上海交大新胶囊内镜专利技术大突破，引入拉曼信号

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近日，上海交通大学新增一项专利公开。该专利为一种基于白光辅助拉曼信号检测的胶囊内窥镜系统，这款胶囊内窥镜融合了前沿的无线供能技术和精密的光学检测模块，由外部无线供能模块和拉曼信号与白光图像接收模块共同构建，并实现白光辅助下对胃肠道组织拉曼信号的灵敏检测，涉及胃肠道癌早期诊断检测领域。

目前市场上胶囊内镜主要由七部分组成，包括：透明外壳、光源、成像元件、传感器、电池、发射模块和天线。胶囊似普通药物大小，实际是一台微型摄像头，患者吞服胶囊后，胶囊会随着胃肠肌肉运动的方向沿着食管、胃、小肠、大肠运动，并不断拍摄图像，同时把数据传输配戴在患者腰部或者背在背上的接收器上，胶囊一般在24小时排出体外。检查结束后，医生根据传感器上近万张图像进行分析，了解患者胃肠道是否有病变，初步判断病变的类型。在检查的过程中，患者可进行正常的生活和日常活动，应避免剧烈运动。

但常规的胶囊内镜为微型摄像头，摄像头表面容易被肠道或胃内黏液糊住，影响拍摄效果，看不清楚胃肠道的情况，造成误诊或漏诊。同时胶囊内镜发现病变后，还需要通过胃镜、肠镜、MRI、CT、病理等进一步检查，明确病变性质；而且胶囊内镜能开展的镜下治疗项目也很少，有时候难免有多此一举之嫌。

上海交通大学在胶囊内镜引入了拉曼信号进行更灵敏的检测，就可以避免摄像头表面容易被肠道或胃内黏液糊住影响拍摄效果，看不清楚胃肠道情况的难题。拉曼信号的引入，主要是利用拉曼光谱学（Raman spectroscopy），它提供了一种微尺度下对化学成分的无损、无标记定量研究手段。

因为拉曼信号的原理是检测光与物质相互作用时，部分散射光会因与分子振动的相互作用而发生能量变化，从而产生所谓的拉曼散射（Raman scattering）现象，是一种利用这些能量变化来创建材料分子结构的独特“指纹”的技术，所以可以避免肠道或胃内黏液糊住的影响。

就在上个月，上海交通大学生物医学工程学院叶坚教授、邵志峰教授团队还在Nature期刊发表题为“Digital colloid-enhanced Raman spectroscopy by single-molecule counting”的研究论文，该研究针对表面增强拉曼光谱领域内定量的挑战，系统阐述了基于数字胶体增强拉曼光谱（dCERS）的定量技术。基于单分子计数，dCERS成功实现了超低浓度目标分子的可靠定量检测，为表面增强拉曼光谱技术的普遍应用奠定了重要基础。

该研究展示了dCERS技术基于单分子计数实现了超低浓度目标分子在未知复杂背景中的可重复性定量，无需使用任何目标分子的特定标记。由于不同的目标分子大多具有独特的SERS光谱，dCERS可以实现多种不同分子的同时定量检测，因此具有很好的应用前景。另外，这项工作使用的胶体纳米颗粒可以方便地进行大规模生产和制备，而检测方法相对简单，因此，dCERS有望进一步推动高灵敏检测技术的变革和进步。

这些研究也说上海交通大学生物医学工程院在拉曼光谱技术领域，有着十分前沿的技术储备。

对于疫病筛查来讲，胶囊内镜的优势比较明显，和传统胃镜肠镜相比，它是一种非侵入性操作，痛苦少，患者更愿意接受，可适用于年龄较大没有禁忌证的患者。使用时无须镇静剂、无痛苦、无交叉感染的风险。

尤其对于小肠病变的检查，小肠曾一度被认为是“禁区”，传统小肠内镜检查风险大、操作困难，胶囊内镜的检查就可以弥补这一部分。

另外当患者经过胃镜、肠镜、腹部CT、消化道钡餐、血管造影等检查后，仍然不能明确病变性质的不明原因的消化道出血；或者不明原因的腹痛腹泻，不明原因的缺铁性贫血，以及疑似小肠肿瘤的患者，疑似克罗恩病或需要监测并指导克罗恩病治疗的患者，一般如果有胶囊内镜的检查数据，就能让临床医生做出更精准的诊疗，胶囊内镜对这部分患者的医治，意义十分巨大。