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手机显微镜能够检测寄生虫 可在偏远地区医疗诊断

发布时间:2015-05-12作者:器械科编辑

手机显微镜.jpg

科学家用手机显微镜检测血液寄生虫。 图片来源:Thomas B. Nutman, NIH

  

       为了给生活在偏远地区的人们诊断疾病,医生们通常会选择一些技术含量较低的方法,这是因为在一些发展中国家的诊所中,靠电池供电的电子设备未免过于精致和挑剔。但是现在,手机已经渗透到世界各地的每一个角落,这种局限性正在迅速消失。

  在美国《科学—转化医学》杂志5月6日刊登的一项最新研究中,加利福尼亚大学伯克利分校生物工程师Daniel Fletcher和他的同事,为手机如何改变偏远地区的医疗状况给出了一个活生生的例子。研究人员描述了一种可拍照手机显微镜和应用程序(App),能够快速检测到血液样本中存在的一种名为罗阿罗阿丝虫的非洲人眼部寄生虫。

  作为中部非洲的一种地方病,罗阿罗阿丝虫能够进入人体的眼组织中。与此同时,在中非和西非,由蚊蝇传播的寄生虫病呈现地区性流行,其中一种是河盲症,又称盘尾丝虫病,会导致视力严重受损甚至永久失明;另一种是象皮病,又叫淋巴丝虫病,会造成患者腿臂等部位严重肥大。抗寄生虫药物伊维菌素能够有效地治疗这两种疾病,因此有关国家开始大规模使用伊维菌素。但人们很快发现,如果患者还同时感染罗阿罗阿丝虫,用伊维菌素治疗将会导致其脑损伤甚至死亡,大规模给药计划因此被迫暂停。

  加拿大多伦多大学传染病专家Isaac Bogoch表示,这样的联合寄生是一种很常见的状态。迅速发现感染了盘尾丝虫或淋巴丝虫的病人是否也感染了罗阿罗阿丝虫,对于确定能否安全使用伊维菌素是至关重要的。通过将一部手机转化为一台显微镜,临床医生就有了一个便携式的方式检查血液样本。

  手机显微镜并不新鲜——它们可以被在线购买并出现在科学展示项目中。之前,手机显微镜也曾在艰苦的医疗环境中被使用过——2009年,Fletcher和同事曾用他们设计的手机显微镜鉴别能够导致肺结核的细菌。而其他的手机显微镜则被用于测试血吸虫感染。

  但是纽约市哥伦比亚大学生物医学工程师Samuel Sia指出,早期模型对于传统显微镜在野外的使用并没有做出实质性的改进,而只是单纯的放大。“你必须收集标本、涂片、染色和干燥。当然,如果你有一台显微镜,你可以看到它,但对于其他那些步骤又该怎样完成呢?”

  相比之下,Fletcher最新的发明则避免了这些冗长的步骤,而只需要将含有血样的毛细管放到一个装有镜头的3D打印塑料盒中。这个塑料盒在手机上滑动的同时会调整设备的相机镜头。而手机中的应用程序则会录制放大的血液样本的视频,并利用一种算法将流体的运动与罗阿罗阿丝虫的特征进行对比。基于此,该应用程序能够准确计算出到底存在多少寄生虫。

Fletcher介绍说,目前罗阿罗阿丝虫的标准诊断方法要求利用常规光学显微镜进行人工计数,一次检测可能需要至少一天。而他们把手机与一个微型显微镜整合在一起,基于罗阿罗阿丝虫在血液中的“扭摆”运动,利用一个图像处理算法自动计数,一次检测只需两分钟。

  研究人员在喀麦隆检测了33名可能感染了罗阿罗阿丝虫的患者,其检查结果与使用现有标准方法取得的检查结果十分吻合。他们希望这种手机显微镜筛检工具最终能够帮助重启大规模给药计划,安全地治疗寄生虫感染患者。

  Fletcher在一份声明中说:“智能手机可用于显微镜检查,这是第一种结合了成像、硬件和软件自动化技术的设备,提供了一套完整的诊断解决方案,将有助于医务人员在现场作出可能挽救生命的治疗决定。”


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