
两图像的空间-频率特性能用作相似性测度。为了计算图像的空间-频率特性，能采用快速傅立叶变换(FFT)。低阶变换系数度量图像中的低频成分，而高阶系数反映图像中存在的高空间频率。该方法对确定平移差能有最好的结果，所以它能用作刚体配准算法的第一步，用于确定单纯形方法的第一近似。
两图像间的另一个相似性测度是归一化交互信息(NMI)，它揭示两图像的空间依赖性。NMI适合于应对噪声和吸留。确定模板f_t[]和窗口f_w[]之间的相似性，P_t(a)是基于在f_t[]中的一个像素的强度为a的概率，P_w(b)是基于在f_w[]中的一个像素的强度为b的概率。然后将模板与窗口叠加，在模板中的强度a位于窗口中强度b顶上的概率将等于它们的联合概率P_tw(a，b)。如果模板和窗口真地彼此对应，它们的强度将高度依赖，它们将产生高的联合概率。然而，如果模板和窗口并不彼此对应，它们将产生小的联合概率。给定上述，则归一化交互信息按下式计算：
Y(t,w)=H(t)+H(w)H(t,w)]]>
其中H(t)，H(w)代表要配准的两图像t，w的熵，H(t，w)是t，w的联合熵。
刚体配准的另一个特点是采纳了多分辨率途径，以减少计算时间和避免局部极小。这意味着以各种图像标度计算相似性和最优化。Cole-Rhodes等发现，相互信息在最匹配位置产生一个更尖锐的峰值，这样，它比相关系数更适合于图像的子像素配准。
确定变换函数的算法可用伪代码表示如下：
Initial Estimate R₀ based on acquisition and FFT.
For scale 0 to n do begin
Initial Estimate R₀ computed from previous scale
Until“THE RESULTS ARE SAT/SFACTORY”
Compute NMI(R_i)
Compute 3 new rigid parameters according to optimizer
END UNTIL
一旦确定了转换函数并给定参考图像中一点的(x，y)坐标，便能够确定目标图像中相应点的坐标(X，Y)。读取在目标图像中(X，Y)处的强度并将该强度存储到一个新图像的(x，y)处，于是目标图像被逐点重采样到参考图像的几何图形。虽然(x，y)是整数，但(X，Y)是浮点数。这样，不得不由小量周围像素的强度估计在(X，Y)点的强度。基于其4×4邻近点估计(X，Y)点处强度的一种合适方法是立方样条方法(数值分析)。
在完成图像的刚体配准之后，接下来是可变形配准。给定子宫颈是活组织这一事实，要配准的图像往往有非线性几何差异，这种差异不能用刚体配准来校正。这样，使用非线性变换函数更加合适，它将准确地配准两图像的有差异部分。在这种情况下采用薄板样条变换(TPS)函数。TPS能与鲁棒相似性测量和局部运动跟踪算法结合。它不需要规则分布控制点，允许使用根据局部图像特征确定的空间变化的控制点密度。能通过查寻局部图像特征和建立点对应性来确定TPS变换函数。为了实现这一点，图像被分割成若干块。每一块的左上角定义一个控制点。开始时，根据来自刚体变换的结果确定均匀分布的点。进一步使用一种模板匹配算法细化均匀分布的点对，并建立最终的对应性。一旦建立了均匀分布的点，便能找到TPS的闭合形式解。对每个维度求解含有大量参数的线性方程组。和在刚体的情况中一样，奇异值分解(单纯形)用于解该线性方程组，以得到鲁棒的和数值上稳定的解。
本发明的另一个特点是根据刚体配准和可变形配准排除带有过量位移和变形的图像。如果平移和转动差大于预定数量决，即超过某些极限，则作出排出决定。如果确定一图像应被排出，则从时间序列中和从进一步处理中除去它。
本发明的另一方面是提供对DR随时间变化曲线及其相关参数的可靠的、无伪影的定量评估。除了以图像配准算法消除掉的运动伪影外，还有一系列事件可能对DR随时间变化曲线的线形状造成畸变。线形状畸变可能造成对导数参数的错误计算，这可能又造成假正或假负诊断。这些事件可以是例如在施用诊断标记物后泡沫的产生，血液、粘液等的存在。提供对DR随时间变化曲线及其相关参数的可靠的、无伪影的定量评估所遵循的步骤如下：
·由施用诊断标记物前后捕获和存储在时间序列中的图像，对每个空间位置计算漫反射率随时间变化曲线；
·在获取期间和其后，显示漫反射率随时间变化曲线；
·使用从下列一组算法中选出的算法平滑漫反射率随时间变化曲线，该组算法包括但不限于：巴特沃斯、快速傅立叶变换、基于单重或多重指数拟合的滤波器、基于差分的滤波器或它们的组合；
·使用从下列一组函数中选出的函数至少是部分地拟合该漫反射率随时间变化曲线，该组函数包括但不限于：单重和多重指数拟合、多项式或它们的组合；
·由漫反射率随时间变化曲线计算一组参数，包括但不限于：对获取过程期间的至少部分是预定的时间段计算出的时间积分，最大值，到最大值的时间，漫反射率曲线斜率；和/或
·将这些参数与各种诊断条件之间的预定截断值进行比较。
一旦完成图像获取和配准，对动力学曲线使用巴特沃斯平滑算法，以平滑其线的形状并去掉其噪声。该算法基于快速傅立叶变换，当应用于2ⁿ个点时，它能更快地产生结果。如果所获取的数据点不正好是2ⁿ，则在曲线的开始和结尾增加额外的点，在开始处增加的点之值与第一点相同，结尾处增加点之值为最后4点的平均。对这2ⁿ个点构成的数据组的频谱应用巴特沃斯滤波器，这截掉了高频。逆FFT和排出额外点造成原始数据组的平滑后曲线。在另一个实施例中，利用了立方样条内插以平滑DR随时间变化曲线。如果给定系列的时间点{u_i：i＝-1，0，1，2}的强度{I_i：i＝-1，0，1，2}，则使用4阶(3自由度)B-样条曲线能估计在点0≤u≤1的强度。
另一个实施例使用双指数拟合以平滑DR随时间变化曲线并确定所述动态光学参数。以形如下式的一个函数拟合数据：
DR＝a exp(bt)+c exp(dt)
拟合函数的4个参数能由Levenberg-Marquardt(LM)算法确定。LM算法是一种迭代技术，它确定一个多变量函数的极小值位置，该函数被表示为非线性实值函数的平方和。可认为LM是最速下降和高斯-牛顿法的组合。当当前解远离正确解时，该算法的表现类似于最速下降法：慢，但保证收敛。当当前解接近于正确解时，它成为高斯-牛顿法，迅速地收敛到解。
在另一些实施例中，使用一种基于差分的滤波器排出高噪声曲线。这一滤波器是要排出由于来自子宫颈组织的眩光或由于未被配准校正的运动所造成的变坏的曲线。由下式计算原始数据和平滑后数据之差：
Σi=5N(DRismooth-DRiraw)2]]>
如果这一差值超过由经验确定的阈值，则这一曲线也被排出。
该系统的另一特点是曲线趋势预测。在大多数情况下，即使检查过程的持续时间短于经验确定的最佳时间，也能可靠地计算出动态光学参数。下述情况是可能的：在第一组测量之后DR随时间变化曲线的线形状基本上已知而且可预测。例如，当DR随时间变化曲线在1至2分钟范围内达到其最大值之后，这些曲线的形状基本上是可预测的而且是线性的。这一试验证据能用于将曲线外推到更长的时间段，尽管在这些时间段内的实际原始数据丢失(由于患者不舒服造成的检查中断)或由于过度噪声而被排除。只要捕获了所需最少数量图像(与曲线的形状有关)，对图像的每个象素可计算DR随时间变化曲线的外推。在已经捕获足够数量的图像之后但检查结束早于预定持续时间的情况下，使用者能观察DR随时间变化曲线的外推，直至预定的结束点，可用不同的彩色显示这种外推。曲线趋势预测算法基于曲线过其最大值点之后(下降阶段)测量点的平均斜率产生一条直线。该直线被画出，直至该直线达到时间轴上的最后一点或达到参考水平为止。这样，即使尚未获取到图像总数，或被排除，仍有可能外推已存在的图像并继续诊断计算。
在一些实施例中，计算和显示曲线是在图像获取过程的演化期间进行的，此时至少一个图像点因其参数在截断值之上被自动选出，表明存在疾病，以吸引使用者对可能的异常组织区域的注意。
在另一些实施例中，捕获和存储的图像是从一组图像中选出的，该组包括但不限于：彩色图像、彩色图像RGB通道、频谱、黑白图像或它们的组合。
在又一些实施例中，捕获和存储的图像是相应彩色图像的绿色通道(G)图像。
本发明的另一个目的是提供定量参数，以表示和绘图从上述配准过的图像和处理后的DR随时间安变化曲线导出的动态光学特性。计算出的参数有从拟合或未拟合的DR随时间变化曲线导出的斜率、时间积分、DR最大值和/或到达最大值的时间。在使用例如单重或多重指数拟合或多项式拟合对数据进行拟合的情况下，拟合参数可被包括在上文提到的参数列表中。本发明的另一个目的是使用参数截断值鉴别各种病理状况与正常状况以及鉴别高度与低度病变以提供高质量的、不依赖于使用者的诊断性能。可通过将从某些组织区域得到的参数值与从标准方法得到的结果进行比较并收缩到从同样组织区域得到的组织样本，经验地确定参数截断值。例如，在子宫颈组织的情况下，并使用醋酸溶液作为诊断标记物，已经发现(通过将4分钟的DR时间积分与组织学进行比较)，鉴别高度与非高度子宫颈瘤形成的最佳截断值可介于约500-600的范围内。
本发明的另一个目的是提供对病变的绘图，以便于以所述动态光学参数的空间分布为基础的诊断、活组织检查采样和处置，这些动态光学参数之值被表现为取自伪彩色标度的伪彩色图。所述伪彩色的空间分布包含动态伪彩色图的图像。对所述动态伪彩色图的计算和分段遵循下列步骤：
·对所述参数值范围赋予伪彩色；
·产生所述动态伪彩色图代表所述参数范围的空间分布；
·在图像获取过程结束后，在实时显示的组织图像上叠加和显示所述动态伪彩色图并参考最后捕获的图像对齐；
·通过所述接口选择所述动态伪彩色图的图像点，显示对这些图像点计算出的所述动态曲线；
·对所述动态伪彩色图进行分段并显示至少一个伪彩色区域的大小分布；和/或
·存储已参考所述参考图像对齐的动态伪彩色图
在一些实施例中，伪彩色被赋予其参数值高于或低于截断值的区域。
在另一些实施例中，动态伪彩色图用于指导和文档化活组织检查取样和治疗。这是以下列步骤完成的：
选择重叠于组织的实时显示图像上的一组动态伪彩色图，并通过接口重叠一个闭合线标记；
计算和显示对应于每个标记的代表性动态曲线和参数；
通过接口去掉动态伪彩色图，同时查看活组织检查取样/处置工具和在显示装置上的标记，使用标记作为引导，使工具指向选定的组织区域，从而完成活组织检查取样和/或处置；和
启动图像记录，以将活组织检查取样和处置过程记录在计算机存储装置中。
根据指示疾病存在的参数值与某些截断值的比较结果，对每个象素赋予伪彩色。如果像素的动态参数值指出可能的病理状况，那么该图按各种级别分段并确定某种病变级别的像素集群。
在一些实施例中，自动定位有较高级别的集群和尺寸大于某一限度的集群，并显示和在图上叠加一个圆圈，其中心位于病变重心所对应的像素上。
在另一些实施例中，用于记录活组织检查取样和处置过程的图像是从一组中选出的，该组包括但不限于：静止图像、图像序列和/或视频。
在又一些实施例中，启动是通过接口实现的。
在又一些实施例中，启动是使用活组织检查取样/处置工具运动跟踪算法自动实现的。
本发明的另一个目的是提供对所获取图像的局部放大，从而使能进行详细的检查而不会放松对被检查区域的总体观察。为实现这一点，最好是配置该工作台以包括：
·与成像光学(112)装置耦合的成像传感器(115)；
·带有聚焦光学系统的光源(113)，用于对成像光学(112)视场的照明；
·具有给定尺寸和第二空间分辨率的显示装置；
·计算机(121)装置；
·软件(控制和处理装置)装置；和/或
·接口装置。
本发明通过在显示器(110)上在预定尺寸和分辨率的窗口内显示被放大的部分图像来提供局部放大，而显示器的其余部分仍包含由成像传感器(115)记录的整个图像。这提供了对被放大的特定区域和整个视场的同时观察。经由用户界面选择被放大的图像子区域。
在一些实施例中，图像放大步骤还允许应用不同种类的频谱滤波或色彩滤波或对比度或彩色通道动态范围控制，从而增强图像特性。对这些的选择是经由用户接口完成的。
局部放大是通过配置成像传感器(115)使其具有第一空间分辨率来实现的，成像光学系统(112)是提供第一放大的透镜，显示装置具有给定的尺寸和第二空间分辨率，由传感器捕获的总体图像以小于或等于第一分辨率的分辨率显示在显示装置上，提供第一放大，然后，以至少等于第一分辨率的分辨率显示和叠加选定的图像子区域，从而实现第二放大。
这里提供一个指示性配置作为示例，它可包括至少1024×768像素的第一分辨率，至少14英寸对角线尺寸的显示器(110)，至少640×420像素的第二分辨率，其第一大在6至15倍范围内，而所述第二放大在1.5至2.5倍的范围内。
在又一些实施例中，局部放大应用于彩色图像、彩色图像通道、谱图像、增强图像或它们的组合。
本发明的另一个目的是提供用户友好型的动态图像数据参数和曲线的存储和提取装置，以便于检查的文档化和跟踪专用数据库。可使用用户界面完成存储、提取和后处理及分析操作。在一个优选实施例中，通过触摸屏(502)完成数据库进入。数据存储和提取步骤包含在计算机存储装置中存储以及通过接口装置提取和回放一组数据，包括但不限于：
·患者个人数据；
·患者转诊的理由和历史；
·在试管内和在体内的检测结果；
·患者管理计划；
·所获取图像的至少一个子集；
·伪彩色图；
·带有相应参数值和动态曲线的标记；和/或
·记录和文档化活组织检查取样/处置的图像。
通过在数据库中的数据存储和提取，以使用该工作台进行的检查期间记录的全部数据来更新患者记录，这些数据包括所获取的图像序列、伪彩色图(1102)、被选出作为活组织检查点的地点标记及其参数值和动态曲线、活组织检查取样成像记录等。
光学生物标记物是使异常组织的光学响应发生非永久性改变的化学物质。在有效生物标记物情况下，异常组织结构的、性态的以及功能的改变被清楚地显示在生物标记物与组织的交互作用期间产生的光学信号中，有利于对病变的识别和定位。
涉及施用生物标记物的典型诊断过程包括：
§局部地或系统地管理一种或多种生物标记物；
§检查组织的光学性质因生物标记物而引起的改变；
§定位异常区域供诊断和处置。
涉及生物标记物的传统诊断方法受若干缺点的影响，主要与动态光学现象的视觉评估不能有效这一事实有关，这是由于在检测和记录不同组织地点的具有不同动力学特性的快速变化现象方面，人类光学系统有其生理学限制。
Balas C.(2001)IEEE Trans.on Biomedical Engineering，48：96-104；Balas CJ，et al.(1999)SPIE 3568：31-37；和PCT公开号No.WO 01/72214A1所公开的方法和装置提供了对这一问题的解决方案，其中提供了对生物标记物-组织交互作用所产生的动态光学现象的定量评估和绘图。
如前文指出的那样，本发明提供与前述方法相比改善了的方法。例如，本发明利用在鉴别各种正常状况和病理状况方面的预测值和有效性二者提供对DDC的系统的参数化分析和对导出的DOP进行比较性评估。
这里描述的发明基于选择适当的DOP及其能最佳鉴别各种病理状况的相应截断值，适用于以屏蔽为目的的自动诊断或阴道镜检查方面的半自动临床诊断。这是通过将从DOC提取出的DOP与定性的和定量的病理学相关来实现的。这里公开的发明的另一个目的是提供一种方法用于通过对上皮迁移现象的模拟以及它们与体内测量的动态光学特性的相关来评估在活体组织中的构造特性和功能特性。
如这里可互换使用的那样，术语“动态光学曲线”或“DOC”是要包括代表已暴露于生物标记物的受观测组织的光学特征随时间变化曲线，这些光学特征如来自组织或其一部分的反向散射光的强度、光的反射系数、来自组织或其一部分的光的漫反射率或来自组织或其一部分的荧光。
如这里使用的那样，术语“生物标记物”是要包括能改变来自被测试组织样本的光信号的任何化学试剂。这类试剂的非限定性实例包括但不限于醋酸、甲酸、丙酸、丁酸、Lugol碘、Shiller碘、亚甲蓝、甲苯胺蓝、渗透试剂、离子试剂以及靛胭脂红。上述试剂的任何溶液都可使用。在一个优选实施例中，生物标记物是醋酸溶液，例如3-5％醋酸溶液。
如这里使用的那样，术语“动态光学参数”是要包括一个或多个参数，基于这些参数，本领域技术人员可表征(例如分级)组织。如这里描述的那样，可通过对一条或多条动态光学曲线的数学分析导出这类参数，这些曲线是基于对来自暴露于生物标记物一段时间的癌组织或其一部分的反向散射光强度绘出的。这类参数还可通过对一个或多个所述动态光学曲线的经验的、人工的或视觉的分析导出。本发明构想的动态光学参数的非限定性实例是“积分”、“最大值”、“达到最大值的时间”、“达到最大值的面积”、“斜率A”以及“斜率B”。
这里，动态光学参数是指一个或多个动态光学参数。
如这里使用的那样，术语“组织”是要包括任何组织或其一部分，包括患癌的或患癌前的组织。例如，该组织可能是上皮组织、连接组织、肌肉组织或神经组织。在本发明的一个优选实施例中，该组织是上皮组织或其一部分，例如被覆上皮或衬里上皮或腺上皮。例如，该组织可能是子宫颈组织；皮肤组织；胃肠道组织，例如口腔组织，胃组织，食管组织，十二指肠组织，小肠组织，大肠组织，胰组织，肝组织，胆囊组织，或结肠组织；或鼻腔组织。在一个优选实施例中，该组织是癌前期组织或癌组织，如发育障碍，瘤形成或癌前病变。
如这里使用的那样，短语“表征”癌组织是要包括使用这里描述的方法使癌组织特征化，从而有利于对癌组织的屏蔽、临床诊断、有指导的活组织检查取样和/或治疗。例如，癌组织可被分级，例如表征为低级(LG)病变(即HPV感染，发炎或CIN I级病变，或它们的次级组合)或高级(HG)病变(即CIN II级病变，CIN III级病变，或侵入性癌(CA)或它们的次级组合)。
有各种程度的子宫颈上皮内瘤形成(CIN)，以前被称作发育障碍。组织学评估的病变通常用CIN命名法来表征；通常根据Bethesda系统对细胞学涂片进行分类；而通常根据国际妇科学和产科学联合会(FIGO)系统对子宫颈癌进行分级。CIN I级(轻度发育障碍)被定义为上皮内膜三分之一以下的无序生长；CIN II级(中度发育障碍)被定义为内膜的三分之二发生异常成熟；CIN III级(严重发育障碍)：包含三分之二以上的上皮厚度在原地带有癌(CIS)，代表全厚度成熟障碍。有公知的一些分类系统用于表征子宫颈发育障碍，即子宫颈上皮内膜的无序生长和发展(见例如DeCherney，A.et al.，Current Obstetric&Gynecologic Diagnosis&Treatment，9th ed.，The McGraw-Hill Companies，New York，NY(2003)，这里通过引用结合其内容)。
图14显示所公开方法的基本步骤
§在施用生物标记物之前获取参考图像，1402。需要这一步骤是为了记录被检查区域的原始光学特性。
§施用生物标记物，例如借助一个施用器，1404。该生物标记物施用器还可提供一个触发信号以刚好在使用生物标记物之后(即小于1秒)启动图像获取，从而保证获取过程同步化和标准化。
§按时间顺序在预定的频带获取一系列图像，其取样或获取速率在约5至7秒，预定的时间段约为4分钟，1406。时间段的确定考虑了由生物标记物引发的光学现象的持续时间。本领域技术人员将会理解，该时间段可延长到超过4分钟达到1或2小时或在此之间的任何时间间隔，但诸多因素能确定所希望的时间段长度，如患者的舒适度、患者的方便性、由生物标记物引发的光学现象在某时段之后的有效性、系统的能力(如存储容量和处理能力)以及其他类似因素。另一种做法是，该时间段可用获取图像的个数度量，例如30幅图、35幅图、40幅图等等。频带的选择使得实现生物标记物响应区域和不响应区域之间有最大的对比度。
§对齐捕获的图像，1408。希望有这一步骤，是为了得到由每个组织点发射的光强度的瞬时变化。对应于特定图像位置的图像像素需要对应于同一组织点。在体内测量的一些情况下，由于在相继获取组织图像的过程中的呼吸等原因，使得存在光传感器-组织的相对运动。例如通过机械稳定手段和/或图像配准算法，光传感器和被检查组织区域之间的恒定相对位置可以得到保证。被捕获的图像与参考图像(1402)的适当对齐还保证了有效地从对应于被检查区域特定位置的每个图像像素或像素组提取DOC。
§对选定的图像，由所述获取的一系列图像的部分或全部，计算在每个图像位置(例如每个像素位置或由一组像素定义的位置)的DOC，将预定频带的漫反射率[DR]或荧光强度(FI)表示为时间的函数，1410。光学特性(DR，FI)的选择是由所利用的分别改变漫反射率或荧光特性的生物标记物决定的。如上文指出的那样，适当地选择频带提供生物标记物响应和非响应组织和组织区域之间的最大对比度。在一个示例实施例中，下面要描述的图15-18显示从与醋酸溶液(生物标记物)相互作用的子宫颈组织地点得到的DOC曲线，对应于按组织学分类的各种病理。
§对选定的图像，从每个图像位置(即每个像素位置或由一组图像定义的位置)得到的DOC计算DOP，1412。代表现象动态特征的若干参数被导出。取决于生物标记物在选择性浸染的组织异常中的有效性，DOP能潜在地为体内评估各种组织病理提供定量手段。然后，这些参数能以伪彩色图的形式显示，以不同的颜色代表不同的参数值。这种伪彩色图能用于确定病变的等级和边界，从而有利于活组织检查取样、处置和一般性病变管理。在本发明的一个实施例中，由DOC计算出各种DOP(例如DOC在选定时间范围的积分，最大值，斜率，如下面的表1中指出的那样)，代表由生物标记物-组织相互作用产生的光学现象的特征。下面对组织是子宫颈上皮和生物标记物为醋酸溶液的情况(参考图19)详细分析指示性DOP。
§在另一实施例中，在统计上足够多的组织集群中，通过将DOP和DOC值与提供确定性诊断(如组织学)的标准方法(金标准)进行比较，实验地确定DOP和DOC的预测值。对于那些显示适当预测值的DOP，确定能最好地鉴别各种病理状况的截断值，1416。对于特定的生物标记物和上皮组织，这一步骤能单独进行，不作为本方法常规应用的一部分。为了将DOP和DOC与特定病理状况关联，希望进行这一步骤。在建立了这一相关性之后，便能够基于预定的DOP截断值进行病理状况鉴别，1420。下面对组织是子宫颈上皮和生物标记物为醋酸溶液的情况详细分析对各种DOP预测值的评估(参考图20-22)。
§代表不同病理状况和级别的DOP和DOC值能以伪彩色图的形式显示，其中不同的色彩代表不同的级别，1424。伪彩色图表示一个病理图，它能用于病变的体内分级和确定病变边界，有利于活组织检查取样和一般病变管理。
§在本发明的另一个实施例中，根据由体内和试管内实验得到的对生物标记物-组织相互作用的理解和分析，发展上皮组织的迁移现象和结构特征的生物物理模型，1414。在由组织的功能性特征确定上皮迁移现象的情况下，和在以DOP和DOC表示功能性特征的情况下，模型参数与DOP和DOC关联，从而提供对组织的功能性和结构性特征进行体内评估的手段。特别是，DOP值可被转换以表示在各种正常的和病理的状况下功能的和/或结构的特性，1418。值得注意的是，功能性性质只能在活组织中确定，而结构性特性能在试管中通过分析组织样本(活组织检查)来确定。本发明的方法提供体内评估这两种特性的方法，从而使能更完全地表征或识别上皮系统。人们期望完全地表征/识别上皮系统以改善诊断性能，因为各种病理状况影响着上皮组织的功能性和结构性两种特性。作为一例，对子宫颈癌的情况使用醋酸溶液作为生物标记物，针对结构性现象，DOP值与代表由定量病理方法得到的核密度的定量数据关联。这种相关性示于图27-28，它使得DOP能转换为核与细胞质之比。在功能性或结构性特性这两种情况下，可产生伪彩色图，以不同的彩色代表不同的功能性和结构性特性，1422。伪彩色图或表示组织的功能性和/或结构性图，它能用于病变的体内分级和确定病变边界。伪彩色图还用于体内检测生物标记物在组织的结构性和功能性特性两方面的效应，以评估生物标记物对凸显异常组织区域的有效性。
作为本发明在子宫颈组织方面的示例实施例，适当的DOP及其相应的截断值被确定，它们最好地鉴别各种状况，包括正常的、HPV(人乳头状瘤病毒)感染、发炎以及不同级别的子宫颈上皮内肿瘤(CIN)。3-5％的醋酸溶液作为生物标记物，遵循上述得到DOC的测量程序。为了确定DOC和DOP的预测值，从多点临床试验得到实验数据，其中带有异常Pap测试的310名妇女入册进行了检查。通过在蓝-绿谱范围按时间按顺序捕获的子宫颈组织图像得到DOC。对DOC和DOP伪彩色图描述的醋酸响应组织区域进行活组织检查取样，并提交给组织学评价和分级。然后将组织学分类与一组DOP进行比较，通过ROC分析确定与组织学分级最佳相关的那些DOP。由ROC曲线导出对每个参数或每组参数的最佳截断值，提供所希望的SS和SP值。
在一个示例实施例中，图15至图18显示从子宫颈组织地点得到的典型DOC，分别被分类为：HPV感染、发炎、CIN1和高等级(HG)病变。作为在临床实践中通常使用的进一步分类，HPV、发炎、CIN1或它们的组合被归入低级别(LG)病变。HG病变对应于CIN2、CIN3或侵入性癌(CA)或它们的组合。组织学分级CIN1、CIN2和CIN3是CA的先兆(CIN1-最低，CIN3-最高)。垂直轴对应于IBSL(以任意单位表示)，水平轴代表对组织施用醋酸后经过的时间(以秒计)。可清楚看到，对应于各种病理学状况的DOC利用强度-时间变化以各种方式表现出差别。
特别是，能够看到，HPV类曲线几乎是呈指数增大，然后达到一个饱和水平，而对应于炎症的曲线较早达到高峰值，然后陡然衰减。CIN1类曲线达到其最大值迟于HPV或炎症所对应的曲线，然后以缓慢的速率衰减，但显著地慢于在炎症情况下观测到的衰减速率。对于HG病变，曲线达到最大值迟于在HPV和CIN1的情况下观测到的结果，而且最大值的值高于HPV和CIN1的情况，而衰减速率很小；比在炎症类曲线中看到的小得多。与这些发现相反，从正常组织地点得到的DOC在整个测量时段几乎为常数(见图29)。
先前对DOC与具体病理学状况关系的描述尽管有帮助但只是相当定性的描述。因此，以下几节描述从动态曲线得到的定量参数，它们能鲁棒地鉴别LG与HG病变和鉴别HPV感染和HG病变。
在本发明的一个优选实施例中，能用数学公式进一步处理从组织得到的DOC，包括但不限于多项式拟合、单重或多重指数拟合和非线性分解或它们的组合，以导出能描述所记录DOC各种特征的单个DOP或DOP组合，而这些特征与病理状况关联。
在另一个实施例中，导出的DOP还能被加权，加权是根据被检查组织样本特有的特性确定的，例如患者的年龄、绝经期(对女性)，或根据表征区域的、全球的、其组织被检查过的对象群的特性，或根据这两者。
在本方法的另一个优选实施例中，在鉴别LG和HG病变方面具有高诊断价值的DOP列举如下：
1.最大值(Max)
这一参数被定义为施用生物标记物后所记录DOC的最大值与t＝0的DOC值之差。
2.积分(Integral)
这一参数被定义为所记录DOC包围的面积，而且平行于时间轴的直线与第一DOC试验点相交。该积分是对一个预定的时间段计算的，时间段长度取决于生物标记物-组织相互作用产生的光学效应的持续时间。在子宫颈组织和醋酸溶液(生物标志物)的情况下，积分是对t＝0至t＝4分钟进行的。在以一个闭合数学形式近似所测量的曲线之后，这一参数还能通过数学公式积分在分析上计算出来。
3.达到最大值的时间(Tmax)
这一参数被定义为达到DOC最大值所需时间，这里所述最大值是参数Max。
4.达到最大值的面积(Area to Max)
这一参数被定义为对应于DOC的曲线从t＝0sec(即醋酸白化现象的初始时间)直至t＝Tmax的曲线面积。同样，在以一个闭合数学形式近以所测量的曲线之后，这一参数还能通过数学公式积分在分析上计算出来。
5.斜率A(SlopeA)
这是表示强度增大至“Max”值的速率。在表现上，它能被计算为曲线的第一导数，或表现为直至“Max”值的中间斜率的平均值。
6.斜率B(SlopeB)
这是表示从“Max”值起强度降低的速率。在表现上，它能被计算为曲线的最后导数，或表现为从“Max”值开始的中间斜率的平均值。
图19显示在一条DOC曲线上前面定义的参数中的4个：“Max”、“Tmax”、“SlopeA”和“SlopeB”。另两个参数(“Integral”和“Area toMax”实际上代表分别由所指出的点KLNP和KLM包围的面积。
图20显示对累积结果的LG/HG ROC分析，以得到前面描述的“Integral”参数。在ROC曲线下的面积是0.83，意味着高鉴别力。
图21显示对于醋酸白化特征定量化所用的“Integral(积分)”参数各种值，从ROC分析导出的敏感度(灰色)和特异度(黑色)图。可清楚地看到，对于某个值，敏感度和特异度被最大化，达到78％。
图22-26显示先前描述的一些参数的平均值，其相应的误差条代表95％置信间隔，对于LG和HG诊断状况，其结论如通过组织学家进行的活组织检查得到的结论那样。
通过ROC分析，计算出鉴别LG和HG病变的最佳值范围，如先前对“Integral”参数显示的那样。特别是，对于每个参数类型，对扫描整个范围[Pmin，Pmax]的各种阈值值计算出真肯定(TP)和假肯定(FP)的百分比，这里P代表特定参数的值。敏感度(SS＝TP)和特异度(SP＝100-FP)彼此近似重合的阈值值被用作鉴别LG和HG的最佳(截断)值。
表1显示对先前定义的一些参数，其鉴别LG和HG病变的最佳值范围，由此得到以大于60％的特异度和敏感度规定的性能。
表1

*所呈现的积分截断值是从DOC计算出来的，对应于4分钟积分时间。不同的获取和积分时间段将造成不同的截断值。4分钟时间段被选为最佳时间段，这里给出它作为一个实例，不是作为限制。
根据先前的分析，在一个优选实施例中，有约480-650截断值范围的DOC“Integral”参数用于鉴别LG和HG病变。
在另一个优选实施例中，有约70至90截断值范围的DOC“Max”参数用于鉴别LG和HG病变。
在又一个实施例中，有约120至170截断值范围的“Area to Max”参数用于鉴别LG和HG病变。
在又一个实施例中，有约1.1至1.3截断值范围的“SlopeA”参数用于鉴别LG和HG病变。
在又一个实施例中，有约-0.012至-0.090截断值范围的“SlopeB”参数用于鉴别LG和HG病变。
对于先前的参数，为导出鉴别HPV感染和HG病变的适当截断值，也进行了类似的分析。
表2显示对于“Max”和“Integral”参数，为HPV/HG鉴别产生的特异度和敏感度大于60％的最佳值范围。
表2

在一个优选实施例中，有约380至490截断值范围的DOC“Integral”参数用于鉴别HPV和HG病变。
在另一个实施例中，有约65至90截断值范围的DOC“Max”参数用于鉴别HPV和HG病变。
如图21中所示，这里提供的截断值范围代表在不同SS和SP得到的值。例如，如果选取的DOP是“Integral”，则其值至少480将以敏感度90％和特异度60％指示有高等级子宫颈肿瘤，而小于480的值将以敏感度90％和特异度60％指示有关低等级子宫颈肿瘤。类似地，如果选取的“Integral”值是650，那么其值至少650将以敏感度60％和特异度90％指示有高等级子宫颈肿瘤，而小于650的值将以敏感度60％和特异度90％指示有关低等级子宫颈肿瘤。此外，如果选取的“Integral”值是580，那么其值至少580将以敏感度80％和特异度80％指示有高等级子宫颈肿瘤，而小于580的值将以敏感度80％和特异度80％指示有关低等级子宫颈肿瘤。
考虑到前述内容，本领域技术人员将会理解，取决于所希望的SP和SS，在所宣称的范围内可选择任何截断值。例如，在DOP为“Integral”的情况下，至少约480，490，500，510，520，530，540，550，560，570，580，590，600，610，620，630，640或650的值将指出被检测的子宫颈组织为高级别子宫颈肿瘤。小于约480，490，500，510，520，530，540，550，560，570，580，590，600，610，620，630，640或650的值在每个相应的情况下将指出被检测的子宫颈组织为低级别子宫颈肿瘤或正常组织。
类似地，在DOP为“Max(最大值)”的情况下，至少约70，75，80，85，86，87，88，89或90的值将指出被检测的子宫颈组织为高级别子宫颈肿瘤。小于约70，75，80，85，86，87，88，89或90的值将指出被检测的子宫颈组织为低级别子宫颈肿瘤或正常组织。
在DOP为“Area to Max”的情况下，至少约120，130，140，150，160或170的值将指出被检测的子宫颈组织为高级别子宫颈肿瘤。小于约120，130，140，150，160或170的值将指出被检测的子宫颈组织为低级别子宫颈肿瘤或正常组织。
在DOP为“SlopeA”的情况下，至少约1.1，1.2或1.3rad的值将指出被检测的子宫颈组织为高级别子宫颈肿瘤。小于约1.1，1.2或1.3rad的值将指出被检测的子宫颈组织为低级别子宫颈肿瘤。
在DOP为“SlopeB”的情况下，至少约-0.012，-0.020，-0.025，-0.030，-0.040，-0.050，-0.050，-0.060，-0.070，-0.080，或-0.090的值将指出被检测的子宫颈组织为高级别子宫颈肿瘤。小于约-0.012，-0.020，-0.025，-0.030，-0.040，-0.050，-0.050，-0.060，-0.070，-0.080，或-0.090的值在每个相应的情况下将指出被检测的子宫颈组织为低级别子宫颈肿瘤。
除了使用截断参数值的“硬聚合”手段鉴别LG和HG病变或鉴别HPV和HG病变，还可利用更先进的统计和模式识别分析技术(如贝叶斯分类，人工神经网络(ANN)，分类树)来提取其它线性的或非线性的单参数或多参数组合，以实现高鉴别力。在又一个实施例中，使用贝叶斯模拟(如在Fukunaga K.(1990)New York：Academic，2nd Ed.中描述的)的参数化途径和使用ANN(学习矢量定量化-LVQ，见例如Kohonen T.，(1986)Int.J.Quant.Chem.，Suppl.13，209-21中的描述)的非参数化途径被用于以LG和HG肿瘤来区分从组织地点相应的DOC得到的DOP。对于贝叶斯和NN分类二者，对于前述光学参数的各种组合，以及对于从总样本中选择的可变数量训练组，LG和HG病变的总体鉴别性能大于75％。
在另一个实施例中，本发明包括自动子宫颈扫描装置，通过对动态参数值绘图和相应的截断值来显示疾病的存在。
在又一个实施例中，本发明包含半自动阴道镜检查的手段，通过对动态参数值绘图和相应的截断值来显示疾病的存在。这种方法保证一个与实践者技术无关的阴道镜检查性能基线，有利于总体诊断程序、跟踪和在活组织检查取样和处置过程中的指导。
本发明的另一方面包含对由动态参数检测出的与上皮中功能性和结构性改变有关的醋酸白化现象的解释。在一个实施例中，计算出与子宫颈组织结构性质有关的鉴别性参数并与从相同组织地点记录的DOC导出的若干功能性特性关联。具体地说，利用核体积和肿瘤级别(HPV，CIN1，CIN2和CIN3)或子宫颈癌之间的直接相关，存在一个共同的一致性[Walker DC，et al.(2003)Physiological Measurement，24：1-15]。核-细胞质比(NCR)表示在上皮组织中的核密度，是用于描述与某些诊断状况相关性的最常用参数。在一个优选实施例中，通过找出前述单个动态参数或其组合与根据从相应子宫颈位置提取的活组织检查材料计算出的NCR之间的相关性公式，能评估组织的核结构。为达到这一目标，将NCR与醋酸引入组织区域后反映上皮功能异常的DOC参数相关联。
在又一个实施例中，除了代表醋酸白化动力学特征的伪彩色图外，这一相关性还能导致提取出代表被检查子宫颈组织在每个位置的结构性质的伪彩色图，并具有高核密度的凸显位置。这种实现有特别的价值，如果有人想要通过定量化在体内从组织得到的光学曲线(该曲线代表对宏观结构组织状态的体内评估)的话，他还能得出关于组织的细胞性质的直接结论，这构成在微观水平对其结构的代表性观点。
为了对已经利用这里公开的方法得到了动态参数的相应数量上皮组织地点计算NCR，在阴道镜检查期间得到相同数量的子宫颈活组织检查样本。通过标准程序对活组织检查组织进行处理，免疫组织化学染色，并放在一边供通过显微镜图像分析做进一步评估。在获取相等数量的显微镜组织学图像后，利用多级图像分析算法对图像中显示的细胞-细胞核进行切片[Loukas CG，等.(2003)Cytometry，55A(1)：30-42]。NCR量是上皮中包围的细胞核所占有的面积之和除以上皮组织的总面积。还已知NCR作为上皮组织的“细胞叠加”性质，实质上表示组织细胞群的截面结构。
在一个示例实施例中，图27和图28显示两个不同DOP的散布图，显示出针对NCR的最强相关系数(R)。这些参数是先前定义的动态光学曲线“Integral”和最大值。图中的直线代表线性回归曲线，其中对实验数据进行最小二乘拟合得到的DOP到NCR转换等式和相关结果示于表3。
表3

从该表中可见，这两个参数都表现出与组织的细胞叠加性质有显著相关性。在该方法的一个实施例中，线性等式允许将从特定组织得到的DOC所对应的DOP转换成组织地点下面的NCR性质。
在该方法的另一个实施例中，使用先前显示的转换公式，“Integral”或“Max”任何一个的定量伪彩色图都能转换成上皮组织的NCR图。
除了与肿瘤发展有关的上皮组织结构性改变以外，在施用醋酸溶液后上皮的细胞外和细胞内空间中还存在若干功能性变化。特别是，已知固体肿瘤块生活在酸性微环境中[Webb SD等.(1999)J.Theor.Biol.，196：237-250；Lee AH等，(1998)Cancer Research，58：1901-1908；YamagataM等.(1996)Br.J.Cancer，73：1328-1334；以及Marion S，等.(2000)Molecular Medicine Today，6：15-19]。此外，实验测量已经显示，在肿瘤块中的细胞外pH平均比正常组织的pH值低0.5个单位，其肿瘤块的细胞外pH通常处在[6.6，7.0]的范围内(见[Yamagata M等，(1996)Br.J.Cancer 73：1328-1334])。肿瘤块细胞还有中性或轻度碱性的细胞内pH[Marion S等，(2000)Molecular Medicine Today，6：15-19]。与正常细胞类似，肿瘤块细胞限定它们的细胞质pH在一个窄的范围，以便为各种细胞内活动提供有利的环境。
尽管关于肿瘤块中存在细胞外酸性pH值的问题仍然是有争论的，但一个共同的信念是：肿瘤块的酸性环境源自高的代谢酸(如乳酸)产生速率，并源自它从细胞外空间低效率移出[Webb SD等，(1999)J.Theor.Biol.196：237-250；Lee AH等(1998)Cancer Research，58：1901-1908；Marion S等(2000)Molecular Medicine Today，6：15-19；以及Prescott DM等(2000)Clinical Cancer Research，6；(6)：2501-2505]。此外，肿瘤块细胞有高的糖酵解速率，不管它们的氧供给水平如何。结果，从细胞环境向外产生大量的乳酸(并造成H⁺)。由于若干因素，如无组织的脉管系统和淋巴流向不好以及间质压强升高，对血液的酸清除(H⁺清除)速度很慢，从而观察到肿瘤块细胞的细胞外空间和细胞内空间之间的反向pH梯度[Webb SD等(1999)J.Theor.Biol.，196：237-250；LeeAH等(1998)Cancer Research，58：1901-1908；Yamagata等(1996)Br.J.Cancer，73：1328-1334；以及Marion S等(2000)MolecularMedicine Today，6：15-19]。如果癌是一个转变的过程，而且CIN是癌的先兆的话，那末有理由假定CIN细胞外环境也是酸性的(或许是弱酸性)。此外，已知肿瘤块和发育异常细胞利用与正常细胞相同的短时[Marion S等.(2000)Molecular Medicine Today，6：15-19]和长时[LeeAH等(1998)Cancer Research，58：1901-1908；Yamagata M等(1996)Br.J.Cancer，73：1328-1334and Prescott DM等(2000)ClinicalCancer Research，6；(6)：2501-2505]pH调节机制。由肿瘤块细胞新陈代谢产生的过量质子经由特殊的氧泵从细胞中分泌出来[Prescott DM等(2000)Clinical Cancer Research，6；(6)：2501-2505]。
对子宫颈中白化效应的观察被用于在阴道镜检查中表征异常组织(即HPV，CIN，或癌)。白化效应是指由于向子宫颈变化区施用醋酸溶液所引起的现象。施用醋酸有选择地引起异常子宫颈区域的瞬时白化。尽管在临床实践中用它定位异常区已达70年以上，但组织白化所涉及的确切物理化学机制仍不知道。当使用甲酸、丙酸、丁酸作为生物标记物时，也能观察到类似的现象。
在相关的文献中对白化效应的解释有两种主要解释占优势。试管中的研究表明，醋酸效应与某种细胞角蛋白(在上皮细胞中存在的蛋白)的量有关[Maddox P等(1999)Journal of Clinical Pathology，52：41-46和Carrilho C等(2004)Human Pathology，35：546-551]。由于在子宫颈瘤形成中的细胞外环境是酸性的，局部给予的醋酸分子不与其组成离子分离，从而能被动地穿透细胞膜。进入中性pH细胞质的醋酸分子被分离，给出与核蛋白相互作用的氧和羧基化离子，有选择地造成异常细胞散射性质的变化。
细胞内pH值对于这些蛋白的生化构形稳定性是至关重要的。在中性pH值，蛋白质在溶液中是稳定的。随着pH降低，它们变得不稳定和不可溶解(取决于它们的p1(等电位点))。蛋白质不稳定化过程称作变性，这种部分变性是可逆过程，只持续几个毫秒。变性的或未折叠的蛋白质有不同的折射率，这可能是白化效应的原因。在正常细胞中pH的降低可能不足以使蛋白质不折叠，或许这是在正常组织中未检测到IBSL变化的原因。这样，后散射光强烈地与醋酸进入子宫颈上皮所影响的pH动态有关。然而，对此效应有贡献的蛋白质并不是很好地建立起来的。此外，这些蛋白质每种可能在不同的pH值变性。
根据另一种解释，醋酸对变化区上皮的作用与它的浓度有关[MacLeanAB.(2004)Gynecologic Oncology，95：691-694]。醋酸进入发育异常层的分子环境中，改变了不同核蛋白质的结构，因此使细胞表现为不透明。这样，后散射光的动态遵循醋酸浓度的动态。在正常组织中无白化发生，这是因为核蛋白质的量很小。
基于上述对在瘤形成发展期间发生变化的上皮功能性和结构性特性的分析，将动态光学数据与具有诊断重要性的上皮特性关联起来是可能的。特别是，所测量的动态特征能被用于解耦在使用生物标记物之后的时间序列中发生的各种上皮结构性和传播性现象，并将它们与体内可测量的光学参数关联，从而提供对反演问题的解答。换言之，通过在体内测量动态特征和参数来得到关于各种上皮特性的信息是可能的。
在本方法的有关实施例中，“SlopeA”被用于得到关于细胞外酸性度的信息，进而关于被动散射常数和复层上皮细胞层数目的信息。在本方法的另一实施例中，“Max”被用于确定上皮的NCR，因为后散射光的强度与信号源(细胞核)的密度成正比。在本方法的另一实施例中，“SlopeB”被用于得到关于细胞对控制细胞内pH失效的信息，以及关于存在无组织脉管系统的信息或关于伴随瘤形成发展的淋巴流向不好的信息。在另一实施例中，“Integral”参数被用于得到上述功能性和结构性特性二者的组合信息。
这一生物物理模型的临床有效性已被NCR与上述“Max”和“Integral”参数的相关性所证实。然而，功能性特性的临床有效性在临床上是不能实用的，这是由于缺乏能够在体内测量这些特性的参考方法。与此相对照的是，这里公开的方法以其固有的对在体内从与生物标记物相互作用的组织得到的动态光学特征进行记录、分析和显示的能力为基础，能模拟和预测组织的体内功能性特性。
图30描述本发明的另一个示例实施例。计算装置1070与为得到组织图像数据而使用的硬件设置相结合，执行收录在计算机可读介质上的指令，这些指令定义至少是在图像处理引擎1085中展示的步骤。具体地说，组织1020被光源1010恒定地照射。在利用施用器1030施用适当的生物标记物之后，提供一个触发信号以启动使用图像获取装置1040进行的图像获取，如使用视频CCD或其他适当的图像获取装置。在组织1020和图像获取装置1040之间是光学滤波器1050和透镜组1060，例如可插入一个或多个可变焦透镜。光学滤波器1050能被调焦到优选的频带，在此频带能在各区域之间得到最大对比度，这些区域在施用适当试剂之后其光反射率或荧光性特征有不同的变化等级。
在施用试剂之前得到一幅组织图像作为参考。在施用试剂之后，在预定的频带，对预定的时间间隔，按时间顺序得到一系列图像1080，并将其存储在内存储器或计算装置1070内部或外部的存储装置中，供图像处理引擎1085进行进一步处理。在对一些或全部所获取的图像进行适当对齐之后，对同一组织点所对应的特定图像位置产生DOC 1090。在步骤1100，从DOC 1090导出若干动态光学参数表示现象的光学特征。
在提取DOP之后，在步骤1110，它们的值与预定的截断值向比较，以在步骤1120对组织的各种病理学状况进行分类。作为一个结果，一幅伪彩色图可显示在显示装置1140上，以不同的色彩或灰影代表不同的病变。另一种做法是，可存储对组织的各种病理学状况所作的分类，供其他时间显示或例如通过打包或是与在网络环境传送数据的其他单元发送到另一计算装置。
另一种做法是，在步骤1150，可使用预定的数学公式将DOP值加以转换，以表示组织的功能性和结构性特性。在这种情况下，伪彩色图能显示在显示装置1140上，以不同的色彩或灰影代表不同的功能性和结构性特性。
阴道镜是用于评估有异常涂片妇女的技术。然而，有报告称，它的频感度在56-67％的范围，其特异度从54-80％。它是一个主观过程，以开于操作者的技能和经验。
动态频谱成像客观地测量由醋酸引发的改变并产生子宫颈伪彩色图，绘出由醋酸引发的改变。DySIS仪器能包括图12AA中描述的部件，包括部件1010，1020，1030，1040，1050，1060，1070和/或可包括成像头模块(111)和计算机(121)手段的部件。DySIS仪器可被集成到这里描述的工作台中。
DySIS使用超级光学和数字照相机系统记录这些变化。先前我们已研究了447位妇女，她们在两所伦敦诊所和在雅典的一所诊所使用第一临床原型进行过阴道镜检查。由看不到DySIS结果的操作者使用DySIS机和阴道镜对所有这些妇女进行了检查。72位妇女有高等级疾病或临床前侵入的疾病。该分析结果是基于该系统对这些妇女的识别能力。
对每位患者的DySIS数据所接收的操作者特征曲线在曲线下的面积为0.844，表明有好的性能。转诊涂片、阴道镜和DySIS的敏感度、特异度性和诊断比值示于表4。
表4
            转诊涂片    阴道镜      DySIS
敏感度      53％        49％        79％
特异度      86％        89％        76％
诊断比值    6.88        7.91        11.81
DySIS比阴道镜或转诊涂片敏感得多，其代价是特异度略有降低。总体性能的改善由诊断比值显示。这些结果是以第一原型得到的，根据这一试验，可以预期以将来的模型实现进一步改善。这些结果是以客观过程得到的，不依赖于有经验的阴道镜检查师的主观印象。该仪器同样适用于阴道镜检查师、受过训练的护士实践者或医事辅助人员使用。在发展中世界，它还有基本筛查的作用。
本发明在范围上不受这里描述的具体实施例的限制。的确，除了这里描述的那些之外，对于本领域的技术人员而言，根据前面的描述和附图，对本发明的各种修改将是显而易见的。这些修改是要落入所附权利要求的范围内。此外，这里描述的全部实施例被认为是可以广泛应用的，且在合适的情况下可与任何和全部其他相一致的实施例组合。
在本申请通篇引用的所有参考文献、图件、专利和公开的专利申请都在这里被作为参考纳入本申请。