用分子化学成像区分结石和组织制造技术

公开了用于检测胆道系统中的结石的系统和方法。该系统包括照明源、过滤第一组照明光子和第二组照明光子的一个或多个滤波器、以及相关的处理器和检测器。该系统还设计为生成图像数据集和生成关于结石的位置的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用分子化学成像区分结石和组织相关申请的交叉引用本申请要求2018年8月17日提交的题为“DISCRIMINATIONOFCALCULIANDTISSUESWITHMOLECULARCHEMICALIMAGING”的美国临时申请序列号62/719,462的优先权，该临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
人或动物体内结石或石块的存在是一种会引起不适、有时还会引起明显疼痛的常见医学状况。结石会在身体运送或分泌液体的各种部位中形成，包括泌尿系统、胆囊和相关的胆道系统、唾液腺、胃肠道和泪道。其中，胆囊和相关的胆道系统中的结石是常见的并且对治疗提出了挑战。在美国，大约10-15％的成年人口在胆道系统中存在结石，每年有大约一百万病例。胆结石病是美国花费最高的消化系统疾病，估计的年花费为50亿美元。在美国，大约有2000万人患有胆结石，导致每年超过一百万例的住院和700,000例手术程序。胆结石存在于大约6.5％的男性和10.5％的女性中，并且胆结石的患病率随年龄增长而增加。在胆囊和相关的胆道系统中形成的结石由各种材料形成，具体取决于患者的饮食、遗传和其他因素。通常，化合物包括由肝脏分泌并形成胆汁的胆固醇、胆汁盐和胆红素。如果一个或多个结石长到足以阻塞胆管的大小，则会导致明显的疼痛。如果问题持续存在并足够严重，则常规的治疗选择是腹腔镜胆囊切除术，其经由在相机的帮助下在腹部开一小切口来手术切除胆囊。尽管这项技术已经通过技术进步得到改进，但其仍然困难并偶尔会导致从微创腹腔镜手术“转变”为更具侵入性的开放式外科手术。由于胆囊的不可视、胆囊发炎、胰周液、多个结石的存在、肝硬化、腹膜内粘连和导管异常而会出现问题。从其他系统去除结石也会导致并发症。例如，唾液腺结石的去除有时会导致意外的面神经损伤。用来定位和去除结石的技术也会引起问题。通常使用放射学研究如内窥镜逆行胰胆管造影术(ERCP)来在胆道系统中定位结石，但它们是侵入性的，费时，且需要使用对比增强剂。对比增强剂常常令患者反感并且甚至可能有毒或引起过敏反应。可能导致并发症如胰腺炎、出血、穿孔和感染。研究如磁共振胰胆管造影(MRCP)已引起了人们的兴趣，但尽管侵入性较小，它们仍然昂贵且费时并需要使用对比增强剂。因此，需要在手术期间实时检测体内的关键解剖结构和结石而不使用对比增强剂的系统和方法。这样的系统和方法将允许外科医生检测原本难以定位的关键解剖结构和结石，如当被组织、脂肪、血液或其组合所掩盖时，从而减少外科并发症以及对额外的外科手术和程序的需要。
技术实现思路
本公开描述了医学成像系统。所述医学成像系统可与内窥镜结合使用。通常，医学成像系统包括照明源，该照明源配置为生成照明光子。照明光子被传输到一个或多个滤波器，所述滤波器配置为过滤第一多个照明光子并生成包含第一通带波长的第一多个过滤光子和包含第二通带波长的第二多个过滤光子。然后用第一多个过滤光子和第二多个过滤光子对样品照明以分别生成第一多个相互作用的光子和第二多个相互作用的光子。一个或多个检测器配置为检测所述第一多个相互作用的光子和第二多个相互作用的光子并生成一个或多个图像数据集。在另一个实施方案中，成像系统包括照明源，该照明源配置为对样品进行照明并生成相互作用的光子。一个或多个滤波器配置为过滤一个或多个第一多个相互作用的光子并传输第一通带波长，以及过滤一个或多个第二多个相互作用的光子并传输第二通带波长。第一和第二通带波长被传输到一个或多个检测器，所述检测器配置为检测第一通带波长和第二通带波长并生成一个或多个图像数据集。在又一个实施方案中，成像系统具有照明源，该照明源配置为用一个或多个具有第一波长的第一多个照明光子对样品进行照明以生成第一多个相互作用的光子，以及用具有第二波长的第二多个照明光子对样品进行照明以生成第二多个相互作用的光子。一个或多个检测器配置为检测所述第一多个相互作用的光子和所述第二多个相互作用的光子以生成一个或多个图像数据集。在一些实施方案中，本公开采用于2016年12月9日以申请号15/374,769提交、授予Treado等人、题为“MOLECULARCHEMICALIMAGINGENDOSCOPICIMAGING”并转让给ChemImageCorporation(宾夕法尼亚州匹兹堡)的美国专利申请公开号2018/0116494的成像系统，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。附图说明图1示意了根据一个实施方案的内窥镜，该内窥镜包括成像系统，该成像系统具有多个呈双偏振配置的保形滤波器。图1A为根据图1的实施方案的内窥镜的端视图。图1B示意了根据一个实施方案的具有CCD检测器的图案化保形滤波器配置。图2示意了根据一个实施方案的内窥镜，该内窥镜包括成像系统，该成像系统具有多个多元光学元件(MOE)滤波器；图2A为根据图2的实施方案的内窥镜的端视图。图2B为根据图2的实施方案的内窥镜的远端的横截面视图。图3示意了根据一个实施方案的内窥镜，该内窥镜包括成像系统，该成像系统具有保形滤波器。图3A为根据图3的实施方案的内窥镜的端视图。图4示意了根据一个实施方案的内窥镜，该内窥镜包括成像系统，该成像系统具有多个呈双偏振配置的保形滤波器以实现源照明调制。图4A为根据图4的实施方案的内窥镜的端视图。图4B为根据图4的实施方案的内窥镜的一个替代实施方案的端视图。图5示意了根据一个实施方案的内窥镜，该内窥镜包括成像系统，该成像系统具有声光滤波器。图5A为根据图5的实施方案的内窥镜的端视图。图6示意了根据一个实施方案的内窥镜，该内窥镜包括成像系统，该成像系统具有MOE滤波器轮。图6A为根据图6的实施方案的内窥镜的端视图。图7示意了根据一个实施方案的内窥镜，该内窥镜包括成像系统，该成像系统具有图案化标准具滤波器布置。图8为取自家猪的胆道系统的带标注照片。图9A包括两个图像——即得分图像和RGB图像及被取自家猪的胆道系统的胆囊所掩盖的结石的叠加检测。图9B包括两个图像——即得分图像和RGB图像及被取自家猪的胆道系统的胆囊管所掩盖的结石的叠加检测。图9C包括两个图像——即得分图像和RGB图像及被取自家猪的胆道系统的胆总管所掩盖的结石的叠加检测。图9D包括两个图像——即得分图像和RGB图像及被取自家猪的胆道系统的胰腺所掩盖的结石的叠加检测。图10为针对970/800的具有一致案例得分的结果的曲线下面积(AUC)和信噪比(SNR)与掩盖厚度(单位为毫米)的关系图，并且是针对被胆囊、胆囊管、胆总管和胰腺所掩盖的结石绘制的。图11A为实验过程中使用以区分胆总管与周围组织的样品的红绿蓝(RGB)图像。图11B为从周围组织区分胆总管的得分图像。图11C为胆总管的检测，其被叠加到胆总管的RGB图像上。具体实施方式本公开涉及可协助外科医生进行各种医学程序的术中医学成像系统。本文公开的系统适合用作独立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从周围组织区分结石的成像系统，所述成像系统包括：/n照明源，所述照明源配置为生成照明光子；/n一个或多个滤波器，所述滤波器配置为过滤第一多个照明光子并生成包含第一多通带波长的第一多个过滤光子和包含第二多通带波长的第二多个过滤光子，其中用所述第一多个过滤光子对样品进行照明以生成第一多个相互作用的光子和第二多个相互作用的光子；和/n一个或多个检测器，所述检测器配置为检测第一多个相互作用的光子和所述第二多个相互作用的光子和所述第二多个相互作用的光子并生成一个或多个图像数据集；和/n处理器，所述处理器处理所述一个或多个图像数据集并生成关于结石相对于周围组织的位置的信息。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180817 US 62/719,4621.一种用于从周围组织区分结石的成像系统，所述成像系统包括：
照明源，所述照明源配置为生成照明光子；
一个或多个滤波器，所述滤波器配置为过滤第一多个照明光子并生成包含第一多通带波长的第一多个过滤光子和包含第二多通带波长的第二多个过滤光子，其中用所述第一多个过滤光子对样品进行照明以生成第一多个相互作用的光子和第二多个相互作用的光子；和
一个或多个检测器，所述检测器配置为检测第一多个相互作用的光子和所述第二多个相互作用的光子和所述第二多个相互作用的光子并生成一个或多个图像数据集；和
处理器，所述处理器处理所述一个或多个图像数据集并生成关于结石相对于周围组织的位置的信息。


2.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述关于结石相对于周围组织的位置的信息为视觉图像。


3.根据权利要求2所述的成像系统，其中所述处理器使所述视觉图像中对应于所述结石的区域着色，从而增加所述结石与周围组织之间的视觉对比度。


4.根据权利要求1所述的成像系统，其中所述成像系统为内窥镜。


5.一种用于从周围组织区分结石的成像系统，所述成像系统包括：
照明源，所述照明源配置为对结石和周围组织进行照明，从而生成相互作用的光子；
一个或多个滤波器，所述滤波器配置为过滤一个或多个第一多个所述相互作用的光子并传输第一多通带波长以及过滤第二多个相互作用的光子并传输第二多通带波长；
一个或多个检测器，所述检测器配置为检测所述第一多通带波长和所述第二多通带波长并生成所述第一通带波长和所述第二通带波长的一个或多个图像数据集，
处理器，所述处理器处理所述一个或多个图像数据集并生成关于结石相对于周围组织的位置的信息。


6.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述关于结石相对于周围组织的位置的信息为视觉图像。


7.根据权利要求6所述的成像系统，其中所述处理器使所述视觉图像中对应于所述结石的区域着色，从而增加所述结石与周围组织之间的视觉对比度。


8.根据权利要求5所述的成像系统，其中所述成像系统为内窥镜。


9.一种用于从周围组织区分结石的成像系统，所述成像系统包括：
照明源，所述照明源配置为用一个或多个具有第一波长的第一多个照明光子对结石和周围组织进行照明以生成第一多个相互作用的光子，以及用具有第二波长的第二多个照明光子对结石和周围组织进行照明以生成第二多个相互作用的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·科恩，P·特雷亚多，S·斯泰瓦德，H·戈莫尔，A·萨米埃，A·兹里姆塞克，汪济航，
申请(专利权)人：化学影像公司，
类型：发明
国别省市：美国;US