[发明专利]用于分析、表征和/或诊断如异常生长的样本或组织的类型或性质的拉曼光谱系统、装置和方法

说明书

使用拉曼光谱表征、识别或诊断样本或组织的类型和/或性质，例如异常生长；包括分析两个不同波长范围，例如FP和HW波长范围内的拉曼光谱内的不同光谱子区间，以识别与一个或两个波长范围中的一个或多个参考标记的匹配；并且通过该匹配来表征、鉴定或诊断该样本或组织的类型和/或性质。可以使用单个衍射光栅同时检测或获取FP和HW拉曼光谱。

技术领域

本申请多个方面涉及用于增强激发能(例如准直照明)所指向的样本或组织的类型或性质的识别精度的拉曼光谱系统和方法，例如异常或明显异常生长(例如癌症)。具体但不排他地，本申请多个方面可在体内和体外实时增强诸如胃肠道生长的异常组织的诊断精度。

背景技术

通过如内窥镜的微创技术来准确并快速地表征和识别组织的性质，如肿瘤性胃肠生长是非常理想的。例如，结肠直肠癌(CRC)是一种到晚期才发现时则具有高死亡率的常见疾病。识别和根除肿瘤性息肉是降低结肠直肠死亡率和发病率的最重要的措施之一。利用常规结肠镜技术区分具有很低或没有恶性转化风险的增生性息肉和具有显著恶性潜伏期的腺瘤仍然属于临床挑战。

每年估计有超过120万个新的癌症病例和608,700例死亡，CRC是当今世界中的重要问题。对可治愈阶段的早期癌症息肉(即腺瘤)的早期识别结合适当的治疗干预，如息肉切除术或内窥镜粘膜切除(EMR)仍然是减少结肠直肠死亡率和发病率的最重要的措施。现有的结肠镜方法受到许多基本的临床限制。这是因为常规结肠镜检查完全依赖于息肉的总体粘膜特征的可视性，如腺管开口，血管模式等，并且很少或没有提供关于组织的生物分子信息。因此，目前的护理标准建议切除所有可疑的息肉样病变或在结肠直肠检查中发现的异常生长。这种方法工作强度很大，导致了高成本组织病理评估，并且给患者带来不必要的风险，因为所有息肉样病变中的三分之一到二分之一都会变成增生。虽然息肉切除的绝对风险被认为相对较小，但它仍然是并发症最常见的诱因，如结肠镜检查期间的出血，穿孔等。考虑到现有的临床挑战和最近引入的广泛传播的基于结肠直肠群体的筛查计划，对先进的内窥镜检查方法的需求变得前所未有的迫切。因此，最近的研究已经开始针对更精密的分子成像和光谱技术的开发，以改进体内诊断和分析。

证据表明，将离体拉曼光谱应用到结肠组织标本可为区分不同病理类型(即正常，增生性息肉，腺瘤和腺癌)提供令人鼓舞的准确率，准确范围为89％至99％。这仍需要去除息肉以便拉曼光谱识别该病理类型的性质，并因此具有与上述常规内窥镜技术同样的问题。此外，将拉曼光谱应用到体内临床诊断存在许多障碍。这包括技术上的限制，例如固有的弱组织拉曼散射、较长的采集时间(>5s)和开发具有低熔融石英干扰、高收集效率和深度分辨力的长的(>1.9μm)小型化光纤探针设计的基本需求。该探针需要用低熔融石英制造，因为熔融石英具有较强的拉曼信号和荧光本底，这将干扰弱组织拉曼信号。迄今为止，这些技术限制仍然没有被解决。

最近的技术进步，包括快速拉曼光谱技术的发展和具有共焦能力的小型化光纤拉曼探针使得可在进行中的内窥镜检查期间，实现体内实时组织病理评估(即光学活检)。结肠直肠息肉的拉曼光谱研究易于受所谓的指纹(FP)光谱范围(例如，800-1800cm^-1)的局限。使用高波数(HW)区域(例如，2800-3600cm^-1)已经引起了一些注意，这是因为该光谱范围表现出更强的组织拉曼信号以及来自光纤拉曼探针的石英本底的更少的干扰。然而，目前能够识别体内癌细胞的技术还不具有足够的精确性以使这种类型的技术成为可行选择。需要一种能够在体内和离体以更高的精度识别癌细胞的拉曼光谱技术。

发明内容

根据本申请的实施例的目的在于克服与用于表征、识别和/或诊断如异常生长的组织的类型和/或性质的现有技术和当前内窥镜技术相关联的至少一些问题，异常组织如原发在身体的任何部分中的癌症等。另一个目的是提供基于拉曼光谱的加强精确度的系统和方法，用于快速表征、识别和/或诊断异常组织的类型或性质，例如在内窥镜检查(例如胃肠内窥镜检查，如结肠镜检查)期间的体内息肉和癌前期。