一种内窥式肿瘤血管正常化检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种内窥式肿瘤血管正常化检测系统及检测方法，该系统包括多模态光源模块、内窥探头、图像处理器、血流检测分析模块、血管形态学分析模块、人工智能分析模块及显示模块。该方法包括以下步骤：首先，肿瘤血流速度和血管形态测定；然后，肿瘤血管密度和血管分支节点和血管扭曲程度测定；最后，通过人工智能分析模块综合上述肿瘤血流速度、血管密度、扭曲程度，判定肿瘤血管是否正常化。本发明专利技术具有高时空分辨率、无创、无辐射、智能诊断等优点，通过监测肿瘤血管是否正常化，从而指导抗肿瘤药物在血管正常化窗口期的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种内窥式肿瘤血管正常化检测系统及检测方法
本专利技术涉及医疗器械
，尤其涉及一种内窥式肿瘤血管正常化检测系统及检测方法。
技术介绍
癌症是危害人类生命健康的重大疾病，每年夺走全球超过800万人的生命。世界卫生组织2019年9月发布的报告称，全球1/5的男性和1/6的女性在一生中会患上癌症，1/8的男性和1/11的女性将死于癌症。癌症预计将成为21世纪每个国家的首位死因，并且由于经济发展水平较高的国家脑卒中和冠心病的死亡率相对下降，癌症将会成为主要和唯一的阻碍期望寿命增长的疾病。根据最新的统计数据显示，恶性肿瘤死亡占中国居民全部死因的23.91％，癌症发病率呈逐年上升趋势，宫颈癌、鼻咽癌、肠癌、胃癌、食管癌等还将不断上升，每年恶性肿瘤所致的医疗花费超过2200亿。传统癌症治疗方式，包括手术、放疗、化疗、靶向治疗均具有不同的局限性。手术对于肿瘤未转移患者来说是首选的治疗方式，能直接将肉眼所见的肿瘤组织切除，但对于转移性患者手术治疗无能为力。放化疗能大面积多点杀伤肿瘤细胞，但同时亦可伤及正常组织细胞，产生程度不同的不良反应。靶向药物治本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内窥式肿瘤血管正常化检测系统，其特征在于，该系统包括：/n多模态光源模块，用于照明生物组织产生白光图像、特殊光谱图像以及散斑图像；/n内窥探头，用于伸入人体腔道进行照明和接收图像信号；/n图像处理器，与内窥探头相连，用于对内窥探头获取的白光图像进行图像处理操作，包括去马赛克、去噪、去雾、色彩增强；/n血流检测分析模块，与内窥探头相连，用于对内窥探头获取的散斑图像通过算法进行处理，得到血流流速图像；/n血管形态学分析模块，与血流检测分析模块相连，用于提取肿瘤血管形态结构，对肿瘤血管密度和血管扭曲程度测定；/n人工智能分析模块，与血管形态学分析模块相连，用于综合肿瘤血流流速、血管密度、扭曲...

【技术特征摘要】
1.一种内窥式肿瘤血管正常化检测系统，其特征在于，该系统包括：
多模态光源模块，用于照明生物组织产生白光图像、特殊光谱图像以及散斑图像；
内窥探头，用于伸入人体腔道进行照明和接收图像信号；
图像处理器，与内窥探头相连，用于对内窥探头获取的白光图像进行图像处理操作，包括去马赛克、去噪、去雾、色彩增强；
血流检测分析模块，与内窥探头相连，用于对内窥探头获取的散斑图像通过算法进行处理，得到血流流速图像；
血管形态学分析模块，与血流检测分析模块相连，用于提取肿瘤血管形态结构，对肿瘤血管密度和血管扭曲程度测定；
人工智能分析模块，与血管形态学分析模块相连，用于综合肿瘤血流流速、血管密度、扭曲程度，判定肿瘤血管是否正常化，并给出肿瘤血管正常化窗口期预测结果；
显示模块，与图像处理器、人工智能分析模块的输出端均相连，用于显示图像，并对肿瘤血管是否正常化的判定结果进行提示。


2.根据权利要求1所述的内窥式肿瘤血管正常化检测系统，其特征在于，多模态光源包括：近红外激光光源和LED光源；其中，近红外激光光源的中心波长范围为660nm～1380nm；LED光源的光谱组合成白光光谱，并且LED光源中至少包含400nm～430nm的UV光源。


3.根据权利要求1所述的内窥式肿瘤血管正常化检测系统，其特征在于，内窥探头包括相互连接的传光光纤束、图像传感器、活检钳道以及喷嘴；显示模块包括显示器和语音提示器。


4.根据权利要求1所述的内窥式肿瘤血管正常化检测系统，其特征在于，血流检测分析模块的硬件构成为现场可编程门阵列FPGA、专有Asic芯片或高性能显卡；人工智能分析模块的硬件构成为专有Asic芯片或高性能显卡。


5.一种内窥式肿瘤血管正常化检测方法，采用权利要求1所述的内窥式肿瘤血管正常化检测系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、通过内窥探头伸入人体腔道内，打开多模态光源中的激光光源，采集被照明的生物组织的肿瘤散斑图像，从散斑图像重建出肿瘤血流图像；
步骤2、打开多模态光源中的绿光LED和UV光LED光源，两者以1：1的光谱峰值比例进行混合光谱照明，并结合图像处理技术，获得肿瘤血管图像；
步骤3、从肿瘤血管图像中提取血管密度、血管直径以及血管分支节点；
步骤4、计算血管扭曲程度，并与预设的相同直径的正常组织血管比较，对肿瘤血管的扭曲程度进行分级；
步骤5、通过人工智能分析模块综合肿瘤血流速度、血管密度、扭曲程度，判定肿瘤血管是否正常化，并给出肿瘤血管正常化窗口期预测结果的语音提示。


6.根据权利要求5所述的内窥式肿瘤血管正常化检测方法，其特征在于，该方法的步骤1中获取肿瘤血流图像的具体方法为：
以Ns*Ns的窗口滤波器对原始散斑图像进行处理，获得归一化方差图像Vns(x,y)，处理公式为：



其中，Ns为窗口滤波器的尺寸大小，取值为5～11，Is(i,j)为窗口滤波器内的像素灰度值，i和j分别为窗口滤波器内的像素点的横纵坐标，为窗口滤波器内像素灰度的均值，x和y为新生成的归一化方差图像像素点的横纵坐标；
计算肿瘤的二维血流图像，公式为：



其中，v(x,y)即为血流图像。


7.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立龙，陈亚昕，袁茜，陈雪寒，杨静，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42