[发明专利]基于多光谱荧光寿命检测皮肤癌病变程度的系统

说明书

本发明提供的是一种基于多光谱荧光寿命检测皮肤癌病变程度系统。其特征是：它由光源(1)、滤光片组(2)、人体皮肤(3)、准直器(4)、滤光片(5)、单光子探测器(6)、计数器(7)、光功率计(8)、整形电路(9)、信号处理器(10)、TCSPC系统(11)、PC端(12)组成。本发明可用于人体表面不同位置的皮肤癌荧光寿命分析，可广泛用于皮肤癌或其他疾病的诊断和检测等领域。

(一)技术领域

本发明涉及的是一种基于多光谱荧光寿命检测皮肤癌病变程度的系统，本发明利用多光谱荧光强度来检测皮肤的健康状态，再通过荧光寿命检测皮肤的病变程度，可广泛用于皮肤癌或其他癌症的检测，属于皮肤医学诊断技术领域。

(二)背景技术

大约90％的皮肤癌是因为人们长期暴露在紫外线下引起的。人体皮肤主要由三层组成，从外到内分别是角质层、表皮层、真皮层。皮肤癌主要分为黑色素瘤、基底细胞癌和鳞状细胞癌。其中黑色素瘤是所有皮肤癌中最致命的一种。黑色素细胞是位于表皮下部的细胞。当黑色素细胞聚集在一起时，它们形成非典型痣，聚集部位比其他部位更容易发生变异成为恶性黑色素瘤的皮肤区域。基底细胞癌(BCC)在皮肤恶性肿瘤中的占比最大，是一种较为常见的恶性皮肤癌，BCC的破坏性比较大，发生转移的概率比较低，所以大多数都表现为良性。目前皮肤癌早期诊断的传统方法主要有两种，一是皮肤科医生通过黑色素痣视觉线索诊断黑色素瘤，使用ABCD规则对痣进行表征，但黑色素瘤早期不明显的表面特征导致检测的准确性不是很稳定。二是皮肤镜检查，这是一种非侵入性的方法，该方法是由医生手工检查，在很大程度上取决于医生的经验。皮肤镜检查提高了黑色素瘤的检测，但仍然只能通过切除病变组织后通过病理学观察实现最终诊断。病理活检会增加患者的不适和痛苦。因此，开发快速、非侵入性、廉价且易于诊断的方法，以适应皮肤癌患者的增加是非常重要的。

通过皮肤镜进行目视检查是现在检测皮肤癌最广泛的技术。ABCD规则的引入使黑色素瘤的早期发现有了明显的改善，但使用这个规则时，黑色素瘤的大小会影响判断。当黑色素瘤大于6mm，ABCD标准更为明显；当黑色素瘤小于6mm时，在这个阶段，形状、边界和颜色可能相对规则，但它已经是黑色素瘤了。在非常小的黑色素瘤中，通过皮肤镜检查可以增强它们的特征。许多研究表明,皮肤镜对于恶性黑色素瘤的早期诊断也是一种有效的辅助诊断工具,并且可显著提高其诊断的准确率。皮肤镜在用于鉴别黑色素细胞起源皮损的良、恶性时,常用的判断方法主要有:模式分析法、ABCD法则、Menzies11分测评法、7分测评法、修订的模式分析法以及3分测评法等,其中以模式分析法所表现出的优势最大。恶性黑色素瘤在皮肤镜下的表现模式很多,如:蓝白幕、不典型色素网、不规则的点和球以及多种色调改变等,但每种病理类型及发生在不同部位的黑色素瘤也有其各自的具有早期诊断意义的特征性改变。

通过皮肤镜图像准确的对皮肤病变进行判断，以减少皮肤活检给病人带来的不适，2018年东软集团股份有限公司公开了一种皮肤镜图像处理方法、装置及设备(中国专利：CN201810772239.9)。该装置先接收待处理的皮肤图像，对皮肤图像进行特征提取，根据特征向量对皮肤图像分类。此方法需要建立两次分类模型，算法比较复杂，耗时长无法快速检测皮肤癌病变。

光学诊断技术使医生能够收集有关组织生理参数的信息，而不干扰与疾病有关的生物过程的动态。2020年宁波工程学院公开了一种基于OCT成像图像的光学强度及梯度的皮肤癌分类方法(中国专利：CN202011050703.7)。对采集到的皮肤图像进行降噪，然后提取光学强度特性参数，用来区分黑色素瘤和黑色素痣。但无法穿透到深度的皮肤组织中检测皮肤癌的病变，并且也不能检测非黑色素瘤的皮肤癌。

2019年上海交通大学公开了一种生物标记物在制备用于制备皮肤自荧光检测皮肤癌产品中的方法及其应用(中国专利：CN201910008085.0)。该专利通过自荧光的光强来判断皮肤癌类型和时期，但自荧光的光强在一定程度上受激发光的影响，并且该方法需要用生物制剂来增加皮肤的自荧光，灵敏度和自动化较低。