專利名稱：智能無(wú)創(chuàng)熒光光譜癌診斷裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能無(wú)創(chuàng)熒光光譜癌診斷裝置及其方法。
生命活動(dòng)是生物物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的最高形式。生物物質(zhì)運(yùn)動(dòng)不僅表現(xiàn)在組織的核酸代謝及無(wú)機(jī)鹽類的攝取等，還表現(xiàn)于伴隨這一過程中的分子之間的相互作用、能量傳遞、能量的轉(zhuǎn)換等微觀的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)。在生命活動(dòng)中，這種生命活動(dòng)會(huì)因環(huán)境中物理、化學(xué)條件的改變，產(chǎn)生障礙或失控產(chǎn)生了疾病，甚至?xí)鸹蛲蛔儼l(fā)生癌癥；人體發(fā)生了疾病亦會(huì)對(duì)機(jī)體物質(zhì)的代謝與調(diào)節(jié)產(chǎn)生影響，因此通過人體生物物質(zhì)代謝的檢查和分析可以實(shí)施疾病的診斷。已有癌診斷方法和裝置靈敏度和選擇性欠佳，難以適應(yīng)于早期癌診斷，尤其是對(duì)癌癥普查。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能無(wú)創(chuàng)熒光光譜癌診斷裝置及其方法。
當(dāng)代熒光光譜儀具有很高的選擇性和靈敏度，因此熒光分析是痕量檢測(cè)的最佳方法，其檢出極限可達(dá)10-12，分辨本領(lǐng)高，通過選擇激發(fā)可以檢測(cè)出混合物中單一分子的含量。操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快、不損傷標(biāo)本?；跓晒夤庾V分析是基于電子和分子水平的檢測(cè)方法，更適于早期病變的檢查。研究發(fā)現(xiàn)，在早期階段隨著腫瘤的發(fā)展卟啉代謝水平在逐漸升高，到達(dá)進(jìn)展期時(shí)達(dá)最高值；在進(jìn)展期階段隨著腫瘤的發(fā)展卟啉代謝水平在逐漸降低，類胡蘿卜素的代謝水平卻在逐漸升高。先后癌患者血液、血漿、血清的熒光進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了癌患者噗啉代謝異常。以原噗啉IX作為癌標(biāo)志物，通過對(duì)原噗啉特征熒光峰值強(qiáng)度的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)了癌患者卟啉和類胡蘿卜素的代謝規(guī)律，創(chuàng)造出血清熒光法惡性腫瘤診斷技術(shù)并應(yīng)用于臨床。
本發(fā)明是在有計(jì)算機(jī)控制的熒光光譜儀及其痕量分析的基礎(chǔ)上，即有光源、單色器、樣品架、探測(cè)裝置、顯示器、打印機(jī)、輸入鍵盤以及具有軟件編程的計(jì)算機(jī)裝置與其電源組成的熒光光譜儀主體，其特征是它還包括由計(jì)算機(jī)裝置11控制的一個(gè)由激光器、分束板及其光軸上的有帶光導(dǎo)纖維的一支無(wú)創(chuàng)光學(xué)探頭，且該光學(xué)探頭還從其中傳輸熒光的光纖維引出或分立出一對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器裝置的狹縫的熒光光纖束。
利用該裝置的診斷方法是對(duì)癌患者血液、血漿、血清或者對(duì)準(zhǔn)軟組織部位如耳垂、虎口做出熒光光譜圖并進(jìn)行熒光分析。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。


圖1本發(fā)明裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本發(fā)明的標(biāo)志物的熒光光譜圖。
本發(fā)明有光源9、單色器10、樣品架8、帶探測(cè)器件的探測(cè)裝置15、顯示器13、打印機(jī)14、輸入鍵盤12以及具有軟件編程的計(jì)算機(jī)裝置11與其電源組成的熒光光譜儀主體，其特征是它還包括一個(gè)由計(jì)算機(jī)裝置11控制的激光器1、分束板2及其光軸上的有其內(nèi)含熒光光纖束的及中心至少為一根光導(dǎo)纖維的一支無(wú)創(chuàng)光學(xué)探頭4，且光學(xué)探頭4中傳輸熒光的光纖分離出的光纖束16對(duì)準(zhǔn)探測(cè)裝置15的狹縫R。上述探測(cè)裝置15可以是帶有CCD增強(qiáng)探測(cè)器件7的成象光譜儀6。成象光譜儀6其分光元件可以采用棱鏡或光柵，要求分光效率要達(dá)到80％以上，分辨率達(dá)到2nm以上，光柵的閃耀波長(zhǎng)在300-400nm之間。
由于采用本方法可以避免皮膚表層引起的光散射損失，該方法信噪比高，適于多種惡性腫瘤的診斷。至今僅在中國(guó)吉林省長(zhǎng)春市已開展了萬(wàn)余例臨床應(yīng)用，其中胃癌、肝癌、肺癌、乳癌、直腸癌、結(jié)腸癌、食管癌、牙齦癌、骨癌、子宮癌、卵巢癌等。通過1215病例統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明，敏感度91.72％，調(diào)整一致性88.71％。特異度90.01％，約登指數(shù)0.82，假陽(yáng)性率9.99％，陽(yáng)性預(yù)測(cè)值76.19％，假陰性率8.28％，陰性預(yù)測(cè)值96.89％，粗一致性90.45％，早期胃癌診斷符合率達(dá)80％。
上述激光器1可以是半導(dǎo)體激光器、氣體激光器、準(zhǔn)分子激光器、固體倍頻激光器、半導(dǎo)體倍頻激光器或可調(diào)諧染料激光器。
光導(dǎo)纖維3可以是7芯石英光導(dǎo)纖維，即中間至少一根的纖維傳導(dǎo)激發(fā)光束，其余的六根纖維傳導(dǎo)熒光的光纖束16，可以采用多芯玻璃纖維，也可采用多芯石英光導(dǎo)纖維進(jìn)行光的傳輸。
分束板2可以是多層介質(zhì)膜板、棱鏡。光源9可以采用Xe燈、Kr燈、鹵鎢燈。
利用本裝置的診斷方法可以選擇血漿等，其中以選擇血清為宜，因此本發(fā)明是一種血清熒光法，即做人的血清熒光光譜，具體做法是抽取空腹肘靜脈血3ml，靜置1小時(shí)后離心制取血清，抽取0.6-1.0ml血清注入比色池，將血清池插入血清樣品池架作熒光光譜。測(cè)試條件是激發(fā)波長(zhǎng)Ex應(yīng)選擇在400-410nm之間。激發(fā)光帶寬Ex(BANDPASS)和發(fā)射帶寬Em(BANDPASS)選擇在8nm以下。光譜測(cè)量范圍450-700nm。測(cè)試中血液、血清均要避光、在5-10℃溫度下保存。還要注意接受血清熒光法惡性腫瘤診斷的患者，采血前3天要停止用藥物、飲酒。
另一種診斷方法是將無(wú)創(chuàng)光學(xué)探頭4對(duì)準(zhǔn)和觸及待查部位，如耳垂、手掌上的虎口處，用激光器或電光源作為激發(fā)光源，作熒光光譜。上述兩種方法都可以用下式表示原噗啉IX的代謝水平I＝Ia/Ib-1(1)(1)式是原噗啉相對(duì)于Car(類胡蘿卜素)的測(cè)量。式中Ia原噗啉IX峰a點(diǎn)的熒光強(qiáng)度值，即在618nm-640nm區(qū)間取最大值Ib光譜波谷b點(diǎn)的熒光強(qiáng)度值，即在600nm-618nm區(qū)間取最小值。智能診斷方法中還應(yīng)考慮地區(qū)、家族、生活習(xí)慣、病史等相關(guān)的參數(shù)，即A、B、C、D、E、F、H、I，以修正(1)式為I＝(Ia/Ib-1)+A+B+C+D+E+F+H+I(2)其陽(yáng)性判定規(guī)則，如在中國(guó)東北、華北地區(qū)黃種人患者血清光譜的熒光強(qiáng)度I1)如果I≥0.05，Ia/Ib≮0即為陽(yáng)性。
(3)2)如果I在0.02-0.04之間，Ia/Ib≮0請(qǐng)一周后再?gòu)?fù)查3)如果≤0.01且Ia/Ib≮0時(shí)給出診斷結(jié)果，印診非惡性腫瘤。計(jì)算機(jī)給出診斷結(jié)果。
由圖2可以清楚地看到癌患者血清光譜在620-630nm區(qū)域內(nèi)有明顯的尖峰，這個(gè)峰是由原噗啉IX產(chǎn)生的，背景是類胡蘿卜素(主要包括β-胡蘿卜素、葉黃素、核黃素)的發(fā)光。可見癌患者原噗啉IX代謝水平明顯地升高了。
進(jìn)展期惡性腫瘤的診斷要以類胡蘿卜素為癌標(biāo)志物。類胡蘿卜素的特征峰為518nm，對(duì)進(jìn)展期惡性腫瘤患者的統(tǒng)計(jì)可以得到進(jìn)入進(jìn)展期時(shí)518nm峰值強(qiáng)度值IC，如果Ia/Ib≤0，且I518≥IC值時(shí)即為惡性腫瘤。并注意排除藥物對(duì)診斷率的影響由此構(gòu)筑的本發(fā)明及其方法可以對(duì)多種惡性腫瘤進(jìn)行診斷，診斷敏感度高、特異性好、快捷、無(wú)創(chuàng)傷、無(wú)副作用。適于惡性腫瘤的早期普查和臨床診斷。
權(quán)利要求
1.一種智能無(wú)創(chuàng)熒光光譜癌診斷裝置，其特征是有光源(9)、單色器(10)、樣品架(8)、帶探測(cè)器件的探測(cè)裝置(15)、顯示器(13)、打印機(jī)(14)、輸入鍵盤(12)以及具有軟件編程的計(jì)算機(jī)裝置(11)與其電源組成的熒光光譜儀主體，其特征是它還包括一個(gè)由計(jì)算機(jī)裝置(11)控制的激光器(1)、分束板(2)及其光軸上的有其內(nèi)含熒光光纖束的及中心至少為一根光導(dǎo)纖維的一支無(wú)創(chuàng)光學(xué)探頭(4)，且光學(xué)探頭(4)中傳輸熒光的光纖分離出的光纖束(16)對(duì)準(zhǔn)探測(cè)裝置(15)的狹縫R。
2.如權(quán)利要求1所述的診斷裝置，其特征是上述探測(cè)裝置(15)可以是帶有CCD增強(qiáng)探測(cè)器件(7)的成象光譜儀(6)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的診斷裝置，其特征是上述激光器(1)可以是半導(dǎo)體激光器、氣體激光器、準(zhǔn)分子激光器、固體倍頻激光器、半導(dǎo)體倍頻激光器或可調(diào)諧染料激光器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的診斷裝置，其特征是上述光導(dǎo)纖維(3)可以是(7)芯石英光導(dǎo)纖維，即中間至少一根的纖維傳導(dǎo)激發(fā)光束，其余的六根纖維傳導(dǎo)熒光的光束，也可采用多芯石英光導(dǎo)纖維進(jìn)行光的傳輸。
5.如權(quán)利要求1或2所述的診斷裝置，其特征是上述分束板(2)可以是多層介質(zhì)膜板、棱鏡。
6.如權(quán)利要求1或2所述的診斷裝置，其特征是上述光源(9)可以采用Xe燈、Kr燈、鹵鎢燈。
7.利用智能無(wú)創(chuàng)熒光光譜癌診斷裝置的診斷方法是一種血清熒光法，即做人的血清熒光光譜。
8.如權(quán)利要求7所述的診斷方法，其特征是人的血清熒光光譜的做法是首先抽取空腹肘靜脈血3ml，靜置1小時(shí)后離心制取血清是，抽取0.6-1.0ml血清注入比色池，將血清池插入血清樣品池架作熒光光譜。測(cè)試條件是激發(fā)波長(zhǎng)Ex應(yīng)選擇在400-410nm之間，激發(fā)光帶寬Ex和發(fā)射帶寬Em選擇在8nm以下，光譜測(cè)量范圍450-700nm，用公式I＝Ia/Ib-1表示原噗啉IX的代謝水平，式中Ia原噗啉IX峰a點(diǎn)的熒光強(qiáng)度值，即在618nm-640nm區(qū)間取最大值，Ib光譜波谷b點(diǎn)的熒光強(qiáng)度值，即在600nm-618nm區(qū)間取最小值，陽(yáng)性判定規(guī)則，在中國(guó)東北、華北地區(qū)黃種人患者血清光譜的熒光強(qiáng)度I1)如果I≥0.05，Ia/Ib≮0即為陽(yáng)性。2)如果I在0.02-0.04之間，Ia/Ib≮0請(qǐng)一周后再?gòu)?fù)查，3)如果≤0.01且Ia/Ib≮0時(shí)給出診斷結(jié)果，印診非惡性腫瘤，計(jì)算機(jī)給出診斷結(jié)果。
9.利用智能無(wú)創(chuàng)熒光光譜癌診斷裝置的另一診斷方法是也可將無(wú)創(chuàng)光學(xué)探頭4對(duì)準(zhǔn)和觸及待查部位，如耳垂、手掌上的虎口處，作熒光光譜。
全文摘要
一種智能無(wú)創(chuàng)熒光光譜癌診斷裝置及其方法，有計(jì)算機(jī)控制的熒光光譜儀主體，其特征是它還包括一個(gè)由激光器、分束板及其光軸上的帶光導(dǎo)纖維的一支無(wú)創(chuàng)光學(xué)探頭，且該光學(xué)探頭還從其中傳輸熒光的光纖維引出或分立出一對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器裝置的狹縫的熒光光纖束。利用該裝置的診斷方法是對(duì)癌患者血清或?qū)?zhǔn)軟組織部位做出熒光光譜圖并進(jìn)行熒光分析。診斷敏感度高、特異性好、快捷、無(wú)創(chuàng)傷、無(wú)副作用。適于惡性腫瘤的早期普查和臨床診斷。
文檔編號(hào)A61B6/00GK1430055SQ0114285
公開日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2001年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月29日
發(fā)明者孟繼武, 徐敘瑢, 鄭榮兒, 掌蘊(yùn)東, 孟廣昱 申請(qǐng)人:青島海洋大學(xué)