具有个性化阈值的肿瘤组织分类制造技术

本发明专利技术涉及基于光学光谱测量从单个患者中的正常和良性组织中判别恶性组织。从在正常组织中的光谱测量开始，获得针对正常种类的参考值。当谱特性落在定义参考种类的阈值以外时，利用其他组织中的光谱测量结果，能够将数据点分配到新的（多个）种类中。还能够定义不同种类之间的阈值。发现（转变为）恶性组织基于将光谱值与判别正常和良性与恶性组织的分类阈值的比较。因此，正常光谱测量的基础适用于个体患者特性。与所有患者数据库的参考相比，从该参考判别正常加上良性以及恶性更有效。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有个性化阈值的肿瘤组织分类
本专利技术涉及一种基于光谱测量和分析用于组织判别的方法和系统。
技术介绍
在肿瘤学领域中，能够从正常组织中判别肿瘤组织非常重要。金标准用于在活检之后或手术切除之后在病理科检验组织。当前这一工作方式的弊端是在进行活检或执行手术切除的过程中缺少实时反馈。例如，将光纤结合到活检针中对医生来说将大有益处，以便在其临床干预过程中作为反馈装置使用。能够采用多种光学方法，例如，漫反射光谱分析（DRS）和自体荧光测量，作为最常见研究的技术。光谱数据用于使用标准分类方法对不同的组织类型进行分类。通常，建立数据库，以利用来自很多患者的谱进行分类，并且用于针对新测量的回归，以预测它们属于哪类。使用这种数据库对个体患者的组织类型进行分类的问题是，患者间差异妨碍了组织判别。已经证明，在乳腺组织中，随着年龄的增长，脂肪含量增加而腺体组织减少。因此，由于宽泛的年龄范围，在脂肪和胶原蛋白中存在很大的标准偏差。使用光谱点测量的方法的敏感性和特异性适中（50-85%），并且导致在文献中的极大差异。适中的敏感性使该方法对于个体患者方法来说不是最佳的。图2在所有患者的乳腺组织分类的偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）预测得分的得分图线中示出了患者间差异。更具体而言，图2示出了在离体人类乳腺组织样本上所有患者的漫反射光谱测量的PLS-DA分析的结果。由图2可以看出，当例如从腺体（G，正常）组织中判别纤维腺瘤（FA，良性）时，患者间差异是个问题，所述腺体组织由符号“◇”表示，所述符号是分散的并且与其他组织类型测量结果混合在一起患者间差异。在图2中，其他组织类型是由符号“+”表示的纤维腺瘤（FA）、由符号“×”表示的腺癌（A）、由符号“○”表示的导管内原位癌（DCIS）和由符号“□”表示的脂肪（F）。因此，使判别适用于个体患者将是令人满意的，其中，获得诸如在个体患者中的正常和/或良性和恶性组织的不同位置上的光谱测量结果，如果可能，能够使用个体患者数据和先验光谱和临床患者知识来提供分类模型，并且针对不具有患者间差异的阻碍的患者，对组织类型进行分类。然而，在该情况下，如何利用高敏感性和特异性来分类个体患者光谱并不是无关紧要的。并且也不能直接确定在上述步骤一中收集的数据为恶性组织（鸡与蛋的问题）。此外，由上文可知，并不清楚该方法将如何适应临床医生的工作流程。与使用多个患者的预收集的数据库并基于该数据库执行分类相比，首先为个体患者建立数据库并且之后使用该数据库用于进一步分类是耗费时间的。在该情况下，在介入期间无需建立数据库，但是阻碍了来自上文提及的患者间差异，这导致低敏感性。使用光谱点测量的常规方法的敏感性和特异性通常是适中的，而且在文献中差异极大。适中的敏感性使所述方法对于个体患者来说是不理想的。为了克服该问题，需要提供一种适用于个体患者的方法。美国专利文献2006/0173352A1公开了一种用于检测哺乳动物的组织中的病变前转变（pre-diseasetransformations）的方法，所述方法包括利用具有覆盖预选定的谱范围的波长的光照射选定的组织的体积、检测通过选定的组织的所述体积传播或从选定的组织的所述体积反射的光以及获得所检测的光的谱。之后，由一个或多个基本谱分量表示所检测的光的谱。每个基本谱分量的相关联的标量系数都与所选定的组织的预选定的性能有关，已知所述所选定的组织的预选定的性能指示组织对于预选定疾病的易感性，以获得哺乳动物发展预选定疾病的易感性。使用高密度测量（HDM）建立了用于主分量分析预测的统计学意义，这是因为相比增强的低密度测量（LDM），优选高密度测量（HDM），二者的敏感性和特异性都很相似。此外，美国专利文献2009/0317856A1公开了多模式光学光谱系统和方法，其中产生光谱事件以从生物组织中获得光谱响应数据，并将所述响应数据与被配置为使测量的响应数据与组织最可能的属性相关的预设标准进行比较，从而基于那些属性便于组织的分类，在必要时用于随后的活检或补救措施。组织分类算法被开发为采用反射和荧光光谱，用于区分人类胰腺癌与胰腺炎组织。线性判别分析用于基于全部四个主分量值或四个主分量值的子集的拟合系数值，将测试数据分类为腺癌或非腺癌。此外，美国专利文献2007/0167836A1公开了一种用于多模式光谱学的系统，其中，拉曼光谱与荧光、反射和备选的光散射光谱进行组合。针对易损斑块的诊断的算法包含来自如泡沫细胞的新陈代谢活跃、潜在的散射体以及如坏死核心的非新陈代谢活跃的成分的贡献。从内源荧光标记、漫反射光谱和拉曼光谱获得的主要的光谱参数基于阈值被分类为是/否结果。进一步地，美国专利文献2008/0221455A1公开了用于表征如血管壁的体内组织的方法和装置，以确定该组织是健康还是病变的。显示结果具有或不具有阈值。对于所有患者来说，由于患者间差异，单个阈值并不是最佳的。换言之，一个患者中的反射辐射并不意味着另一患者也是相同的情况。直接显示数据允许操作者在考虑了个体患者之后决定患者特异性的阈值。此外，美国专利文献2009/0002702A1公开了一种系统，用于提供测试肾脏样本的肾脏疾病状态的诊断。提供包括多个参考拉曼数据集的数据库，其中，每个参考拉曼数据集都具有相关联的已知肾脏样本以及相关联的已知肾脏疾病状态。利用基本上单色的光辐射测试肾脏样本，以生成导致测试拉曼数据集的散射光子。使用化学计量技术将测试拉曼数据集与多个参考拉曼数据集进行比较。基于所述比较，提供测试肾脏样本的肾脏疾病状态的诊断，并且所述数据集被分类为预定的情况。最后，美国专利文献2008/0221457A1公开了用于对拉曼光谱和背景荧光谱的组织使用特征进行分类的方法和设备。可以在近红外波长中采集所述谱。参考谱的主分量分析和线性判别分析可以用于获得分类功能，所述分类功能接受用于测试组织的拉曼和背景荧光谱的特征，并且产生关于测试组织异常的可能性的指示。所述方法和设备可以应用于筛选皮肤癌或其他疾病。区别以及两个黑色素拉曼带的峰值位置与带宽之间的差异可以被包含作为特征，并用于非侵润性的黑色素瘤的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于从个体患者中的正常组织中判别恶性组织和良性组织的改进的方法和系统。该目的通过如权利要求1中所述的系统来实现。相应地，从身体内部的位置采集光谱并处理所述光谱，以便基于收集第一组织类型种类的数据（如正常组织）的过程使用至少一个相对于该第一组织类型种类定义的分类阈值来判别组织。因此，基于图像导引可以确保，测量涉及正常组织。参考测量的重心基于实际的个体患者，而在常规系统中这基于许多患者的数据库。正常光谱测量的基础因此能够适用于个体患者特性。与所有的患者数据库的参考相比，从该参考判别正常加上良性以及恶性更有效。更具体地，获得针对不同组织类型种类（如正常、良性和恶性组织类型）的阈值的过程包括：通过如针的装置，优选地在若干不同的位置，如在患者的正常组织中，使用图像导引和/或医生的经验作为起始点，来获得光谱测量结果。源于这些参考测量的（在如血红蛋白、脂肪、β-胡萝卜素、胆红素、水含量和散射量上）拟合的光谱吸收和散射特性或荧光特性定义这些数据点，以形成第一组织类型种类。对参考组织的光谱特性的先验知识用于定义用于属于该参考集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.18 EP 11162815.2;2011.11.08 US 61/557,0171.一种用于获得用于不同组织类型之间的判别的至少一个阈值的系统，所述系统包括：-光学探针(130)，其被布置为在个体患者的第一类型的组织中的一个或多个位置上获得光测量结果；以及-控制台(110)，其被布置为在光谱上分析所述光测量结果并且在多变量统计分析的得分图线中定义数据点，以基于从所述光测量结果的拟合得出的预定的谱特性来形成第一组织类型种类，其中，所述控制台(110)被布置通过使用从所述个体患者的参考组织的先前测量结果获得的所述参考组织的谱特性为属于所述第一组织类型种类的数据点云定义第一阈值，-其中，所述光学探针(130)还被布置为在所述个体患者的所述第一类型的组织中的其他位置上获得其他光测量结果；以及-其中，所述控制台(110)还被布置为测试所述其他光测量结果的预定谱特性是否落在所述得分图线的所述第一阈值以外，并且如果出现这样的情况，则基于所述其他光测量结果来定义第二组织类型种类。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定的谱特性包括吸收和散射特性。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定的谱特性包括荧光特性。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·W·吕卡森，B·H·W·亨德里克斯，R·纳沙贝，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：
国别省市：