CN113331767A - 一种胃肠道癌前病变诊疗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种胃肠道癌前病变诊疗系统，包括可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针，包括可靶向吸附于胃肠道癌前病变的在癌前病变组织中高度表达的基因库GenBank接受号为AF054162、AF054163、AF054164等对应的蛋白所对应的抗体中的一种或其任意组合抗体，且至少在抗体上偶联分子造影剂和吸光产热物质类的功能物质中的一种或其任意组合；至少包含白光模块、紫外光模块和近红外光模块的多种波长光源的胶囊内窥镜，胶囊内窥镜体内位置控制模块，体外图像接收模块，该探针可特异性识别并吸附于胃肠道癌前病变，在胶囊内窥镜特定光源的照射下，实现靶向成像检测，为胃肠道癌前病变提供了特异性检测和治疗的新系统。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种胃肠道癌前病变诊疗系统。
背景技术
胃肠道癌具有极高的发病率和死亡率，是威胁人类健康的主要疾病之一。而胃肠道癌均由胃肠道癌前病变演化而来，胃肠道癌前病变包括胃溃疡，胃息肉，慢性萎缩性胃炎，肠腺化生，不典型增生等。而目前我国胃肠道癌前病变早期发现率较低，大多没有及时进行治疗，增大了演化为癌的概率，直接造成了胃肠道癌极高的发病率。而胃肠道癌前病变发现率较低除了可部分归因于其在早期时症状十分不明显外，另一重要原因即缺乏能被普遍接受的准确率高的无创胃肠道癌前病变常规检查仪系统，所以胃肠道癌前病变非常易被忽略或漏诊，当临床上能够得到确诊时，往往已经发展演化成了癌，导致患者错过了最佳的治疗时机。因此，提高胃肠道癌前病变发现率，尽早发现、尽早诊断并尽早进行治疗，对于胃肠道癌的防控具有重要的意义，可大大降低胃肠道癌的发病率，有效提升居民健康水平。而要提高胃肠道癌前病变的早期发现率，必须得提供一种能被普遍接受的对胃肠道癌前病变进行高准确率无创检查的系统，以对胃肠道癌前病变开展积极有效的主动筛查。
目前，临床上用于胃肠道癌前病变检查最普遍的系统仍然是有创的插入式内窥镜，包括胃镜及肠镜，分别用于胃部和肠道的检查，同时可以进行一定的治疗，例如摘除病变组织。但是这种侵入式的有创检测，会给被检查者带来极大的痛苦和心理负担，导致大多数人排斥这种目前最常规的胃肠道癌前病变检查仪器，往往都是在出现明显的胃肠道不适时，才愿意进行插入式内窥镜检查，直接导致胃肠道癌前病变早期发现率偏低。并且这种基于形貌判断的仪器，仅能以胃肠道表面较明显的形貌变化为依据，难以发现粘膜以下的癌前病变组织和早期癌前病变等微小病灶，容易造成漏诊或误诊。并且这种插入式的仪器不适合患有心脏病，血管疾病，肺功能差，肝脏功能低下，胃穿孔，腐蚀性食管炎，腹膜炎、腹水、严重腹胀，颈椎外伤，脊柱畸形等人群进行使用，会引起部分患者出现严重的并发症。
有多位学者指出，固有荧光无创检测技术可用于胃肠道癌前病变的检测，即以生物分子荧光光谱学为基础，使用紫外光对癌前病变照射，可激发其产生荧光，从而提高对于癌前病变检测的准确性，并且检查过程无创。虽然已有多项研究揭示了癌前病变组织特有的荧光特征及组织癌变进程中荧光特性的变化规律，并通过临床实践证实了固有荧光检测可有效提高癌前病变检查的准确性和灵敏度，但是目前该技术主要针对离体组织实施检测，在原位检测中，仍需要传统的插入式内窥镜介入，使得其无创的优势荡然无存。
近来已经得到发展，但尚未大范围应用的胶囊式内窥镜，有效解决了插入式仪器给被检查者带来痛苦的弊端，被检查者只需吞服下胶囊，通过吞服智能胶囊，胶囊随着消化道的运动沿着食道、胃、十 二指肠、空肠与回肠、结肠、直肠的路径前进，对途经的腔段连续摄像，并以无线信号方式实时传送到体外携带的图像记录仪进行存储记录；医生利用影像工作站分析图像记录仪所记录的图像,便可无创，无痛苦的了解受检者整个消化道的情况，随着胶囊内窥镜被自然排出体外，检查便结束，且无交叉感染的风险，是胃肠道癌前病变无创检测技术的重大进展。但是现有的胶囊式内窥镜仅可以给被检查者减轻痛苦，却无法解决目前常规插入式内窥镜的另一大问题，即检查时仅能以胃肠道表面形貌变化为依据，无法诊断未在胃肠道表层造成明显形貌变化的癌前病变，同时难以发现胃肠道褶皱及坍塌处的癌前病变，且无法和活检配合，容易造成漏诊或误诊。并且受电池容量限制，不能对全消化道进行长时间的诊察。同时现有的商用胶囊式内窥镜也不具备治疗功能。
因此，目前仍不存在胃肠道癌前病变人群早期筛查的理想系统。针对这种现状，有必要提供一种适用于大众群体并能被广泛接受的高准确率胃肠道癌前病变筛查与诊断系统，无论胃肠道癌前病变是否带来胃肠道表层的形态变化，都可以在无创，不给病人带来痛苦的前提下，对胃肠道癌前病变进行特异性靶向精准检测诊断，同时有一定的治疗功能，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明目的在于：提供了一种胃肠道癌前病变诊疗系统，无创且针对性强，准确性高。
本发明的再一目的在于：提供所述胃肠道癌前病变诊疗系统的使用方法。
本发明目的通过下述方案实现，一种胃肠道癌前病变诊疗系统，包括可获取体内图像的胶囊内窥镜，还包括与胶囊内窥镜配合使用的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针；其中，
所述的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针包括可以靶向吸附于胃肠道癌前病变的在癌前病变组织中高度表达的基因库GenBank接受号为AF054162、AF054163、AF054164等对应的蛋白所对应的抗体中的一种或其任意组合，且抗体至少偶联了分子造影剂和吸光产热物质等类功能物质中的一种或其任意组合；
所述的胶囊内窥镜，具有至少包含白光模块、紫外光模块和近红外光模块的多种波长光源模块，以及位置控制模块和体外图像接收模块，由位置控制模块控制胶囊内窥镜的位置和镜头方向，胶囊内窥镜采集的图像无线传输至体外图像接收模块，对图像进行分析、判断和处理。
在上述方案基础上，所述体外图像接收模块用于接收胶囊内窥镜所发送图像，实时展示及存储图像，并通过已训练好的基于深度学习的模型对图像进行智能处理及识别，当通过分析图片发现存在胃肠道癌前病变时，向医师发出提醒。
在上述方案基础上，所述的白光模块发出的光为可见光，方向同镜头方向，可见光波长范围为380nm-780nm；所述的紫外光模块发出的光为紫外光，方向同镜头方向，紫外光波长范围为10nm-380nm；所述的近红外光模块发出的光为近红外光，方向同镜头方向，近红外光波长范围为780nm-2526nm。
本发明系统进入胃肠道后，所述的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针会对胃肠道癌前病变进行特异性吸附，从而使得探针上的功能物质也会一同吸附到胃肠道癌前病变部位，其中分子造影剂在胶囊内窥镜特定波长光源的照射下，发出荧光，进而使得胃肠道癌前病变部位和正常部位以及其他病变部位产生明显的区别，实现靶向成像，通过胶囊内窥镜可将清晰的显示病变区域范围的图片，无线传到体外的图像接收模块上，作为检查仪中的应用，可供医师检查及系统自动检查；
吸光产热物质在胶囊内窥镜特定波长光源的照射下，将会吸收光并将其转化成热能，使得胃肠道癌前病变部位产生局部高温，进而将局部胃肠道癌前病变组织杀灭，作为在靶向光热消融治疗仪中的应用。
通过胶囊内窥镜可将清晰的显示病变区域范围的图片，无线传到体外的图像接收模块上供医师检查及系统自动检查，从而将现有的基于表面形貌的检测系统升级为基于荧光的特异性检测系统，提高了胃肠道癌前病变检测的准确性，为胃肠道癌前病变提供了特异性检测的新系统。而探针上的吸光产热物质在胶囊内窥镜特定波长光源的照射下，将会吸收光并将其转化成热能，使得胃肠道癌前病变部位产生局部高温，进而将局部胃肠道癌前病变组织杀灭，从而实现靶向光热消融治疗，为胃肠道癌前病变提供了特异性治疗的新系统。
进一步的，本发明中，所述的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针含有近红外荧光探针和金纳米星，近红外光模块用于和该探针上的近红外荧光探针和金纳米星进行配合，作为在特定的病变进行基于特异性靶向成像的精准检测仪及靶向光热消融治疗仪方面的应用。
本发明中，所述具有多种波长光源的胶囊内窥镜，可采集胃肠道图像并无线传输至体外，并至少包含白光模块，紫外光模块和近红外光模块，白光模块用于常规照明，用于胃肠道有明显形貌变化的癌前病变的常规检查，紫外光照明模块用于对特定病变进行照射，以获得相关病变的局部自身荧光图像，进而提升相关病变检测的准确性。近红外光用于配合探针进行特异性靶向诊断及治疗，例如：激发分子造影剂，使其发出荧光，以及给吸光产热物质提供光源，使其发出热量。
所述胶囊内窥镜体内位置控制模块，用于控制胶囊内窥镜在体内的姿态及方位，以便胶囊内窥镜对胃肠道进行全方位检查，以及在需要的时候可以朝向稳定，用于进行检查或治疗。
本发明与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的胃肠道癌前病变诊疗系统，引入了可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针，使得胃肠道癌前病变更有区分度的暴露在检测仪器胶囊内窥镜面前，从而将目前基于表面形貌的检测系统升级为基于荧光的特异性靶向检测系统，有效解决了现有系统容易漏诊或误诊且有创的问题，大大提高了对于胃肠道癌前病变检测的准确性，同时可以对癌前病变进行局部靶向光热消融治疗，为胃肠道癌前病变提供了特异性靶向检测及治疗的新系统。
附图说明
图1本发明的胃肠道癌前病变诊疗系统的一种探针组成示意图；
图2本发明的胃肠道癌前病变诊疗系统的一种胶囊内窥镜组成示意图；
图3本发明的胃肠道癌前病变诊疗系统的一种体外图像接收模块组成示意图；
图4本发明的胃肠道癌前病变诊疗系统作为一种检测仪的检测流程图；
图5本发明的胃肠道癌前病变诊疗系统作为一种治疗仪的操作流程图；
图中标号说明：
1——靶向探针；
2——胶囊内窥镜；
201——白光模块；202——紫外光模块；203——近红外光模块；
204——位置控制模块；
3——体外图像接收模块；
301——基于深度学习的模型对图像进行智能处理及识别模块；
302——显示器；303——存储器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图1 -图3所示，本发明提供了一种胃肠道癌前病变诊疗系统，包括胶囊内窥镜2，还包括与胶囊内窥镜2配合使用的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针1；所述的胶囊内窥镜2是具有三种波长光源的胶囊内窥镜2，胶囊内窥镜2内位置控制模块204，以及体外图像接收模块3。
本实施例中，所述的胶囊内窥镜内具有至少包含白光模块201、紫外光模块202和近红外光模块203，以及位置控制模块204，由位置控制模块204控制胶囊内窥镜2的位置和镜头方向，胶囊内窥镜2采集的图像无线传输至体外图像接收模块3，对图像进行分析、判断和处理。
本实施例中，所述的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针1，含有靶向识别胃肠道癌前病变的抗体，具体的，选择在癌前病变组织中高度表达的基因AF054162，AF054163，AF054164等对应的蛋白所对应的抗体中的一种或其任意组合。
作为特异性检测仪，为了达到特异性检测的目的，在上述靶向探针上添加分子造影剂，可以是近红外荧光探针，其通过偶联靶向探针中的抗体，从而和抗体一同吸附到胃肠道癌前病变部位上，在胶囊内窥镜2近红外光源模块203的照射下，近红外荧光探针会发出荧光，从而使得特定的胃肠道癌前病变部位由于荧光的存在而和正常部位以及其他病变部位产生明显清晰的光学区别，实现靶向成像，通过胶囊内窥镜2可将显示胃肠道癌前病变区域范围的图片无线传到体外图像接收模块3上，从而无论胃肠道癌前病变是否造成胃肠道形貌变化，都可实现对胃肠道癌前病变高准确性的靶向检测。
本发明作为靶向治疗仪，为了达到特异性治疗的目的，在可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针1上添加吸光产热物质金纳米星，其通过偶联抗体，从而和抗体一同吸附到胃肠道癌前病变部位上，在胶囊内窥镜2的近红外光源模块的照射下，将会吸收光随后将其转化成热能，使得胃肠道癌前病变部位产生局部高温，从而将探针所标记的局部胃肠道癌前病变组织杀灭，用于实现靶向光热消融治疗。
本发明多种波长光源的胶囊内窥镜2，可通过电池或无线供电如基于电磁谐振感应耦合的无线线圈方式进行供电，可通过预设的程序自主或者在外部控制下对胃肠道图像进行采集并无线传输至体外，其中，白光模块201发出的光为可见光，方向同镜头方向，可见光波长范围为380nm-780nm，优选为380nm，用于照射胃肠道外观特征明显，容易辨别的常规癌前病变，例如胃溃疡、胃息肉等。紫外光模块202发出的光为紫外光，方向同镜头方向，紫外光波长范围为10nm-380nm，优选为230nm，用于照射癌前病变如慢性萎缩性胃炎、肠腺化生、不典型增生等，可获得病变局部的自身荧光图像，进而提升相关病变检测的准确性。近红外光模块203发出的光为近红外光，方向同镜头方向，近红外光波长范围为780nm-2526nm，优选为780nm，这个波段的近红外光在生物组织内的穿透深度较大，可达10cm，并且此波段荧光受生物组织本底的影响较少。近红外光模块203主要用于和特异性靶向探针上的近红外荧光探针和金纳米星进行配合，对特定的病变进行基于特异性靶向成像的精准检测及靶向光热消融治疗。
所述胶囊内窥镜2内位置控制模块204，可以是胶囊内窥镜2进行自主式的运动例如机械式运动，也可以是胶囊内窥镜被外界操纵的被动式运动例如通过磁控的方式对胶囊内窥镜进行控制，优选为通过磁控的方式，即胶囊内窥镜2内含有小型永磁体，外部可以采用大型永磁体或电磁场来和胶囊内窥镜内的永磁体保持感应，进而对胶囊内窥镜在体内的姿态和方位进行控制，以便胶囊内窥镜可以对胃肠道进行全方位扫描，并且在需要的时候，例如定点靶向成像和光热消融治疗时，可以保持胶囊内窥镜位置基本不变。
所述体外图像接收模块3，包括基于深度学习的模型对图像进行智能处理及识别模块301、显示器302和存储器303，可选择例如台式电脑，笔记本电脑，平板电脑，手机和图像硬盘存储器等设备，用于接收胶囊内窥镜2所发送的图像，同时，可以实时展示及存储图像，可以基于多种外设，本实施例优选台式电脑，并且训练有多种基于深度学习的图像处理模型，除了可以自动识别常规的胃肠道图像以外，还可以自动识别胃肠道荧光图像，当通过分析图片发现胃肠道癌前病变时，自动发出提醒。
本发明的胃肠道癌前病变诊疗系统作为检测仪的一种检测流程如图4所示：
被检查者首先服下可以特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针1，靶向探针含有有近红外荧光探针，间隔一段时间后服下胶囊内窥镜2，胶囊内窥镜2随着胃肠道的蠕动，在位置控制模块204的辅助操控下，对胃肠道进行全方位检查，实时采集图像并无线传输至体外图像接收模块3，每对一个胶囊内窥镜镜头正对方位进行检测时，白光模块201发出的白光光源，紫外光模块202发出的紫外光源和近红外光模块203发出的近红外光源均交替开启，交替时间可以是1-30秒，优选为5秒。白光模块201开启白光时，进行针对胃肠道内外观特征明显，容易辨别的常规癌前病变，例如胃溃疡、胃息肉等的检查，并采集相应图像；紫外光模块202开启紫外光源时，进行会产生自身荧光图像的癌前病变如慢性萎缩性胃炎、肠腺化生、不典型增生等的检查，并采集相应图像；近红外光模块203开启近红外光源时，针对此前服下的靶向探针所对应的特定癌前病变进行靶向精准检查，检查是否出现荧光，并采集相应图像。
在任意一种光源照射下，都可由医师自主观察，也可由基于深度学习的图像处理及识别模块自动识别，并通过预设的程序，向医师发出提示。
当在白光光源照明模式下，发现癌前病变如胃溃疡、胃息肉等时，医师通过操控，使得白光光源持续照射，并通过位置控制模块使得胶囊内窥镜采集病变位置及周围更为全面的图像信息，当采集足够多的图像，能全面反映病变情况后，记录下病变位置，再转为紫外光源。当在紫外光源照明模式下，发现癌前病变如慢性萎缩性胃炎、肠腺化生、不典型增生等时，医师通过操控，使得紫外光光源持续照射，并通过位置控制模块使得胶囊内窥镜采集病变位置及周围更为全面的图像信息，当采集足够多的图像，能全面反映病变情况后，记录下病变位置，再转为近红外光源。而在近红外光光源照明模式下，当检测到特定癌前病变，即检测到荧光时，医师通过操控，使得近红外光光源持续照射，并通过位置控制模块使得胶囊内窥镜采集病变位置及周围更为全面的图像信息，当采集足够多的图像，能全面反映病变情况后，记录下病变位置，再转为白光光源。在一个位置检测过后，胶囊内窥镜继续随着胃肠道蠕动而运动，在位置控制模块的辅助下，接着对下一个方位进行检测。当被检查者将胶囊排出体外后，检测结束。
本发明的胃肠道癌前病变诊疗系统作为治疗仪的一种治疗流程见图5所示：
被检查者首先服下可以特异性识别特定胃肠道癌前病变的靶向探针，靶向探针含有有金纳米星及近红外荧光探针，间隔一段时间后服下胶囊内窥镜，此时只由近红外光模块203开启近红外光照明，胶囊内窥镜2随着胃肠道的蠕动，在位置控制模块204的辅助操控下，对胃肠道进行全方位检查，实时采集图像并无线传输至体外图像接收模块3。当胃肠道存在和该探针对应的特定病变时，该探针则会吸附到特定病变上，由于近红外荧光探针和金纳米星的存在，当受到近红外光照射时，病变部位将会发出荧光，并且金纳米星会发热。当医师主动发现荧光或者体外图像接收模块对图像进行智能分析后发现荧光并通过预设的程序提示医师时，医师控制位置控制模块204，使得近红外光模块203发出的近红外光源持续照射该部位，直到杀灭该探针所标记的局部胃肠道癌前病变组织。随后胶囊内窥镜继续随着胃肠道蠕动而运动，在位置控制模块204的辅助下，接着对下一个方位进行检测。当被检查者将胶囊排出体外后，检测结束。
以上所述仅为本发明的一个具体实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种胃肠道癌前病变诊疗系统，包括可获取体内图像的胶囊内窥镜，其特征在于，还包括与胶囊内窥镜配合使用的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针；
所述的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针包括可以靶向吸附于胃肠道癌前病变的在癌前病变组织中高度表达的基因库GenBank接受号为AF054162、AF054163、AF054164对应的蛋白所对应的抗体中的一种或其任意组合，且至少在抗体上偶联功能物质分子造影剂和吸光产热物质类的功能物质中的一种或其任意组合；
所述的胶囊内窥镜，至少包含白光模块、紫外光模块和近红外光模块的多种波长光源模块，以及位置控制模块和体外图像接收模块，由位置控制模块控制胶囊内窥镜的位置和镜头方向，胶囊内窥镜采集的图像无线传输至体外图像接收模块，对图像进行分析、判断和处理。
2.根据权利要求1所述的胃肠道癌前病变诊疗系统，其特征在于，所述体外图像接收模块用于接收胶囊内窥镜所发送图像，实时展示及存储图像，并通过已训练好的基于深度学习的模型对图像进行智能处理及识别模块，当通过分析图片发现存在胃肠道癌前病变时，向医师发出提醒。
3.根据权利要求1所述的胃肠道癌前病变诊疗系统，其特征在于，所述的白光模块发出的光为可见光，方向同镜头方向，可见光波长范围为380nm-780nm；所述的紫外光模块发出的光为紫外光，方向同镜头方向，紫外光波长范围为10nm-380nm；所述的近红外光模块发出的光为近红外光，方向同镜头方向，近红外光波长范围为780nm-2526nm。
4.根据权利要求3所述的胃肠道癌前病变诊疗系统，其特征在于，所述的白光模块的可见光波长范围为380nm-780nm中的近380nm端；所述的紫外光模块发出的紫外光波长范围为10nm-380nm中的近230nm；所述的近红外光模块发出的近红外光波长范围为780nm-2526nm为近780nm端。
5.根据权利要求1至4任一项所述的胃肠道癌前病变诊疗系统，其特征在于，作为靶向检测仪和靶向治疗仪，其中，
进入胃肠道后，所述的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针会对胃肠道癌前病变进行特异性吸附，从而使得探针上的功能物质也会一同吸附到有胃肠道癌前病变部位，其中分子造影剂在胶囊内窥镜特定波长光源的照射下，发出荧光，进而使得胃肠道癌前病变部位和正常部位以及其他病变部位产生明显的区别，实现靶向成像，通过胶囊内窥镜将清晰的显示病变区域范围的图片，无线传到体外的图像接收模块上，作为靶向检测仪，供医师检查及系统自动检查；
可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针含有分子造影剂和吸光产热物质-金纳米星，在胶囊内窥镜特定波长的光源模块的照射下，将会吸收光并将其转化成热能，使得胃肠道癌前病变部位产生局部高温，作为治疗仪，进而将局部胃肠道癌前病变组织杀灭。
6.根据权利要求5所述的胃肠道癌前病变诊疗系统，其特征在于，所述的可特异性识别胃肠道癌前病变的靶向探针含有的分子造影剂为近红外荧光探针，含有的吸光产热物质为金纳米星，近红外光模块和该靶向探针上的近红外荧光探针和金纳米星配合，作为对特定的胃肠道癌前病变进行基于特异性靶向成像的靶向检测仪及靶向光热消融治疗仪。
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