用连字符连接拉曼- 10月皮肤癌的临床诊断

用连字符连接光学技术结合不同的测量方法的一个仪器提供更全面的免费信息进行医学诊断。本报告描述如何拉曼光谱(RS)和光学相干断层扫描(OCT)已经结合成一个仪器提供一种便携式机器在临床环境中可无创性癌皮肤损伤的特点。10月提供形态或结构信息和RS提供生化信息。两个数据集的互补从而提供一个更全面的方法来诊断比技术自行提供。仪器开发了一组美国范德比尔特大学[1]。它允许两种类型的测量相对快速和方便的方式,即在时间尺度适合典型的临床环境中。一般人想使临床测量和分析的几分钟而不是几小时,以确保病人舒适。

图1:用连字符连接的照片Raman-OCT系统。

拉曼光谱(RS)提供了一种化学成分的组织可以用一种非损伤性方式来辨别疾病状态。它已经成功被用来区分non-melanoma病变(基底细胞癌(BCC和鳞状细胞癌(SCC)发炎疤痕组织和正常组织与分类精度高达95% [2]。RS通常提供表面信息,需要大量的时间成功的测量。因此它不能提供数据在广泛领域的样品(例如5毫米x 5毫米)不需要相对较长的时间。长时间通常不适合临床情况。

光学相干断层扫描(OCT)是一种高分辨率的地下成像技术提供的信息组织形态。它可以相对较快(几分钟)提供微观结构的位置和方向信息组织特性在一系列深度进入组织。然而,它不能提供生化信息组成的组织。OCT图像的解释是困难的和温和的成功在皮肤癌的分类[3]。因此帕蒂尔的动机等[1],这两种技术结合起来,从10月的结构信息还用于直接在RS测量可以最有效地进行化学分析了小型业者的地区

Mahadevan-Jansen在范德比尔特大学教授领导的研究小组成功地歧视BCC发炎疤痕组织和正常皮肤使用结合RS-OCT仪器[1]。10月仪器收集实时图像可用于指导临床医生对特定地下特性,在RS可以用来提供特定的化学和生理信息。在形态学和化学信息明确的好处在确保皮肤损伤的准确诊断。

图2:头部的照片。

仪器,如图1所示,由一个结合RS / 10月移动探头安装在机械臂。一个主要组件的示意图如图2所示。光纤探针连接到RS和10月检测子系统,它被安置在一个包含电脑控制系统的购物车。在785纳米二极管激光器,功率40 mW,作为拉曼激发来源。它是包含在探头以及RS和10月收集光学。10月的反射光和入射光束是由两个co-aligned双色束器,和拉曼激发光束co-aligned事件(反射)10月梁。都是直接通过一个物镜的示例使用一个电流计。检流计扫描10月10月梁,使采集的图像。两个二向色镜促进交付的拉曼激发光束的光程传递和收集回来的拉曼信号。一对光纤用于拉曼信号到一个高吞吐量摄谱仪(HoloSpec 1.8, Kaiser光学系统),黑色背景,热电(TE)冷却,深耗尽层CCD相机(iDus DU420A-BRDD)作为检测器。

10月检测子系统使用一个基于光纤迈克耳孙干涉仪。它由一个1310纳米7兆瓦光源由50/50纤维分离机分离为参考和样品光束。干扰信号探测到一个平衡的探测器,随后数字化。10月系统给出了轴向分辨率14µm和能产生图像面积15毫米x 2.4毫米(横向x深度)8帧/秒(fps)。一个轴向分辨率14µm可以与10月系统实现。10月聚焦光束的横向光斑大小~ 25µm直径。

10月图片顺序和拉曼数据收集,所以当10月图片已经获得的拉曼信号然后收集从中央光轴(此时电流计停止)。激发光束聚焦光斑尺寸的~ 44 ?米直径。二向色镜和一个很长的通滤波器(√截止= 818 nm Semrock Inc)用于单独的拉曼信号800 - 950 nm地区感兴趣的瑞利散射和10月光明。

图3:系统布局的示意图。

虚拟仪器已被用于设计一个自定义的软件界面来控制整个系统。在操作系统可以提供一个潜在的癌皮肤部分的扫描几分钟,扫描整个病人大约一小时取决于皮肤损伤的频率和位置。

当前的标准诊断皮肤癌是视觉其次是活检和组织病理学检查。这个过程可以入侵,主观的,耗时和昂贵的。帕蒂尔等已经证明了他们用连字符连接的成功应用RS-OCT系统在临床情况下——在这种情况下的体内诊断皮肤癌——生化成分和微观结构或形态的组织可以获得在一个相对短的时间内,在一个方便的和非侵入性的方式以最少的病人不适。

确认:感激欣赏是扩展到安妮塔Mahadevan-Jansen教授,范德比尔特大学生物医学工程学系。

引用:

1. 帕蒂尔CA, Kirshnamoorthi H,埃利斯DL, van Leeuwen TG,和Mahadevan-Jansen,“临床仪器结合拉曼Spectroscopy-Optical皮肤癌相干断层扫描”,激光手术和医学43岁,143 - 151,(2011)。
2. 利CA、Nethercott他和璧MH,“癌症领域影响正常组织”揭示了拉曼光谱,激光手术和医学40,461 - 467,(2008)
3. Mogensen M, Joergensen TM,纽伦堡BM, Morsy哈,Thomsen JB, Thrane L,对Jemec GBE,“光学相干断层扫描成像的诊断评估Non-Melanoma皮肤癌和良性病变与正常皮肤:盲法评估由皮肤科医生和病理学家”,皮肤外科965 - 972 (2009)