CN113261918A - 筛查和检测肺部感染的仪器设计的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为筛查和检测肺部感染的仪器设计的方法，提供了一种基于检测人体皮肤和指甲自发荧光强度的仪器设计方法，该方法包括如下步骤：采用激发光照射被检测者的皮肤和指甲的多个位置，包括并不限于左右食指内侧、左右手掌心、左右手肘内侧和左右手指甲，并激发出皮肤和指甲的自发荧光；获取被检测者的皮肤和指甲的自发荧光信号；分析获得的自发荧光信号的强度；获取数据后，可手动或采用设备评估各个检测位置的自发荧光强度；将该自发荧光强度和健康人群的相应位置的自发荧光强度相比，如果被检测者在上述位置上和健康人群相比有显著上升的位置越多、或上升的强度越高，则该设备将显示该被检测者越高可能患有肺部感染；本发明提供的评估设备具有操作简单、无创、快速、经济和便携等特点。
Description
技术领域
本发明属于用于评估肺部感染的仪器设计技术领域，具体涉及一种筛查和检测肺部感染的仪器设计的方法和原理。
背景技术
肺部感染主要是指由细菌、病毒、真菌、寄生虫等造成的肺实质的感染。其年发生率为0.5-1.1％。至今临床诊断主要依靠肺部CT等医学影像、验血、临床症状等。
至今没有无创诊断肺部感染的仪器或技术，也没有筛查肺部感染的仪器或技术。至今没有无创评估肺部感染疗效的仪器或技术。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种用于评估肺部感染的仪器设计。
本发明涉及筛查和检测肺部感染的仪器设计的方法和原理，该仪器具有以下结构以完成以下功能：
S1、采用激发光波长(Excitation wavelength)为450-520nm的激发光照射被检测者的皮肤和指甲，至少必须包括以下八个位置：左右食指内侧、左右手掌心、左右手指甲以及左右手肘内侧，该激发光激发出皮肤、指甲的自发荧光；
S2、获取被检测者的皮肤和指甲在波长为500-620nm范围内的自发荧光信号；
S3、分析步骤S2中获得的自发荧光信号的强度；
S4、获取数据后，可手动或采用设备评估各个检测位置的自发荧光强度；
S5、将该自发荧光强度和健康人群的相应位置的自发荧光强度相比，如果一个被检测者在上述八个位置上和健康人群相比有显著上升的位置越多、或上升的强度越高，则该设备将显示该被检测者越高可能患有肺部感染；
S6、肺部炎症病人的自发荧光强度在治疗前后相比，如果治疗后在上述八个位置上的自发荧光强度和治疗前相比有下降的位置越多、或下降的强度越多，该设备的读数将显示“该被检测者具有越高可能的肺部感染有减轻”。
进一步地，步骤S1中，利用激发光激发皮肤自发荧光的方式包括使用普通的连续光输出进行激发的方式、使用电调制进行调制激发的方式或者使用脉冲激光进行激发的方式中的至少一种。
进一步地，步骤S1中，激发光的波长为450-500nm。
进一步地，步骤S2中，获取被检测者皮肤和指甲的自发荧光信号的波长为500-580nm(即发射光波长Emission wavelength)。
进一步地，步骤S4中，设备包括光学系统和成像分析系统，所述光学系统和成像分析系统均可能由双色镜进行光学波长分离；其中，光学系统可能包括光源、光学传导组件和镜头组件；成像分析系统可能包括荧光成像检测组件、数据传导与重构组件。
进一步地，光源包括单频光源、窄带光源或宽带光源。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
第一、本发明通过分析被检测者皮肤和指甲的自发荧光强度，对肺部感染人群进行筛查、对于肺部感染进行诊断，并对肺部感染的疗效作出评估。
第二、本发明提供的评估设备具有操作简单、无创、快速、经济和便携等特点。
附图说明
图1：肺部感染人群手掌皮肤自发荧光上升图。
图2：肺部感染人群指甲自发荧光上升图。
图3：健康人群和肺部感染人群荧光亮点数比例图。
图4：肺部感染人群手臂荧光ROC曲线图(横坐标specificity表示特异性，纵坐标sensitivity表示灵敏度)。
图5：肺部感染人群手掌荧光ROC曲线图(横坐标specificity表示特异性，纵坐标sensitivity表示灵敏度)。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
本发明中使用的术语“自发荧光”，其含义为生物分子在受到适当波长的激发光照射时，吸收激发光的能量进入激发态，再退出激发态从而发射出比激发光波长更长的光的现象中，所述波长比激发光波长更长的光。
本发明中使用的术语“自发荧光强度”，其是自发荧光的一个最基本性质，指自发荧光光的强度大小。
本发明中使用的术语“激发光”，其含义为能够激发生物分子发生自发荧光现象的光，其波长应比自发荧光短。
本发明中使用的术语“肺部感染”，其包括但不仅限于细菌性病毒感染、病毒性肺部感染、支原体性肺部感染等。
实施例1：
采用激发光波长为460-500nm对肺部感染人群和健康人群手臂、手掌、手指和指甲发出的波长在500-580nm范围内的自发荧光成像检测。实验结果显示，相比健康人群的各个体表位置的自发荧光强度，肺部感染患者的相应位置的自发荧光强度显著升高，且荧光强度越高，肺部感染越严重(图1和图2)。
实施例2：
采用激发光波长为460-500nm对肺部感染人群和健康人群手臂、手掌、手指和指甲发出的波长在500-580nm范围内的自发荧光成像检测。
将采集的荧光强度进行分析，量化。对于单一位置，如果受试者在该位置的自荧光强度高于该位置数据库中健康人群平均值的1.5倍，则认为该位置荧光强度高。发现肺部感染人群的高荧光部位的个数，显著高于健康人群(图3)。
发明人同时也使用体表单个位置的自荧光强度，对肺部感染进行筛查和检测，发现假阳性率和假阴性率均大幅高于单一点检测的方法。
实施例3：
采用激发光波长为460-500nm对肺部感染人群和健康人群手臂、手掌、手指和指甲发出的波长在500-580nm范围内的自发荧光成像检测。将采集的荧光强度进行分析，量化，然后进行接受者操作特性曲线分析(ROC曲线分析)。附图为手臂自发荧光分析结果(图4)和手掌自发荧光分析结果图(图5)。
实施例4：
采用激发光波长为460-500nm对肺部感染人群接受治疗前，接受治疗后每3天患者的手臂皮肤进行激发，然后对患者的手臂皮肤指甲发出的波长在500-580nm范围内的自发荧光成像检测。实验结果显示，随着治疗过程的加深，左右侧手臂皮肤自发荧光强度与治疗效果呈负相关，即肺部感染人群随着治疗效果增加，手臂皮肤自荧光强度下降。
实施例5：
采用激发光波长为460-500nm对肺部感染人群接受治疗前，接受治疗后每3天患者的手掌皮肤进行激发，然后对患者的手掌皮肤发出的波长在500-580nm范围内的自发荧光成像检测。实验结果显示，随着治疗过程的加深，左右侧手掌皮肤自发荧光强度与治疗效果呈负相关，即肺部感染人群随着治疗效果增加，手掌皮肤自荧光强度下降。
实施例6：
采用激发光波长为460-500nm对肺部感染人群接受治疗前，接受治疗后每3天患者的指甲进行激发，然后对患者的指甲发出的波长在500-580nm范围内的自发荧光成像检测。实验结果显示，随着治疗过程的加深，左右侧指甲自发荧光强度与治疗效果呈负相关，即肺部感染人群随着治疗效果增加，指甲自荧光强度下降。
本实施例中的利用激发光激发皮肤自发荧光的方式包括使用普通的连续光输出进行激发的方式、使用电调制进行调制激发的方式或者使用脉冲激光进行激发的方式中的至少一种。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种涉及筛查和检测肺部感染的仪器设计的方法和原理，其特征在于：该仪器包括以下的特殊结构和特殊性质以完成以下功能：
S1、用激发光波长为450-520nm的激发光照射患者的皮肤和指甲的多个位置，包括并不仅限于左右食指内侧、左右手掌心、左右手指甲以及左右手肘内侧，该激发光激发出皮肤、指甲的自发荧光；
S2、获取被检测者的皮肤和指甲发出的波长在500-620nm范围内的自发荧光信号；
S3、分析步骤S2中获得的自发荧光信号的强度；
S4、数据获取后可手动或用设备评估各个检测位置的自发荧光强度；
S5、该自发荧光强度和健康人的相应位置的自发荧光强度相比，如果一个被检测者在上述八个位置上和健康人相比有显著上升的位置越多、或上升的强度越高，则该设备将显示该被检测者具有越高可能患有肺部感染；
S6、肺部炎症病人的自发荧光强度在治疗前后相比，如果治疗后在上述八个位置上的自发荧光强度和治疗前相比有下降的位置越多、或下降的强度越多，该设备的读数将显示“该被检测者具有越高可能的肺部感染有减轻”。
2.根据权利要求1所述的方法和原理，其特征在于：步骤S1中，利用激发光激发皮肤自发荧光的方式包括使用普通的连续光输出进行激发的方式、使用电调制进行调制激发的方式或者使用脉冲激光进行激发的方式中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法和原理，其特征在于：步骤S1中，所述激发光的波长为450-500nm。
4.根据权利要求1所述的方法和原理，其特征在于：步骤S2中，所述获取被检测者皮肤和指甲发出的波长在500-580nm范围内的自发荧光信号。
5.根据权利要求1所述的方法和原理，其特征在于：步骤S4中，所述设备包括光学系统和成像分析系统，所述光学系统和成像分析系统均由双色镜进行光学波长分离；其中，
所述光学系统包括光源、光学传导组件和镜头组件；
所述成像分析系统包括荧光成像检测组件、数据传导与重构组件。
6.根据权利要求5所述的方法和原理，其特征在于：所述光源包括单频光源、窄带光源或宽带光源。
7.一种肺部感染筛查和检测模型，其特征在于，肺部感染人群的皮肤和指甲的荧光强度和不对称性显著高于自然人群，且与严重程度呈正相关。
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