肿瘤边缘评估制造技术

提供了一种用于确定组织区域TR的组织类型TY的系统SY，其中，至少三条光纤的远端OFDE

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】肿瘤边缘评估
本专利技术涉及用于确定组织类型的基于光学的系统和方法。更具体地说，光学系统和方法可用于识别组织类型，例如，健康组织、良性组织、恶性或肿瘤组织、脂肪组织、肌肉组织、胶原蛋白组织、弹性蛋白组织、神经组织、肝组织、结肠组织、肺组织或脑组织。尽管本专利技术可以用于确定一般医学领域中的组织类型，但是本专利技术特别应用于癌症手术期间的肿瘤边缘的评估中，并且可以示例性地用于乳房保留手术中以确保足够的组织去除。
技术介绍
在许多医学领域，重要的是能够区分不同的组织类型。例如，在肿瘤学中，例如，健康组织、恶性组织和良性组织之间的区分对于确定需要移除多少组织以及评估已经被移除的组织类型很重要。在通过乳房保留手术期间，在乳房肿瘤的手术切除(例如乳房切除术)的手术中，临床目标是完全切除肿瘤组织。理想情况下，应切除肿瘤组织以及周围1-2mm的边缘(即阴性边缘)。留在患者体内的任何肿瘤组织(即阳性边缘)都可能导致肿瘤复发，并且随后需要进行额外的手术或放疗。在手术之前，通常使用例如乳房X线照相术、计算机断层摄影术(即CT)、磁共振成像即MRI或超声来术前图像产生切除计划。对于不可触及的肿瘤或接受新辅助化疗的患者，将标记物放置在肿瘤中以在手术期间进行引导。在手术期间中，注射蓝色染料以定位附近的淋巴结，针对是否存在肿瘤细胞检查淋巴结。手术后，对切除的肿瘤进行病理分析以确定组织切除的完整性，这通常需要两天。当进行外科手术肿瘤切除时，外科医师使用标记物、蓝色染料、组织的触觉反馈以及对术前图像的思维导图来引导切除。但是，肿瘤边缘的定义可能很差，并且缺乏对组织类型的准确指导和实时反馈会导致显著比例的阳性边缘，其需要在后期进行额外的手术或放疗。已经提出了各种光学技术来解决这个问题，包括使用漫反射光谱法，即DRS。DeBoer，L.L.等人的题为“Fat/waterratiosmeasuredwithdiffusereflectancespectroscopy,DRS,todetectbreasttumorboundaries”；BreastCancerResTreat(2015)152：509-518；“DeBoer1”的文献涉及使用漫反射光谱术在乳房保留手术中的肿瘤边缘识别。报道了将肿瘤与良性组织区分开的光学参数。报道的最合适的光学参数涉及脂肪和水的吸收。在扩展的近红外波长区域(大约1000–1600nm)中的脂肪与水的比例提供了对良性和肿瘤部位的最佳区分，并提供了100％的敏感性和特异性，不包括脂肪和肿瘤之间的边界部位。另一个与同一DRS光学技术有关的文档，deBoer，L.L.等人的标题为“UsingDRSduringbreastconservingsurgery:identifyingrobustopticalparametersandinfluenceofinter-patientvariation”，第7卷，第12号，2016年12月1日，BiomedicalOpticsExpress5188；“DeBoer2”；解决了切除过程中可能会妨碍这种基于光的技术的患者间差异和组织生理变化。该文件报告，体内进行的测量与体外进行的测量没有显著差异。该文件得出的结论是，DRS是在乳房保留手术期间检测肿瘤组织的可靠技术。另一个也与DRS有关的文件，WO2012143816，涉及基于光谱学测量来区分单个患者中的恶性组织与正常组织和良性组织。从正常组织的光谱测量开始，获得针对正常类别的参考值。利用其他组织的光谱测量，当光谱特性落在定义参考类别的阈值之外时，可以将数据点分配给(一个或多个)新的类别。也可以定义不同类别之间的阈值。查找到恶性组织的转变是基于将光谱值与区分正常和良性与恶性组织的分类阈值进行比较。因此，将正常光谱测量的基础针对个体患者特征进行调谐。据报道，与所有患者数据库的参考相比，从该参考中区分正常、良性和恶性更为有效。然而，仍然需要使用光学技术来改善组织分类。
技术实现思路
本专利技术寻求使用光学技术来改善组织分类。提供了一种系统和相关的计算机程序产品。该系统和计算机程序产品适用于医学领域中，特别是在肿瘤学中，并且特别关于乳腺癌手术的示例性领域进行了描述。然而，应当理解，本专利技术适用于使用光学技术的组织分类的更广泛医学领域中。如权利要求1中所限定的，提供了一种用于确定组织区域的组织类型的系统。所述系统包括光学探头、光谱测量系统和处理单元。所述光学探头具有远端和至少三条光纤，每条光纤具有设置在光学探头的远端处的远端和与光谱测量系统光通信的近端。所述光谱测量系统包括至少一个光源和至少一个光学探测器。每条光纤的每个近端与所述至少一个光源中的一个光源或所述至少一个光学探测器中的一个光学探测器光通信，并且每条光纤的每个远端被布置所述在光学探头的远端，使得当所述组织区域与所述光学探头的所述远端接触时，在所述至少一个光源与所述至少一个光学探测器之间的组织区域内限定多条相交的光路。所述处理单元与所述光谱测量系统通信，并且被配置为使光谱测量系统生成对应于所述多条相交的光路中的每条光路的光谱测量数据，并且被配置为根据所述光谱测量数据来生成指示针对相应的光路的组织类型的组织信号。所述处理单元还被配置为：将每个组织信号与针对所述组织类型的参考阈值进行比较；并且将每个组织信号与所述组织信号的平均值进行比较；并且如果i)所述组织区域中的每个组织信号与所述参考阈值相比指示其对应的组织不是所述组织类型，并且ii)所述组织区域中的至少一个组织信号位于所述组织信号的平均值与所述参考阈值之间，并且所述至少一个组织信号与所述组织信号的所述平均值之间的差超过预定值，则将所述组织区域的至少部分识别为所述组织类型。光学探头中的三条或更多条光纤在所述至少一个光源与所述至少一个光学探测器之间的组织区域内提供相交的光路。与例如使用单条光路相比，通过提供多条光路，更大的表面积，并且由于光路在组织中的穿透，更大体积的组织区域可以被测量。有利地，这允许快速测量大面积或大体积的组织，这在示例性组织切除程序中可以减少为了扫描区域而必须将探头定位在组织上的次数。相交的光路提供了对组织区域的公共部分的采样，并且从而改善了由此获得的光谱测量数据之间的相关性。这有助于减少测量中的患者内变异性。通过使用相交的光路，还减少了由于在其末端稀疏地装有光纤的光学探头中的盲点而遗漏肿瘤的可能性。如本文后面将更详细描述的，处理单元使光谱测量系统生成与每条光路相对应的光谱测量数据，并根据其来生成指示每条光路的组织类型的组织信号。组织类型可以例如是“肿瘤组织”。先前已经在DeBoer1，DeBoer2和WO2012143816中报道了针对单个即非交叠的光路的这种组织类型的确定，其将遭受较大的患者间差异。这些引用提倡使用个人阈值而非患者间阈值，即基于人群的阈值，来区分组织类型与其他组织类型。在本专利技术中，处理单元将每个测量的组织信号与针对所述组织类型的参考阈值进行比较。所述参考阈值可以是人口阈值。所述处理单元还将每个测量的组织信号与测量的组织本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定组织(TI)的组织区域(TR)的组织类型(TY)的系统(SY)；所述系统包括光学探头(OP)、光谱测量系统(SMS)和处理单元(PU)；/n其中，所述光学探头(OP)包括远端(OPDE)和至少三条光纤(OF

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180424 EP 18169011.61.一种用于确定组织(TI)的组织区域(TR)的组织类型(TY)的系统(SY)；所述系统包括光学探头(OP)、光谱测量系统(SMS)和处理单元(PU)；
其中，所述光学探头(OP)包括远端(OPDE)和至少三条光纤(OF1..n)，每条光纤具有远端(OFDE1..n)和近端(OFPE1..n)，光纤的所述远端被设置在所述光学探头的远端(OPDE)，所述近端与所述光谱测量系统(SMS)光通信；
其中，所述光谱测量系统(SMS)包括至少一个光源(OS)和至少一个光学探测器(OD)；
其中，每条光纤的每个近端(OFPE1..n)与所述至少一个光源(OS)中的一个光源或所述至少一个光学探测器(OD)中的一个光学探测器光通信，其中，每条光纤的每个远端(OFDE1..n)被布置在所述光学探头(OPDE)的所述远端处，使得当所述组织区域(TR)与所述光学探头(OPDE)的所述远端接触时，在所述至少一个光源(OS)与所述至少一个光学探测器(OD)之间的所述组织区域(TR)内限定多条相交的光路(IOP1..k)；
其中，所述处理单元(PU)与所述光谱测量系统(SMS)通信，并且被配置为使所述光谱测量系统(SMS)生成与所述多条相交的光路(IOP1..k)中的每条光路相对应的光谱测量数据(SMD)，并根据所述光谱测量数据(SMD)来生成指示相应光路的组织类型(TY)的组织信号(Q1..k)；
其中，所述处理单元还被配置为：
将每个组织信号(Q1..k)与针对所述组织类型(TY)的参考阈值(QRT)进行比较；并且
将每个组织信号(Q1..k)与所述组织信号(Q1..k)的平均值(QMA)进行比较；并且
如果i)所述组织区域(TR)中的每个组织信号(Q1..k)与所述参考阈值(QRT)比较指示其对应的组织不是所述组织类型，并且ii)所述组织区域(TR)中的所述组织信号(Q1..k)中的至少一个位于所述组织信号(Q1..k)的所述平均值(QMA)与所述参考阈值(QRT)之间，并且所述至少一个组织信号(Q1..k)与所述组织信号(Q1..k)的所述平均值(QMA)之间的差异(Δ)的超过预定值(ΔP)，则将所述组织区域(TR)的至少一部分识别为所述组织类型(TY)。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考阈值(QRT)是患者间参考阈值，其在多个不同患者中区分所述组织类型(TY)与不同的组织类型。


3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述参考阈值(QRT)是个人参考阈值，所述个人参考阈值区分所述组织类型(TY)与不同的组织类型，并且是从与每个组织信号(Q1..k)相同的患者导出的。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，被识别为所述组织类型(TY)的所述组织区域的所述至少部分是与所述组织信号(Q1..k)中的所述至少一个的所述光路相对应的所述组织区域的部分。


5.根据权利要求1所述的系统，其中，被识别为所述组织类型的组织区域的所述至少部分是整个组织区域(TR)。


6.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述处理单元(PU)还被配置为：针对与所述组织(TI)上的所述光学探头(OP)的当前位置相对应的组织区域(TR)，并且针对与所述组织(TI)上的所述光学探头(O...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·H·W·亨德里克斯，G·W·吕卡森，K·C·J·韦杰布兰斯，J·W·施普利特霍夫，N·C·范德瓦尔特，
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