【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、本公开涉及医疗系统、装置和方法，特别是用于促进癌症的治疗的医疗系统、装置和方法。
2、癌症可以发展到一定程度，其中最合适的治疗是手术切除已经转移或对邻近器官系统产生负面影响的肿瘤。通常，在癌变组织的手术割除或切除期间，外科医生会割除一小份组织以提供为冷冻活检样本。冷冻活检样本继而通过冷冻组织学切片机进行分析，并由专业病理学家读者解读。这个过程是不精确的，可能会显著增加患者的手术时间，使患者面临更大的并发症风险。鉴于此，对用于所切除癌症样本的术中分析的全面和快速的方法的需求尚未得到满足。
3、以下参考文献可以是令人感兴趣的：美国专利号10,980,420、10,983,060、10,656,089、10,605,736、10,325,366、10,094,784、9,677,869、9,451,882、8,649,849、7,890,157、6,641,835、6,427,082、6,405,070、6,174,291、5,601,087；美国公开号：2020/0319108、2020/0367818、2020/0096447、2019/0223728、2019/0378292、2017/0367583、2017/0290515、2013/0237842、2007/0093703、2002/0007122；以及pct公开号wo 2020/148724 a1、wo 2017/177194a1、wo 2017/173315a1、wo 2017/075176a1、wo 2005/019800a2。
技术实现思路
1、本文提供了系统和方法，所述系统和方法解决了上述对能够全面和快速分析并表征组织中亚组织类型的系统和方法的未满足的需求。
2、在一些方面，本文公开的专利技术包括一种用于确定切除的组织样本中感兴趣的组织或细胞类型的存在的装置。在一些实施方式中，该装置包括：(a)表面，该表面用于接收从对象切除的组织样本；(b)光源，该光源被配置为发射激发信号；(c)光学组件，该光学组件与光源光学通信以将激发信号引导到在表面上接收的组织样本，并收集作为响应而从组织样本发射的固有荧光(autofluorescent light)；(d)检测器，该检测器与被配置为捕获从组织样本发射的固有荧光的光学组件光学通信；和/或(e)处理器，该处理器与检测器通信以生成从组织样本发射的固有荧光的至少一个图像。在一些实施方式中，对象患有或疑似患有疾病。在一些实施方式中，检测来自激光器的脉冲信号。在一些实施方式中，通过将激光信号检测用于触发收集固有荧光信号的数字化仪来减少信号定时抖动。在一些实施方式中，对象需要手术干预，由此外科医生需要能够区分不同类型的组织。在一些实施方式中，感兴趣的组织或细胞类型包括患病组织或细胞。在一些实施方式中，患病组织或细胞包括癌变组织或细胞。在一些实施方式中，处理器被配置为基于所生成的至少一个图像来确定切除的组织样本中疾病的存在。在一些实施方式中，处理器被配置为基于所生成的至少一个图像的一个或多个固有荧光特性来确定切除的组织样本中疾病的存在。在一些实施方式中，一个或多个固有荧光特性包括固有荧光寿命特性。在一些实施方式中，固有荧光寿命特性包括切除的组织的多个区域的多个荧光指数衰减特性。在一些实施方式中，处理器被配置为使用概率模型基于从组织样本发射的多荧光来确定组织样本中疾病的存在。在一些实施方式中，处理器被配置为基于所生成的至少一个图像来确定切除的组织样本的多个边缘中疾病的存在。在一些实施方式中，装置进一步包括机械台。在一些实施方式中，装置进一步包括扫描控制器，该扫描控制器与机械台、检测器、光学扫描元件(例如，一个或多个流电扫描镜)和光源电通信，以可操作地控制机械台、检测器、一个或多个流电扫描镜和/或光源。在一些实施方式中，扫描控制器可以与流电扫描镜驱动器电耦合和/或通信，该流电扫描镜驱动器被配置为使用一个或多个流电扫描镜来致动和扫描光源。在一些实施方式中，流电扫描镜驱动器可以包括线性和/或模拟电机驱动器，以防止将噪声耦合到敏感的电放大、衰减、模数信号转换和/或信号数字化中。在一些实施方式中，扫描控制器可被配置为同步驱动信号以致动一个或多个流电扫描镜并平移电动台，例如驱动光学扫描元件的扫描运动的电动台。在一些实施方式中，扫描控制器可被配置为使增益控制器(例如，增益微控制器)与脉冲控制器和/或光源的种子激光器的时钟和/或触发同步信号同步。
3、在一些实施方式中，机械台耦合到表面或光源。在一些实施方式中，机械台被配置为在三维中移动。在一些实施方式中，装置进一步包括扫描元件，该扫描元件耦合到光学组件以在组织样本上跨越多个位置扫描激发信号。在一些实施方式中，装置进一步包括扫描元件，该扫描元件耦合到光学组件以在组织样本上跨越多个位置扫描激发信号。在一些实施方式中，切除的组织样本在成像之前还没有被着色。在一些实施方式中，组织样本在成像之前已经暴露于交联剂。在一些实施方式中，组织样本包括乳房组织。在一些实施方式中，表面包括一次性托盘。在一些实施方式中，一次性托盘是无菌的。在一些实施方式中，光源是脉冲激光器。在一些实施方式中，脉冲激光器包括光纤激光器。在一些实施方式中，脉冲激光器是调q激光器。在一些实施方式中，光源是锁模激光器。在一些实施方式中，脉冲激光器是双光子。在一些实施方式中，脉冲激光器发射约300纳米(nm)至约400nm的波长。在一些实施方式中，脉冲激光器包括约1微焦耳(μj)至约3μj的脉冲能量。在一些实施方式中，脉冲激光器包括约10千赫兹(khz)至约1mhz的脉冲速率。在一些实施方式中，脉冲宽度可以包括100飞秒和2纳秒。在一些实施方式中，光学组件包括部分反射镜、多个光学元件，其中所述多个光学元件包括平凸透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凹透镜或其任何组合中的一个或多个。在一些实施方式中，多个光学元件包括熔融二氧化硅光学器件。在一些实施方式中，检测器包括一个或多个光电倍增管、基于半导体(例如，gaas、ingaas或硅)的传感器，或雪崩光电二极管。在一些实施方式中，检测器包括一个或多个二向色滤光器。在一些实施方式中，装置进一步包括一个或多个放大器，所述一个或多个放大器电耦合到检测器，被配置为放大当检测器检测到从组织样本发射的固有荧光时生成的电信号。在一些实施方式中，一个或多个放大器包括可编程衰减器、射频放大器、固定衰减器或其任何组合。在一些实施方式中，处理器包括现场可编程门阵列(fpga)。
4、在一些方面，本文提供的公开内容包括一种用于确定组织样本中感兴趣的组织或细胞类型的存在的方法。在一些实施方式中，该方法包括以下步骤：(a)在荧光成像系统中接收从对象切除的组织样本；(b)对切除的组织样本进行成像以确定切除的组织样本的一个或多个固有荧光特性；和/或(c)基于所成像的切除组织来确定切除的组织样本中感兴趣的组织或细胞类型的存在。在一些实施方式中，切除的组织样本在成像之前还没有被着色。在一些实施方式中，一个或多个固有荧光特性包括固有荧光寿命特性。在一些实施方式中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于确定切除的组织样本中感兴趣的组织或细胞类型的存在的装置，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述对象患有或疑似患有疾病。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述感兴趣的组织或细胞类型包括患病组织或细胞。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述患病组织或细胞包括癌变组织或细胞。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器被配置为基于所述所生成的至少一个图像来确定所述切除的组织样本中疾病的存在。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述处理器被配置为基于所述所生成的至少一个图像的一个或多个固有荧光特性来确定所述切除的组织样本中疾病的存在。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述一个或多个固有荧光特性包括固有荧光寿命特性。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述固有荧光寿命特性包括所述切除的组织的多个区域的多个荧光指数衰减特性。
9.根据权利要求3所述的装置，其中所述处理器被配置为使用概率模型基于从所述组织样本发射的固有荧光来确定所述组织样本中疾病的存在。
<...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于确定切除的组织样本中感兴趣的组织或细胞类型的存在的装置，所述装置包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述对象患有或疑似患有疾病。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述感兴趣的组织或细胞类型包括患病组织或细胞。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述患病组织或细胞包括癌变组织或细胞。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器被配置为基于所述所生成的至少一个图像来确定所述切除的组织样本中疾病的存在。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述处理器被配置为基于所述所生成的至少一个图像的一个或多个固有荧光特性来确定所述切除的组织样本中疾病的存在。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述一个或多个固有荧光特性包括固有荧光寿命特性。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述固有荧光寿命特性包括所述切除的组织的多个区域的多个荧光指数衰减特性。
9.根据权利要求3所述的装置，其中所述处理器被配置为使用概率模型基于从所述组织样本发射的固有荧光来确定所述组织样本中疾病的存在。
10.根据权利要求3所述的装置，其中所述处理器被配置为基于所述所生成的至少一个图像来确定所述切除的组织样本的多个边缘中疾病的存在。
11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括机械台。
12.根据权利要求11所述的装置，进一步包括控制器，所述控制器与所述机械台、检测器和所述光源电通信，以可操作地控制所述机械台、检测器和所述光源。
13.根据权利要求11所述的装置，其中所述机械台耦合到所述表面或所述光源。
14.根据权利要求11所述的装置，其中所述机械台被配置为在三维中移动。
15.根据权利要求1所述的装置，进一步包括扫描元件，所述扫描元件耦合到所述光学组件以在所述组织样本上跨越多个位置扫描所述激发信号。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述切除的组织样本在成像之前还没有被着色。
17.根据权利要求1所述的装置，其中所述组织样本在成像之前已经暴露于交联剂。
18.根据权利要求1所述的装置，其中所述组织样本包括乳房组织。
19.根据权利要求1所述的装置，其中所述表面包括一次性托盘。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述一次性托盘包括组织样本承载器，并且其中所述组织样本承载器被配置为机械地耦合到组织样本阻隔器。
21.根据权利要求20所述的装置，其中所述组织样本承载器和所述组织样本阻隔器机械地耦合以固定所述组织样本承载器的至少两个自由度。
22.根据权利要求19所述的装置，其中所述一次性托盘是无菌的。
23.根据权利要求1所述的装置，其中所述光源是脉冲激光器。
24.根据权利要求23所述的装置，其中所述脉冲激光器是调q激光器。
25.根据权利要求23所述的装置，其中所述脉冲激光器是双光子激光器。
26.根据权利要求23所述的装置，其中所述脉冲激光器是光纤激光器。
27.根据权利要求23所述的装置，其中所述脉冲激光器发射约300纳米(nm)至约400nm的波长。
28.根据权利要求23所述的装置，其中所述脉冲激光器包括约1微焦耳(μj)至约3μj的脉冲能量。
29.根据权利要求23所述的装置，其中所述脉冲激光器包括约10千赫兹(khz)至约50khz的脉冲速率。
30.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学组件包括部分反射镜、多个光学元件，其中所述多个光学元件包括平凸透镜、双凸透镜、双凹透镜、平凹透镜或其任何组合中的一个或多个。
31.根据权利要求30所述的装置，其中所述多个光学元件包括熔融二氧化硅光学器件。
32.根据权利要求1所述的装置，其中所述检测器包括一个或多个光电倍增管。
33.根据权利要求1所述的装置，其中所述检测器包括一个或多个二向色滤光器。
34.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一个或多个放大器，所述一个或多个放大器电耦合到所述检测器，被配置为放大当所述检测器检测到从所述组织样本发射的所述固有荧光时生成的电信号。
35.根据权利要求34所述的装置，其中所述一个或多个放大器包括可编程衰减器、射频放大器、固定衰减器或其任何组合。
36.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器包括现场可编程门阵列(fpga)。
37.一种用于确定组织样本中感兴趣的组织或细胞类型的存在的方法，所述方法包括：
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述切除的组织样本在成像之前还没有被着色。
39.根据权利要求37所述的方法，其中所述切除的组织样本在成像之前已经暴露于交联剂。
40.根据权利要求37所述的方法，其中所述一个或多个固有荧光特性包括固有荧光寿命特性。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述固有荧光寿命特性包括所述切除的组织样本的多个区域的多个荧光指数衰减特性。
42.根据权利要求37所述的方法，其中所述感兴趣的组织或细胞类型包括患病组织或细胞。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述患病组织或细胞包括癌变组织或细胞。
44.根据权利要求37所述的方法，其中所述组织样本包括来自结肠、乳房、前列腺、皮肤、脉管系统或其任何组合的组织。
45.根据权利要求37所述的方法，其中确定所述切除的组织中疾病的存在包括将所述切除的组织样本中的一个或多个边缘表征为患病或未患病。
46.根据权利要求37所述的方法，其中所述荧光成像系统包括脉冲荧光光源。
47.根据权利要求46所述的方法，其中成像包括检测响应于所述脉冲荧光光源向所述组织样本提供激发信号而从所述组织样本发射的固有荧光。
48.根据权利要求46所述的方法，其中所述脉冲荧光光源是脉冲光纤激光器荧光光源。
49.根据权利要求37所述的方法，进一步包括通知外科医生从所述对象切除第二组织样本。
50.根据权利要求49所述的方法，其中通知包括指向所述外科医生的声音、视觉显示或其任何组合。
51.根据权利要求37所述的方法，其中步骤(b)和(c)在至多5分钟内完成。
52.根据权利要求37所述的方法，其中确定所述组织样本中疾病的存在通过基于概率的模型来完成。
53.根据权利要求52所述的方法，其中所述基于概率的模型包括聚类、标量向量机、核svm、线性判别分析、二次判别分析、邻里成分分析、流形学习、卷积神经网络、强化学习、随机森林、朴素贝叶斯、高斯混合、隐马尔可夫模型、蒙特卡罗、限制玻尔兹曼机、线性回归或其任何组合。
54.根据权利要求37所述的方法，其中所述对象患有或疑似患有疾病。
55.根据权利要求37所述的方法，其中所述组织样本在成像之前被放置在所述荧光成像系统的组织样本承载器的表面上。
56.根据权利要求55所述的方法，其中所述组织样本承载器被配置为机械地耦合到组织样本阻隔器。
57.根据权利要求56所述的方法，其中所述组织样本承载器和所述组织样本阻隔器机械地耦合以固定所述组织样本承载器的至少两个自由度。
58.一种用于确定组织样本中感兴趣的组织或细胞类型的存在的方法，所述方法包括：
59.根据权利要求58所述的方法，其中所述切除的组织样本在成像之前还没有被着色。
60.根据权利要求58所述的方法，其中所述组织样本在成像之前已经暴露于交联剂。
61.根据权利要求58所述的方法，其中所述一个或多个固有荧光特性包括固有荧光寿命特性。
62.根据权利要求61所述的方法，其中所述固有荧光寿命特性包括所述切除的组织样本的多个区域的多个荧光指数衰减特性。
63.根据权利要求58所述的方法，其中所述感兴趣的组织或细胞类型包括患病组织或细胞。
64.根据权利要求63所述的方法，其中所述患病组织或细胞包括癌变组织或细胞。
65.根据权利要求58所述的方法，其中所述组织样本包括来自结肠、乳房、前列腺、皮肤、脉管系统或其任何组合的组织。
66.根据权利要求58所述的方法，其中对所述切除的组织中疾病的存在的所述确定包括将所述切除的组织样本中的一个或多个边缘表征为患病或未患病。
67.根据权利要求58所述的方法，其中所述荧光成像系统包括脉冲荧光光源。
68.根据权利要求67所述的方法，其中所述脉冲荧光光源包括脉冲光纤激光器。
69.根据权利要求67所述的方法，其中成像包括检测响应于所述脉冲荧光光源向所述组织样本提供激发信号而从所述组织样本发射的固有荧光。
70.根据权利要求58所述的方法，进一步包括通知外科医生从所述对象切除第二组织样本。
71.根据权利要求68所述的方法，其中通知包括指向所述外科医生的声音、视觉显示或其任何组合。
72.根据权利要求58所述的方法，其中步骤(c)和(d)在至多5分钟内完成。
73.根据权利要求58所述的方法，其中通过基于概率的模型来完成对所述组织样本中疾病的存在的所述确定。
74.根据权利要求73所述的方法，其中所述基于概率的模型包括聚类、标量向量机、核svm、线性判别分析、二次判别分析、邻里成分分析、流形学习、卷积神经网络、强化学习、随机森林、朴素贝叶斯、高斯混合、隐马尔可夫模型、蒙特卡罗、限制玻尔兹曼机、线性回归或其任何组合。
75.根据权利要求58所述的方法，其中所述对象患有或疑似患有疾病。
76.根据权利要求58所述的方法，其中所述组织样本在成像之前被放置在所述荧光成像系统的组织样本承载器的表面上。
【专利技术属性】
技术研发人员：巴托兹·波特尼克，普拉莫德·布特，迈克·奥布莱恩，于古若，奥古斯塔斯·P·洛厄尔，托德·L·哈里斯，拉塞尔·B·福特，爱德华·G·所罗门，马克·莱瓦蒂奇，多米尼克·V·夏尔马，史蒂文·摩尔，
申请(专利权)人：黑光外科公司，
类型：发明
国别省市：
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