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国外医疗新技术:麻省总医院研发智能手机设备可提供肿瘤诊断
 

国外医疗新技术:麻省总医院研发智能手机设备可提供肿瘤诊断


国外医疗技术日新月异,盛诺一家合作医院——麻省总医院最近公布,他们基于智能手机研发的**平台设备,可提供分子肿瘤诊断,而且既快速,又价格低廉。

由麻省总医院研究人员研发的一款设备可让缺乏**医疗技术的地区利用快速、准确的分子诊断技术诊断肿瘤和其他疾病。研究人员在发表于《国家科学院院刊早期版》的研究报告中介绍了这款以智能手机为基础的设备,该设备使用生成全息图的技术收集详细的显微图像,以对细胞和组织的分子组成进行数字分析。

“全球癌症负担的加重、许多地区提供快速病理诊断服务的资源有限、细胞分析技术的兴起均增加了医疗终端对可实施的低成本、快速诊断方法的需求,”该研究报告的联合第一作者、麻省总医院癌症中心和系统生物学中心的Cesar Castro博士说。“知晓有关各种癌症的基因组和生物数据对选择最合适的治疗方法至关重要,同时也证明了我们需要研发出更容易让医疗服务提供者、临床研究人员和患者得到与使用的分子分析方法;而且我们认为,我们开发的平台可在非常低的成本下具备这些基本功能。”

麻省总医院开发的设备名叫D3系统(数字衍射诊断系统),其特色是在标准智能手机上安装一个配备有电池供电的LED照明灯的成像组件,智能手机可用其摄像功能记录高分辨率成像数据。与传统的显微镜相比,D3系统有更广阔的视野,可在一张图片上记录来自血液或组织样本中的超过10万个细胞的数据。然后,人们将这些数据通过安全、加密的云服务传送给远程图形处理服务器,以供分析,医疗终端可快速得到分析结果。

就肿瘤的分子分析来说,利用可与已知的癌症相关分子粘合在一起的微磁珠对血液或肿瘤样本加以标记,然后将标记过的样本加载到D3成像组件中。在完成图像记录并将数据传送给服务器后,通过分析由微磁珠生成的衍射模式来检测特定分子的存在。使用不同大小或不同涂层的磁珠可产生有助于检测的独特衍射模式特征。麻省总医院研究团队为D3平台发明的数值算法不仅能够将细胞与磁珠区别开来,还能在不到九百分之一秒的时间内分析多达10 MB的数据。

通过确定与细胞粘合在一起的靶向肿瘤标记的微磁珠的数量(图中下方的图像所示),D3系统可对高危及低危宫颈活检样本进行分类,其结果与传统病理诊断(图中上方的图像所示)的结果一样准确。(麻省总医院系统生物学中心)

在用癌细胞系对D3系统的初步测试中,D3系统检测出肿瘤蛋白质存在的准确度与根据分子分析技术的现行金标准得出的准确度不相上下,并且D3系统的超大视野可每次同时分析10万多个细胞。随后,研究人员用D3系统分析了25个巴氏涂片异常的宫颈活检样本(这些样本与用于临床诊断的样本同时收集);他们这次使用的微磁珠涂有一层抗体,而这些抗体可以靶向宫颈癌的三个已知标记。根据与细胞粘合在一起的涂有抗体的微磁珠的数量,D3分析结果快速且可靠地把活检样本分成了高危、低危或良性,其分析结果与常规病理分析结果一致。

D3系统对淋巴结细针活检样本的分析准确地区分了经过常规病理诊断证实的4名淋巴瘤患者和4名良性淋巴结肿大患者。除了进行蛋白质分析以外,该系统利用高敏感性提高了从人乳头瘤病毒中检测出DNA的成功率。在这些初步测试中,D3系统在1个小时内得出了化验结果,而且每个样本化验的成本只有1.80美元,预计其成本价格会随着系统的进一步改进而降低。

“我们希望,D3平台可以让资源有限的地区用一种可行、可持续的方法提高癌症筛查的广度和深度,”该研究报告的联合资深作者、麻省总医院系统生物学中心的主任Ralph Weissleder博士说。“通过利用在世界范围内得以广泛使用的移动电话技术,D3系统应该可以实现对可疑或高危病例的快速分诊,从而能够帮助这些地区消除由病理诊断服务受限导致的诊断延迟以及减少患者需要接受后续医疗服务的复诊需求,因为这对他们来说往往是很艰难的事。”

谈及D3系统的进一步发展,该研究的联合资深作者、麻省总医院系统生物学中心的Hakho Lee博士指出:“麻省总医院的研究团队组将:1)研究D3平台对其他疾病诱因如传染性病原体和过敏原的蛋白质和DNA标记的分析能力;2)将该软件系统与更大的数据库进行整合;3)在发展中国家的医疗服务站或乡村地区进行临床研究,让家中检测实现与医疗服务提供者和/或临床研究人员的信息无缝共享。”麻省总医院已提交了D3技术的专利申请。

该研究报告的联合第一作者、麻省总医院系统生物学中心的研究员Hyungsoon Im博士补充道,“与传统分析技术相比,D3移动平台用更低的成本获得了强大的生物数据,且非常适合医疗终端的资源环境,非医学专业人员的终端用户也可操作该平台。我们现场检测了从新***地区北部农村无线传送的数据,没有遇到任何问题。我们坚信,该技术必将提供快速、价格低廉、准确的癌症和人乳头瘤病毒诊断。”

据盛诺一家的**医务官连耀国博士介绍,麻省总医院至今已产生了11位诺贝尔奖获得者。麻省总医院主导着全美规模**的以医院为基础的研究项目,年度研究经费超过6亿美金,而且该院几乎所有的医生都在哈佛大学医学院任教,在科研上有着得天独厚的优势。自2011年起,麻省总医院所属的美国联盟医疗体系与盛诺一家签约,为中国患者提供出国看病、出国体检、远程咨询等海外医疗服务。



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