涉及利用光纤拉曼光谱的内窥镜进行实时癌症诊断的方法_2

文档序号:8227459阅读:来源:国知局
成的每个相关联的音频信号是不同 的。
[0039] 在一些实施例中,诊断在内窥镜程序期间发生。
[0040] 本发明还提供了用于执行计算机实施方法的系统W及具有在其上用于执行计算 机实施方法的指令的非暂时性计算机可读介质。
【附图说明】
[0041] 本发明所公开的系统和方法的实施例通过仅参考附图的示例来描述。
[0042] 图1是根据一个实施例的拉曼光谱系统的示意图。
[0043] 图la是在更大比例上图1的内窥镜端部视图。
[0044] 图化是更详细的图la的内窥镜拉曼探针的视图。
[0045] 图2是示出测量的英光光谱与参考标准的比较的曲线图。该校准函数也被示出。
[0046] 图3是第一校准方法的示意图。
[0047] 图4a是示出作为第一校准方法使用的第一过程的流程图。
[0048] 图4b是示出作为第一校准方法使用的第二过程的第一部分的流程图。
[0049] 图4c是示出作为第一校准方法使用的第二过程的第二部分的流程图。
[0050] 图5是示出在主光谱仪和次级光谱仪之间氮气/隶灯的波长对准的曲线图。
[0051] 图6是示出使用第二校准方法的主光谱仪和次级光谱仪的光谱校准的图。
[0052] 图7a是示出作为第一校准方法使用的第一过程的流程图。
[0053] 图化是示出作为第二校准方法使用的第二过程的第一部分的流程图。
[0054] 图7c是示出作为第二校准方法使用的第二过程的第二部分的流程图。
[0055] 图8是示出采用主探针和从属探针和探针校准传递函数测量的英光标准的曲线 图。
[0056] 图9a是分别比较使用主探针和从属探针的未校准的主光谱仪和次级光谱仪的组 织拉曼光谱的曲线图。
[0057] 图9b是在使用第一校准方法的重新校准之后,分别来自使用主探针和从属探针 的主光谱仪和次级光谱仪的组织拉曼光谱的曲线图。
[0058] 图9c是在使用第二校准方法的重新校准之后,分别来自使用主探针和从属探针 的主光谱仪和次级光谱仪的光谱的曲线图。
[0059] 图10是在校准之前和之后在来自胃部的体内组织拉曼光谱上的主成分分析计分 散射点图。
[0060] 图11是示出由于在拉曼光谱中的光纤探针导致的背景光谱峰的曲线图。
[0061] 图12是示出采用激发激光功率的拉曼光谱变化的曲线图。
[0062] 图13a是示出生成用于预测激光功率的模型的方法的流程图。
[0063] 图13b是示出预测激光功率的方法的流程图,
[0064] 图14a是示出用于任何数量的包括潜在变量的均方根误差的曲线图。
[0065] 图14b不出用于图10的方法的潜在变量的负载因子和回归因子,
[0066] 图15是示出在体内测试对象中测量激光功率对预测激光功率的的曲线图。
[0067] 图16是示出减去探针背景信号的方法的流程图。
[0068] 图17是示出从手掌和光纤二氧化娃和蓝宝石背景接收的光谱的曲线图。
[0069] 图18是比较图16的拉曼光谱和在背景消除之后的光谱的曲线图。
[0070] 图19是示出方法组合的流程图。
[0071] 图20是用于根据一个实施例的实时癌症诊断的光谱采集和处理流程的系统的架 构图。
[0072] 图21是示出用于根据一个实施例的光谱采集和处理流程的示意图的流程图。
[0073] 图22A和22B是用于使用根据两个实施例的实时癌症诊断的图形用户界面佑UI)。
[0074] 图23是从305个胃部患者采集的正常(n = 2465)和癌症(n = 283)胃部组织的 体内平均拉曼光谱。
[00巧]图24示出从光谱训练数据库计算的主成分(PC)负荷。
[0076] 图25是两个诊断显著的PC计分(PC1VS PC2)的散射点图。
[0077] 图26是展示用于从10个预期癌症样本采集的105个拉曼光谱(45个正常,30个 癌症,30个异常)的化telling' S T2与Q-残差。
[0078] 图27是基于与留一交叉验证一起的化S-DA建模,属于预期正常(n = 45)和癌症 (n = 30)胃部组织的后验概率值的散射点图。
[0079] 图28示出从用于预期预测的光谱数据库计算的受试者工作特征曲线(R0C) W及 用于正常和癌症胃部组织预期预测的曲线。
[0080] 图29示出通过使用不同的785-nm激光激发功率(即10mW、30mW和60mW)在内唇 的体内组织拉曼光谱+1SD的减去自体英光和强度校准平均值。
[0081] 图30a示出基于留一交叉验证W及对数据的线性拟合,在实际的和使用PLS回归 模型的预测激光激发功率之间的关系。
[0082] 图30b示出基于独立验证,在实际的和使用PLS回归的预测激光激发功率之间的 关系。
[0083] 图31示出用在60mW激光激发功率处测量的制备的不同浓度的(即W重量计 20%、25%、30%、35%、40%、45%和50%)明胶组织模型(9113111〇111)的拉曼光谱。
[0084] 图32示出在采用预测激光功率的校准之后在实际的和在组织模型中预测的明胶 浓度之间的相关关系。
[0085] 图33示出在临床内窥镜检查期间从咽隐窝采用0. Is采集的代表性体内原始拉曼 光谱。图33的插图是在去除强度自发英光背景之后的处理组织拉曼光谱。
[008引 图34示出后鼻咽部(PN) (n = 521)、咽隐窝(FOR) (n = 157)和喉头声带(LVC) (n =196)的体内(主体间)平均拉曼光谱±1标准偏差(SD)。应注意的是,平均拉曼光谱垂 直移动W便更好地观察。同样示出了在白光反射率(WLR)和窄带(NB)成像引导下来自后 鼻咽部(上)、咽隐窝(中)和喉头声带(下)的体内光纤拉曼内窥镜采集。
[0087] 图35示出PN(n = 18)、F0R(n = 18)和LVC(n = 17)的体内(主体内)平均拉曼 光谱+1SD。应注意的是,平均拉曼光谱垂直移动W便更好地观察。
[0088] 图36示出不同解剖组织类型(主体间)的差异光谱+1SD的比较;[后鼻咽部 (PN)-喉声带(LVC)];[后鼻咽部(PN)-咽隐窝(FOR)]和[喉声带(LVC)-咽隐窝(FOR)]。
[0089] 图37示出来自人体体液的(鼻涕、唾液和血液)的可能混杂因素的体内拉曼光 谱。
[0090] 图38示出分辨在头部和颈部中不同组织之间生物分子变异的PC负荷,表示光谱 方差 57. 41% (PC1 ;22. 86% ;PC2:16. 16% ;PC3:8. 13% ;PC4:6. 22% ;PC5:4. 05% )的总 计。
[0091] 图39提供用于不同组织类型(即PN、F0R和LVC)的5个PCA计分的方框图。在每 个槽口箱内的线表示中位数,但箱子的下边界和上边界分别指示第一(25.0%百分位数) 和第H (75. 0%百分位数)四分位数。误差条(须状物)表示1. 5倍四分范围。P值同样 在不同的组织类型之间给出。
[0092] 图40A示出在临床内窥镜检查期间采集的鱗状上皮层(n = 165)、柱状上皮层(n =907)、己雷特食管(n = 318)、高度异型增生(n = 77)的平均体内共焦拉曼光谱。
[0093] 图40B-E示出B)与测量组织部位对应的代表性组织学切片(苏木精和曙红(H&E) 染色)。鱗状上皮层;(C)在缺乏杯状细胞情况下的柱状层食管(n = 907),X 200;值) Barrett' S食管,其中正常的复层鱗状上皮由包含杯状细胞的肠化生上皮取代,X200;巧) 示出架构和细胞学异型两者W及具有分支和乳突状形成、细胞学pleomo地ism和极性损失 的高度异型增生,X 100。
[0094] 图41A示出使用共焦拉曼内窥镜技术、属于"正常"柱状上皮层(CLE),(ii)"低风 险"肠化生(IM) (iii)'高风险'高度异型增生(HGD)的预测后验概率的二维H角图。
[0095] 图41B示出'正常' CLE,(U)'低风险' IM(iU)'高风险,HGD的二分法判别 (dichotomous discriminations)的受试者工作特征曲线(R0C)曲线。在R0C曲线下方的 面积(AUC)分别是 0. 88、0. 84 和 0. 90。
【具体实施方式】
[0096] 本文所提供的是用于实现在内窥镜处在不同的器官(例如,胃肠道(胃、食道、结 肠)、膀脫、肺、口腔、鼻咽、喉、子宫颈、肝、皮肤等)中肿瘤性病变的实时检测的生物医学 光谱(即,反射率、英光和拉曼光谱)的在线系统和方法。诊断方法整合了激发源的同步、 积分时间调整、数据采集、预处理、异常分析和概率多变量诊断(即,偏最小二乘-判别分 析(PLS-DA)、主成分分析(PCA)-线性判别分析(LDA)、蚁群优化(ACO)-LDA、分类和回归树 (CART)、支持向量机(SVM)、自适应增强(AdaBoost)等),包括基于不同器官的全面光谱数 据库(即,拉曼、英光、反射率)的多级诊断。
[0097] 在一个实施例中,所公开的系统和方法结合了
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1