專利名稱：用于鑒定生物組織的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于分析、定位和/或鑒定組織的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及通過將組織分解和諸如質(zhì)譜分析的分析方法相結(jié)合來實(shí)時(shí)地和原位地分析、定位或鑒定組織的裝置、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在整個(gè)申請(qǐng)中，在方括號(hào)中引用的多篇參考文獻(xiàn)是用于更加充分地描述本發(fā)明所屬領(lǐng)域的狀況。因此通過引用將這些參考文獻(xiàn)的公開內(nèi)容并入本發(fā)明中。在惡性疾病過程的診斷和治療期間，病變或異常組織的鑒定是至關(guān)重要的。通常， 基于使用影像學(xué)方法所獲取的信息來診斷癌癥。某些影像學(xué)方法(CT、MRI)能給出高分辨率成像，但不能提供足夠的信息來鑒定惡性增殖。其它方法，尤其是核成像技術(shù)，提供了較差的分辨率，但是卻易于鑒定包括各種類型癌癥的增殖組織部分。因此，可以聯(lián)合使用兩種類型的成像方法(PET/CT、PET/MRI)來鑒定和正確定位癌癥。通常，通過組織學(xué)或細(xì)胞學(xué)方法得到確診。組織學(xué)是用于鑒定異常/病變組織的金標(biāo)準(zhǔn)方法，因此組織分類是基于組織樣品的組織學(xué)檢查。組織學(xué)方法通常包括以下步驟 (1)取樣(活組織檢查或手術(shù))，(2)固定樣品，其中主要使用福爾馬林，(3)將樣品處理或包埋到固體基質(zhì)中，(4)切割獲得2-10 μ m厚的切片，(5)染色，和(6)在顯微鏡下觀察切片。染色能從根本上確定所獲得信息的類型。常規(guī)的染色劑(例如伊紅-蘇木精)能夠根據(jù)形態(tài)特征來鑒定細(xì)胞，然而免疫組織化學(xué)染色揭示了細(xì)胞中某些蛋白質(zhì)的存在。作為組織學(xué)/組織病理學(xué)的替代方法，細(xì)胞病理學(xué)方法也被廣泛地使用。對(duì)于細(xì)胞病理學(xué)方法，僅從生物液體或者直接從組織塊(吸取細(xì)胞病理學(xué))采集細(xì)胞作為樣品，并且與組織學(xué)方法類似，在合適的染色處理后，在顯微鏡下觀察樣品。組織病理學(xué)/細(xì)胞病理學(xué)和影像學(xué)方法都成功地用于癌癥的診斷和抗癌治療的跟蹤。但是，與手術(shù)前后可用的信息量相比，外科醫(yī)生對(duì)于惡性組織相對(duì)于手術(shù)部位上可見特征的實(shí)際位置僅可得到很少的信息。在通常的情況下，外科醫(yī)生依靠的是術(shù)前的成像和他/她自己的感覺，特別是觸覺和視覺方面的感覺。通常，通過切除腫瘤的術(shù)中組織病理學(xué)檢查來解決惡性組織的定位問題。通過將新切除的組織冷凍并將其送到病理學(xué)實(shí)驗(yàn)室中來進(jìn)行術(shù)中組織病理學(xué)檢查，在實(shí)驗(yàn)室中將樣品切片、染色并在顯微鏡下檢查。該步驟的目的是檢查切除組織的所有邊界是否都是“清晰的”(即，僅切到健康組織)。雖然該步驟被廣泛地使用，但是它有一些缺陷，包括病人需要在手術(shù)室中暴露手術(shù)傷口約20分鐘的時(shí)間和樣品的次優(yōu)化處理導(dǎo)致結(jié)果的可靠性低。為術(shù)中腫瘤定位而開發(fā)的其它方法包括手術(shù)期間使用各種影像學(xué)方法。超聲波檢查和X射線熒光檢查已長期用于跟蹤手術(shù)過程，但是它們的使用通常會(huì)中斷手術(shù)介入。最近，已經(jīng)開發(fā)出基于MRI和CT的專用成像系統(tǒng)用來為外科醫(yī)生提供實(shí)時(shí)信息。最近，術(shù)中成像系統(tǒng)已配備有導(dǎo)航裝置，有助于將圖像聯(lián)系到視覺可見特征。雖然這些系統(tǒng)被證明在某些應(yīng)用中非常有用，例如在脊柱手術(shù)中，但是它們不能鑒定手術(shù)區(qū)域的少量腫瘤組織或小的近處轉(zhuǎn)移。最近開發(fā)的一組有前景的技術(shù)利用惡性組織的選擇性化學(xué)標(biāo)記。標(biāo)記分子攜帶放射性核素或熒光部分。因?yàn)樵鲋承约?xì)胞積累這些分子，所以例如通過伽馬照相機(jī)或紅外照相機(jī)可以觀察到它們。這些方法成功地用于檢測近處轉(zhuǎn)移，例如檢測原發(fā)腫瘤附近的積累腫瘤細(xì)胞的所謂前哨淋巴結(jié)。這些方法的缺點(diǎn)在于它們對(duì)某些腫瘤的選擇特性、它們與手術(shù)技術(shù)的不相容性和標(biāo)記的不利副作用。必須注意，可以借助于近紅外雙光子激光器誘發(fā)的熒光來檢測黑色素瘤而無需進(jìn)行標(biāo)記，但是這種技術(shù)僅能用于檢測皮膚表面上的原發(fā)黑色素瘤。通?？梢愿鶕?jù)惡性腫瘤的加速代謝而將惡性腫瘤與健康組織區(qū)分開。腫瘤細(xì)胞積累基本營養(yǎng)素或與這些基本營養(yǎng)素類似的分子(例如氟代脫氧葡萄糖一FDG)。當(dāng)利用放射性核素(PET中的18FDG)或熒光部分標(biāo)記這些營養(yǎng)素或假營養(yǎng)素分子時(shí)，使用適當(dāng)?shù)娘@像方法能觀察到腫瘤。除加速的代謝之外，腫瘤在許多不同方面與健康細(xì)胞不同。例如，從小的代謝組分的分布到不同的蛋白質(zhì)表達(dá)和翻譯后修飾模式，腫瘤顯示出明顯不同的化學(xué)組成。這些化學(xué)特征可用于腫瘤的免疫組化檢查，以及用于使用紅外分光光度法或質(zhì)譜法的組織切片的化學(xué)成像。在這些方法中，質(zhì)譜法是唯一可以作為使用不同組織的不同化學(xué)組成的原位和體內(nèi)組織鑒定工具的基礎(chǔ)的技術(shù)。為了分析氣態(tài)或揮發(fā)性材料，已常規(guī)開發(fā)出質(zhì)譜電離法。這些電離法的一個(gè)缺點(diǎn)在于，它們?nèi)狈Ψ治霾粨]發(fā)性化合物的能力。此類化合物包括肽、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物等；即約90%的生物學(xué)相關(guān)分子。從二十世紀(jì)七十年代開始，已開發(fā)出電離法的新家族，其能夠在氣/固或氣/液界面上將凝相分子直接轉(zhuǎn)化為離子，并且隨后從表面解吸新生離子。這些電離法總稱為“解吸電離”方法。第二代解吸電離法采用替代的電離方式，即，通過利用所謂的分析束(analytical beam)來進(jìn)行電離。分析束包括被引導(dǎo)到樣品表面上的高能粒子(原子、分子、原子或分子的離子、光子等)。分析束對(duì)表面的沖擊引起微爆炸，從而產(chǎn)生表面材料的氣態(tài)離子和分子。 利用分析束的早期方法是等離子解吸電離，其使用由锎同位素的放射性衰變而產(chǎn)生的高能粒子[Macfarlane RD, et al. Science, 191 (4230), 920-925. 1976]。等離子解吸利用種類不清的發(fā)散束，而二次離子質(zhì)譜(SIMS)使用由靜電場加速到10_30keV的原子或簇離子的準(zhǔn)直束[Bennighoven，A, Surface Science 28 (2) 541-1971] 0由于聚焦離子束的截面，SIMS能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)IOnm的空間分辨率。盡管空間分辨率很高，但是對(duì)經(jīng)歷SIMS電離的分子的分子量范圍的限制大大阻礙了 SIMS的廣泛應(yīng)用。通常，可以利用SIMS檢測分子量低于IkDa的分子，但是即使在這樣窄的分子量范圍內(nèi)，對(duì)于較重的離子也較難檢測。方法還可以用于深入分析(動(dòng)態(tài)SIMS)，但是，在這種情況下，較高能量的離子束主要產(chǎn)生原子離子。還開發(fā)了利用SIMS電離研究液體樣品(液體 SIMS ；LSIMS) [Aberth, W, Analytical Chemistry, 54 (12) :2029-20341982]。液體 SIMS 與原有技術(shù)相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括更寬的分子量范圍(MW < IOkDa)、更好的可重復(fù)性和靈
7敏性。LSIMS的一個(gè)缺點(diǎn)在于，在分析之前必須將樣品溶于甘油或硝基苯甲醇中。此步驟經(jīng)常涉及溶解性問題，并且固體樣品溶解后顯然無法進(jìn)行任何種類的空間解析分析。其它缺點(diǎn)包括對(duì)以這種方式電離的物質(zhì)的分子量的限制雖然更小，但還存在。通過用高速惰性氣體原子束代替一次離子束，進(jìn)一步發(fā)展了 LSIMS方法。該高速惰性氣體原子束技術(shù)稱為“快速原子轟擊”(FAB)，并且與LSIMS相比具有更多的優(yōu)點(diǎn) [Williams, DH et al，JACS，103(19) :5700-5704 1981]，但是該方法實(shí)際上還保留了原有方法的所有缺點(diǎn)，包括對(duì)分子量的高度限制和空間解析分析能力的損失。SIMS技術(shù)的發(fā)展的另一個(gè)方向是增加入射(一次)離子的質(zhì)量。最終，此研究導(dǎo)致了所謂的大簇碰撞(massive cluster impact,MCI)電離的開發(fā)，其使用多電荷液體(通常為甘油)小滴作為類似SIMS的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的入射物[Mahoney，JF Rapid Communications in Mass Spectrometry, 5 (10) :441-4451991]。將小滴加速到 2-lOkeV/電荷，并且將高能小滴束引導(dǎo)到攜帶樣品材料的表面上，樣品材料可以是固態(tài)或液態(tài)。與SIMS相比，MCI的實(shí)質(zhì)性優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)一步擴(kuò)大的質(zhì)量/電荷范圍，更重要的是，MCI主要產(chǎn)生諸如蛋白質(zhì)的大分子物質(zhì)的多電荷離子。此優(yōu)點(diǎn)允許獲得詳細(xì)的質(zhì)譜信息，例如蛋白質(zhì)的測序。MCI仍具有下述缺點(diǎn)分子量范圍受限、設(shè)備復(fù)雜和由于碰撞的甘油滴的濺射效果而導(dǎo)致樣品之間的交叉污染。雖然該方法理論上具有空間解析分析的能力，但是已知的現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)該能力的開發(fā)嘗試都失敗了。上述方法的共同缺點(diǎn)在于，它們通常嚴(yán)格地在高真空條件下工作。因此，樣品被引入質(zhì)譜儀的高真空狀態(tài)，這導(dǎo)致了對(duì)樣品的組成和幾何形狀的嚴(yán)格限制并且還需要專門的進(jìn)樣系統(tǒng)。從二十世紀(jì)八十年代早期開始，開發(fā)出了激光解吸電離法[Cooks，RG et al. JACS, 103 (5) :1295-1297,1981] 0與SIMS類似，簡單的激光解吸電離提供的電離效率較差，并且它們只能用于研究相對(duì)有限數(shù)量的分子。通過使用所謂的基質(zhì)化合物，使激光解吸方法徹底變革。基質(zhì)化合物通常與樣品在溶液相中混合，并且被共結(jié)晶到攜帶靶表面的樣品上。因?yàn)槭褂玫幕|(zhì)化合物是過量的，所以得到的樣品由基質(zhì)化合物晶體組成，分析物分子被包埋在基質(zhì)化合物晶體的晶格中。使用基質(zhì)化合物能顯著增加電離效率，還擴(kuò)展了這些方法的應(yīng)用領(lǐng)域?；|(zhì)輔助的激光解吸電離(MALDI) [Karas,Hillenkamp,Analytical Chemistry, 60 (20) =2299-2301,1988]廣泛地用于完整蛋白質(zhì)的分析和基于胰蛋白酶消化物的MS研究的蛋白質(zhì)鑒定，以及聚合物、核酸和碳水化合物分析。MALDI的主要缺點(diǎn)包括低離子產(chǎn)出、主要產(chǎn)生單電荷離子以及僅能在基質(zhì)化合物的沉積之后研究天然表面。最近提出了能在大氣條件下工作的解吸電離法的需求。大氣壓解吸電離法的優(yōu)點(diǎn)包括(1)樣品不被引入質(zhì)譜儀的真空范圍中，這使得分析過程更快且更靈活，( 因?yàn)闃悠凡贿M(jìn)入真空，因此不需要去除諸如水的揮發(fā)性組分，(3)可以以此方式研究/分析任意對(duì)象，(4)可以以體內(nèi)和原位的方式研究包括活生物在內(nèi)的生物系統(tǒng)，該特征使這些方法能應(yīng)用于原位組織鑒定。利用原子、離子、分子或分子簇的準(zhǔn)直束的解吸電離法不能在大氣壓條件下使用，因?yàn)橛捎陬w粒與氣體分子的連續(xù)碰撞而不能在高壓下將顆粒加速到合適的速度。相同的現(xiàn)象還造成了在更高壓力下顆粒束的極度發(fā)散，這還阻礙了實(shí)際分析束的形成。在上述方法中，因?yàn)榧す馐陔婋x條件下不與空氣分子相互作用，因此只有激光解吸電離可以在大氣壓下實(shí)施，而無需對(duì)儀器做出重大的改動(dòng)。Laiko等人研發(fā)了大氣壓MALDI [Laiko et al. (2000), Anal. Chem. , 72, pages 652-657]；但是此技術(shù)沒有得到普及， 這是由于離子產(chǎn)出較低(大氣界面中的99%離子損失進(jìn)一步加重了該問題)和通常由于在開放的實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的使用激光的帶來的工作場所的安全問題。最近開發(fā)的解吸電噴霧電離(DESI) [Takats et al，Science，2004]從分類/現(xiàn)象上是上述MCI技術(shù)的大氣壓版本。兩種方法都使用多電荷溶劑小滴作為分析束，但是對(duì)于DESI，通過電噴霧產(chǎn)生小滴，且利用超聲氣流而不是靜電場梯度來加速小滴。盡管如此， DESI已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與大氣壓解吸電離法有關(guān)的所有期望，因此它提供了對(duì)任意對(duì)象的化學(xué)組成、尺寸和幾何形狀方面進(jìn)行質(zhì)譜分析的可能性。在DESI處理的過程中，高速電噴霧小滴與樣品表面碰撞。碰撞的小滴溶解表面上存在的分子，并且發(fā)射帶電的二次小滴。攜帶表面材料的帶電二次小滴最終遵循公知的電噴霧電離機(jī)理而產(chǎn)生離子。借助于質(zhì)譜法對(duì)組織的研究是以兩種在本質(zhì)上不同的方式進(jìn)行的。一種方法關(guān)注于組織中存在的化合物群體的系統(tǒng)表征，而另一種策略專注于組織的快速、直接的MS指紋鑒定。第一類中的方法通常先將大量組織勻漿和裂解，然后選擇性地提取感興趣的化合物群體(例如蛋白質(zhì)或磷脂等)。利用電泳法或色譜法分離化合物，然后通過質(zhì)譜法進(jìn)行檢測。雖然這些方法不能用來快速鑒定組織，但是它們提供了關(guān)于一種或另一種類型的組織的特征性標(biāo)志物分子的寶貴信息。通常通過如上所述的解吸電離法來實(shí)現(xiàn)組織的快速質(zhì)譜指紋鑒定。組織的SIMS 分析給出的特征性譜主要顯示磷脂片段，但是該技術(shù)必須在高真空條件下工作，因此它不能用于組織的體內(nèi)分析。根據(jù)使用的基質(zhì)化合物的類型的不同，組織樣品的MALDI分析給出的譜描述高含量蛋白質(zhì)的離子或者常見膜脂的離子。雖然兩種譜都是特征性的并且能顯示出惡性腫瘤的特有特征，但是這些方法仍然不能用于體內(nèi)分析，因?yàn)榛|(zhì)化合物的沉積與活體生物是不相容的。使用紅外激光器(Er-YAG或C02)的直接激光解吸電離是MALDI 的特例，其中樣品的水成分作為基質(zhì)。這種方法與體內(nèi)分析完全相容(這些紅外激光器廣泛地用于手術(shù)中)，但是，至今還沒有利用該方法進(jìn)行組織鑒定的報(bào)道。最近開發(fā)的DESI法給出了表征各種膜脂的譜，提供了多種組織的特征性圖。與MALDI不同，DESI分析不需要任何樣品準(zhǔn)備，因此可以研究活體組織的新切的表面。但是，活體組織的DESI分析不能產(chǎn)生確定性的數(shù)據(jù)，因?yàn)閺乃芯康谋砻媛┏龅难汉烷g質(zhì)液會(huì)產(chǎn)生干擾。DESI分析的其它缺點(diǎn)是在活體生物附近使用4-5kV DC所帶來的安全問題。從上述對(duì)MS領(lǐng)域的目前技術(shù)的分析中可以總結(jié)出大量的蛋白質(zhì)和磷脂給出了不同組織的DI質(zhì)譜中的特征性分布，但是對(duì)于體內(nèi)MS分析，還沒有開發(fā)出合適的電離法。從二十世紀(jì)六十年代晚期以來，已經(jīng)開發(fā)了通過快速加熱的濃縮相非揮發(fā)性樣品的電離。這種方法的原理是使用足夠高的加熱速率來實(shí)現(xiàn)可與分析物分子的分解速度相比的裂解速率。在二十世紀(jì)七十年代早期，F(xiàn)riedman等人已經(jīng)描述了通過快速加熱成功電離氨基酸和肽。這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)想機(jī)理與固相中存在的離子種類的直接裂解有關(guān)。這些實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)實(shí)施被限制為使純的結(jié)晶分析化合物接觸加熱。對(duì)更高效的加熱方法的探索實(shí)現(xiàn)了激光在質(zhì)譜離子源中的應(yīng)用，并且最終開發(fā)出如上所述的各種激光解吸電離法(包括 MALDI)。作為激光加熱的替代方案，還研究了溶液相化合物的熱輔助噴霧分解(參見例如 Vestal et al, Anal. Chem. (1980)，52，pages 1636-1641)。因?yàn)檎婵栈蚨栊詺怏w環(huán)境中的噴霧分解顯著增加了分解速率，從而將完整的分子成功地轉(zhuǎn)換為氣相。這些方法被稱為“熱噴霧”，而且在二十世紀(jì)八十年代晚期和九十年代早期被廣泛用作HPLC-MS的交接。大部分熱分解方法導(dǎo)致壓倒性的中性種類的形成；因此這些方法經(jīng)常與后電離技術(shù)相結(jié)合。通常通過電子碰撞(EI)或化學(xué)電離(Cl)來進(jìn)行后電離。最近，已經(jīng)引入了一種類似的方法，其利用通過樣品的激光消融而獲得的氣態(tài)種類的電噴霧后電離。本領(lǐng)域現(xiàn)需要具有下述特點(diǎn)的基于MS的裝置、系統(tǒng)和方法可以用于生物組織的直接原位研究、不損傷所研究的生物體、在較短的時(shí)間內(nèi)給出不同類型組織的特征性質(zhì)譜、 并且還可以在手術(shù)室中使用，因此能有利地作為一個(gè)或多個(gè)手術(shù)工具或切開工具的集成部件。發(fā)明概述本發(fā)明提供了用于分析、定位或鑒定組織類型的新的裝置、系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的新的裝置、系統(tǒng)和方法能夠提供生物組織的原位研究，而不會(huì)損傷所研究的生物體的，并且本發(fā)明的新的裝置、系統(tǒng)和方法能夠在對(duì)組織進(jìn)行操作(例如手術(shù)操作)期間提供實(shí)時(shí)反饋。例如當(dāng)一個(gè)或多個(gè)手術(shù)工具是電離的集成部件時(shí)，本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法可以與手術(shù)操作緊密結(jié)合地使用，或者本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法還可以作為單獨(dú)的質(zhì)譜探針來分析手術(shù)暴露區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)組織部分。因此，一方面，本發(fā)明提供分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述方法包括(a)從一個(gè)或多個(gè)組織樣品中的位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)將氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x中，(c)使用分析儀來產(chǎn)生基于氣態(tài)組織顆粒的組織相關(guān)數(shù)據(jù)，以及(d)基于組織相關(guān)數(shù)據(jù)來分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品。本發(fā)明還提供了用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)。因此，另一方面，本發(fā)明提供用于分析、定位或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的裝置，其特征在于，所述裝置包括(a)分解裝置，用于接觸一個(gè)或多個(gè)組織樣品的位置并且從所述位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)傳輸裝置，用于將氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x中，以及(c)與傳輸裝置可操作地連接的分析儀，所述分析儀用于產(chǎn)生基于氣態(tài)組織顆粒的組織相關(guān)數(shù)據(jù)， 其中所述組織相關(guān)數(shù)據(jù)用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品。本發(fā)明還提供了用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的裝置。因此，另一方面，本發(fā)明提供用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的裝置，其特征在于， 所述裝置包括(a)分解裝置，用于接觸一個(gè)或多個(gè)組織樣品的位置并且從所述位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)傳輸裝置，其被配置為與分析儀可操作地連接，所述傳輸裝置將氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x。另一方面，本發(fā)明提供了質(zhì)譜數(shù)據(jù)獲取方法，其特征在于，所述方法包括(a)用能夠產(chǎn)生氣態(tài)樣品顆粒的分解裝置接觸樣品中的目的區(qū)域，(b)將氣態(tài)樣品顆粒從目的區(qū)域傳輸?shù)劫|(zhì)譜儀中，以及(c)使用質(zhì)譜儀來獲取基于來自目的區(qū)域的氣態(tài)樣品顆粒的樣品相關(guān)數(shù)據(jù)。另一方面，本發(fā)明提供用于實(shí)時(shí)診斷組織的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置包括(a) 分解裝置，用于接觸組織的位置并且從所述位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)傳輸裝置，用于將氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x中，以及(C)與傳輸裝置可操作地連接的分析儀， 所述分析儀被配置為產(chǎn)生基于氣態(tài)組織顆粒的實(shí)時(shí)組織相關(guān)數(shù)據(jù)，其中所述組織相關(guān)數(shù)據(jù)
10用于診斷組織。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以用于任何生物組織的實(shí)時(shí)分析或鑒定并且可用于任何目的。本文的公開內(nèi)容通過結(jié)合手術(shù)過程使用所述技術(shù)的實(shí)例描述本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可用于，例如，為了健康和安全目的而分析肉制品、為了鑒定組織中的藥物分子而分析生物組織、分析生物組織是否存在疾病或感染等等。示出的具體實(shí)施例不應(yīng)該理解為縮小所述技術(shù)的應(yīng)用范圍。在本發(fā)明的又一方面中，本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和裝置包括將組織鑒定的結(jié)果信號(hào)傳輸給在某一位置的手術(shù)裝置的使用者。所述方法、系統(tǒng)和裝置在手術(shù)應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)包括本發(fā)明的方法、系統(tǒng)和裝置的應(yīng)用使外科醫(yī)生能檢測不同類型組織在手術(shù)區(qū)域上是如何分布的。該特性增強(qiáng)了腫瘤部位的檢測、增加了在腫瘤切除手術(shù)中組織切除的精確度和壞死/缺血組織切除的精確度，并且使切除的健康組織的量最小化。本發(fā)明的方法、裝置和系統(tǒng)能夠在手術(shù)期間實(shí)時(shí)地、原位地鑒定組織部分。當(dāng)手術(shù)期間切開惡性組織時(shí)，本發(fā)明的方法、裝置和系統(tǒng)能為外科醫(yī)生提供自動(dòng)報(bào)警。使用本發(fā)明的方法、裝置和系統(tǒng)的總體優(yōu)點(diǎn)包括(a)降低組織切除手術(shù)的侵襲性，因此加快復(fù)原速度；減少手術(shù)準(zhǔn)備過程；自動(dòng)地或半自動(dòng)地鑒定目標(biāo)組織；(b)降低癌癥復(fù)發(fā)率；(c)提供組織鑒定的客觀標(biāo)準(zhǔn)；(d)實(shí)現(xiàn)了在體內(nèi)和顯微鏡切片中進(jìn)行組織的化學(xué)分析；(e)為研究人員提供關(guān)于組織的化學(xué)組成的信息；(f)提供了不需要樣品制備過程就能測量組織中某些分子(例如藥物分子)的濃度的方法；(g)當(dāng)給予患者所謂的化學(xué)標(biāo)記分子時(shí)，本發(fā)明的方法、裝置和系統(tǒng)可以在手術(shù)期間與化學(xué)標(biāo)記聯(lián)合使用，所述化學(xué)標(biāo)記分子已知能被惡性組織累積(標(biāo)記)，根據(jù)標(biāo)記分子是否存在來檢測癌細(xì)胞；(h)為在根據(jù)細(xì)胞的質(zhì)譜化學(xué)指紋來鑒定細(xì)胞的細(xì)胞學(xué)或流式細(xì)胞術(shù)提供了細(xì)胞鑒定的備選方式，但該方式具有破壞性；(i)提供感染器官中和黏膜上的微生物感染的原位體內(nèi)鑒定；(j)提供組織的循環(huán)/代謝狀態(tài)的體內(nèi)鑒定；以及(k)消除了術(shù)中樣品組織病理學(xué)檢查的需要，因此使手術(shù)時(shí)間縮短。根據(jù)以下詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見。但是應(yīng)當(dāng)理解，僅通過示例的方式給出了表明本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)說明和特定實(shí)施例，因?yàn)楦鶕?jù)以下詳細(xì)說明，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)進(jìn)行的各種改變和修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。附圖簡要說明根據(jù)本文中給出的詳細(xì)說明和附圖，將能更加充分地理解本發(fā)明，該詳細(xì)說明和附圖僅以示例的方式給出，不限制本發(fā)明的預(yù)期范圍。

圖1示出按照本發(fā)明的一個(gè)方面的體內(nèi)質(zhì)譜組織鑒定系統(tǒng)的方案。圖2示出按照本發(fā)明的另一個(gè)方面的體內(nèi)質(zhì)譜組織鑒定系統(tǒng)的方案。圖3示出了利用二次電噴霧電離的中性氣態(tài)組織顆粒的后電離的實(shí)施。圖4示出了利用電暈放電電離的中性氣態(tài)組織顆粒的后電離的實(shí)施。圖5示出在手術(shù)環(huán)境中應(yīng)用本發(fā)明的裝置和方法所獲得的總離子流。圖6示出在電手術(shù)切開豬的肝臟的過程中使用圖1所示的裝置所獲得的完全質(zhì)
■i並曰ο圖7示出在電手術(shù)切開豬的肝臟的過程中使用圖1的裝置所獲得的三個(gè)重疊的負(fù)離子質(zhì)譜。圖8示出在電手術(shù)切開豬的肝臟、心臟和肺的過程中使用圖1所示的裝置以負(fù)離子模式從對(duì)應(yīng)器官獲得的質(zhì)譜。圖9示出在電手術(shù)切除腫瘤和前哨淋巴結(jié)的過程中使用圖1所示裝置以負(fù)離子模式從狗的黑色素瘤、其鄰近淋巴結(jié)和周圍健康皮膚獲得的質(zhì)譜。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的另一方面，使用產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒的激光裝置的體內(nèi)質(zhì)譜組織鑒定的方法和裝置的方案。圖11示出通過電手術(shù)獲得的譜(上方的譜)與通過使用C02激光器的激光手術(shù)獲得的譜(下方的譜)之間的比較。通過切開豬的肝臟并且不利用任何后電離裝置分析在手術(shù)切口上形成的離子來獲得兩個(gè)譜。圖12示出了在醫(yī)院和數(shù)據(jù)庫開發(fā)單位之間的數(shù)據(jù)流的方案。醫(yī)院將原始的組織學(xué)指定數(shù)據(jù)提供給制造商來幫助數(shù)據(jù)庫開發(fā)，同時(shí)制造商處理數(shù)據(jù)并將其存儲(chǔ)在中心數(shù)據(jù)庫中。圖13 :圖A是在手術(shù)切開狗的III級(jí)肥大細(xì)胞瘤的過程中獲取的圖像，圖B是從圖A的標(biāo)記位置得到的譜的三維主要成分分析，圖C是在圖A的手術(shù)期間的實(shí)時(shí)軟件的屏幕截圖。1 =肌肉，2 =皮膚，3 =皮下組織，4 =肥大細(xì)胞瘤。
具體實(shí)施例方式除非另外限定，本文中使用的所有的技術(shù)或科學(xué)術(shù)語具有的含義與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。此外，除非另外指明，除權(quán)利要求書中之外，“或”的使用包括“和”，反之亦然。非限制性術(shù)語不應(yīng)解釋為限制性，除非另外明確地說明或者上下文清楚地表明不能如此(例如“包括”、“具有”、“包含”通常表示“包括但不限于”)。諸如 “a”、“an”和“the”的單數(shù)形式(包括權(quán)利要求中的單數(shù)形式)包括復(fù)數(shù)指代，除非另外明確說明。“目的區(qū)域”或“位置”是指包含獲取的組織相關(guān)數(shù)據(jù)集的對(duì)象的組織區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方式中，目的區(qū)域或位置被懷疑包含異常或病變組織。在某些實(shí)施方式中，位置被認(rèn)為包含正常組織，獲取的數(shù)據(jù)用作對(duì)照或背景數(shù)據(jù)?！霸弧笔侵笇?duì)細(xì)胞或組織的直接檢查。原位包括在手術(shù)期間對(duì)個(gè)體的組織的直接檢查?！坝洃浶?yīng)”可以定義為分析過程和獲取數(shù)據(jù)之間的非線性延遲。對(duì)應(yīng)于一個(gè)樣品(樣品Α)的信號(hào)可以被存留，甚至當(dāng)不再分析樣品A時(shí)，并且可能干擾隨后樣品B的分析。“個(gè)體”或“患者”指需要對(duì)疾病狀態(tài)、病癥或疾病進(jìn)行治療的動(dòng)物，包括人類。“腫瘤組織”是指包括癌細(xì)胞的任何瘤性組織。腫瘤組織可以是實(shí)體瘤或非實(shí)體瘤，所述非實(shí)體瘤例如循環(huán)系統(tǒng)中存在的腫瘤，例如白血病。以下將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)使用超聲波或熱分解的手術(shù)方法(例如電手術(shù)和紅外激光手術(shù))產(chǎn)生大量的源于組織的氣態(tài)組織顆粒。申請(qǐng)人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)這些氣態(tài)的源于組織的顆粒的質(zhì)譜與通過其它質(zhì)譜技術(shù)(例如DESI、SIMS和MALDI)獲得的質(zhì)譜類似。因此，本發(fā)明通過將組織的分解電離和質(zhì)譜分析相結(jié)合而提供用于實(shí)時(shí)地并原位地分析、定位和/或鑒定組織的裝置、系統(tǒng)和方法。通過分解組織，生成氣相的帶電和不帶電的顆粒。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過分解生成的帶電顆粒表現(xiàn)為分子簇，分子簇逐漸經(jīng)過解離而產(chǎn)生分子離子。這種逐漸的解離通常在分解點(diǎn)開始，并且通常連同本發(fā)明一起完成而在質(zhì)譜儀中產(chǎn)生分子離子，優(yōu)選在質(zhì)量分析之前。不帶電的顆粒可以被后電離，并且后電離還產(chǎn)生從個(gè)體分子離子到肉眼可見的小滴的帶電分子簇分布。這些簇還進(jìn)行逐漸結(jié)合而產(chǎn)生分子離子。以這種方式，可實(shí)行組織分解來產(chǎn)生帶電組織顆粒，該帶電組織顆粒隨后產(chǎn)生適于在質(zhì)譜分析中使用的分子離子。因此，一方面，本發(fā)明提供用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括(a)分解裝置，用于接觸一個(gè)或多個(gè)組織樣品的位置并且從所述位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)傳輸裝置，用于將氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x中，以及(c)與傳輸裝置可操作地連接的分析儀，所述分析儀用于產(chǎn)生基于氣態(tài)組織顆粒的組織相關(guān)數(shù)據(jù)，其中所述組織相關(guān)數(shù)據(jù)用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣
P
ΡΠ O另一方面，本發(fā)明提供用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的裝置，其特征在于，所述裝置包括(a)分解裝置，用于接觸一個(gè)或多個(gè)組織樣品的位置并且從所述位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)傳輸裝置，其被配置為與分析儀可操作地連接，所述傳輸裝置將氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x。本申請(qǐng)的新的方法、系統(tǒng)和裝置被稱為快速蒸發(fā)電離質(zhì)譜(REIMQ，其可以在許多應(yīng)用中實(shí)施，所述REIMS涉及將組織氣溶膠化而產(chǎn)生和鑒定氣態(tài)的源于組織的離子以及原位定位異常組織。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，REIMS技術(shù)可以以診斷目的用于篩查目的區(qū)域，從而鑒定目的區(qū)域中是否存在具有特定類型或組成的組織或具有其它特定屬性的組織(例如癌癥組織)，如果存在，還能以高度的空間分辨率定位癌癥組織。這些診斷技術(shù)可以用于檢查手術(shù)操作期間暴露的目的區(qū)域或者暴露于侵襲性或半侵襲性儀器(例如腹腔鏡、內(nèi)鏡、 探針、纖維光纜等)的目的區(qū)域。用這種方式，本發(fā)明的方法、系統(tǒng)和裝置可在許多的應(yīng)用中用于快速檢測和診斷，包括但不限于各種異常的檢測，包括肺癌、消化系統(tǒng)器官癌癥(包括食道癌、結(jié)腸直腸癌等)、皮膚癌、生殖器官癌癥(例如前列腺癌、卵巢癌、子宮癌和宮頸癌)、乳腺癌、腦癌、淋巴系統(tǒng)癌癥和骨癌等。本發(fā)明的其它應(yīng)用將在下面進(jìn)行描述。圖1示出在手術(shù)環(huán)境下的本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)方面的基本設(shè)置。圖1所示的系統(tǒng)包括以下部分分解裝置11
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分解裝置的主要功能是通過分解組織結(jié)構(gòu)的組織超聲處理或水分快速沸騰而從生物組織產(chǎn)生氣溶膠。通過分解形成覆蓋了表面活性分子(即原始結(jié)構(gòu)的膜脂)并且包含完整的和熱降解的生物分子的氣溶膠或氣態(tài)顆粒。因?yàn)殛庪x子和陽離子不均勻分布，這些氣溶膠或氣態(tài)顆?？梢詳y帶凈電荷，并且這些小滴可以解離而提供膜脂的單個(gè)分子離子。在本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法中可以使用多種不同分解方法，包括超聲處理、焦耳加熱、接觸加熱和輻射加熱，輻射加熱包括電磁輻射(從微波到接近UV)消融。在圖1示出的系統(tǒng)中，分解裝置10利用在目的組織樣品中引起電流而進(jìn)行焦耳加熱。從分析的觀點(diǎn)看，電極10的功能是使生物組織與遠(yuǎn)程電源70相接觸。流過健康、正常組織部分20和流過異常、病變(諸如癌癥)組織部分30的電流通過焦耳加熱將組織部分20、30轉(zhuǎn)化為帶電種類50和中性種類60的氣態(tài)混合物。使用高頻(> 100kHz)交流電 (AC)是有利的，因?yàn)橹绷麟?DC)和低頻AC可能干擾活體生物的電生理過程。因此，使用 DC和低頻AC電流對(duì)于個(gè)體可能是危險(xiǎn)的，甚至是致命的。通過目前使用的手術(shù)工具可以將組織成分轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氣態(tài)組織顆粒，包括電手術(shù)、激光手術(shù)、水射流手術(shù)或超聲手術(shù)。例如，對(duì)于電手術(shù)，電流密度僅在尖電極的附近足夠高而能造成組織分解；從而， 尖電極與身體物理接觸的位置處的組織被蒸發(fā)。為了避免額外的燒傷，使用大面積對(duì)電極 (單極切割)，或者兩個(gè)尖電極彼此靠近(雙極切割)。在這些情況下，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，手術(shù)裝置可以配備有傳輸管80，并且可以將手術(shù)裝置轉(zhuǎn)變?yōu)殡p功能的手術(shù)工具和組織鑒定工具。對(duì)于內(nèi)鏡檢查，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的電手術(shù)、激光手術(shù)、超聲波手術(shù)的設(shè)備來取樣。內(nèi)鏡的工作通道可用于抽取包含目的氣態(tài)離子的手術(shù)煙霧。一個(gè)取樣點(diǎn)可能需要抽取約Iml 的氣體，因此，使用的真空不會(huì)產(chǎn)生任何有害影響。傳送或傳輸管80傳輸管80將組織氣溶膠化所形成的帶電和/或中性種類傳輸?shù)椒治鰞x中，例如質(zhì)譜儀(MQ。因?yàn)楸景l(fā)明的重要應(yīng)用是在手術(shù)期間原位、體內(nèi)鑒定、定位和/或分析生物組織20、30，并且與手術(shù)設(shè)備相比，質(zhì)譜儀是非常重的儀器，因此重要的是，將組織分解所形成的帶電種類50和/或中性種類60傳送到遠(yuǎn)程質(zhì)譜儀130中，而不是將患者置于MS儀器的附近。因此，在本發(fā)明的各方面中，MS可以放置在手術(shù)室的外面?？梢酝ㄟ^在管80的兩端之間制造壓力差而產(chǎn)生通過轉(zhuǎn)輸管80的攜帶氣態(tài)的源于組織的顆粒50、60的氣流。因?yàn)樵诖蟛糠謨?yōu)選應(yīng)用中(例如手術(shù)應(yīng)用)，傳輸管80的取樣側(cè)或組織側(cè)的壓力是大氣壓，所以可以通過降低管80的接近MS 130的一端(傳輸管80的MS側(cè))的壓力來產(chǎn)生壓力差。 通過使用獨(dú)立的流體泵220或使用MS130的真空系統(tǒng)來降低壓力。轉(zhuǎn)輸管80可以由任何具有足夠機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和足夠高柔性的材料制成。例如，管80可以由各種聚合物 (聚乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯)、金屬(鋼、銅)、玻璃和熔融石英制成。材料的重要特征包括無孔和惰性，即管壁不應(yīng)當(dāng)保留帶電氣態(tài)組織顆粒50和中性氣態(tài)組織顆粒60 并且不應(yīng)當(dāng)與種類50、60發(fā)生相互作用或者促進(jìn)它們的化學(xué)反應(yīng)。管80的內(nèi)徑可以是約 0. Imm-約20mm，管的長度可以是約0-約5000mm或者具有足夠的長度與MS接合，管壁厚度可以是約0.01mm-約5mm。轉(zhuǎn)輸管80可以在室溫或升高的溫度下使用。工作溫度可以設(shè)置為室溫至400°C。高溫易于使傳輸管80的壁表面發(fā)生的吸附-解吸平衡向解吸的方向
14偏移，這會(huì)抑制不期望的記憶效應(yīng)。高溫還可以將氣相的結(jié)合-解離平衡向解離的方向偏移，這會(huì)降低具有相反電荷的離子種類50的重組速率。傳輸管80可以含有少量的多孔或纖維材料(玻璃絨、織物等)來不可逆地捕獲不產(chǎn)生單個(gè)氣態(tài)離子的大顆粒。需要注意的是，非導(dǎo)電性管材料僅能在傳輸?shù)碾x子群體包括正離子和負(fù)離子的情況下使用。在這些情況下，可以例如通過使用RF電場來產(chǎn)生徑向偽勢場而使離子保持脫離管壁，從而進(jìn)一步提高離子傳輸效率。應(yīng)當(dāng)理解，轉(zhuǎn)輸管80可以包括自由部分和固定部分；自由部分是足夠柔韌的，從而允許在與手術(shù)聯(lián)合使用過程中進(jìn)行各種操作；固定部分在手術(shù)期間不能移動(dòng)，用于到達(dá)遠(yuǎn)程分析儀?？梢允罐D(zhuǎn)輸管80保持在手術(shù)切除的組織位置的附近，從而可以使氣態(tài)種類50、60 進(jìn)入轉(zhuǎn)輸管80。或者，用作分解裝置的手術(shù)工具可以與轉(zhuǎn)輸管80共軸地連接。流體泵220流體泵220的主要功能是產(chǎn)生沿轉(zhuǎn)輸管80的壓力差并且引導(dǎo)氣流通過傳輸管80。 氣流使帶電種類50和中性種類60從組織分解的位置向質(zhì)譜儀130進(jìn)行傳輸?？梢允褂美貌煌盟蜋C(jī)理的流體泵。但是，因?yàn)閹щ姺N類50和中性種類60可能具有化學(xué)侵蝕性并且對(duì)于手術(shù)應(yīng)用而言流體泵裝置220需要在每次手術(shù)之后進(jìn)行消毒和處理，因此在這些情況下使用文丘里氣體噴射泵可能是理想的。文丘里泵包括噴嘴110和文丘里管120。文丘里泵可以稀釋原氣流并降低氣體流中帶電種類50和中性種類60的濃度，但是文丘里泵也可以聚集帶電種類50和中性種類60并促進(jìn)它們的電噴霧電離或電暈放電電離。文丘里泵的其它優(yōu)點(diǎn)是沒有可動(dòng)部件，這會(huì)降低故障概率。雖然可以省略流體泵220 (如圖2所示)，并且質(zhì)譜儀的真空系統(tǒng)可用作泵送系統(tǒng)， 但是如果在轉(zhuǎn)輸管80中需要大的流量和線性速度，這種設(shè)置可能不是理想的。此外，當(dāng)在大氣壓下進(jìn)行中性種類60的電離時(shí)，流體泵220就能成為系統(tǒng)的必要元件。需要注意的是， 電噴霧電離和電暈放電電離法只能在相對(duì)較高的壓力(P > 10托)下進(jìn)行。后電離裝置320雖然熱分解法或機(jī)械分解法能在組織氣溶膠化時(shí)產(chǎn)生帶電顆粒50，但是大部分氣溶膠化材料在氣相中保持中性。此外，當(dāng)使組織快速地?zé)釟馊苣z化或機(jī)械氣溶膠化時(shí)，只有某些分子進(jìn)行電離，這些分子主要屬于甘油磷脂類。為了增加離子產(chǎn)量以及增大能進(jìn)行質(zhì)譜分析的分子的范圍，在某些情況下，中性種類60的電離是可取的?？梢栽诖髿鈮合潞驼婵障聦?shí)施電離?？梢詢?yōu)選大氣壓電離，因?yàn)榇髿鈮弘x子源提供更加穩(wěn)定和穩(wěn)固的儀器條件并且涉及更少的嚴(yán)重記憶效應(yīng)?？稍诒景l(fā)明的系統(tǒng)和方法中使用的后電離法包括圖3所示的二次電噴霧電離。通過使毛細(xì)管180穿過文丘里管120的噴嘴110、將導(dǎo)電溶劑250泵送通過毛細(xì)管180并使用高壓電源170將高電壓(HV)施加到導(dǎo)電溶劑250上，可以進(jìn)行二次電噴霧電離。通過施加 HV，導(dǎo)電溶劑250從毛細(xì)管180靠近質(zhì)譜儀130的端部噴出，從而產(chǎn)生導(dǎo)電溶劑250的帶電小滴270。帶電小滴270溶解中性顆粒60和攜帶相反電荷的帶電顆粒50，從而產(chǎn)生包含導(dǎo)電溶劑250和源自組織樣品20、30的分子的帶電小滴觀0。導(dǎo)電溶劑250從帶電小滴觀0 蒸發(fā)后，產(chǎn)生氣相離子50，將氣相離子50進(jìn)行質(zhì)譜分析。二次電噴霧電離的優(yōu)點(diǎn)包括該方法既能電離揮發(fā)性的分子又能電離非揮發(fā)性的分子。因?yàn)榇蟛糠謬?yán)重的記憶效應(yīng)都是由揮發(fā)性和半揮發(fā)性的分子的沉淀所引起，它們的沉淀保持系統(tǒng)中這些分子的低的但恒定的蒸氣壓，因此從實(shí)時(shí)分析的觀點(diǎn)看，非揮發(fā)性組分的分析是重要的?？捎糜诒景l(fā)明系統(tǒng)和方法的另一種后電離法是如圖4中所示的電暈放電電離。通過使放電針200穿過針固定件210而固定在文丘里管120上、使用高壓電源170將高壓施加到針200來進(jìn)行電暈放電。為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，文丘里管120配備有加熱元件190并被加熱到室溫至500°C的溫度。雖然電暈放電主要電離揮發(fā)性和半揮發(fā)性的分子，但是電暈放電電離可以提供比二次電噴霧電離更加穩(wěn)固的電離形式，并且不受堵塞和溶解度的影響。與電暈放電電離類似，也可以進(jìn)行大氣壓光致電離。也可以在各種真空條件下實(shí)施電離。這些方法包括輝光放電電離、化學(xué)電離、電子俘獲電離、電子碰撞電離、光致電離和能夠?qū)⒎肿哟鼗騻€(gè)體氣相分子轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的氣態(tài)離子的任何電離法。質(zhì)譜儀130質(zhì)譜儀130的功能是分開并檢測直接通過組織氣溶膠化形成的離子或者通過中性顆粒60的后電離形成的離子。因?yàn)橘|(zhì)譜儀在高真空條件下工作，所以能夠在大氣區(qū)取樣的儀器可以優(yōu)選用于本發(fā)明的實(shí)施。大氣交界通常由加熱的毛細(xì)管140和skimmer電極 160構(gòu)成，毛細(xì)管140作為將大氣狀態(tài)與前部真空范圍(ρ為約1托)分開的初級(jí)傳導(dǎo)界限， skimmer電極160作為將前部真空范圍從高真空范圍(ρ < 10_4托)分開的次級(jí)傳導(dǎo)界限。 圖1-3描述的大氣交界由加熱的毛細(xì)管140、聚焦透鏡150和skimmer電極160構(gòu)成。圖 1-3中示出的大氣交界設(shè)置是有利的，因?yàn)樵谶@種情況下加熱的毛細(xì)管140和skimmer電極160的中心軸是基本平行的，而并不重疊。這樣，可以通過在聚焦透鏡150上施加適當(dāng)?shù)?DC電勢使離開加熱的毛細(xì)管140的離子50偏向到skimmer電極160。因?yàn)閹靵隽?duì)中性顆粒60沒有作用，所以帶電顆粒50與中性顆粒60被有效地分開，并且中性顆粒60不進(jìn)入和破壞質(zhì)譜儀130的高真空范圍。任何類型的質(zhì)量分析儀都可用于氣態(tài)離子50的質(zhì)量分析，但是可以優(yōu)選所謂的離子阱和飛行時(shí)間儀器。這些質(zhì)量分析儀在某些時(shí)段中收集離子， 然后分析收集的離子群體，從而導(dǎo)致離子強(qiáng)度比率對(duì)信號(hào)瞬變的敏感度較低。本發(fā)明的方法、系統(tǒng)和裝置可以使用能夠檢測由傳輸管80傳輸?shù)臍鈶B(tài)的源于組織顆粒50、60并產(chǎn)生組織相關(guān)數(shù)據(jù)的任何合適的分析儀，包括質(zhì)譜儀或離子遷移率譜儀。電磁輻射束330作為通過焦耳加熱或超聲分解組織的替代方式，也可以對(duì)組織進(jìn)行電磁輻射(從微波到接近UV)分解來獲得源于組織的氣態(tài)顆粒，包括氣態(tài)的源于組織的離子。裝置340發(fā)射的電磁輻射束被組織20、30所吸收，電磁輻射束330的能量消散為將組織20、30的組分轉(zhuǎn)化為離子的和中性的氣態(tài)種類50、60的熱能?？梢詢?yōu)選使用具有紅外范圍中的波長的激光，因?yàn)樵谶@些情況下，僅激發(fā)分子的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)模式，因此可以避免其它的光化學(xué)反應(yīng)。 紅外激光的其它優(yōu)點(diǎn)包括與可見激光或紫外激光相比，組織能更好地吸收紅外激光束。手術(shù)激光設(shè)備專門在紅外范圍中工作，因此商業(yè)購買的激光手術(shù)設(shè)備可用于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中。手術(shù)紅外激光器可以配備轉(zhuǎn)輸管80，從而將手術(shù)裝置轉(zhuǎn)換為雙功能的手術(shù)工具和組織鑒定工具。通過分解組織結(jié)構(gòu)的組織水分快速沸騰，組織發(fā)生分解。分解將形成覆蓋了表面活性分子(即原始結(jié)構(gòu)的膜脂)并且包括完整的和熱降解的生物分子的氣溶膠或氣態(tài)顆粒。因?yàn)殛庪x子和陽離子種類分布不均勻，這些氣溶膠或氣態(tài)顆?？梢詳y帶凈電荷，并且這些小滴可以解離而產(chǎn)生膜脂的單個(gè)分子離子，這與電手術(shù)類似。圖11示出了通過電手術(shù)和激光手術(shù)獲得的樣品譜。本發(fā)明還提供了為質(zhì)譜分析和生物組織鑒定而開發(fā)的方法。圖1-3中描繪了發(fā)明的大體實(shí)施。因此，一方面，本發(fā)明提供分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法， 其特征在于所述方法包括(a)從一個(gè)或多個(gè)組織樣品中的位置中產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b) 將氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x中，(c)使用分析儀來產(chǎn)生基于氣態(tài)組織顆粒的組織相關(guān)數(shù)據(jù)，以及(d)基于組織相關(guān)數(shù)據(jù)來分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品。通過啟動(dòng)質(zhì)譜儀130、組織氣溶膠化裝置70的控制器并將惰性氣體流100施加到流體泵220上，可以使圖1所示系統(tǒng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。使用電極作為分解裝置10的實(shí)例，通過將電極10 (其可以合并到手術(shù)裝置中)與目的組織的位置緊密接觸并使用電源70來施加電極間的電勢差，可以進(jìn)行組織分析。當(dāng)組織20、30與電極10接觸時(shí)，由于電能的熱消散(焦耳加熱)，組織被熱分解，并且整個(gè)分解的組織或者其一部分轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵?0、60 (表示氣相中的單個(gè)分子)和氣溶膠50、60 (表示氣相中的分子簇)。作為電手術(shù)組織氣溶膠化的替代方案，通過將超聲、水射流或激光束330引導(dǎo)到組織部分20、30上而使組織部分氣溶膠化也可以用于產(chǎn)生帶電氣態(tài)顆粒50和中性氣態(tài)顆粒60。這些帶電氣態(tài)顆粒50和中性氣態(tài)顆粒60的化學(xué)組成和電負(fù)荷所取決于的因素包括原始組織類型和組織氣溶膠化的方法等等。帶電氣態(tài)顆粒50和中性氣態(tài)顆粒60進(jìn)入傳輸管80并被傳輸?shù)搅黧w泵220(如果使用流體泵的話)或直接傳輸?shù)劫|(zhì)譜儀130中。熱引發(fā)的組織氣溶膠化可以產(chǎn)生大量帶電顆粒50，從而允許在不進(jìn)行中性顆粒 60的后切割電離(后電離)的情況下進(jìn)行組織分析。在這些情況下，管80可以直接連接至質(zhì)譜儀130，或流體泵220可以直接將帶電顆粒50傳送(不進(jìn)行后電離)到質(zhì)譜儀130 中。當(dāng)由于信號(hào)強(qiáng)度低或信息量的缺乏而使得從(組織分解時(shí)形成的)帶電顆粒50的質(zhì)譜分析中獲得的信息不足以正確地鑒定或檢測組織時(shí)，可以使用中性顆粒60的后電離來增加分析信息。流體泵220將中性顆粒60傳送到后電離裝置中，在該裝置中，中性顆粒60的一部分分子被轉(zhuǎn)化為氣態(tài)離子并與從組織產(chǎn)生的氣態(tài)離子50 —起被質(zhì)譜儀取樣。質(zhì)譜儀130 可用于根據(jù)氣態(tài)離子的質(zhì)荷比分開所有氣態(tài)離子并單獨(dú)進(jìn)行檢測。質(zhì)譜分析的結(jié)果是質(zhì)譜 (如圖6-9中所示)。因?yàn)樵谫|(zhì)譜儀的大氣交界中，中性顆粒60不能完全地與帶電顆粒50 分開，所以帶電顆粒50和中性顆粒60易于在質(zhì)譜儀的離子光學(xué)或分析儀區(qū)域形成加合物。 這種現(xiàn)象是不希望發(fā)生的，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致分辨較差的質(zhì)譜(圖6)。借助于與惰性氣體分子或惰性表面的碰撞或光子吸收的離子激活可以有利地用于消除離子-分子復(fù)合物，并能獲得具有合適分辨率的質(zhì)譜，如圖7所示。因?yàn)橘|(zhì)譜本身不能直接用于鑒定組織或檢測不同組織基體中某些組織的痕量，所以必須通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)230處理質(zhì)譜的組織相關(guān)數(shù)據(jù)?？梢詫①|(zhì)譜轉(zhuǎn)化為矢量形式，并且基于與對(duì)應(yīng)于多個(gè)組織類型的質(zhì)譜記錄的數(shù)據(jù)庫或文庫進(jìn)行比較來鑒定質(zhì)譜。分析的目的在于鑒定從純組織獲得的譜或者檢測在其它組織的基體中的某些類型的組織。或者，還可以從譜中計(jì)算出良好表征的成分的相對(duì)濃度。
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因?yàn)殡x子的質(zhì)譜分析花費(fèi)的時(shí)間小于約200ms，并且數(shù)據(jù)分析花費(fèi)的時(shí)間可以為約100-約150ms，所以根據(jù)本發(fā)明的各方面進(jìn)行的信息反饋花費(fèi)的時(shí)間可以小于1秒，因此提供了實(shí)時(shí)的組織鑒定。組織的質(zhì)譜的特征主要是提供組織特異性模式的膜脂組分。因此，在本發(fā)明一個(gè)方面中，全譜信息都可用于組織的明確鑒定。數(shù)據(jù)分析可以基于主成分分析(PCA)，其中，在手術(shù)期間，預(yù)先規(guī)定的PCA空間可以節(jié)省分析時(shí)間。目前，可以使用包含約10，000(—萬) 個(gè)譜的譜數(shù)據(jù)庫來計(jì)算PCA空間?？梢酝ㄟ^比較實(shí)時(shí)的組織相關(guān)質(zhì)譜和已知組織類型的質(zhì)譜來獲得實(shí)時(shí)的組織鑒定。實(shí)時(shí)的組織相關(guān)質(zhì)譜可以與對(duì)應(yīng)于多種已知組織類型的質(zhì)譜記錄庫進(jìn)行比較。記錄庫應(yīng)當(dāng)包括手術(shù)介入期間在理論上能被采集的所有組織類型的譜。在本發(fā)明的一個(gè)方面中， 記錄庫可以包括轉(zhuǎn)化為矢量的譜，所述矢量通過例如PCA而過濾了噪音并被分解成多個(gè)維度(例如從300維度數(shù)據(jù)到60維度數(shù)據(jù))。可以以60維線性判別分析(LDA)進(jìn)行記錄庫中的組織/器官的區(qū)分，以用于數(shù)據(jù)的定量分類?？梢酝ㄟ^使用庫并分類實(shí)時(shí)的譜來進(jìn)行譜的實(shí)時(shí)分類。例如，可以使用馬哈拉諾比斯距離進(jìn)行分類。至少可以以兩種不同方式使用本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法來分析/定位/鑒定組織。在所謂的報(bào)警模式中，可以連續(xù)地分析手術(shù)氣溶膠中的離子種類，并且質(zhì)譜系統(tǒng)可以給出關(guān)于所切開的組織的性質(zhì)的連續(xù)反饋。圖13c中示出了在手術(shù)期間獲得的我們的軟件的圖形用戶界面的屏幕截圖。當(dāng)實(shí)時(shí)譜鑒定的結(jié)果指示存在惡性增殖或者組織鑒定失敗時(shí)， 系統(tǒng)可以向系統(tǒng)的使用者(即外科醫(yī)生)給出視聽警告。當(dāng)為了鑒定目的而需要主動(dòng)地采集目的組織特征時(shí)，使用本發(fā)明的系統(tǒng)或方法的備選方式可以是微探針模式。從質(zhì)譜組織鑒定的視角來看，兩個(gè)模式之間的主要區(qū)別是單個(gè)譜的數(shù)據(jù)積累時(shí)間。在報(bào)警模式中，在約 0. 5-ls的時(shí)間中積累數(shù)據(jù)，而在微探針模式中，只要分解裝置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒并收集氣態(tài)組織顆粒就可以一直積累一個(gè)譜的數(shù)據(jù)。為了證明術(shù)中組織鑒定的準(zhǔn)確度，在二維PCA 圖中(圖13b)示出了從單個(gè)取樣點(diǎn)(圖13a)獲得的結(jié)果。如果需要實(shí)時(shí)分析，數(shù)據(jù)系統(tǒng)的輸出信息可以連續(xù)地記錄并顯示在反饋裝置MO 上，反饋裝置240可以提供聽覺、視覺或視聽信息。因此，以侵襲性方式分析和鑒定分解體積中的組織部分40，從而產(chǎn)生組織20、30中的間斷90。當(dāng)將間斷90被定為手術(shù)切口時(shí)，則相對(duì)于手術(shù)切割，最終分析不涉及其它侵入。另一方面，本發(fā)明提供了質(zhì)譜分析數(shù)據(jù)的獲取方法，其特征在于，所述方法包括 (a)從樣品中的目的區(qū)域產(chǎn)生氣態(tài)帶電顆粒的產(chǎn)出，(b)將氣態(tài)樣品顆粒從目的區(qū)域傳輸?shù)劫|(zhì)譜儀中，以及(c)使用質(zhì)譜儀來獲取基于來自目的區(qū)域的氣態(tài)樣品離子產(chǎn)出的樣品相關(guān)數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，可以通過包括質(zhì)譜數(shù)據(jù)記錄庫的數(shù)據(jù)庫來利用樣品相關(guān)數(shù)據(jù)，以用于分析或鑒定生物組織，包括由醫(yī)院或診所的醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行分析或鑒定。
實(shí)施例所描述的實(shí)施例僅用于說明目的，并不意圖限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1 手術(shù)期間組織部分的分析和鑒定例如參照?qǐng)D1，電手術(shù)單元(ICC350，Erbe Elektromedizin GmbH)與四極離子阱質(zhì)譜儀(LCQ Duo,ThermoFinnigan)聯(lián)合使用。電手術(shù)切割電極10配備了商購的除煙單元80 (Erbe)，除煙單元 80 通過 81/8〃 0D2mm ID PTFE 管連接至流體泵 220 (VAClOOVerif Ιο)。 流體泵220被安裝在使用大幅改動(dòng)的DESI離子源(OmniSpray，Prosolia)平臺(tái)的LCQ儀器上。以負(fù)離子模式運(yùn)行質(zhì)譜儀130。在離子阱中分離700-800的離子，并且利用中性氦原子的碰撞激活來激活離子。在m/z 700-800范圍內(nèi)獲取譜。根據(jù)獸醫(yī)腫瘤學(xué)實(shí)踐，從具有自發(fā)腫瘤的狗獲取狗的體內(nèi)和離體數(shù)據(jù)。使用電手術(shù)電極10從狗模型的健康上皮組織20中切除惡性黑色素瘤30。為了最小化腫瘤復(fù)發(fā)的幾率，將腫瘤30連同一部分健康皮膚20和攜帶轉(zhuǎn)移灶的周圍淋巴結(jié)一起切掉。根據(jù)所切割的組織的質(zhì)譜鑒定來確定腫瘤邊緣。圖5示出了手術(shù)介入期間獲得的總離子流的質(zhì)譜。手術(shù)期間的切割期標(biāo)記為300，沖洗期標(biāo)記為310。需要著重指出的是，只有當(dāng)實(shí)施實(shí)際手術(shù)切割300和清洗儀器的沖洗期310時(shí)，才能檢測到質(zhì)譜信號(hào)。因?yàn)榕c實(shí)際電手術(shù)切割的時(shí)間相比，兩個(gè)信號(hào)的起落時(shí)間非常短，所以該實(shí)驗(yàn)設(shè)置允許所切割的組織的實(shí)時(shí)分析，而僅具有很小的記憶效應(yīng)。在圖9中示出了從健康上皮組織、黑色素瘤和轉(zhuǎn)移灶得到的質(zhì)譜。在m/z 746和m/z 723處的離子比被用作腫瘤標(biāo)志，并且離子比的量顯示在反饋裝置240上，被轉(zhuǎn)換為藍(lán)色-紅色的顏色漸變。音頻信號(hào)也可用作反饋，當(dāng)MS譜中離子比的變化時(shí)，嘟嘟聲的頻率隨之變化。腫瘤20被成功地手術(shù)切除，并且切除物的術(shù)后組織學(xué)檢查已經(jīng)證明手術(shù)是成功的，并且切除的淋巴結(jié)攜帶腫瘤細(xì)胞。實(shí)施例2 用于腫瘤細(xì)胞定位的組織中藥物確定電手術(shù)單元(ICC350，Erbe Elektromedizin GmbH)與四極離子阱質(zhì)譜儀(LCQ Duo, ThermoFinnigan)聯(lián)合使用。電手術(shù)切割電極10配備有商購的除煙單元80 (Erbe)， 除煙單元80通過81/8〃 OD 2mm ID PTFE管連接至流體泵220 (VAC IOOVeriflo)。流體泵 220被安裝在使用大幅改動(dòng)的DESI離子源(OmniSpray,Prosolia)平臺(tái)的LCQ儀器上。流體泵220配備了二次電噴霧后電離單元，該后電離單元包括毛細(xì)管180和高壓電源170。以正離子模式運(yùn)行電噴霧260和質(zhì)譜儀130。監(jiān)測m/z 447和449處的離子，m/z 446作為背景信號(hào)。將攜帶NCI-H460的人非小細(xì)胞肺癌異種移植物的裸鼠飼養(yǎng)在控溫和控光的房間中，自由進(jìn)食和飲水。8周齡時(shí)，給予小鼠2X20mg/kg體重的吉非替尼。藥物治療3天后， 在苯巴比妥麻醉下，對(duì)腫瘤異種移植物進(jìn)行體內(nèi)取樣。使用電手術(shù)電極10從鼠模型的健康肺組織20切除非小細(xì)胞肺癌腫瘤30。動(dòng)物進(jìn)行術(shù)前吉非替尼化療。吉非替尼(分子量是446)選擇性地結(jié)合上皮生長因子受體(EGFR)， NSCLC腫瘤細(xì)胞過表達(dá)上皮生長因子受體。因此，吉非替尼可用于這些腫瘤的化學(xué)標(biāo)記。監(jiān)測吉非替尼的分子離子以定位浸潤性腫瘤。將腫瘤20與一部分健康肺組織20 —起切除。根據(jù)所切割的組織的質(zhì)譜鑒定來確定腫瘤邊緣。m/z 447和m/z 446處離子比被用作腫瘤標(biāo)志，并且離子比的量顯示在反饋裝置240上，被轉(zhuǎn)換為藍(lán)色-紅色的顏色漸變。音頻信號(hào)也可用作反饋，當(dāng)MS譜中離子比的變化時(shí)，嘟嘟聲的頻率隨之變化。腫瘤20被成功地手術(shù)切除，并且切除物的術(shù)后組織學(xué)檢查已經(jīng)證明手術(shù)是成功的。實(shí)施例3 粘膜上細(xì)菌感染的定位和鑒定
包括DC電源70和金屬電極10的國產(chǎn)熱組織分解裝置與四極離子阱質(zhì)譜儀(LCQ Duo,ThermoFinnigan)聯(lián)合使用。金屬電極10通過81/8〃 OD 2mm ID PTFE管連接到流體泵220 (VAC100，Veriflo)。流體泵220被安裝在使用大幅改動(dòng)的DESI離子源(OmniSpray， Prosolia)平臺(tái)的LCQ儀器上。以負(fù)離子模式運(yùn)行質(zhì)譜儀130。在離子阱中分離640-840 的離子，并且利用中性氦原子的碰撞激活來激活離子。在m/z 640-840范圍內(nèi)獲取譜。使用電極10采集不同細(xì)菌感染的粘膜的上部上皮層的樣品。因?yàn)楸旧暾?qǐng)的方法和裝置的目的在于進(jìn)行最低程度的侵襲性黏膜分析，所以包括上皮細(xì)胞、細(xì)菌和粘液在內(nèi)的總共約0. l_(Mmg物質(zhì)被分解，用于記錄一個(gè)可充分說明問題的質(zhì)譜。將與電極10接觸的組織部分20 (喉部粘膜)加熱到850°C。將全部質(zhì)譜與包括122中細(xì)菌株的質(zhì)譜的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較。將譜相似性規(guī)定為200維質(zhì)譜數(shù)據(jù)矢量的余弦。成功地鑒定出銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯氏菌、金黃色葡萄球菌和肺炎鏈球菌，在數(shù)據(jù)庫搜索匹配列表的第一位置處具有合適的數(shù)據(jù)登錄。在大多數(shù)情況下，前三個(gè)匹配還屬于相同的屬。實(shí)施例4 商業(yè)樽式本發(fā)明包括四個(gè)主要的已經(jīng)明確的應(yīng)用領(lǐng)域自動(dòng)化手術(shù)、普通腫瘤外科、病理學(xué)和微生物診斷。因?yàn)槿粘?shí)踐中所用的儀器的價(jià)格范圍大大低于質(zhì)譜系統(tǒng)的市場價(jià)格，所以本發(fā)明的質(zhì)譜儀部分可以以制造成本價(jià)賣給診所、病理實(shí)驗(yàn)室、門診部等。通過使部件 10,80,220和后電離裝置作為本發(fā)明系統(tǒng)的一次性消耗部件可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際利潤。這是理想的特點(diǎn)，因?yàn)椴贿@樣的話，在每次手術(shù)或診斷介入后，需要徹底清洗和消毒這些部件10、80、 220。還可能的利潤來源可以是用于解釋數(shù)據(jù)和鑒定個(gè)體質(zhì)譜的軟件。可以不斷開發(fā)搜索引擎和數(shù)據(jù)庫，并將其以較低的但需經(jīng)常購買的費(fèi)用賣給使用者。如圖12所示，所有售出的系統(tǒng)可以連接到基于因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)將原始數(shù)據(jù)390不斷提供給開發(fā)團(tuán)隊(duì)380，并且促進(jìn)中心組織譜數(shù)據(jù)庫370的開發(fā)。醫(yī)院360可以通過因特網(wǎng)接收完全統(tǒng)一且可靠的數(shù)據(jù) 400。上述公開內(nèi)容大體上描述了本發(fā)明。因?yàn)橛嘘P(guān)事項(xiàng)可以暗示或提供變通方法，因此也考慮到了形式上的改變和等同代替。雖然已經(jīng)在本文中使用具體術(shù)語，但是這些術(shù)語僅意圖進(jìn)行說明而并非意圖限制。本發(fā)明的其它變型和修改也是可能的。因此，這些修改或變形被認(rèn)為落入權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述方法包括(a)從所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品中的位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)將所述氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x中，(c)使用所述分析儀來產(chǎn)生基于所述氣態(tài)組織顆粒的組織相關(guān)數(shù)據(jù)，以及(d)基于所述組織相關(guān)數(shù)據(jù)來分析、定位和/或鑒定所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品。
2.如權(quán)利要求1所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，通過使所述位置與分解裝置接觸來產(chǎn)生所述氣態(tài)組織顆粒。
3.如權(quán)利要求2所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述分解裝置選自電極、能夠發(fā)射電磁輻射的裝置、超聲裝置和水噴射器。
4.如權(quán)利要求1所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述氣態(tài)顆粒包括氣態(tài)的源于組織的帶電顆粒的產(chǎn)出，其中所述分析儀能夠產(chǎn)生基于氣態(tài)的源于組織的帶電顆粒產(chǎn)出的組織相關(guān)數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述氣態(tài)組織顆粒從所述位置到所述分析儀的傳輸包括使用能夠從所述位置傳輸氣態(tài)組織顆粒的傳輸管。
6.如權(quán)利要求5所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述傳輸管在工作溫度下使用，其中所述工作溫度設(shè)置為大約室溫至約400攝氏度。
7.如權(quán)利要求5所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述傳輸管中產(chǎn)生壓力梯度，以便于將所述氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)剿龇治鰞x中。
8.如權(quán)利要求1所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述分析儀包括具有真空系統(tǒng)的質(zhì)譜儀，并且其中所述方法還包括使用所述真空系統(tǒng)， 以便于將所述氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)剿鲑|(zhì)譜儀中。
9.如權(quán)利要求8所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，使用流體泵產(chǎn)生傳輸裝置中的壓力梯度。
10.如權(quán)利要求1所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述方法還包括將所述氣態(tài)組織顆粒電離，從而產(chǎn)生氣態(tài)的源于組織的離子產(chǎn)出。
11.如權(quán)利要求10所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述電離步驟在大氣壓下實(shí)施。
12.如權(quán)利要求10所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，使用選自以下的電離法實(shí)施所述電離步驟電暈放電電離法和二次電噴霧電離法。
13.如權(quán)利要求1所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述方法還包括在有效時(shí)段內(nèi)將所述位置的分析或鑒定的結(jié)果信號(hào)傳輸給熱源的使用者ο
14.如權(quán)利要求13所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述信號(hào)傳輸連續(xù)地顯示給使用者，以使所述使用者能跟蹤所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品的界限。
15.如權(quán)利要求13所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，所述有效時(shí)段是實(shí)時(shí)的。
16.如權(quán)利要求1所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，原位地分析或鑒定所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品。
17.如權(quán)利要求1所述的分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的方法，其特征在于，步驟(d)包括通過將所述組織相關(guān)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于多種已知組織類型的質(zhì)譜記錄庫進(jìn)行比較來根據(jù)所述組織相關(guān)數(shù)據(jù)分析、定位和/或鑒定所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品。
18.質(zhì)譜數(shù)據(jù)獲取方法，其特征在于，所述方法包括(a)從樣品中的目的區(qū)域產(chǎn)生氣態(tài)帶電顆粒的產(chǎn)出，(b)將氣態(tài)樣品顆粒從所述目的區(qū)域傳輸?shù)劫|(zhì)譜儀中，以及(c)使用所述質(zhì)譜儀來獲取基于從所述目的區(qū)域的氣態(tài)樣品離子產(chǎn)出的樣品相關(guān)數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求18所述的質(zhì)譜數(shù)據(jù)獲取方法，其特征在于，所述方法還包括下述步驟 使所述樣品相關(guān)數(shù)據(jù)可用于產(chǎn)生質(zhì)譜數(shù)據(jù)記錄，以用于分析或鑒定未知樣品。
20.用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括(a)分解裝置，用于接觸所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品的位置并且從所述位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)傳輸裝置，用于將所述氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x中，和(c)與所述傳輸裝置可操作地連接的分析儀，所述分析儀用于產(chǎn)生基于所述氣態(tài)組織顆粒的組織相關(guān)數(shù)據(jù)，其中所述組織相關(guān)數(shù)據(jù)用于分析、定位和/或鑒定所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品。
21.如權(quán)利要求20所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述分解裝置選自電極、能夠發(fā)射電磁輻射的裝置、超聲裝置和水噴射器。
22.如權(quán)利要求20所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣態(tài)顆粒包括氣態(tài)的源于組織的帶電顆粒的產(chǎn)出，并且其中所述分析儀能夠產(chǎn)生基于氣態(tài)的源于組織的帶電顆粒產(chǎn)出的組織相關(guān)數(shù)據(jù)。
23.如權(quán)利要求22所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析儀包括質(zhì)譜儀。
24.如權(quán)利要求23所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述質(zhì)譜儀包括真空系統(tǒng)，其中所述真空系統(tǒng)用于在所述傳輸裝置中產(chǎn)生壓力梯度，以便于所述氣態(tài)組織顆粒從所述目的區(qū)域傳輸?shù)剿鲑|(zhì)譜儀中。
25.如權(quán)利要求20所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸裝置包括共軸地安裝到熱源的傳輸管。
26.如權(quán)利要求25所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸管在工作溫度下使用，其中所述工作溫度設(shè)置為大約室溫至約400攝氏度。
27.如權(quán)利要求20所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括在所述傳輸裝置中產(chǎn)生壓力梯度的裝置，以便于所述氣態(tài)組織顆粒從所述目的區(qū)域傳輸?shù)剿龇治鰞x中。
28.如權(quán)利要求27所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于在所述傳輸裝置中產(chǎn)生壓力梯度的裝置包括流體泵。
29.如權(quán)利要求20所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括能夠電離所述氣態(tài)組織顆粒的電離裝置。
30.如權(quán)利要求四所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述電離裝置能夠在大氣壓下電離所述氣態(tài)組織顆粒。
31.如權(quán)利要求30所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述電離裝置選自電暈放電和二次電噴霧電離。
32.如權(quán)利要求20所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括反饋裝置，所述反饋裝置能夠?qū)崟r(shí)地將所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品的分析或鑒定信號(hào)傳輸?shù)綗嵩吹氖褂谜摺?br> 33.如權(quán)利要求32所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)連續(xù)地顯示給所述使用者，以使所述使用者能跟蹤所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品的界限。
34.如權(quán)利要求20所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，原位地鑒定所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品。
35.如權(quán)利要求20所述的用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，通過將所述組織相關(guān)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于多種已知組織類型的質(zhì)譜記錄庫進(jìn)行比較來分析或鑒定所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品。
36.用于在手術(shù)過程中原位地鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括(a)具有分解裝置的手術(shù)設(shè)備，所述分解裝置用于接觸所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品的位置并從所述位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)傳輸管，用于收集所述氣態(tài)組織顆粒并將所述氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)劫|(zhì)譜儀中，其中所述傳輸管被共軸地安裝到所述手術(shù)設(shè)備上，(c)用于在所述傳輸管中產(chǎn)生壓力梯度的裝置，以便于所述氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)剿鲑|(zhì)譜儀中，(d)用于電離所述氣態(tài)組織顆粒從而產(chǎn)生氣態(tài)的源于組織的離子產(chǎn)出的裝置，(e)與所述傳輸管可操作地連接的質(zhì)譜儀，其用于產(chǎn)生基于氣態(tài)的源于組織的離子產(chǎn)出的組織相關(guān)質(zhì)譜數(shù)據(jù)，其中通過將所述組織相關(guān)質(zhì)譜數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于多種已知組織類型的質(zhì)譜記錄庫進(jìn)行比較來分析或鑒定所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品，以及(f)反饋裝置，其能夠?qū)⑺鲆粋€(gè)或多個(gè)組織樣品的分析或鑒定信號(hào)傳輸?shù)剿鍪中g(shù)設(shè)備的使用者，其中所述信號(hào)傳輸連續(xù)地顯示給所述使用者。
37.用于手術(shù)室中正進(jìn)行手術(shù)的個(gè)體中的組織的實(shí)時(shí)診斷的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括(a)分解裝置，用于接觸所述組織的位置并且從所述位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)傳輸裝置，用于將所述氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x中，以及(c)與所述傳輸裝置可操作地連接的分析儀，所述分析儀被配置為能產(chǎn)生基于所述氣態(tài)組織顆粒的實(shí)時(shí)的組織相關(guān)數(shù)據(jù)，其中所述組織相關(guān)數(shù)據(jù)用于診斷所述組織。
38.用于分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品的裝置，其特征在于，所述裝置包括(a)分解裝置，用于接觸所述一個(gè)或多個(gè)組織樣品的位置并且從所述位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)傳輸裝置，其被配置為與分析儀可操作地連接，所述傳輸裝置用于將所述氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)剿龇治鰞x。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于分析、定位和/或鑒定組織類型的系統(tǒng)、方法和裝置。所述方法包括分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品，其特征在于，所述方法包括(a)從一個(gè)或多個(gè)組織樣品中的位置產(chǎn)生氣態(tài)組織顆粒，(b)將氣態(tài)組織顆粒從所述位置傳輸?shù)椒治鰞x中，(c)使用分析儀來產(chǎn)生基于氣態(tài)組織顆粒的組織相關(guān)數(shù)據(jù)，以及(d)基于組織相關(guān)數(shù)據(jù)來分析、定位和/或鑒定一個(gè)或多個(gè)組織樣品。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)手術(shù)工具是電離作用的集成部件時(shí)，本發(fā)明可以與手術(shù)過程密切聯(lián)合使用，或者本發(fā)明也可以用作單獨(dú)的質(zhì)譜探針，用于分析一個(gè)或多個(gè)組織部分。
文檔編號(hào)H01J49/04GK102483369SQ201080032360
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者鄒坦·塔卡茨 申請(qǐng)人:麥迪馬斯責(zé)任有限公司