[實用新型]一種多通道離體代謝實時監測裝置

有效

• 申請號: 201320888857.2
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN204174217U
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 黃鋼;吳小可;王璐瑤;朱俊;謝慶國
• 申請（專利權）人: 蘇州瑞派寧科技有限公司
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及輻射探測及生物醫學代謝分析領域，尤其涉及一種基于實時符合探測和連續培養的多通道離體代謝實時監測裝置。

背景技術

目前生物、醫學等領域為進行細胞、組織和器官等生物體的有關生物學行為，如攝取葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等生物體代謝物質的特性，廣泛地采用在生化培養器具中加入放射性核素標記的上述代謝物質對活體生物組織進行離體培養，再通過輻射探測器檢測樣本放射性活度分布信息以反映樣本對標記物攝取量的檢測方案。相比另一類常用的基于熒光成像的離體組織生理活動探測方案，該方案具有的顯著優勢是：由于臨床上可采用PET，SPECT等采用同樣標記物和監測手段的成像方法，因此離體實驗所得出的結論對在體實驗具有更好的指導意義和互相印證能力。

例如，目前腫瘤學研究的重要方法之一是通過對離體培養的腫瘤細胞株加入不同藥物并觀察其對生化活動的影響以評估療效，而腫瘤細胞攝取代謝物質特別是葡萄糖的速率與腫瘤細胞的生物學行為密切相關，在臨床上表現為與腫瘤對藥物的敏感性相關，結合離體實驗和臨床實驗監測腫瘤細胞攝取葡萄糖的過程對研究腫瘤生理機制和藥物評估至關重要。對于同一施藥個體，通過離體培養和監測來源于本體的組織以進行細胞和組織層面的生化行為的研究，再通過在體成像完成器官和生物體層面的生物學研究，可實現同一受體來源、同一監測手段和評價體系下，對藥物效果的多層次評估，并真正意義上實現了個體化醫療。

為完成對離體代謝過程的定量監測，當前方法之一是在培養皿中培養多批相同的腫瘤細胞株，并加入放射性核素標記的葡萄糖或其類似物，如18F-氟代脫氧葡萄糖(18F-FDG)溶液后，在細胞培養箱內培育，然后在若干時間點收集不同批次的細胞，去除培養液，置入全封閉式伽馬計數器中監測細胞?中保留的放射性劑量，從而計算出該腫瘤細胞株在不同時間點攝取的葡萄糖的量[1][2]。

上述采用靜態的培養裝置與全封閉式伽馬計數器的方案實質上是采用增加相同的一次性樣本個數來換取時間上的多個樣本點，其顯而易見的缺點是只能得到某幾個離散時刻的代謝物積累劑量信息，無法對組織的攝取速率進行動態、連續的測量，因此所得信息不能反映生化過程的全貌。由于全封閉式伽馬計數器一次只容許對一個樣本進行監測，且監測前需要洗除培養液只保留貼壁細胞，導致監測過后樣品不能再次利用，為獲取更為精確的活度-時間信息就需要培育大量的樣本進行密集的監測操作，且每次監測都要求同批次樣本盡量同時操作以保證樣本測試條件保持一致?？傊?，若采用該方案進行連續監測，實驗成本和操作復雜度難以承受，操作人員所受到的輻射傷害比起單次實驗而言成百倍增長，更容易因不同批次樣本差異及多次人工操作引入誤差。

另一種解決方案是采用正電子發射斷層成像儀(Positron?Emission?Tomography，以下簡稱PET)進行探測[1]：PET儀器通過探測每一次放射性核素正電子衰變所產生的一對伽馬光子的位置信息，可重建出反映成像區域內放射性活度分布的圖像。將含放射性代謝物的培養皿置入PET探測器環內并進行成像，由于PET圖像上明暗不同表征放射性活度的不同，因此可通過計算培養孔內部的像素值之和來獲取活度信息。

在采用PET的方案中，首先要面臨的是靈敏度問題，由于PET儀器的成像對象為人體或動物，其探測器結構為環形，環徑一般為數十厘米，對于平板結構的培養皿而言探測角度小，導致探測靈敏度低；其次，由于PET儀器需要進行成像，而離體培養時細胞數目少(10⁵～10⁶個/培養孔)，所注入的放射性標記物量小(10～10⁴Bq)，為獲取足夠的成像數據就需要延長成像時間，再加上圖像重建和處理的時間消耗，無法達到實時監測的要求，且PET儀器的空間分辨率通常為幾個毫米，對來自不同培養孔的放射性事件區分能力有限；最后，PET儀器體積龐大，購置和維護費用昂貴，不適于作為離體代謝級別研究的分析工具。

最后一種常用方法是采用伽馬相機[2]，伽馬相機基本結構跟單個PET探測模塊相同，但需要在閃爍晶體前面安裝準直器，使非規定范圍和方向的伽馬射線不能射入晶體，起到定向采集信息的作用，工作時，將伽馬相機放置于被探測對象的正上方，經過準直器篩選后的伽馬射線通過閃爍晶體和光電轉換器件以及后端電子學被探知，并求取其位置信息，數據采集完成后，根據伽馬射線入射位置分布將得到一幅表征被探測對象放射性活度分布的二維投影圖像。