[发明专利]用于自动检测和监测发育异常和施用化学预防的系统和方法

说明书

本发明公开了通过分析从样本获得的细胞的3D重建图像来自动检测、监测和治疗发育异常的方法，方法包括生物样本分类器，生物样本分类器将来自痰样本的细胞分类为正常或异常。如果检测到异常细胞，则将异常细胞进一步分类为癌前或癌。癌前细胞被进一步细分为腺体起源或鳞状起源(发育异常细胞)。该信息将被用于定义患者疗法，以便如果细胞被分类为发育异常时，则在预定时间段内向受试者施用癌症化学预防药物(如伊洛前列素)，以达到治疗剂量，并且如果仅发现恶性细胞或发现恶性和癌前细胞，那么接下来的步骤包括对患者进行分诊以进行活组织检查和手术以及可能使用癌症化学预防药物。

技术领域

本发明涉及细胞和亚细胞尺度的光学层析成像。更具体地说，本发明涉及一种用于测定由适于检测发育异常细胞的光学层析成像系统分析的样本中的发育异常，并因此向病人施用癌症化学预防药物的系统和方法，以减少发育异常并降低肺癌风险。

背景技术

肺癌是美国第二大流行癌症，是最致命的癌症。美国(US)超过3100万患者具有发展成肺癌的高风险，主要是由于年龄、吸烟史、污染和其他因素，包括氡暴露、肺癌家族史等。大约160,000美国患者每年死于肺癌。在撰写本文时，只有在早期阶段(主要是阶段I和阶段II)检测到肺癌时，才能通过手术治愈肺癌。然而，众所周知，肺癌之前是癌前状态，表现为发育异常细胞。检测这些癌前状况可以触发预防性治疗，该治疗可以降低患肺癌的风险。

在与肺癌作斗争的一个重大进展中，2014年1月7日Keith等人递交的、标题为“Uses of Prostacyclin Analogs(前列环素类似物的使用)”的美国专利号为8,623,917的专利申请公开了一种降低人类前吸烟者中患肺癌风险的方法。美国专利号8,623,917(Keith专利)通过引用并入本文。Keith专利中教导的方法包括向前吸烟者施用治疗有效量的包含伊洛前列素的前列环素类似物，使得前吸烟者患肺癌的风险相对于具有相似危险因素的对照组降低至少10％。该发明的另一方面提供了用于降低病人发展晚期癌变前发育异常的风险的方法。虽然Keith发明是肺癌预防领域的重要发展，但在实施这种治疗方法方面存在重大困难。

Keith专利教导的实施治疗过程的一个重大障碍是识别发育异常的病人，而发育异常的病人可能最受益于化学预防药物的施用，如伊洛前列素。尽管肺发育异常的患者可能具有较高的患肺癌风险，但他们通常没有症状，并且不了解其状况。目前，用于识别患者发育异常的最可靠技术——支气管镜检查需要麻醉或镇静。肺的支气管镜检查通常包括来自两个肺的几个活组织检查，即为侵入性手术，然后进行病理分析。因此，迄今为止，被证实可以从伊洛前列素治疗中受益的患者的类别仅限于前吸烟者，因为作为一个类别，他们患肺癌的风险很高，并且已经显示这种治疗使前吸烟者这一个类别受益，甚至不需要进一步测试发育异常。然而，在缺乏发育异常诊断测试的情况下，处方中不会开出化学预防药物。

此外，某些非吸烟者因暴露于氡气、煤尘、化学物质和其他原因(已知和未知)等因素也可能导致肺癌发病率高得令人无法接受。没有发生发育异常的前吸烟者可能没有从通过该药物的治疗中获得任何益处。因此，迫切需要一种可靠地检测发育异常细胞的非侵入性检测方法，以识别发生肺癌风险的病人，无论是吸烟者、前吸烟者还是非吸烟者。

截至2016年4月，另一项研究正在继续进行临床试验，以测定钙三醇是否可预防具有肺化生或肺发育异常患者的肺癌。该临床试验的目的是研究钙三醇的副作用和最佳剂量，在预防高风险肺癌的当前吸烟者和前吸烟者中肺癌的作用。这项研究由罗斯威尔公园癌症研究所与国家癌症研究所(NCI)合作进行。该研究的主要目标是测定钙三醇在高危肺癌患者中的安全性。测定钙三醇在这些患者中的剂量限制毒性。