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原文传递基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统

专利名称：	基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统
摘要：	本发明属于光学医疗器械领域，尤其涉及一种基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，包括拉曼检测装置及与其信号耦合的远程分析中心；远程分析中心用于操纵拉曼检测装置，接收拉曼检测装置采集的拉曼光谱数据，通过人工神经网络模型识别目标组织类型，并将识别结果传送至拉曼检测装置；本发明中人工神经网络模型输出的高度经验性的识别结果具有更高的准确性；对同一组织位点进行多次低能量激光投射能够有效避免因CCD探测器饱和导致的无效检测。此外，得益于同一组织位点上多组拉曼光谱数据的输入，人工神经网络能够克服荧光背景干扰，输出该组织位点上更为精准的识别结果。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	成都大象分形智能科技有限公司
发明人：	尹愚
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910782340.7
公开号：	CN110470646A
代理机构：	成都天嘉专利事务所(普通合伙)
代理人：	苏丹
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	610000 四川省成都市中国(四川)自由贸易试验区成都高新区天府五街200号1号楼A、B区2楼
主权项：	1.一种基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：包括拉曼检测装置（1）及与其信号耦合的远程分析中心（2）；远程分析中心（2）用于操纵拉曼检测装置（1），接收拉曼检测装置（1）采集的拉曼光谱数据，通过人工神经网络模型识别目标组织类型，并将识别结果传送至拉曼检测装置（1）；拉曼检测装置（1）根据远程分析中心（2）的指令，对目标组织的多个识别位点进行拉曼光谱数据采集，将采集的拉曼光谱数据传送至远程分析中心（2）进行目标组织识别，并接收识别结果进行显示；针对多个识别位点中的每个识别位点，拉曼检测装置（1）向该识别位点多次发射低能量激光光束，收集每次照射所激发出的拉曼散射光，生成针对该识别位点的多组拉曼光谱数据。 2.根据权利要求1所述的基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：拉曼检测装置（1）与远程分析中心（2）分别设置有数据接口，二者通过数据接口实现数据无线传输。 3.根据权利要求1所述的基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：远程分析中心（2）包括依次信号相连的数据输入模块（21）、组织识别模块（22）及数据输出模块（23）；针对目标组织多个识别位点中的每个识别位点，数据输入模块（21）用于接收拉曼检测装置（1）针对该识别位点采集的多组拉曼光谱数据，将多组拉曼光谱数据整理为一个多维数据组后，统一输入组织识别模块（22）；组织识别模块（22）包括人工神经网络模型，人工神经网络模型用于对组织识别模块（22）接收的针对该识别位点采集的多组拉曼光谱数据组成的多维数据组进行运算：在训练阶段，人工神经网络模型通过正向网络计算与逆向误差传播计算实现人工神经网络模型的训练；在训练完成的使用阶段，人工神经网络模型通过正向网络计算得出一幅能够准确表征该位点处组织结构的拉曼光谱图，并针对该拉曼光谱图完成该识别位点处的目标组织类型识别；数据输出模块（23）用于将组织识别模块（22）输出的识别结果回传至拉曼检测装置（1）。 4.根据权利要求1所述的基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：拉曼检测装置（1）包括激光源（11）、光谱分析装置（12）及光纤探头（13），激光源（11）与光纤探头（13）信号相连，光谱分析装置（12）与光纤探头（13）信号相连；针对目标组织多个识别位点中的每个识别位点，激光源（11）用于向该识别位点多次发射低能量激光光束；光纤探头（13）提供了向前光路与返回光路，针对每次发射，激光光束经向前光路照射该识别位点，返回光路收集该识别位点处组织表面的拉曼散射光，并将其传输至光谱分析装置（12）；针对目标组织多个识别位点中的每个识别位点，光谱分析装置（12）接收由返回光路采集的、对应每次发射而激发产生的拉曼散射光，对其进行光谱分析，获得该识别位点处的多组拉曼光谱数据。 5.根据权利要求4所述的基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：激光源（11）可选自固体激光源（11）、气体激光源（11）、液体激光源（11）和半导体激光源（11）的一种。 6.根据权利要求4所述的基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：光纤探头（13）内包括将激光导向目标组织各识别位点的激励光纤（131），及从各识别位点处组织表面收集拉曼散射光的收集光纤（132）；一束或多束激励光纤（131）构成光纤探头（13）的向前光路，一束或多束收集光纤（132）构成光纤探头（13）的返回光路。 7.根据权利要求6所述的基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：光纤探头（13）包括隔离材料（133），隔离材料（133）开设长度方向贯穿光纤探头（13）的通道（134），激励光纤（131）和收集光纤（132）以同心结构设于通道（134）中，且二者之间也设有隔离材料（133）。 8.根据权利要求4所述的基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：光谱分析装置（12）包括依次布置的透镜组（121）、反射镜组（122）及色散元件（123），透镜组（121）用于汇聚拉曼散射光，屏蔽杂散光，向后续光学元件提供高信噪比的稳定输入；反射镜组（122）用于调整光路；色散元件（123）将拉曼散射光色散分解为拉曼散射光光谱；对于收集自各识别位点处组织表面的多组拉曼散射光，经光谱分析装置（12）处理后，生成表征该识别位点处组织的多组拉曼光谱数据。 9.根据权利要求4所述的基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：拉曼检测装置（1）还包括将光纤探头（13）分别连接至激光源（11）和光谱分析装置（12）的传输光纤（14）及反向传输光纤（15）；连接激光源（11）的传输光纤（14）与向前光路的激励光纤（131）连接，连接光谱分析装置（12）的反向传输光纤（15）与返回光路的收集光纤（132）连接。 10.根据权利要求9所述的基于人工智能与拉曼光谱的肿瘤组织识别系统，其特征在于：拉曼检测装置（1）还包括设于激光源（11）与传输光纤（14）之间的聚焦光学元件，用于将激光聚焦照射在目标组织识别位点上，同时将激光强度维持在正常采集水平。
所属类别：	发明专利