無需采血就能監(jiān)測化療副作用，預(yù)防致命感染還能這么做

來自MIT的研究者們研發(fā)出一種通過對白細胞流經(jīng)指甲底部毛細血管時攝像，來測量白細胞水平的新方法。圖中，白細胞被十字標記

白細胞數(shù)量的急劇下降是化療最主要的副作用之一，將導(dǎo)致患者承受感染風(fēng)險。近日，麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)明了一種用來監(jiān)測患者白血胞水平的便攜式設(shè)備，能夠做到無需采血，在家使用。

研究人員們稱，這種設(shè)備將能夠預(yù)防每年上萬例出現(xiàn)在接受化療的患者中的感染。他們所發(fā)明的設(shè)備原型能夠拍攝血細胞流經(jīng)指甲底部（甲襞）皮膚表層毛細血管的影像。一種計算機算法能夠用來分析影像，判斷其中白細胞的數(shù)量是否低于醫(yī)生建議的危險閾值。

“我們希望患者們都能在家使用這種便攜設(shè)備，每天監(jiān)測他們對治療產(chǎn)生的反應(yīng)。一旦患者的白細胞數(shù)量低于閾值，便可及時采取預(yù)防性治療措施?！眮碜訫IT電子研究實驗室（RLE）的博士后研究員、本研究團隊領(lǐng)導(dǎo)者Carlos Castro-Gonzalez說道。

在他們發(fā)表在《Scientific Reports》上的論文中，研究者們在11名正在接受化療的患者身上，證明了該設(shè)備能夠準確判斷患者白細胞水平是否過低。

論文的第一作者AurelienBourquard同樣是來自電子研究實驗室（RLE）的博士后研究員。其他團隊成員分別是RLE研究工程師IanButterworth、前MIT博士后研究員Alvaro Sanchez-Ferro，及馬德里科技大學(xué)的研究生Alberto Pablo Trinidad。

預(yù)防感染

此項目作為馬德里一麻省理工M+Vision聯(lián)合項目（目前是MIT linQ的一部分）之一啟動于四年前。這個項目吸引了許多來自世界各地、希望能夠解決醫(yī)生與醫(yī)院所面臨的問題的博士后研究員們參與，他們參觀了一家馬德里醫(yī)院的腫瘤科，發(fā)現(xiàn)患者們過低的白細胞水平經(jīng)常使他們可能遭受致命感染。

大多化療患者每21天接受一次化療。每次化療后，他們的白血胞水平急劇降低，之后逐漸增多。然而，醫(yī)生們大多數(shù)情況下僅在每次化療前為患者驗血，以至于他們無法得知在化療后患者的白細胞水平是否降至危險值。

研究者們的設(shè)備（右圖）能夠穿過指甲底部甲襞皮膚表層，采集到白細胞流經(jīng)毛細血管的影像（左圖）

團隊成員Aure lien Bourquard正在觀察白細胞流經(jīng)甲襞處毛細血管

“在美國，1/6的化療患者因白細胞過低而感染入院?！盋astro-Gonzalez說。這些感染造成患者長期住院、花費更多醫(yī)療費用，并有7%的感染病例因此死亡。同時，因白細胞過低，患者可能無法按時接受下一次化療，使癌癥治療推遲。

研究團隊估計，如果有一種能夠檢測白細胞計數(shù)的方法，患者們將能夠及時應(yīng)用預(yù)防性抗生素及促白細胞生長藥，每年全美國11萬例發(fā)生在化療患者中的感染將有一半能夠被避免。

該設(shè)備中，寬視野顯微鏡能夠發(fā)射可穿過皮下50-150微米的藍光，經(jīng)反射被攝像機捕捉。研究者們決定對指甲底部（即甲襞，覆蓋在指甲根部的皮膚皺褶）處進行成像，是由于此處毛細血管距皮膚表面非常近。這些毛細血管非常細，同時間只能有一個白細胞擠過血管，便于觀察。

這項技術(shù)無法提供準確的白細胞計數(shù)，但能夠顯示出患者的白細胞水平高于還是低于危險閾值——即每微升血液中500個中性粒細胞（白細胞中最常見的細胞類型）。

閾值檢測

根據(jù)研究論文，研究者們在11名來自麻省總醫(yī)院及拉巴斯大學(xué)醫(yī)院的患者的化療期間不同時間點測試了該設(shè)備，證明了在判斷患者白細胞水平高于或低于閾值時有95%的準確度。

為了獲得足夠判斷的數(shù)據(jù)，每位患者需采集一分鐘影像。隨后由三名不知情的助手觀看影像并記錄何時有白細胞經(jīng)過。不過，在提交論文后，研究者們已開發(fā)出了可自動計數(shù)電腦算法?！案鶕?jù)人工鑒定后得到的特征集，我們開發(fā)出了一種人工智能機器視覺算法，初步結(jié)果表明，其與人工計數(shù)結(jié)果的準確性一致。”研究團隊已為此技術(shù)申請專利，并且創(chuàng)建了名為Leuko的公司，致力于實現(xiàn)項目成果商業(yè)化。

研究人員也正在搭建一個新的自動化原型?！笆箿y量過程自動化是制造一個便攜家用設(shè)備的關(guān)鍵，”Butterworth說，“成像過程需要病人手指放置在正確位置，并且設(shè)備的操作過程必須直接明確?！毖芯咳藛T們計劃在更多的癌癥患者身上測試這個原型設(shè)備。同時，他們還在研究能否利用時長更短的視頻得到同樣準確的結(jié)果。

Castro-Gonzalez稱，他們也在計劃著改進這項技術(shù)，希望能夠得到更精確的白細胞計數(shù)，使其能夠用來監(jiān)測接受骨髓移植或某些傳染病的患者，也可以用來決定化療患者是否能夠在最后一次化療的21天后接受下一次化療。

“腫瘤學(xué)家必須做出權(quán)衡，”Sanchez-Ferro說，“通常，醫(yī)生希望能在不造成過度免疫抑制的情況下，盡量密集地對患者進行化療。現(xiàn)行的21天周期是基于大多數(shù)患者能夠接受化療頻率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但如果你的身體提前做好了準備，他們就能夠更早的進行下一次化療，從而獲得更好的治療效果和更高的生存率?！?/p>

這項研究由美國國家衛(wèi)生研究所（NIH）癌癥治療未來技術(shù)中心、MIT Deshpande中心、波士頓大學(xué)Wallace H.Coulter基金會、馬德里一MIT M+Vision項目、歐盟FP7-PEOPLE-2011-COFUND項目、Ram6n Areces基金、MIT本科生研究項目及MIT沙盒創(chuàng)新基金資助。（摘自美《深科技》）（編輯/華生）