Системы, способы и устройство для многоканального отображения флюоресцентных источников в режиме реального времени - RU2016127260A
Код документа: RU2016127260A
Формула
1. Способ оптического отображения области в теле субъекта, включающий в себя:
(a) введение субъекту двух или более различных зондовых компонентов, каждый из которых содержит флюоресцентный репортер,
(b) направление в тело субъекта возбуждающего света и, таким образом, возбуждение флюоресцентных репортеров,
(c) одновременное обнаружение флюоресцентного света с различными длинами волн, излученного в теле субъекта флюоресцентными репортерами молекулярных зондов в результате возбуждения возбуждающим светом, для различения сигналов, принятых от каждого из молекулярных зондов, и
(d) обработку сигналов, соответствующих обнаруженному флюоресцентному свету, для обеспечения одного или более изображений (например, видеопотока в режиме реального времени) области в теле субъекта.
2. Способ по п. 1, согласно которому этап (с) выполняют без оптического мультиплексирования с временным разделением.
3. Способ по п. 1 или 2, согласно которому по меньшей мере один из молекулярных зондов содержит наноразмерные частицы.
4. Способ по п. 3, в котором наноразмерные частицы содержат диоксид кремния (например, и другие вещества) (например, в котором наноразмерные частицы имеют архитектуру из диоксида кремния и обогащенное красителем ядро).
5. Способ по п. 4, в котором обогащенное красителем ядро содержит флюоресцентный репортер.
6. Способ по п. 5, в котором флюоресцентным репортером является краситель, излучающий в ближнем инфракрасном или дальнем красном диапазоне.
7. Способ по п. 5, в котором флюоресцентный репортер выбран из группы, состоящей из флюорофора, флюорохрома, красителя, пигмента, переходного флюоресцентного металла и флюоресцентного белка.
8. Способ по п. 5, в котором флюоресцентный репортер выбран из группы, состоящей из Cy5, Cy5.5, Cy2, FITC, TRITC, Cy7, FAM, Cy3, Cy3.5, техасский красный, ROX, HEX, JA133, AlexaFluor 488, AlexaFluor 546, AlexaFluor 633, AlexaFluor 555, AlexaFluor 647, DAPI, TMR, R6G, GFP, улучшенный GFP, CFP, ECFP, YFP, цитрин, Venus, YPet, CyPet, AMCA, Spectrum Green, Spectrum Orange, Spectrum Aqua, лиссамин, европий, краситель Dy800 и краситель LiCor 800.
9. Способ по п. 1 или 2, согласно которому после этапа (с) флюоресцентный репортер также присутствует в субъекте в одном или более местах, по существу не совпадающих с местами расположения другого флюоресцентного репортера.
10. Способ по п. 1 или 2, согласно которому субъектом является животное (например, человек, млекопитающее или другое животное).
11. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий в себя любое по меньшей мере одно из:
(i) обнаружение или мониторинг клеточного изменения или заболевания с использованием указанных одного или более изображений от субъекта и
(ii) обнаружение или мониторинг нормальных тканевых структур (например, маркирование и различение нормальных тканевых структур, таких как железистые ткани (например, паращитовидная железа), нервные ткани и/или сосудистые структуры, которые присутствуют в пределах операционного поля или лежат рядом с операционным полем (например, рядом или смешаны с больной или опухолевой тканью).
12. Способ по п. 11, согласно которому клеточное изменение или заболевание включают в себя по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из воспаления, рака, сердечнососудистого заболевания, респираторного заболевания, дерматологического заболевания, офтальмологического заболевания, инфекционного заболевания, иммунологического заболевания, заболевания центральной нервной системы, наследственных заболеваний, нарушений обмена веществ, экологических заболеваний, заболевания, связанного с костной системой, нейродегенеративного заболевания и осложнений, связанных с хирургическим вмешательством.
13. Способ по п. 11, согласно которому клеточным изменением или заболеванием являются сигнальные лимфатические узлы при метастатической меланоме.
14. Способ по п. 11, согласно которому клеточным изменением или заболеванием является изменение периферических нервов или болезнь лимфатических узлов (например, при раке простаты или других видах рака, таких как рак в околоушной железе, щитовидной железе и гортани).
15. Способ по п. 11, согласно которому клеточным изменением или заболеванием являются остаточные явления рака простаты.
16. Способ по п. 1 или 2, согласно которому обработка сигналов на этапе (d) включает в себя выполнение процессором вычислительного устройства одной или более операций с сигналом, выбранных из группы, состоящей из масштабирования, чересстрочной развертки, повторной хроматической выборки, альфа-сопряжения смеси, упорядочивания цветовой плоскости, буферизации кадра, генерации испытательных сигналов, фильтрования двухмерных носителей, преобразования цветового пространства, синхронизации управления и считывания кадра.
17. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий в себя:
анализирование посредством процессора вычислительного устройства обработанных сигналов на основании информации, извлеченной из архива медицинских данных об изображениях (например, Nanomed).
18. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий в себя:
графическое дополнение посредством процессора вычислительного устройства указанных одного или более изображений (например, видеопотоков) с использованием (дополнительных) данных, извлеченных от архива медицинских данных об изображениях, причем графическое дополнение включает в себя графическое предоставление изображений с дополнительными данными (например, наложение текста или другой информации из архива медицинских данных об изображениях на видеопоток), и
отображение на отображающем устройстве вычислительного устройства одного или более графически дополненных изображений (например, графически дополненных видеопотоков).
19. Способ по п. 18, согласно которому дополнительные данные содержат одни или более данные, выбранные из группы, состоящей из текста (т.е. типа/состава частиц, лиганда, модели животных, дозы/объема инъекции), параметров оптического отображения/параметров отображения позитронно-эмиссионной томографии (PET) (т.е. максимальной пиксельной интенсивности, % ID/g), рабочих параметров камеры (т.е. усиления, времени экспозиции), флюоресцентных спектральных параметров узла (например, распределения сигнала) и гистологии (например, опухолевой нагрузки).
20. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий в себя:
визуальное улучшение посредством процессора вычислительного устройства указанных одного или более изображений (например, видеопотоков) и
отображение на отображающем устройстве вычислительного устройства одного или более визуально улучшенных изображений.
21. Способ по п. 26, согласно которому визуальное улучшение указанных одного или более изображений включает в себя улучшение графического контраста между двумя или более различными флюоресцентными репортерами.
22. Способ по п. 1 или 2, согласно которому обработка сигналов на этапе (d) дополнительно включает в себя выполнение спектральной деконволюции изображений.
23. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий в себя выполнение процессором классифицирования изображений, основанного на текстуре.
24. Переносное отображающее устройство, содержащее:
источник света, выполненный с возможностью подачи возбуждающего света с множеством длин волн для возбуждения множества различных флюоресцентных репортеров, которые вырабатывают флюоресцентный свет с двумя или более различимыми длинами волн;
призму, выполненную с возможностью направления света, принятого сквозь линзу, на множество пространственно разделенных детекторов таким образом, что указанные детекторы могут измерять в режиме реального времени различные излученные сигналы одновременно; и
процессор, выполненный с возможностью обработки сигналов, соответствующих обнаруженному флюоресцентному свету с двумя или более различимыми длинами волн, для обеспечения отображения флюоресценции указанных двух или более различных флюоресцентных репортеров в теле субъекта.
25. Отображающее устройство по п. 24, в котором источник света содержит два или более лазеров и/или светогернератор.
26. Отображающее устройство по п. 24 или 25, в котором линзой является одноосная оптическая линза.
27. Отображающее устройство по п. 24 или 25, дополнительно содержащее многополосный фильтр, расположенный перед линзой,
причем многополосный фильтр выполнен с возможностью блокирования любого мощного возбуждающего света, приходящего от источника света (и, таким образом, фильтр настроен на лазерное излучение светогенератора), но является прозрачным для всего остального света (т.е. видимого света и всего излучения с исследуемыми длинами волн).
28. Отображающее устройство по п. 24 или 25, содержащее узкополосные фильтры, каждый из которых расположен между призмой и соответствующим детектором.
29. Отображающее устройство по п. 24 или 25, в котором призмой является дихроичная призма.
30. Отображающее устройство по п. 24 или 25, в котором призма содержит по меньшей мере две поверхности, каждая из которых содержит различное покрытие.
31. Отображающее устройство, содержащее:
оптические устройства и множество детекторов для одновременного приема множества сигналов, причем каждый сигнал соответствует уникальному флюоресцентному репортеру в теле субъекта (например, пациента);
блок предварительной обработки первого сигнала для выполнения первого набора операций обработки изображения в отношении первого сигнала из множества сигналов, причем первый сигнал соответствует первому уникальному репортеру (например, флюоресцентному репортеру) в теле субъекта;
блок предварительной обработки второго сигнала для выполнения первого набора операций обработки изображения в отношении второго сигнала из множества сигналов, причем
второй сигнал соответствует второму уникальному репортеру (например, флюоресцентному репортеру) в теле субъекта,
блоки обработки первого и второго сигналов выполнены с возможностью синхронного (например, одновременного) выполнения обработки изображений, соответствующих их сигналам (например, выполнены с возможностью проведения операций в одно и то же время; например, когда каждый сигнал содержит видеопоток, и когда каждый кадр видеопотока обрабатывается как устройством предварительной обработки первого сигнала, так и устройством предварительной обработки второго сигнала одновременно друг с другом, с последующей обработкой соответствующих следующих видео кадров, также обрабатываемых одновременно друг с другом);
при необходимости, блоки предварительной обработки третьего и/или последующих сигналов для выполнения первого набора операций обработки изображения в отношении третьего и/или последующего сигнала из множества сигналов, причем каждый сигнал соответствует уникальному репортеру; и
монитор для отображения обработанных сигналов (например, сигналы могут быть дополнительно обработаны перед отображением).
32. Устройство по п. 31, в котором каждый блок предварительной обработки первого и второго сигналов (и при необходимости блоки предварительной обработки третьего и/или последующих сигналов) является элементом, выбранным из группы, состоящей из матрицы логических элементов, программируемой пользователем, интегральной схемы специального назначения (ASIC) и центрального процессора.
33. Устройство по п. 31 или 32, в котором блоки предварительной обработки первого и второго сигналов (и при необходимости блоки предварительной обработки третьего и/или последующих сигналов) выполнены на едином физическом устройстве.
34. Устройство по п. 31 или 32, в котором первый набор операций обработки изображения содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из быстрого преобразования Фурье, дискретного преобразования Фурье, фильтрования фильтром с конечной импульсной характеристикой и фильтрования фильтром с бесконечной импульсной характеристикой.
35. Устройство по п. 31 или 32, дополнительно содержащее:
блок последующей обработки первого сигнала для выполнения второго набора операций обработки изображения в отношении первого сигнала;
блок последующей обработки второго сигнала для выполнения второго набора операций обработки изображения в отношении второго сигнала, причем
блоки последующей обработки первого и второго сигналов выполнены с возможностью синхронного (например, одновременного) выполнения обработки изображений, соответствующих их сигналам (например, выполнены с возможностью проведения операций в одно и то же время; например, когда каждый сигнал содержит видеопоток, и когда каждый кадр видеопотока обрабатывается как устройством последующей обработки первого сигнала, так и устройством последующей обработки второго сигнала одновременно друг с другом, с последующей обработкой соответствующих следующих видео кадров, также обрабатываемых одновременно друг с другом); и,
при необходимости, блоки последующей обработки третьего и/или последующих сигналов для выполнения второго набора операций обработки изображения в отношении третьего и/или последующего сигнала из множества сигналов, причем второй набор операций обработки изображения содержит один или более элементов, выбранных из группы, состоящей из масштабирования, чересстрочной развертки, повторной хроматической выборки, альфа-сопряжения смеси, упорядочивания цветовой плоскости, буферизации кадра, генерации испытательных сигналов, фильтрования двухмерных носителей, преобразования цветового пространства, синхронизации управления и считывания кадра.
36. Устройство по п. 35, в котором каждый блок последующей обработки первого и второго сигналов (и при необходимости блоки последующей обработки третьего и/или последующих сигналов) являются элементом, выбранным из группы, состоящей из матрицы логических элементов программируемой пользователем, интегральной схемы специального назначения (ASIC) и центрального процессора.
37. Устройство по п. 35, в котором блоки последующей обработки первого и второго сигналов (и при необходимости блоки последующей обработки третьего и/или последующих сигналов) выполнены на одноплатном блоке.
38. Устройство по п. 31, дополнительно содержащее блок мультиплексирования, выполненный с возможностью мультиплексирования первого сигнала и второго сигнала (например, в качестве принятых, в качестве предварительно обработанных или предпочтительно в качестве подвергнутых последующей обработке).
39. Устройство по п. 38, в котором блок мультиплексирования дополнительно выполнен с возможностью мультиплексирования третьего и/или последующих сигналов.
40. Устройство по п. 38 или 39, содержащее процессор, выполненный с возможностью извлечения (дополнительных) данных из архива медицинских данных об изображениях и графического представления дополнительных данных с мультиплексированным сигналами (например, наложения дополнительных данных на мультиплексированные сигналы и/или графического добавления дополнительных данных к мультиплексированным сигналам).
