用于诊断目的的数据的收集和分析

公开了收集用于诊断目的的数据的装置和方法。具体地，本申请的装置和方法可以适合于随时间评价和追踪创伤(伤口，wound)中的细菌负荷(bacterial load)。

背景技术：

1、创伤护理(wound care)是主要临床挑战。愈合和慢性未愈合创伤与许多生物组织变化有关，包括结缔组织的炎症、增殖、重构(remodeling)，以及常见的主要考虑(commonmajor concern)，细菌感染。创伤感染的比例不是临床明显的，并且造成与创伤护理有关的经济负担增加，特别是在老年群体中。目前，创伤评价的黄金标准包括白光下对创伤位点的直接目视检查，结合细菌拭子和组织活组织检查的无选择采集(indiscriminatecollection)，从而导致了延迟、昂贵并且通常不敏感的细菌学结果。这可能影响治疗时机和有效性。定性和主观目视评价仅提供创伤位点的粗略看法，但是不能提供与在组织和细胞水平下发生的潜在生物和分子变化有关的信息。在临床创伤管理中，实时收集和分析“生物和分子”信息以提供对这种潜在改变的早期鉴别以及与它们的治疗有关的指导的相对简单和补充的方法是所期望的。高风险创伤的早期识别可以指导治疗性干预并提供随时间的反应监测(响应监测，response monitoring)，因此大大降低了特别是由于慢性创伤所造成的发病率和死亡率。

技术实现思路

1、根据多个示例性实施方式，提供了根据目标的荧光成像数据确定目标的细菌负荷的方法。所述方法包括鉴别目标的荧光图像中的感兴趣区，将rgb图像分为单独的通道，将来自rgb图像的单独的绿色和红色图像通道转化为灰阶，并对灰阶强度高于给定阈值的像素计数。

2、根据本发明教导的另一个方面，提供了获得目标相关的诊断数据的方法。所述方法包括用连接到手持装置外壳的至少一个光源所发射的均匀激发光场直接照射目标的至少一部分，所述外壳包括用于容纳具有数字照相机的无线通信装置的壳体。所述至少一个光源发射至少一个波长或波段，其造成目标的照射部分中至少一个生物标志物发荧光。所述方法还包括用无线通信装置的数字照相机的图像传感器收集目标的照射部分相关的细菌自身荧光数据。所述无线通信装置固定在外壳中。所述方法还包括使用像素强度分析所收集的细菌自身荧光数据以确定目标的照射部分的细菌负荷。

3、根据本发明公开的其它方面，公开了用于采集组织中创伤相关数据的系统。所述系统包含至少一个光源，其配置以通过均匀激发光场直接照射目标表面。所述目标表面包括创伤的至少一部分以及创伤周围区域。配置光学传感器以检测对创伤的照射部分以及创伤周围区域的照射起反应(产生响应，response)的信号。每个检测信号指示创伤的照射部分和创伤周围区域中内源荧光、外源荧光、吸光和反射中的至少一种。配置处理器以接收检测信号，并使用像素强度分析检测的信号数据，并输出创伤的照射部分和创伤周围区域的细菌负荷的相关数据。所述系统还包括用于显示处理器输出的创伤的照射部分和创伤周围区域的相关输出数据的显示器。

4、根据本发明公开的另一个方面，公开了用于与组织中创伤相关的数据的成像和采集的便携、手持装置。所述装置包括外壳，其包含配置以容纳移动通信装置和与外壳连接的至少一个光源并且配置以通过均匀光场直接照射创伤的至少一部分和创伤周围区域的壳体。移动通信装置固定在所述外壳的壳体中，所述移动通信装置包含嵌入式数字照相机(embedded digital camera)并且具有布置在所述装置第一侧面上的触屏显示器以及布置在与第一侧面相对的所述装置的第二侧面上的照相机的镜头。所述移动通信装置容纳在所述外壳中，从而定位了数字照相机的图像传感器以检测对使用均匀光场照射创伤的部分和创伤周围区域起反应的光信号，每种光信号指示创伤的照射部分和创伤周围区域中内源荧光、外源荧光、吸收和反射中的至少一种。当将所述移动通信装置固定在外壳中时，至少部分触屏显示器是用户可接触和可视的。所述装置还包括处理器，其配置以接收检测的光信号，使用像素强度分析检测的信号数据，并输出创伤的照射部分和创伤周围区域的细菌负荷的相关数据。

5、根据本发明公开的另一个方面，提供了获得目标相关诊断数据的方法。所述方法包括用连接到手持装置外壳的至少一个光源所发射的均匀激发光场直接照射目标的至少一部分和目标的周围区域，所述外壳包括用于容纳具有数字照相机的无线通信装置的壳体。所述至少一个光源发射至少一种波长或波段，其造成目标的照射部分和目标周围区域中至少一种生物标志物发荧光。所述方法还包括用无线通信装置的数字照相机的图像传感器收集目标的照射部分和目标周围区域相关的细菌自身荧光数据。所述无线通信装置固定在外壳中。所述方法还包括分析所收集的细菌自身荧光数据以确定目标的照射部分和目标周围区域的细菌负荷，并且追踪目标的细菌负荷随时间的改变。

6、本发明公开的其它目标和优势将在随后的描述中部分说明，并且根据描述部分地将是显而易见的，或者可以通过本发明公开的实践来学习。将通过所附权利要求中具体指明的元素和组合实现和完成本发明公开的目标和优势。

7、应理解上述一般说明和以下详细说明两者均仅是示例性和说明性的，并且不是对所要求保护的公开内容的限制。

8、引入并构成本说明书一部分的附图显示了本发明公开的实施方式，并且与描述一起用于解释本发明公开的原理。

技术特征：

1.一种用于获取关于组织目标的数据的系统，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步配置成通过输出所述创伤的图像，将荧光和热数据重叠在所述图像上以使细菌和温度数据与创伤形状、创伤尺寸、创伤形貌、创伤体积、创伤深度和创伤面积中的一项或多项相关联，而基于相关联的数据输出创伤状态、创伤愈合、创伤感染、细菌负荷或其他诊断信息的指示中的一项或多项。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理器配置成分析所述荧光数据以基于所述rgb图像识别、分类和/或定量所述创伤的多种成分。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中所述处理器进一步配置成至少部分基于输出的数据鉴别创伤清洗规程、创伤清创规程、创伤取样规程、创伤治疗规程、以及其它创伤干预策略中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中所述处理器配置成使指示创伤感染的荧光数据与指示创伤感染的温度数据相关联。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其中，所述处理器进一步配置成输出包括以下的至少一种诊断数据：创伤愈合速率；创伤中和创伤周围的细菌的生物分布；同时显示创伤和周围正常组织的生物组分，包括结缔组织、血液、血管分布、细菌、和微生物的一个或多个彩图；以及对创伤区域的健康、治愈和感染状态的实时可视化。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器配置成通过输出其中细菌负荷与创伤形状、创伤尺寸、创伤形貌、创伤体积、创伤深度和创伤面积中的一项或多项相关联的所述创伤的图像来输出关于所照射的组织目标的细菌负荷的数据。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，输出其中细菌负荷与创伤形状、创伤尺寸、创伤形貌、创伤体积、创伤深度和创伤面积中的一项或多项相关联的所述创伤的图像包括输出所述创伤的图像，其中所述创伤中血液的量由存在于所述图像中的蓝色像素的数目指示，所述创伤中结缔组织的量由存在于所述图像中的绿色像素的数目指示，和所述创伤中细菌的量由存在于所述图像中的红色像素的数目指示。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的系统，其中，所述处理器进一步配置成生成跟踪患者的创伤和皮肤状态变化的报告，并且将所述报告自动上传至患者的电子医疗记录(emr)。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述报告包括关于创伤尺寸和细菌负荷随时间的数据。

11.根据权利要求1所述的系统，其中，来自每个rgb图像的单独的绿色图像通道和红色图像通道表示体内检测的真实组织和细菌自身荧光信号。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，至少一个荧光光源配置成发射具有约405nm+/-20nm的波长的激发光。

13.一种用于成像和收集组织中创伤相关数据的便携、手持装置，所述便携、手持装置包括：

14.根据权利要求13所述的便携、手持装置，其中，所述处理器进一步配置成通过输出所述创伤的图像，将荧光和热数据重叠在所述图像上以使细菌和温度数据与创伤形状、创伤尺寸、创伤形貌、创伤体积、创伤深度和创伤面积中的一项或多项相关联，以基于相关联的数据输出创伤状态、创伤愈合、创伤感染、细菌负荷或其他诊断信息的指示中的一项或多项。

15.根据权利要求13所述的便携、手持装置，进一步包括至少一种光谱过滤机构，所述光谱过滤机构配置成过滤从所照射的创伤发出的光信号，从而使具有对应于细菌自身荧光和组织自身荧光的波长的光信号能够通过所述至少一种光谱过滤机构。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的便携、手持装置，其中，所述处理器配置成接收由所照射的创伤中的组织成分和细菌产生的白光信号。

17.根据权利要求13-16中任一项所述的便携、手持装置，其中所述创伤的图像包括所照射的创伤的多种成分的颜色表示以提供关于细菌存在、类型、分布、和量、以及创伤成分的信息。

18.根据权利要求13所述的便携、手持装置，其中，来自每个rgb图像的单独的绿色图像通道和红色图像通道表示体内检测的真实组织和细菌自身荧光信号。

19.根据权利要求13所述的便携、手持装置，其中，至少一个光源配置成发射具有约405nm+/-20nm的波长的激发光。

20.一种获得关于组织中创伤的诊断数据的方法，包括：

21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括至少部分基于所述创伤和所述创伤周围的区域的照射部分的细菌负荷来确定干预策略。

22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括基于所述创伤和所述创伤周围的区域的照射部分的细菌负荷随时间的变化来调整所述干预策略。

23.根据权利要求20-22中任一项所述的方法，其中所述细菌自身荧光数据包括目标污染数据、目标定殖数据、目标严重定殖数据、和细菌菌种数据中的至少一种。

24.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，进一步包括：

25.根据权利要求20-22中任一项所述的方法，进一步包括基于所述细菌负荷引导擦拭所照射的目标。

26.根据权利要求20-25中任一项所述的方法，进一步包括使用移动通信装置的处理器生成跟踪患者的创伤和皮肤状态变化的报告。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述报告包括关于创伤尺寸和细菌负荷随时间的数据。

28.根据权利要求26或权利要求27所述的方法，进一步包括，使用所述处理器将所述报告自动上传到所述患者的电子医疗记录(emr)中。

29.一种使用手持装置由创伤的荧光图像数据确定组织中创伤的细菌负荷的方法，包括：

30.根据权利要求29所述的方法，进一步包括对红色荧光细菌使用红色掩膜；和用反向绿色掩膜去除绿色荧光。

31.根据权利要求29或权利要求30所述的方法，进一步包括将全部剩余的红色像素二进制化并计算全部“1”像素的和。

32.根据权利要求29-31中任一项所述的方法，其中，绿色荧光表示组织成分，并且其中，红色荧光表示细菌。

33.根据权利要求30所述的方法，其中，使用所述红色掩模包括在100至255灰阶的颜色范围内找出局部最大值。

34.根据权利要求31所述的方法，其中，将全部剩余的红色像素二进制化包括使用大于所述给定阈值的红色荧光将所有像素二进制化。

35.根据权利要求29所述的方法，进一步包括测量所述创伤的尺寸，其中测量所述创伤的尺寸包括：

36.根据权利要求29所述的方法，进一步包括鉴别成像的创伤的空间尺寸以允许定量测量所述创伤内的距离，并且基于所述距离计算所述创伤的面积。

37.根据权利要求29所述的方法，进一步包括使用颜色掩膜来分离与感兴趣的细菌相关联的荧光颜色；以及用反向颜色掩膜去除与感兴趣的细菌不相关联的其他荧光颜色。

38.根据权利要求37所述的方法，其中，与感兴趣的细菌相关联的荧光颜色是红色、绿色、青绿色、橙红色、或蓝绿色。

39.根据权利要求29所述的方法，其中，使用具有在约400nm至约500nm之间的波长的激发光生成所述荧光图像数据。

40.根据权利要求39所述的方法，其中，使用具有在约400nm至约450nm之间的波长的激发光生成所述荧光图像数据。

41.根据权利要求39所述的方法，其中使用具有405±20nm的波长的激发光生成所述荧光图像数据。

42.根据权利要求41所述的方法，其中，使用具有405±10nm的波长的激发光生成所述荧光图像数据。

43.根据权利要求29所述的方法，其中，所述荧光图像数据是基于来自所述创伤，具有在约500nm至约550nm之间和在约590nm至690nm之间的波长的发射。

44.根据权利要求29所述的方法，其中，鉴别组织中创伤的荧光图像中感兴趣的区域包括鉴别组织中创伤的原始荧光图像中感兴趣的区域。

45.根据权利要求29所述的方法，其中，来自每个rgb图像的单独的绿色图像通道和红色图像通道表示体内检测的真实组织和细菌自身荧光信号。

46.根据权利要求29所述的方法，进一步包括鉴别组织中创伤的荧光图像的感兴趣的区域中存在的一种或多种细菌菌种。

47.根据权利要求46所述的方法，进一步包括对组织中创伤的荧光图像的感兴趣的区域中存在的细菌菌种进行区分。

48.根据权利要求46所述的方法，进一步包括鉴别与组织中创伤的荧光图像的感兴趣的区域中存在的一种或多种细菌菌种相关的位置。

技术总结
本申请涉及用于诊断目的的数据的收集和分析。公开了用于确定目标中细菌负荷并且追踪目标的细菌负荷随时间改变的系统和方法。自身荧光检测和收集装置包括光源，所述光源配置成使用激发光直接照射目标的至少一部分和所述目标周围区域，导致照射的目标中至少一种生物标志物发荧光。收集并分析目标照射部分和所述目标周围区域相关的细菌自身荧光数据以确定所述目标照射部分和所述目标周围区域的细菌负荷。可以使用像素强度分析自身荧光数据。可以追踪目标的细菌负荷随时间的变化。所述目标可以是组织中的创伤。

技术研发人员：拉尔夫·达科斯塔
受保护的技术使用者：大学健康网络
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11