[发明专利]一种肿瘤血管正常化检测系统和检测方法

说明书

本发明公开了一种肿瘤血管正常化检测系统和检测方法，该系统包括：激光光源模块、成像模块、图像处理器、血流检测分析模块、血管形态学分析模块、人工智能分析模块及显示模块；血流检测分析模块，用于获取血流流速图像，将散斑图像通过算法处理为血流流速图像；血管形态学分析模块，用于提取肿瘤血管形态结构，对肿瘤血管密度和血管扭曲程度测定；人工智能分析模块，用于综合肿瘤血流速度、血管密度、扭曲程度，判定肿瘤血管是否正常化，并给出肿瘤血管正常化窗口期预测结果。本发明通过对肿瘤血管结构和功能成像，可评估肿瘤血管是否处于正常化窗口期，提升了抗肿瘤血管生成疗法的临床地位，为制定更合理的抗肿瘤联合治疗方案提供了依据。

技术领域

本发明涉及肿瘤血管正常化的人工智能检测技术领域，尤其涉及一种肿瘤血管正常化检测系统和检测方法。

背景技术

随着人们生活方式的改变和生活环境的污染，肿瘤疾病的发病率越来越高。肿瘤已经成为严重危害人类健康和生命的常见疾病。据《2018年全球癌症统计数据》报告，预估全球2018年将新增1810万癌症病例和970万癌症死亡病例。到本世纪末，癌症将成为全球头号“杀手”，也是阻碍人类预期寿命延长的最大“拦路虎”。根据最新的统计数据显示，中国恶性肿瘤患者占全球近20％，死亡人数占全球近24％，发病率、死亡率均为全球第一。目前恶性肿瘤已成为中国城市居民死亡的第一主要原因及农村居民死亡的第二主要原因。十多年来，中国恶性肿瘤发病率每年保持约3.9％的增幅，死亡率每年保持2.5％的增幅，每年恶性肿瘤所致的医疗花费超过2200亿。

肿瘤血管在肿瘤细胞增殖、侵袭和转移中起到了重要作用。1971年Folkman教授率先提出了抗血管生成治疗恶性肿瘤的理论，即通过抑制肿瘤新生血管从而切断肿瘤的营养供给，进而达到抑制肿瘤生长的目的。抗血管生成疗法作为癌症治疗的重要方法之一,能够显著抑制肿瘤的生长与转移。然而长期抗血管药物的运用会使肿瘤血管出现严重的退化而阻碍药物和氧的传输，导致肿瘤细胞对化疗的耐药及对放疗的敏感性降低。

研究表明，合理运用抗血管生成药物可使扭曲异常的肿瘤血管趋于正常，进而更有效的输送氧和药物到达肿瘤组织，以提高化疗、放疗和免疫治疗的疗效。但正常化的过程是短暂而可逆的，会形成特定的正常化“时间窗”。此“时间窗”通常为一至数天，在时间窗内肿瘤微血管结构和功能会发生明显改变，逐渐修复异常。在此时间窗内联合放化疗治疗，可以更有效地发挥其抗肿瘤的效应。肿瘤血管正常化理论提升了抗肿瘤血管生成疗法的临床地位，为制定更合理的抗肿瘤联合治疗方案提供了理论依据。

然而，肿瘤血管正常化时间窗与肿瘤类型、部位以及抗血管生成药物有关。因此，如何确定“窗”的具体时间和范围，是进一步优化放、化疗、免疫治疗联合抗肿瘤血管生成治疗模式，发挥最佳协同效应的关键。

与正常血管相比，肿瘤组织内的血管系统结构紊乱，微血管密度大，形态迂曲、膨胀。正常血管表现为二分支，而肿瘤血管可以表现为三分支和多分支。由于血管壁受到肿瘤细胞和基质细胞的挤压而导致血管直径不均。此外，肿瘤血管结构的异常会造成无序的局部停滞的血流，导致血流紊乱，呈现时间和空间的不均一性，无效循环增加。

迄今为止，评价肿瘤血管生成状态和肿瘤血管正常化的“金标准”仍然是微血管密度、基底膜厚度、周皮细胞覆盖率等组织病理学指标。然而，上述指标却存在有创性、对准确取材的过度依赖性和片面性等缺点。非侵袭性的方法包括动态MRI、CT、PET等影像学技术。高分辨率影像学技术，能测定血流在时间和空间上的改变和其它参数，有助于评价抗血管生成治疗对不同部位的肿瘤的血管功能的效果。目前，由于这些方法成本高昂，操作复杂，准确性难以保证，极大程度的限制了其在研究中的应用。因此，操作简便、智能化的准确判断肿瘤血管正常化窗口期的检测方法具有良好的应用前景。

发明内容