传感器开发用于识别炎症性肠病及其两种亚型

研究人员开发出第一种能够客观识别炎症性肠病(IBD)并区分其两种亚型的传感器。该装置代表了用于诊断和治疗IBD的更个性化方法的实质性成就，IBD是影响超过100万美国人的胃肠道的慢性炎症。

目前对IBD的诊断和治疗程序是不精确的，并且在很大程度上依赖于反复试验。在光学学会期刊Biomedical Optics Express中，研究人员报告了一项定制开发的内窥镜的初步研究，该内窥镜使用化学指纹技术拉曼光谱检测结肠中IBD的分子标记。

该传感器设计为微创探头，可轻松集成到常规结肠镜检查中。经过进一步提炼，研究人员表示，医生可以使用该设备帮助诊断IBD并评估患者对治疗的反应。

“根据目前的方法，最终的诊断取决于患者对治疗的反应时间长短，而且经常在几年后才知道诊断，”美国范德比尔特大学的Anita Mahadevan-Jansen说，资深作者在与IBD的个人经历之后发起该项目的论文。“这就是为什么我们决定使用一种基于光的方法来探测结肠中发生的生物化学的原因。我们的目标是使用拉曼光谱来观察实际的炎症信号。“

IBD以两种亚型发生：溃疡性结肠炎(UC)，其通常局限于结肠;克罗恩病，其可发生在胃肠道的任何部分。它们可引起类似的症状，如严重的腹泻，疼痛，疲劳和体重减轻，但这两种类型对可用的治疗方法有不同的反应，包括药物，饮食干预和手术。

医生目前使用临床，放射学和病理学方法的组合来诊断患者的IBD亚型并指导治疗决策，但这些方法检测症状，而不是潜在的疾病来源，并且该过程缺乏客观的金标准。因此，高达15%的患者被诊断出患有不确定性结肠炎，这意味着该亚型是未知的，并且另外5%至14%的患者根据他们对治疗的反应将其IBD重新分类。

以前在IBD患者组织样本中进行的研究表明，UC和克罗恩病具有不同的分子特征。新探针检测这些特征，以便不仅收集关于疾病亚型的信息，而且还收集关于肠组织中可观察到的变化之前发生的炎症的当前程度和甚至IBD的早期指标。

“大多数人通过基线结肠镜检查作为常规治疗的一部分，你可以想象用它来获得每个人的基线拉曼信号，”Mahadevan-Jansen说。“如果有人稍后出现IBD症状，你可以再次使用我们的系统来确定它是否更有可能是UC或克罗恩病。然后，一旦他们接受治疗，你就有一个客观的测量方法来跟踪他们的反应，因为你可以使用该设备来实际量化轻度，中度或严重的炎症。“

为了开发探针，研究人员首先使用组织样本和动物模型来确定初步与IBD一致的生物标志物和光谱特征。然后，他们定制了一个便携式拉曼光谱系统，该系统配有785 nm二极管激光器和光纤探头，可为结肠表面提供80 mW的功率。

“定制既是包装，也是为了确保它能够很容易地适应内窥镜通道并弯曲结肠的转弯，并在我们正在观察的组织中探测正确的深度，以确保我们能够获得稳健的测量结果，“Mahadevan-Jansen解释道。

拉曼光谱先前已经应用于胃肠道用于癌症检测，但是使用它来测量炎症标志物提出了一些独特的挑战，因为信号更加微妙。例如，这需要特殊的工程来包括消除探针本身组件产生的拉曼特征的滤波器。

在他们的试验中，研究人员在15名患者中使用该装置，其中现有诊断为克罗恩病，8名患有UC患者和8名健康志愿者。一般而言，结果表明高灵敏度(检测IBD的能力)但特异性差(分化亚型的能力)，尽管结果取决于炎症程度和测量的位置。例如，当测量活动性炎症患者的右侧结肠时，该装置检测到克罗恩病的敏感性为90%，特异性为75，而在所有疾病状态的平均结果均为86%和39%时，炎症水平和结肠内的位置。

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