[发明专利]宽视场拉曼成像设备及相关方法

说明书

相关申请案的交叉引用

本申请案主张2013年2月20日提交的美国临时申请案第61/767,241号及2013年6月13日提交的美国临时申请案第61/834,854号的权益，两案的内容都以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

已经开发出多种手术技术用于物理移除癌组织或其它患病组织。这些方法的目标是在最少损害附近健康组织的情况下，移除癌组织/患病组织。外科医生将切除通过目视检查看来呈现异常的组织。

手术切除是大部分癌症类型的护理标准。然而，完全切除因外科医生准确地鉴别肿瘤边缘和较小的浸润性肿瘤种植的能力而受到阻碍。手术后残余肿瘤的量与肿瘤复发的可能性以及转移性疾病的发生相关。为了确定所有肿瘤都被移除，外科医生通常实行“广泛切除术”来获得无肿瘤边缘。由于需要牺牲相邻的重要结构或器官，这可能带来问题或是不可能实现的。举例来说，肢体切除术或摘除术，即，移除相邻器官，可能是必要的。或者，外科医生可以留下相邻结构，不过可能会因体内残留的肿瘤组织而增加复发的风险。

尽管在医学成像系统(例如MRI)方面取得的进步可帮助外科医生在手术之前定位异常组织，但外科医生在手术期间经由目视检查在浸润性生长的癌症边缘处或在转移扩散情况下鉴别异常组织的能力有限。可以在手术期间分析组织以帮助确定异常组织的边界，但在手术期间由病理学家进行组织活检和分析相当耗时，并且在单次手术期间可能仅限于一个或两个区域。

仍需要在实时手术程序期间准确地检测并目测鉴别残余肿瘤的成像设备和方法。这将允许从重要器官或组织(其中重要的伤害可能源自于健康组织的损害或移除)内、周围和/或邻近的位置更精确地移除癌组织和/或患病组织。这也将减少被移除的健康组织的量，并且降低复发的风险。

发明内容

在一些方面，本文中呈现了允许在手术室中实时、准确地检测残余肿瘤的设备和方法。本文中所描述的基于拉曼(Raman)的宽视场成像设备和方法允许对手术床中(例如，在30×30cm的视场内)靶向肿瘤的纳米粒子进行实时成像。所述宽视场成像设备特别适用于使例如R-MR纳米粒子等纳米粒子所发出的拉曼信号成像，如自然·医学(Nature Medicine),第18卷,第829、834页,2012年(以全文引用的方式并入本文中)中所描述。

现有的拉曼扫描仪是无法采集图像的笔式点扫描仪，或是构建用于体外样品或小动物的成像显微镜。相比之下，本文中描述了一种能够使整个手术床近实时地成像的宽视场拉曼扫描仪。

在一个方面，本发明涉及一种宽视场拉曼成像设备，其包含：至少一个用于产生激发光的光源；用于将所述激发光导引到靶组织上和/或其中的光学器件；用于检测在通过所述激发光照射之后从所述靶组织发出的拉曼散射光子的检测器，所述拉曼散射光子指示在所述靶组织中和/或其上存在拉曼报告子；及被配置用于处理对应于从所述靶组织检测到的拉曼散射光子的数据并产生描绘对应于所述靶组织的宽视场的图像的处理器，所述图像在视觉上指示在所述宽视场内所述拉曼报告子的位置和/或强度。

在一些实施例中，所述至少一个光源、所述检测器和所述处理器被配置用于产生在视觉上指示在所述宽视场内所述拉曼报告子的位置和/或强度的一系列实质上实时的图像。在一些实施例中，所述处理器被配置成通过在给定的较短时间间隔(例如500毫秒或低于500毫秒，例如50毫秒或低于50毫秒)内获得一或多个单色图像来产生所述实时系列图像的每个图像，每个单色图像是在对应于所述拉曼报告子的特征光谱峰的波长下获得；并且被配置成使用所述一或多个单色图像在所述给定的较短时间间隔期间产生指示在所述宽视场内所述拉曼报告子的位置和/或强度的所述实时系列中的图像。