[發(fā)明專利]一種腫瘤血管正常化檢測系統(tǒng)和檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010689075.0
• 申請日: 2020-07-16
• 公開（公告）號: CN111870224B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪洋;劉立龍;陳亞昕;陳雪寒;袁茜;楊靜
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/026;A61B5/1455;G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉琰

本發(fā)明公開了一種腫瘤血管正常化檢測系統(tǒng)和檢測方法，該系統(tǒng)包括：激光光源模塊、成像模塊、圖像處理器、血流檢測分析模塊、血管形態(tài)學(xué)分析模塊、人工智能分析模塊及顯示模塊；血流檢測分析模塊，用于獲取血流流速圖像，將散斑圖像通過算法處理為血流流速圖像；血管形態(tài)學(xué)分析模塊，用于提取腫瘤血管形態(tài)結(jié)構(gòu)，對腫瘤血管密度和血管扭曲程度測定；人工智能分析模塊，用于綜合腫瘤血流速度、血管密度、扭曲程度，判定腫瘤血管是否正常化，并給出腫瘤血管正常化窗口期預(yù)測結(jié)果。本發(fā)明通過對腫瘤血管結(jié)構(gòu)和功能成像，可評估腫瘤血管是否處于正常化窗口期，提升了抗腫瘤血管生成療法的臨床地位，為制定更合理的抗腫瘤聯(lián)合治療方案提供了依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及腫瘤血管正常化的人工智能檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種腫瘤血管正常化檢測系統(tǒng)和檢測方法。

背景技術(shù)

隨著人們生活方式的改變和生活環(huán)境的污染，腫瘤疾病的發(fā)病率越來越高。腫瘤已經(jīng)成為嚴(yán)重危害人類健康和生命的常見疾病。據(jù)《2018年全球癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)》報告，預(yù)估全球2018年將新增1810萬癌癥病例和970萬癌癥死亡病例。到本世紀(jì)末，癌癥將成為全球頭號“殺手”，也是阻礙人類預(yù)期壽命延長的最大“攔路虎”。根據(jù)最新的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，中國惡性腫瘤患者占全球近20％，死亡人數(shù)占全球近24％，發(fā)病率、死亡率均為全球第一。目前惡性腫瘤已成為中國城市居民死亡的第一主要原因及農(nóng)村居民死亡的第二主要原因。十多年來，中國惡性腫瘤發(fā)病率每年保持約3.9％的增幅，死亡率每年保持2.5％的增幅，每年惡性腫瘤所致的醫(yī)療花費(fèi)超過2200億。

腫瘤血管在腫瘤細(xì)胞增殖、侵襲和轉(zhuǎn)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療惡性腫瘤的理論，即通過抑制腫瘤新生血管從而切斷腫瘤的營養(yǎng)供給，進(jìn)而達(dá)到抑制腫瘤生長的目的。抗血管生成療法作為癌癥治療的重要方法之一,能夠顯著抑制腫瘤的生長與轉(zhuǎn)移。然而長期抗血管藥物的運(yùn)用會使腫瘤血管出現(xiàn)嚴(yán)重的退化而阻礙藥物和氧的傳輸，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞對化療的耐藥及對放療的敏感性降低。

研究表明，合理運(yùn)用抗血管生成藥物可使扭曲異常的腫瘤血管趨于正常，進(jìn)而更有效的輸送氧和藥物到達(dá)腫瘤組織，以提高化療、放療和免疫治療的療效。但正常化的過程是短暫而可逆的，會形成特定的正常化“時間窗”。此“時間窗”通常為一至數(shù)天，在時間窗內(nèi)腫瘤微血管結(jié)構(gòu)和功能會發(fā)生明顯改變，逐漸修復(fù)異常。在此時間窗內(nèi)聯(lián)合放化療治療，可以更有效地發(fā)揮其抗腫瘤的效應(yīng)。腫瘤血管正常化理論提升了抗腫瘤血管生成療法的臨床地位，為制定更合理的抗腫瘤聯(lián)合治療方案提供了理論依據(jù)。

然而，腫瘤血管正常化時間窗與腫瘤類型、部位以及抗血管生成藥物有關(guān)。因此，如何確定“窗”的具體時間和范圍，是進(jìn)一步優(yōu)化放、化療、免疫治療聯(lián)合抗腫瘤血管生成治療模式，發(fā)揮最佳協(xié)同效應(yīng)的關(guān)鍵。

與正常血管相比，腫瘤組織內(nèi)的血管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紊亂，微血管密度大，形態(tài)迂曲、膨脹。正常血管表現(xiàn)為二分支，而腫瘤血管可以表現(xiàn)為三分支和多分支。由于血管壁受到腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞的擠壓而導(dǎo)致血管直徑不均。此外，腫瘤血管結(jié)構(gòu)的異常會造成無序的局部停滯的血流，導(dǎo)致血流紊亂，呈現(xiàn)時間和空間的不均一性，無效循環(huán)增加。

迄今為止，評價腫瘤血管生成狀態(tài)和腫瘤血管正常化的“金標(biāo)準(zhǔn)”仍然是微血管密度、基底膜厚度、周皮細(xì)胞覆蓋率等組織病理學(xué)指標(biāo)。然而，上述指標(biāo)卻存在有創(chuàng)性、對準(zhǔn)確取材的過度依賴性和片面性等缺點(diǎn)。非侵襲性的方法包括動態(tài)MRI、CT、PET等影像學(xué)技術(shù)。高分辨率影像學(xué)技術(shù)，能測定血流在時間和空間上的改變和其它參數(shù)，有助于評價抗血管生成治療對不同部位的腫瘤的血管功能的效果。目前，由于這些方法成本高昂，操作復(fù)雜，準(zhǔn)確性難以保證，極大程度的限制了其在研究中的應(yīng)用。因此，操作簡便、智能化的準(zhǔn)確判斷腫瘤血管正常化窗口期的檢測方法具有良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容