运用红外光谱分析技术的疾病快速诊断方法技术

目前尚不存在可靠而快速的诊断许多功能性综合征（ＦＳ），如膀胱疼痛综合征／间质性膀胱炎（ＩＣ），的方法。本申请涉及的实施例包括快速而精确的运用红外微光谱分析技术（ＩＭＲＳ）诊断人和家猫的功能性综合征的方法。示例方法使用簇类独立软模式法（ＳＩＭＣＡ）创建分类模型。示例方法使用分类模型，对试验机体的病症进行分类（如健康／患病）。使用这些分类模型，各种实施方案基于从流体生物医疗样本中收集的光谱数据实现诊断。实施例可用于快速诊断人、猫和／或其他哺乳动物的间质性膀胱炎及其他各种疾病。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及疾病诊断方法，尤其是使用多元分类模型的快速诊断方法。
技术介绍
功能性综合征(F。是指那些对症状、伤痛、机能丧失的产生无法用基于证据的病 理机制来解释的疾病。功能综合征，如慢性疲劳综合征、间质性膀胱炎(IC)和肠易激综合 征等是人类医疗护理中的常见病。医生对这类疾病大多根据症状凭经验治疗。因为现有的 治疗手段对患者大多不奏效，所以它们成为慢性疾病和保健用途的重要起因。所有医学专科都会碰到患有功能性综合征的患者。间质性膀胱炎是泌尿科最常见 的一种功能性综合征。间质性膀胱炎表现为慢性疼痛、尿频、尿急、夜尿过频、尿液培养呈阴 性。美国可能有多达750，000名女性患有间质性膀胱炎。来自《护理健康研究》的数据显示 女性人群中每100，000个当中就有52-67个患有间质性膀胱炎。间质性膀胱炎影响就职、 社交和性生活。间质性膀胱炎引起的尿频、尿急和夜尿有可能导致心理应激和继发性抑郁 症。间质性膀胱炎患者出现的膀胱和骨盆慢性疼痛通常有轻有重，有症状的患者中一半以 上也都患有抑郁症，而且这些患者中出现自杀意念的比一般人群高3-4倍。功能性综合征的诊断是很困难的。其中一个原因是伴随功能性综合征可能出现各 种不确定症状。例如，在可能诊断为间质性膀胱炎之前，先必须排除多种无关的病症和障碍 (尿路感染、阴道感染(女性)、慢性前列腺炎(男性)、膀胱癌、膀胱炎症或感染、肾结石、子 宫内膜异位症、神经障碍、性传播疾病等)。目前还没有普遍适用的检测多种功能性综合征 如间质性膀胱炎的诊断方法。所以现有技术无法提供一种简单、快速而可靠的诊断间质性 膀胱炎等功能性综合征的方法。家猫中最常见的下尿路疾病就是一种类似的综合征，称为 猫间质性膀胱炎(FIC)。
技术实现思路
本文所述方法提供了简单、快速和可靠的诊断间质性膀胱炎等功能性综合征的方法。本专利技术的各种实施方案在用于快速而可靠的临床诊断分析方法中结合使用了红 外微质谱分析方法(1冊《和多元统计法如主要成分分析方法(PCA)。应用多元分类模型的 实施例可用于血清或其它流体生物医学样本中间质性膀胱炎等疾病的快速诊断。实施例提供了快速诊断具体病症如间质性膀胱炎和其他功能性综合征的方法。至 少一个实施例包括一种诊断病症的方法，该方法包括采集试验机体的流体生物医学样本； 分离样本，收集所需部分；从所需部分中取一等份置于玻片上；干燥置于玻片上的该等份；从该等份上收集红外光谱数据；使用多元分类模型分析所述红外光谱数据，鉴别试验机体 的病症。各种实施方案中，所述样本在进行分离前可先稀释成样本-水溶液。某些实施方 案中，所述分离步骤可包括用膜过滤样本的步骤。所述分离步骤可以包括用离心过滤设备 离心样本的步骤。在一实施例中，可采用以前提供的来自患病和未患病机体群体的光谱，根据主要 成分分析，建立多元分类模型。在另一实施例中，可从参考数据库上下载该多元分类模型。在至少一个实施方案中，所述干燥步骤进一步包括在所述玻片上形成干燥膜的步 骤；所述收集步骤包括从该干燥膜的预选区中获取红外光谱数据的步骤。在一优选实施方 案中，至少两个光谱收集区与该干燥膜的中心基本等距。虽然各个实施方案中使用干燥膜收集红外光谱信息，但可以可选地通过衰减全反 射傅立叶变换红外光谱技术(FT-IR)获得所述收集步骤中涉及的红外光谱数据。从病人身上获得流体生物医学样本后，本文例举的方法通过提供快速而可靠的诊 断间质性膀胱炎等功能性综合征的技术，辅助临床医师对患者进行治疗。附图说明阅读下文详细说明和附图会加深对所述实施方案的理解。图1显示了一实施例的干燥膜。图中，正方形框表示出可能收集光谱的典型区域。图2显示了在400-700(3!^1区收集的人和家猫血清膜的典型反射红外微光谱。图3显示了猫血清样本在膜过滤前后的红外微光谱。图4显示了红外微光谱的Coomans图。竖线和横线表示0. 05的组间置信限。(A)用 于IC/CPPS-IIA诊断的人血清样本，说明健康类和患病类试验样本没有共同的多元空间； ⑶间质性膀胱炎患病机体、健康机体和患间质性膀胱炎之外的慢性病的机体的家猫血清； (C)膜过滤后的猫血清样本的Cooman图，组间距离(差异)增加。图5显示了(1)基于干燥血清膜的红外光谱建立的人、猫SIMCA模型(4_类模型) 的显著性(discriminating power)图。同样的红外区(ΙδΟΟ-ΠΟΟαιΓ1)对两个种类的模型 都很重要。字母A(约1660cm-1)和B (约1740cm-1)表示类似的谱带。(2)膜过滤后的猫血 清样本(2-类模型)的显著性图。具体实施例方式振动光谱法如拉曼光谱技术和FTHR光谱技术正成为生物医学中的强有力技术。 顶光谱技术是一项发展成熟的快速、高通量、无破坏性的分析技术，应用的样本范围广，基 于的原理是生物样本的化学结构能吸收特定频率的红外光。红外光谱显示出生物样本中存 在的脂、蛋白、核酸、多糖和磷酸盐或磷酸酯化合物等物质所特有的“指纹”。获得的红外吸 收谱提供了与生物流体和生物组织的生化特性有关的信息，并能检测到甚至疾病最早期致 病菌引起的生化特性的变化。在红外微光谱技术中，使用整合的显微镜，收集样本特定区域的红外光谱；这项技 术提供了将红外光谱与样本内具体结构联系起来的可能性。至少一个实施例包括以下步骤1.用患者的血清和蒸馏水制备溶液。2.用分离技术，如超滤技术，分离血清成分。3.从步骤2的溶液分离物中取0.5-1. Ομ 置于显微镜玻 片上，真空干燥，制备干燥的血清膜(DSF)。4.从DSF上收集红外光谱。5.利用DSF红外光 谱信息，用已有的统计方法对机体病症进行诊断。在另一实施例中，可以使用衰减全反射(ATR)技术，这可以省去样本洗涤或制膜 的需要。这种情况下，流体样本可以直接沉积后进行分析。随后让样本与晶体(内反射元 件，IRE)直接接触，晶体的折射率比样本的折射率高得多。当光线从晶体到样本的入射角 大于晶体角，就发生了全内反射。当发生全内反射时，光线稍微穿透到样本内，产生近似吸 收的光谱。实施例以下例子阐述了用于实施例的各种技术和程序。虽然本文公开的实施方案使用血 清作为生物医学流体样本，但是本领域的技术人员明白许多不同的生物医学流体样本(如 尿液、血清、唾液等)可根据下述的各种实施方案的例举方法进行分析。而且，虽然本文阐 述的实施方案主要涉及间质性膀胱炎，但本专利技术并不限于此。因为许多疾病状况导致血清 等生物医学流体的化学成分的变化，所以本专利技术的实施方案可广泛地应用于许多疾病的诊 断。例1——收集生物医学样本猫样本从34个家猫收集的血清冷冻样本由俄亥俄州立大学兽医临床学系提供， 并由Tony Buffington博士根据全面体验和相关的NIDDK纳入排除标准进行诊断。22份样 本来自患有猫间质性膀胱炎的猫，12份来自健康的猫(18个雌性、16个雄性)。样本-40°C 保存在俄亥俄州立大学食品科学系。人样本30份人血清冷冻样本由哈佛泌尿科疾病中心(波士顿，MA)提供，-400C 保存于俄亥俄州立大学食品科学系。18份取自间质性膀胱炎患者，12份取自健康人体，15 份来自女性个体，15份来自男性个体。研究过程中取消了一份人的样本，因为样本含有小 颗粒，形成的干燥膜不规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速诊断病症的方法，包括：　　采集试验机体的流体生物医学样本；　　分离样本，收集所需部分；　　从所需部分中取一等份置于玻片上；　　将置于玻片上的该等份干燥；　　从所述等份上收集红外光谱数据；和　　使用多元分类模型分析所述红外光谱数据，鉴别试验机体的病症。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-3-28 61/040,6271.一种快速诊断病症的方法，包括 采集试验机体的流体生物医学样本； 分离样本，收集所需部分；从所需部分中取一等份置于玻片上； 将置于玻片上的该等份干燥； 从所述等份上收集红外光谱数据；和使用多元分类模型分析所述红外光谱数据，鉴别试验机体的病症。2.权利要求1的方法，其进一步包括以下步骤采用以前提供的对应患病机体和未患病机体的参考膜的光谱，建立多元分类模型。3.权利要求1的方法，其中所述干燥步骤进一步包括在所述玻片上形成干燥膜的步骤；和 所述收集步骤包括从所述干燥膜的至少两个区域收集红外光谱数据。4.权利要求3的方法，其进一步包括以下步骤在所述的从所需部分中取一等份置于玻片上的步骤之前，将所述样本稀释成样本水溶液。5.权利要求4的方法，其中所述样本水溶液中，至少一份水对应一份流体样本。6.权利要求1的方法，其中所述分离步骤包括用膜过滤所述样本的步骤。7.权利要求1的方法，其中所述分离步骤包括用具有预定严格度的截留分子量超滤膜过滤所述样本的步骤。8.权利要求1的方法，其中所述分离步骤包括用离心过滤设备离心所述样本的步骤。9.权...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯A巴芬顿，丹尼尔埃米利奥鲁比奥迪亚兹，路易斯E罗德里格斯绍纳，朱迪L斯特拉，
申请(专利权)人：俄亥俄州立大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]