一種新型幽門螺桿菌檢測方法、裝置及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種用波長掃描光腔衰蕩光譜（WS-CRDS）為檢測技術，以碳-13同位素標記的尿素為示蹤劑，通過檢測患者呼氣中二氧化碳（CO2）的碳-13豐度變化對胃內的幽門螺桿菌濃度進行體外診斷的方法。所述測量技術包括：產生激光導入光反射單元循環反射，至光反射單元泄露出的少量激光強度到達閥值停止輸入激光，至光腔衰減為零；患者呼出的含CO2氣體輸入共振腔室單元加快激光的衰蕩；用可調節波長的激光，檢測共振腔室內的光強共振差異，計算輸入目標氣體CO2和空光腔室衰蕩時間差，形成特征譜線，積分13CO2和12CO2的特征譜峰，測得目標氣體CO2中的碳-13豐度。比較服用碳-13同位素標記的尿素為示蹤劑前和后CO2中的碳-13豐度△13CO2。高置信度臨床統計結果顯示△13CO2和Hp含量成正比。該法精確、靈敏，環保，經濟，適于臨床上規模應用。
【專利說明】[0001] 一種新型幽門螺桿菌檢測方法、裝置及其應用
【技術領域】
[0002] 本發明涉及幽門螺旋桿菌的檢測技術，具體涉及一種幽門螺桿菌的13C標記呼氣 檢測方法、檢測裝置及其應用。
【背景技術】
[0003] 幽門螺桿菌（Helicobacterpylori,簡稱Hp)，是一種單極、多鞭毛、末端鈍圓、螺 旋形彎曲的細菌，長2. 5?4. 0ym，寬0. 5?1. 0ym。該菌在胃粘膜上皮細胞表面常呈典 型的螺旋狀或弧形；在固體培養基上生長時，除典型的形態外，有時可出現桿狀或圓球狀。 幽門螺桿菌是微需氧菌，環境氧要求5?8%，在大氣或絕對厭氧環境下不能生長。Hp為巴 里?馬歇爾（BarryJ.Marshall)和羅賓?沃倫（J.RobinWarren)二人首次發現，馬 歇爾于1982年親自進行人體試驗，吞下十億個幽門螺旋桿菌，隨即發生急性胃炎，二人因 此獲得2005年的諾貝爾生理學或醫學獎。隨后實驗證實此菌確實會造成胃炎、慢性胃腸 炎、胃潰瘍、十二指腸潰瘍、非潰瘍性消化不良及部分胃癌，幽門螺桿菌因此受到醫學界矚 目，幽門螺桿菌感染與胃腸病關系成為近20年來全球胃腸病感染研究的熱點和難點。，我 國屬發展中國家，幽門螺桿菌感染率一直較高。中華醫學會消化病分會幽門螺桿菌學組于 2001-2004年在全國進行的一項涉及全國19個省、10個城市、39個中心的大規的幽門螺桿 菌流行病學調查結果顯示，我國Hp感染率為40-90%，平均為59% ;全國各地幽門螺桿菌感 染率存在很大差異，幽門螺桿菌感染率最低的地區是廣東省，為42% ;感染率最高地區是是 西藏為90%。兒童Hp感染率為25-59%，平均40%，并且平均每年以0. 5-1%的速度遞增。幽 門螺桿菌感染的影響因素很多，流行病學調查顯示Hp感染率與經濟狀況、居住條件、文化 程度、職業以及飲用水有關。經濟狀況差、居住越擁擠、文化程度越低，其Hp感染率越高。 目前我國對幽門螺桿菌的致病因子及其致病機制的了解甚少。我國門診、病房各種胃腸消 化病患者檢查鑒定幽門螺桿菌（Hp)的方法主要有快速脲酶試驗、幽門螺桿菌（Hp)抗體試 驗、13C或14C呼氣試驗、病理組織切片、細菌培養等5種方法。其中，13C或14C呼氣試驗的正 確性最高，達95-96%以上。基于14C的尿素呼氣幽門螺桿菌檢測試劑為目前國內使用最廣 泛的幽門螺桿菌檢測工具。但由于14C是具有放射性，對受試者有內輻射傷害，無法用于孩 子，孕婦和老年人。用14C標記并檢測呼氣中放射性的方法在歐美等發達地區也從來未能 獲得臨床應用審批。在我國13c或14C二法并用，其中14C的放射毒性對病人內輻射造成的癌 癥風險，和示蹤劑生產引起環境污染成為臨床檢驗界的共識。因此， 13C測定法普及并逐步 替代14C的測定方法成為幽門螺桿菌（Hp)臨床檢驗技術的必然趨勢。
[0004] 如表1所示，幽門螺桿菌的呼氣13c檢驗技術與其他檢測技術相比具有如下優點： (1) 準確檢測活動性胃腸幽門螺旋桿菌的定植， (2) 是不必要做內鏡隨訪時首選的替代方案， (3) 可以避免多個胃活檢，因為幽門螺旋桿菌可造成整個胃部的高密度的感染，通 常病情也變化多端，單個活檢無法獲得。
[0005] 表1，幽門螺桿菌檢驗方法對比
【權利要求】
1. 一種新型幽門螺桿菌（Hp)呼氣檢測方法，其特征在于：運用13C標記的尿素作為有 效成分的示蹤內服藥物，采用波長掃描光腔衰蕩光譜(WS-CRDS )技術檢測患者呼氣中二氧 化碳的13C同位素豐度變化，進而計算患者胃內的Hp濃度。
2. 根據權利要求1所述的新型幽門螺桿菌呼氣檢測方法，其特征在于，所述波長掃描 光腔衰蕩光譜技術包括以下步驟： (1) 開啟激光發生模塊，發射出的單頻光束進入反射模塊發生連續循環反射；光反射 模塊迅速充滿循環的激光；所述光反射模塊包括共振腔室單元和光反射單元； (2) 光電感應模塊感應光反射單元泄露出的少量激光并錄制其信號，這些信號與反射 模塊的腔室共振單元內的光強度成比例輸出； (3) 當光電感應模塊感應到的光反射模塊的共振腔室單元殘留光信號達到閾值，連續 的激光被關閉，共振腔室單元殘留的激光繼續在光反射模塊之間連續反射，經過連續反射 后，光反射單元的有效路徑> 20公里； (4) 共振腔室單元內部的光平穩泄露，光強度以指數級迅速衰減直至為零，衰減被光電 感應模塊實時記錄.并且總衰蕩時間僅由共振腔室單元內反射單元的反射率決定； (5) 吸收受檢氣體的激光進入腔室單元，發生第二種損耗，與通入未吸收氣體的激光的 共振腔室單元比較，損耗的發生加快激光的衰蕩； (6) 通過調節激光的波長計算空腔和有目標氣體的共振腔室的衰蕩時間差，形成特 征譜峰，根據光強=1/目標氣體的濃度x衰蕩時間從而計算目標氣體的濃度，本方法中目 標氣體為二氧化碳（C02); (7) 檢測模塊檢測共振腔室內的光強共振，通過積分130)2和120) 2的特征譜峰，可以獲 得呼氣中13C02和12C02的比例，與未運用 13C示蹤劑時測得的13C02/12C02比例比較計算出相 對的 A 13C02。
3. 根據權利要求2所述的新型幽門螺桿菌呼氣檢測方法，其特征在于，（1)所述的單頻 光頻率包括4963CHT1。
4. 根據權利要求2所述的新型幽門螺桿菌呼氣檢測方法，其特征在于，（1)所述的單頻 光頻率可在一定范圍內通過控制激光的電源變化實現光譜掃描或頻率調制。
5. 根據權利要求2所述的新型幽門螺桿菌呼氣檢測方法，其特征在于，所述波長掃描 光腔衰蕩光譜包括雙鏡面光腔衰蕩光譜、三鏡面光腔衰蕩光譜和三鏡面以上光腔衰蕩光 譜。
6. 根據權利要求2所述的新型幽門螺桿菌呼氣檢測方法，其特征在于，（3)所述閥值為 十萬分之一秒到萬分之一秒。
7. 根據權利要求2所述的新型幽門螺桿菌呼氣檢測方法，其特征在于，（3)所述的共振 腔室單元的物理長度為5~30cm，連續反射次數為50, 000~150, 000次，所述反射單元的反射 率為 99. 999%。
8. 根據權利要求2所述的新型幽門螺桿菌呼氣檢測方法，其特征在于，（6)所述計算目 標氣體濃度包括以下步驟： (1) 將激光波長調節到目標氣體吸收的波段，然后調節到目標氣體不吸收的波段，計算 出衰蕩時間差； (2) 沿著目標氣體光譜的吸收線，調節對應吸收線不同位置的激光波長，激光在吸收和 非吸收目標氣體的共振腔室單元中發生共振吸吸收的差異產生光損耗，在每個點都測定腔 室單元在空腔室單元和有目標氣體空腔腔室單元的衰蕩時間差，通過精細的匹配吸收峰計 算目標氣體的濃度。
9. 一種采用權利要求1所述的方法的幽門螺桿菌呼氣檢測裝置，其特征在于，包括以 下功能模塊：患者呼氣采集模塊、激光發生模塊、激光反射模塊、光電感應模塊和數據計算 處理模塊、數據顯示模塊。
10. 根據權利要求9的裝置，其特征在于，所述激光發生模塊包括激光發生單元和光強 調節單元，所述患者呼氣采集模塊包括采氣單元和氣體輸送單元。
11. 根據權利要求10的裝置，其特征在于，所述激光發生單元包括激光二極管、激光 燈，所述光強調節單元包括外置調節旋鈕、外接于操作界面的感應觸摸屏；所述采氣單元包 括采氣卡。
12. 根據權利要求9的裝置，其特征在于，所述激光反射模塊包括激光反射單元和共振 腔室單元。
13. 根據權利要求12的裝置，其特征在于，所述激光反射單元是反射鏡，所述反射鏡的 類型包括雙鏡面、三鏡面和三鏡面以上。
14. 根據權利要求13的裝置，其特征在于，所述反射鏡的類型是三鏡面。
15. 權利要求1所述的新型幽門螺桿菌呼氣檢測方法在臨床檢驗中的應用，其特征在 于，包括如下步驟： (1) 讓患者服用碳-13標記試劑，之后患者對著采氣單元呼氣采樣； (2) 采用權利要求8所述的裝置通過波長掃描光腔衰蕩光譜（WS-CRDS)技術得到的特 征譜線計算共振腔室單元在空腔和非空腔(有目標氣體的腔室）的衰蕩時間差，通過積分12C02和13C02的特征峰可以獲得 13C02/12C02比例； (3) 設定特定的域值，將（2)獲得的13C02/12C02比例與所述閥值比較確定Hp感染的陰 性和陽性結果。
16. 根據權利要求14所述的應用，其特征在于，所述采樣的C02的分壓為l.OxKT8?0? 01，氣體總壓為1. 0xl(T6?latm。
17. 根據權利要求14所述的應用，其特征在于，所述服用13C同位素標記試劑的有效成 分為尿素 13c (NH2) 2。
【文檔編號】G01N21/31GK104458603SQ201310435286
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】胡軍, 王恩澤 申請人:蘇州青山生物科技有限公司