借助于内胶囊识别胃肠道内的肿瘤病变组织的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于识别胃肠道内的肿瘤病变的细胞组织的方法，其中借助于内胶囊将电磁辐射局部限定地发射到细胞组织上，且在辐射源关闭后在细胞组织上通过检测器以已知的扫描率对于至少一个波长时间分辨且谱分辨地检测细胞组织的通过电磁辐射激励导致的自荧光强度的衰减特性，且以所确定的强度测量值确定强度衰减特性的差值自相关函数C(t)，由此计算出各被辐射细胞组织的分形维数DF，且考虑分形维数DF的值来进行在各被辐射的细胞组织的肿瘤病变方面的分类。此外，本发明专利技术涉及包括具有内胶囊的设备，利用所述内胶囊可将辐射源的的电磁辐射发射到胃肠道的细胞组织上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及借助于内胶囊识别胃肠道内的肿瘤病变的细胞组织的方法。
技术介绍
为识别胃肠道内的癌，例如在胃镜的过程中获取组织样本，且对其检测癌的存在。在此，经常要求多次活组织切片检查。为降低其次数，使用所谓的自荧光内胶囊，其中利用由于在恶性组织内高浓度的高的物质交换活性而导致的身体自身的荧光现象。活组织切片检查控制的另外的可能性是使用内窥镜，即借助于整合在内窥镜内的显微镜的检查，其中必须为患者给予对照剂以对组织染色。但在两个情况中都需要活组织切片检查。所获取的组织样本在实验室中被组织学检查。在此，例如由深度冷冻的细胞组织样本制成切片，所述切片然后被病理学家判定。为此要求高的时间花费，因为不仅样本准备而且记录和运输都要求时间。等待时间也不可避免。结果经常仅在数日后才得到，这导致 各患者的高的心理负担。除以上所述的组织样本的判断外，也已知执行用于肿瘤诊断的荧光细胞镜检查。在此，以合适的化学物质使肿瘤病变的细胞组织光敏化，且在以光辐射时在如此预先准备的细胞上激励荧光。在此，用于激励的光具有与荧光不同的颜色。但所使用的物质是强光毒性的，且在相应的被处理的组织上可能导致坏死。但这也可被用于治疗癌变肿瘤。但在此要求获知肿瘤病变的细胞组织的位置和扩展。为识别肿瘤病变的细胞组织，使用其中注射5-氨基乙酰丙酸的所谓的5-ALA诱导检测，或使用商业上已知为Hexvix和TOOKAD的且其中使用另外的光活性物质的方法。在此，缺点是必须将物质引入到患者体内，所述物质对于各患者直接地且然后在更长的时间段上作用于患者，因为患者受到提高的光敏性的影响。在注射物质之后，然后可非直接地执行检查，因为必须等待反应时间，而所述反应时间因患者而不同。此外，从DE 68925586T2中已知了用于激光诱导的组织荧光的方法，其中通过荧光激励和在荧光的被检测的波长谱内检测确定的特征波长应可断定各细胞组织类型。但已显示，可激励荧光的内源性染色体中的自荧光在可以是肿瘤病变的或健康的细胞组织的情况下根据在荧光谱中出现的一个或也可能多个波长的出现是非单义的，因为不同的细胞的协作特性不可被忽略。此不同的因素和生物分子细胞结构具有强的影响，且不能以足够的可靠性实现细胞组织是健康的还是肿瘤病变的细胞组织的关联。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是可实现在胶囊内窥镜的过程中在更短的时间内且以足够的诊断安全性来识别胃肠道内的肿瘤病变的细胞组织。根据本专利技术，此任务以根据权利要求I所述的方法和根据权利要求14所述的设备解决。本专利技术的有利的构造和扩展可以以在从属权利要求中给出的特征实现。借助在内胶囊中存在的辐射源将电磁辐射局部限定地发射到待检查的胃肠道细胞组织上，例如胃粘膜上，且在辐射源关闭之后的时刻to在细胞组织上时间分辨且谱分辨地检测由电磁辐射所激励的细胞组织的自荧光强度的衰减特性。自荧光强度的检测在此借助于一个或多个已知的扫描率进行，且对于至少一个波长执行。优选地，扫描率在检测时保持恒定。以所确定的强度测量值通过考虑各已知的扫描率根据等式(I)和(2)确定强度衰减特性的差值自相关函数c(t)。I (t) = I (t0) - * (I)其中R (t-t0) =< Δ I (t) Δ I (t0) > t/ < Λ I2 > t 且Δ I (t) = I (t)-I (t —00 )(2)在此，I(t —⑴)是受激荧光在无限长弛豫后的强度，所述强度很低。弛豫函数R(t)从荧光波动的相关函数得到，其中<> t表示时间均值。函数C(t) = 2表示了所属的差值自相关函数，对于该差值自相关函数在协作荧光过程中可考虑如下关系C(t) t2H(3)指数H或可由其计算的统计强度波动的分形维数Df在此是用于评价的特征量。在此，得到DF=2_H，且可考虑为用于区分健康的和肿瘤病变的细胞组织。指数H可通过线性回归确定。值Df可在各被辐射的细胞组织的肿瘤病变方面被考虑以用于分类。为进行分类，可执行与肿瘤特定的阈值的比较。但也可在分类时进行对于肿瘤存在概率的描述。通过考虑所给出的等式，对于各被辐射的细胞组织计算分形维数Df，且将所确定的分形维数Df的值与肿瘤特定的阈值进行比较。在上超阈值时将被辐射的细胞组织样本的细胞组织分类为肿瘤病变的细胞组织。在下超此阈值时，细胞组织是健康的细胞组织。阈值是I和2之间的数值。因此，可在被检查的细胞组织上活体地执行辐射、检测和计算分形维数Df，以定位健康的细胞组织和可能肿瘤病变的细胞组织。在此，可通过将内胶囊通过磁体引导运动到各位置而在不同的位置进行寻找。为此，内胶囊含有磁体系统，所述磁体系统与外部磁场相互作用，例如在DE 10142253C1中所描述。在估计强度衰减特性时,在本专利技术中在细胞组织内的集体电子跃迁(kolIektiveElektronenubergange)通过代数时间关系描述。优选将单色电磁辐射用于被辐射的细胞组织的自荧光激励。为此，特别合适的是其波长范围在200nm至650nm之间的电磁福射。作为福射源,可使用激光光源。对自突光的激励，波长为337nm的电磁辐射是合适的。在本专利技术中，如已表述，可仅检测且然后考虑从待检查的细胞组织的自荧光的谱中选择的波长。但也可考虑两个和多个可相互不同的且可相互明显更大或更小的波长。但合适的是检测在被激励的自荧光的波长范围附近的间隔内的强度测量值，且确定从同时对于在波长间隔内的不同的波长检测的荧光强度所计算的平均值的强度衰减特性c(t)的差值自相关函数，且由此对被辐射的细胞组织计算分形维数df。为形成平均值，应从所选择的波长间隔内考虑至少30个波长。因此，来自此波长间隔的被考虑的波长的距离的差值应分别相等。因此，可例如在421nm±15nm的波长间隔内执行检测。检测可使用光谱仪在< IOOOps的扫描率下，优选地在< IOOps的扫描率下，特别优选地在大约50ps的扫描率下执行。在细胞组织上可在多个位置上执行检查。但在此应分别在细胞组织的所选择的位置上保持相同的辐射。因此，应分别以相同的能量辐射相同的面积。为此，一个或多个光纤到被辐射的细胞组织的表面的距离应恒定。为在马上执行的或随后执行的对于患者-对所述患者已执行活体检查-的手术介入时进行评估且如需要进行考虑，应检测且记录细胞组织的各位置上的情况而使其可被追溯。在细胞组织上的检查可相继地或同时地在多个位置上执行。在后者情况中可将电磁辐射例如通过多个相应地布置的光纤在细胞组织或细胞组织样本上向不同的位置定向 以用于激励自荧光，且在辐射源关闭后通过光纤将由于细胞组织的自荧光导致的从此处发射的电磁辐射的强度I(t)引导到检测器。使用本专利技术可同时地且直接地在手术室内执行检查。能以很高的概率从健康的细胞组织区分出肿瘤病变的组织。在获知各获取位置时，本专利技术提供了应从何处手术移除细胞组织和手术移除多少细胞组织的良好的决定基础。包括内胶囊或此类胶囊的用于执行根据本专利技术的方法的设备形成为使得向活细胞组织局部限定地施加由辐射源发射的电磁辐射，且用于时间分辨且谱分辨地检测各先前被辐射的细胞组织的自荧光强度的检测器连接在电子评估单元上，以所述电子评估单元可从所确定的强度测量值确定差值自相关函数C(t)。使用电子评估单元可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J费尔，R南科，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：