用于肿瘤检测和/或监测的设备、系统和方法技术方案

提出了一种用于肿瘤检测和/或监测的设备、系统和方法。所提出的设备包括：第一分析单元(34)，其用于分析从感兴趣区域获得的光电体积描记，PPG，信号的PPG幅度的空间分布；第二分析单元(36)，其用于分析从所述PPG信号获得的动脉血氧饱和度的空间分布；以及评价单元(38)，其用于基于所述两个分析来检测和/或监测所述感兴趣区域中的肿瘤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于肿瘤检测和/或监测，尤其是用于对象(诸如人或动物)的癌症肿瘤的体内检测和/或监测的设备、系统和方法。
技术介绍
在Yang J,Staples O,Thomas LW,Briston T,Robson M,Poon E,ML,El-Emir E,Buffa FM,Ahmed A,Annear NP,Shukla D,Pedley BR,Maxwell PH,Harris AL,Ashcroft M.的文章“Human CHCHD4mitochondrial proteins regulate cellular oxygen consumption rate and metabolism and provide a critical role in hypoxia signaling and tumor progression”(J Clin Invest.2012年2月；122(2):600-11；doi:10.1172/JCI58780；Epub 2012年1月3日)中，描述了肿瘤细胞的氧敏机制的重要部分，其可以是朝向处置癌症的新方式的前期步骤。随着肿瘤迅速地生长和扩大，将氧气带给其细胞的血管的网络不能维持，这使一些细胞对氧气饥饿或“缺氧”。这将杀死正常细胞，但是癌细胞已经演变为通过启动被称为缺氧诱导因子(HIF)的蛋白质来击败这些条件，其继而启动细胞内的其他分子。该级联(被称为HIF响应)鼓励新血管在肿瘤周围生长并且生长到肿瘤中。其还通过使用备选方法产生能量来帮助肿瘤适应于缺氧条件。在由国家癌症研究所(National Cancer Institute)支持的最新研究之一中，基于磁共振成像的较小的肿瘤被发现比较大的那些肿瘤显著地更好地氧合。这确认了示出取决于肿瘤的尺寸的缺氧环境的范围的先前的调查研究。不管低氧水平而能够茁壮成长的肿瘤细胞更可能对处置有抵抗力。先前研究已经示出靶向HIF响应能够阻止肿瘤生长和扩散，并且改进停止新血管的生长(所谓的“抗血管形成”)的药物的效果，因此这些结果能够为未来的更高效的癌症处置带来希望。US 2004/039268A1公开了一种用于量化靶系统的动态响应的系统和方法。使用其中血红蛋白是吸收性的光学波长(诸如近红外)针对人类(或动物)的靶组织部位获得光学断层摄影的时间序列以观察人类的血管的性质。可以将数据与例如来自健康人类的对应的组织部位或来自人类的另一对应的组织部位的基线数据相比较。例如，可以将人类的疑似癌症乳房与已知健康乳房相比较以检测血管中的差异。量度可以由流量、氧供需失衡和外围效应机理的更改调节的证据组成。可以与靶系统的多个部位之间的协调交互一起对靶组织部位的功能进行分析。US 2013/274610 A1公开了一种用于心血管脉动波的可视化的方法。利用穿过身体的皮肤的光对活体进行照射以用于经由吸收和/或散射与活体的血管系统相互作用。在聚焦帧中将从活体反射的光收集到图像捕获设备中。通过图像捕获单元捕获一系列帧。将帧的系列的帧乘以与身体的周期性生理过程同步的参考函数。通过将帧的系列的帧上的相应的像素总结到参考函数形成相关性图像。根据身体的周期性生理过程的相位，从相关性图像计算表示活体中的血液脉动波的动态的输出图像。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于自动、非侵扰、快速、可靠并且客观的肿瘤检测和/或监测的设备、系统和方法。在本专利技术的第一方面中，呈现了一种用于肿瘤检测和/或监测的设备，所述设备包括：-接口，其被配置为接收输入信号，所述输入信号表示200nm与1200nm之间的范围中的至少两个不同的波长处的从对象反射的电磁辐射，-信号提取单元，其被配置为从所述输入信号提取来自感兴趣区域的光电体积描记，PPG，信号，-第一分析单元，其被配置为分析从所述感兴趣区域获得的PPG信号的PPG幅度的空间分布，-第二分析单元，其被配置为分析从所述PPG信号获得的动脉血氧饱和度的空间分布，以及-评价单元，其被配置为基于所述两个分析来检测和/或监测所述感兴趣区域中的肿瘤。在本专利技术的另一方面中，呈现了一种对应的方法。在本专利技术的又一方面中，呈现了一种用于肿瘤检测和/或监测的系统，所述系统包括：-检测单元，其被配置为检测200nm与1200nm之间的范围中的至少两个不同的波长处的从对象反射的电磁辐射，以及-本文公开的设备，其用于肿瘤检测和/或监测。在本专利技术的又一方面中，提供了一种包括程序代码单元的计算机程序，当在计算机上执行所述计算机程序时所述程序代码单元用于令计算机执行本文公开的方法的步骤；并且提供了一种非暂态计算机可读记录介质，在所述非暂态计算机可读记录介质中存储了计算机程序产品，所述计算机程序产品在由处理器运行时令本文所公开的所述方法被执行。在从属权利要求中限定了本专利技术的优选实施例。应当理解，请求保护的方法、处理器、计算机程序和介质具有与请求保护并且如从属权利要求中定义的系统相似和/或相同的优选实施例。本专利技术基于以下思想：检测组织中的癌症肿瘤的精确位置和/或基于对血管或微循环中的局部改变和局部动脉血氧饱和度(SpO2)的改变的分析来监测癌症肿瘤的发展。与SpO2改变的空间成像结合的血液脉动性的空间分析(通常还被称为PPG成像)被用于实现改进的癌症的诊断和处置效果的监测。换言之，根据本专利技术来测量肿瘤周围的脉动的动脉血液的幅度的改变以及健康组织和癌组织周围的SpO2(动脉血氧饱和度)的改变的动态中的差异。血容量的DC水平、组织血红蛋白状态、任何3D图像因此都不是根据本专利技术的总体思想来获得的，而是脉动的动脉血和其氧合的空间分布被用于期望的肿瘤检测和/或监测。本专利技术评价体积描记(PPG)信号。光电体积描记术(PPG)是评估感兴趣区或者感兴趣体积的光反射率或者透射的时变变化的光学测量技术。PPG基于这样的原理：血液与周围组织相比吸收更多光，因此血液体积中的随着每个心跳的改变对应地影响透射或者反射率。除关于心率的信息之外，PPG波形能够包括可归因于诸如呼吸的另外的生理现象的信息。通过评估在不同波长(通常是红色或者红外的)处的透射率和/或反射率，血氧饱和度能够被确定。用于测量对象的心率和(动脉)血氧饱和度(也被称为SpO2)的常规脉搏血氧计(在本文中也被称为接触式PPG)被附着到对象的皮肤，例如被附着到手指端部、耳垂或者额头。因此，它们被称为“接触式”PPG设备。典型的脉搏血氧计包括作为光源的红色LED和红外LED以及用于检测已经被发射通过患者组织的光的一个光电二极管。市场上可购得的脉搏血氧计在红色波长处的测量与红外波长处的测量之间快速切换，并且因此在两个不同波长处测量组织的相同区或者体积的透射率。这被称为时分复用。在每个波长处的关于时间的透射率给出针对红色和红外波长的PPG波形。尽管接触式PPG被视为基本上是非侵入技术，但是接触式PPG测量常常被体验为是不舒适的和侵扰的，这是由于脉搏血氧计被直接附着到对象并且任何线缆限制运动的自由并且可能阻碍工作流程。最近，用于非侵扰测量的非接触式、远程PPG(R-PPG)设备(在本文中也被称为相机rPPG设备)已经被引进。远程PPG利用被设置为远离感兴趣对象的光源，或者一般而言，辐射源。类似地，检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于肿瘤检测和/或监测的设备，所述设备包括：‑接口，其被配置为接收输入信号，所述输入信号表示200nm与1200nm之间的范围中的至少两个不同的波长处的从对象反射的电磁辐射，‑信号提取单元，其被配置为从所述输入信号提取来自感兴趣区域的光电体积描记，PPG，信号，‑第一分析单元，其被配置为分析从所述感兴趣区域获得的PPG信号的PPG幅度的空间分布，‑第二分析单元，其被配置为分析从所述PPG信号获得的动脉血氧饱和度的空间分布，以及‑评价单元，其被配置为基于所述两个分析来检测和/或监测所述感兴趣区域中的肿瘤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 EP 14162629.1;2014.03.31 US 61/972,5021.一种用于肿瘤检测和/或监测的设备，所述设备包括：-接口，其被配置为接收输入信号，所述输入信号表示200nm与1200nm之间的范围中的至少两个不同的波长处的从对象反射的电磁辐射，-信号提取单元，其被配置为从所述输入信号提取来自感兴趣区域的光电体积描记，PPG，信号，-第一分析单元，其被配置为分析从所述感兴趣区域获得的PPG信号的PPG幅度的空间分布，-第二分析单元，其被配置为分析从所述PPG信号获得的动脉血氧饱和度的空间分布，以及-评价单元，其被配置为基于所述两个分析来检测和/或监测所述感兴趣区域中的肿瘤。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一分析单元被配置为检测具有比其他位置更高的PPG幅度的位置。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二分析单元被配置为随时间分析动脉血氧饱和度的所述空间分布。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第二分析单元被配置为检测示出与其他位置不同的所述动脉血氧饱和度的改变的动态的位置。5.根据权利要求3所述的设备，还包括控制器和/或用户接口，所述控制器和/或用户接口被配置为诱导对所述对象的氧供应的改变。6.根据权利要求1所述的设备，还包括第三分析单元，其被配置为分析从所述PPG信号获得的组织氧饱和度的空间分布。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第三分析单元被配置为检测具有比其他位置更低的组织氧饱和度的位置。8.根据权利要求1所述的设备，还包括第四分析单元，其被配置为分析皮肤颜色的空间一致性。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述评价单元被配置为随时间评价所述分析的结果，以随时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·O·基伦科，G·德哈恩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL