用于鉴定生物组织的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了用于分析、定位和/或鉴定组织类型的系统、方法和装置。所述方法包括分析、定位和/或鉴定一个或多个组织样品，其特征在于，所述方法包括：(a)从一个或多个组织样品中的位置产生气态组织颗粒，(b)将气态组织颗粒从所述位置传输到分析仪中，(c)使用分析仪来产生基于气态组织颗粒的组织相关数据，以及(d)基于组织相关数据来分析、定位和/或鉴定一个或多个组织样品。当一个或多个手术工具是电离作用的集成部件时，本发明专利技术可以与手术过程密切联合使用，或者本发明专利技术也可以用作单独的质谱探针，用于分析一个或多个组织部分。

【技术实现步骤摘要】
用于鉴定生物组织的系统和方法相关的优先权申请本申请要求2009年5月27日提交的第61/181,421号美国临时申请的优先权，通过引用将其内容并入本文。专利
本专利技术涉及用于分析、定位和/或鉴定组织的系统和方法。更具体地，本专利技术涉及通过将组织分解和诸如质谱分析的分析方法相结合来实时地和原位地分析、定位或鉴定组织的装置、系统和方法。专利技术背景在整个申请中，在方括号中引用的多篇参考文献是用于更加充分地描述本专利技术所属领域的状况。因此通过引用将这些参考文献的公开内容并入本专利技术中。在恶性疾病过程的诊断和治疗期间，病变或异常组织的鉴定是至关重要的。通常，基于使用影像学方法所获取的信息来诊断癌症。某些影像学方法(CT、MRI)能给出高分辨率成像，但不能提供足够的信息来鉴定恶性增殖。其它方法，尤其是核成像技术，提供了较差的分辨率，但是却易于鉴定包括各种类型癌症的增殖组织部分。因此，可以联合使用两种类型的成像方法(PET/CT、PET/MRI)来鉴定和正确定位癌症。通常，通过组织学或细胞学方法得到确诊。组织学是用于鉴定异常/病变组织的金标准方法，因此组织分类是基于组织样品的组织学检查。组织学方法通常包括以下步骤：(1)取样(活组织检查或手术)，(2)固定样品，其中主要使用福尔马林，(3)将样品处理或包埋到固体基质中，(4)切割获得2-10μm厚的切片，(5)染色，和(6)在显微镜下观察切片。染色能从根本上确定所获得信息的类型。常规的染色剂(例如伊红-苏木精)能够根据形态特征来鉴定细胞，然而免疫组织化学染色揭示了细胞中某些蛋白质的存在。作为组织学/组织病理学的替代方法，细胞病理学方法也被广泛地使用。对于细胞病理学方法，仅从生物液体或者直接从组织块(吸取细胞病理学)采集细胞作为样品，并且与组织学方法类似，在合适的染色处理后，在显微镜下观察样品。组织病理学/细胞病理学和影像学方法都成功地用于癌症的诊断和抗癌治疗的跟踪。但是，与手术前后可用的信息量相比，外科医生对于恶性组织相对于手术部位上可见特征的实际位置仅可得到很少的信息。在通常的情况下，外科医生依靠的是术前的成像和他/她自己的感觉，特别是触觉和视觉方面的感觉。通常，通过切除肿瘤的术中组织病理学检查来解决恶性组织的定位问题。通过将新切除的组织冷冻并将其送到病理学实验室中来进行术中组织病理学检查，在实验室中将样品切片、染色并在显微镜下检查。该步骤的目的是检查切除组织的所有边界是否都是“清晰的”(即，仅切到健康组织)。虽然该步骤被广泛地使用，但是它有一些缺陷，包括病人需要在手术室中暴露手术伤口约20分钟的时间和样品的次优化处理导致结果的可靠性低。为术中肿瘤定位而开发的其它方法包括手术期间使用各种影像学方法。超声波检查和X射线荧光检查已长期用于跟踪手术过程，但是它们的使用通常会中断手术介入。最近，已经开发出基于MRI和CT的专用成像系统用来为外科医生提供实时信息。最近，术中成像系统已配备有导航装置，有助于将图像联系到视觉可见特征。虽然这些系统被证明在某些应用中非常有用，例如在脊柱手术中，但是它们不能鉴定手术区域的少量肿瘤组织或小的近处转移。最近开发的一组有前景的技术利用恶性组织的选择性化学标记。标记分子携带放射性核素或荧光部分。因为增殖性细胞积累这些分子，所以例如通过伽马照相机或红外照相机可以观察到它们。这些方法成功地用于检测近处转移，例如检测原发肿瘤附近的积累肿瘤细胞的所谓前哨淋巴结。这些方法的缺点在于它们对某些肿瘤的选择特性、它们与手术技术的不相容性和标记的不利副作用。必须注意，可以借助于近红外双光子激光器诱发的荧光来检测黑色素瘤而无需进行标记，但是这种技术仅能用于检测皮肤表面上的原发黑色素瘤。通常可以根据恶性肿瘤的加速代谢而将恶性肿瘤与健康组织区分开。肿瘤细胞积累基本营养素或与这些基本营养素类似的分子(例如氟代脱氧葡萄糖--FDG)。当利用放射性核素(PET中的18FDG)或荧光部分标记这些营养素或假营养素分子时，使用适当的显像方法能观察到肿瘤。除加速的代谢之外，肿瘤在许多不同方面与健康细胞不同。例如，从小的代谢组分的分布到不同的蛋白质表达和翻译后修饰模式，肿瘤显示出明显不同的化学组成。这些化学特征可用于肿瘤的免疫组化检查，以及用于使用红外分光光度法或质谱法的组织切片的化学成像。在这些方法中，质谱法是唯一可以作为使用不同组织的不同化学组成的原位和体内组织鉴定工具的基础的技术。为了分析气态或挥发性材料，已常规开发出质谱电离法。这些电离法的一个缺点在于，它们缺乏分析不挥发性化合物的能力。此类化合物包括肽、蛋白质、核酸、碳水化合物等；即约90％的生物学相关分子。从二十世纪七十年代开始，已开发出电离法的新家族，其能够在气/固或气/液界面上将凝相分子直接转化为离子，并且随后从表面解吸新生离子。这些电离法总称为“解吸电离”方法。第二代解吸电离法采用替代的电离方式，即，通过利用所谓的分析束(analyticalbeam)来进行电离。分析束包括被引导到样品表面上的高能粒子(原子、分子、原子或分子的离子、光子等)。分析束对表面的冲击引起微爆炸，从而产生表面材料的气态离子和分子。利用分析束的早期方法是等离子解吸电离，其使用由锎同位素的放射性衰变而产生的高能粒子[MacfarlaneRD，etal.Science,191(4230),920-925.1976]。等离子解吸利用种类不清的发散束，而二次离子质谱(SIMS)使用由静电场加速到10-30keV的原子或簇离子的准直束[Bennighoven,A,SurfaceScience28(2)541-1971]。由于聚焦离子束的截面，SIMS能够实现高达10nm的空间分辨率。尽管空间分辨率很高，但是对经历SIMS电离的分子的分子量范围的限制大大阻碍了SIMS的广泛应用。通常，可以利用SIMS检测分子量低于1kDa的分子，但是即使在这样窄的分子量范围内，对于较重的离子也较难检测。方法还可以用于深入分析(动态SIMS)，但是，在这种情况下，较高能量的离子束主要产生原子离子。还开发了利用SIMS电离研究液体样品(液体SIMS；LSIMS)[Aberth,W,AnalyticalChemistry,54(12)：2029-20341982]。液体SIMS与原有技术相比具有许多优点，包括：更宽的分子量范围(MW<10kDa)、更好的可重复性和灵敏性。LSIMS的一个缺点在于，在分析之前必须将样品溶于甘油或硝基苯甲醇中。此步骤经常涉及溶解性问题，并且固体样品溶解后显然无法进行任何种类的空间解析分析。其它缺点包括：对以这种方式电离的物质的分子量的限制虽然更小，但还存在。通过用高速惰性气体原子束代替一次离子束，进一步发展了LSIMS方法。该高速惰性气体原子束技术称为“快速原子轰击”(FAB)，并且与LSIMS相比具有更多的优点[Williams,DHetal,JACS,103(19)：5700-57041981]，但是该方法实际上还保留了原有方法的所有缺点，包括对分子量的高度限制和空间解析分析能力的损失。SIMS技术的发展的另一个方向是增加入射(一次)离子的质量。最终，此研究导致了所谓的大簇碰撞(massiveclusterimpact，MCI本文档来自技高网...

【技术保护点】
分析、定位和/或鉴定一个或多个组织样品的方法，其特征在于，所述方法包括：(a)从所述一个或多个组织样品中的位置产生气态组织颗粒，(b)将所述气态组织颗粒从所述位置传输到分析仪中，(c)使用所述分析仪来产生基于所述气态组织颗粒的组织相关数据，以及(d)基于所述组织相关数据来分析、定位和/或鉴定所述一个或多个组织样品。

【技术特征摘要】
2009.05.27 US 61/181,4211.用于分析、定位和/或鉴定一个或多个组织样品的系统，其包括：分解装置，其被配置为接触所述一个或多个组织样品的位置并且从所述位置产生气态组织颗粒，其中所述分解装置通过超声处理、焦耳加热、接触加热和辐射加热之一进行工作；传输装置，其被配置成将所述气态组织颗粒从所述位置传输到分析仪中；和与所述传输装置可操作地连接的分析仪，所述分析仪被配置为产生基于所述气态组织颗粒的组织相关数据，其中所述组织相关数据可以用于分析、定位和鉴定所述一个或多个组织样品中的至少一种。2.用于在手术过程中原位地鉴定一个或多个组织样品的系统，其特征在于，所述系统包括：具有分解部分的手术装置，所述分解部分用于接触所述一个或多个组织样品的位置以从所述位置产生气态组织颗粒，其中所述分解部分通过超声处理、焦耳加热、接触加热和辐射加热之一进行工作；传输管，用于收集所述气态组织颗粒并将所述气态组织颗粒从所述位置传输到质谱仪中，其中所述传输管被共轴地安装到所述手术装置上；用于在所述传输管中产生压力梯度的泵，以便于所述气态组织颗粒从所述位置传输到所述质谱仪中；用于电离所述气态组织颗粒从而产生多个气态的源于组织的离子的电离装置；与所述传输管可操作地连接的质谱仪，其用于产生基于多个气态的源于组织的离子的组织相关质谱数据，其中通过将所述组织相关质谱数据与对应于多种已知组织类型的质谱记录库进行比较来连续分析或鉴定所述一个或多个组织样品；以及反馈装置，其用于将所述一个或多个组织样品的分析或鉴定信号传输到使用者，其中所述信号传输连续地显示给所述使用者。3.质谱数据获取方法，其包括：使样品中的目的区域与能够产生气态样品颗粒的分解装置相接触，其中所述分解装置通过超声处理、焦耳加热、接触加热和辐射加热之一进行工作；产生气态样品颗粒，其中所述气态样品颗粒包括带电样品颗粒和中性样品颗粒中的至少一种；将多个所述气态样品颗粒从所述目的区域传输到质谱仪中；以及使用所述质谱仪来获取响应于来自所述目的区域的气态样品颗粒的样品相关数据。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述产生步骤在基本上大气压下实现。5.生物组织分析方法，其包括：使用已知的手术工具从样品中的靶位置产生大量样品颗粒，其中在产生所述大量样品颗粒之前不制备所述靶位置，其中所述大量样品颗粒包括气态带电颗粒和气态中性颗粒中的一种或多种，其中所述手术工具包括电手术工具、激光手术工具或超声手术工具中的一种；将至少一部分所述样品颗粒从所述靶位置传输到样品分析仪中；使用所述样品分析仪分析至少一部分所述样品颗粒；产生响应于所述分析的数据；解释所述产生的数据以生成响应于所述样品中靶位置的特性的结果；以及将所述结果传递给使用者。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，大量样品颗粒在基本上大气压下产生。7.如权利要求5所述的方法，还包括电离所述样品与所述分析仪之间的至少一部分所述气态中性颗粒。8.样品分析方法，其包括：使用分解装置以从样品中的位置产生样品颗粒，其中所述样品颗粒在基本上大气压下产生，其中所述分解装置通过超声处理、焦耳加热、接触加热和辐射加热之一进行工作；将所述分解装置产生的第一多个所述样品颗粒传输远离所述位置；将所述分解装置产生的第二多个所述样品颗粒呈递到能够产生响应于多个样品颗粒的数据的分析仪中；分析所述分解装置产生的第三多个所述样品颗粒；以及将所述分析步骤的结果传递给使用者。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在产生所述样品颗粒之前不制备所述样品。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述样品颗粒包括带电的气态样品颗粒、中性气态样品颗粒、带电的气溶胶样品颗粒和中性气溶胶样品颗粒中的一种或多种。11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述样品颗粒包括单个分子、分子群和分子簇中的至少一种。12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述样品颗粒呈递到所述分析仪中的步骤包括使用具有接近所述样品的第一端和接近所述分析仪的第二端的传输装置传输所述第一多个样品颗粒。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述传输装置的工作温度为约20℃至约400℃。14.如权利要求12所述的方法，还包括在所述传输装置的第一端与所述传输装置的第二端之间产生压力差以促进所述第一多个样品颗粒向所述分析仪移动。15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述传输装置含有被配置成捕获大颗粒的填充物。16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述传输装置包括自由部分和固定部分，其中所述自由部分在使用期间具有移动范围，并且其中所述固定部分在使用期间基本上保持静止。17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，泵被用于产生所述压力差。18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述泵被插入在所述分解装置与所述分析仪之间。19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述泵为文丘里气体喷射泵。20.如权利要求17所述的方法，还包括用并入所述泵的电离装置电离至少一些所述样品颗粒以产生样品离子。21.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述分析仪包括被配置成分析离子的分析仪。...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹坦·塔卡茨，
申请(专利权)人：英国质谱有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB