一种尿液循环肿瘤细胞收检方法及系统

技术领域

本申请涉及医疗设备领域，尤其涉及一种尿液循环肿瘤细胞收检方法及系统。

背景技术

随着社会的不断进步，经济快速发展，人们不再只是关注是否实现了温饱，解决了生存问题，而是将更多的目光汇聚在了健康安全上。

健康安全中，最容易忽视的就是疾病的产生，其中，泌尿道肿瘤的发病率逐年增长，如膀胱癌、尿路上皮癌、肾癌等，究其原因有以下几个因素：1、工作因素上，患者的工作需要长时间接触芳香类的物质、比如染料、皮革、橡胶、油漆等等；2、特殊习惯上，患者长时间有吸烟的习惯或者行为，吸烟是泌尿道肿瘤的主要发病因素之一；3、身体因素上，有些患者的身体代谢存在异常，没有办法正常的代谢色氨酸物质，影响到了细胞RNA和DNA的合成，从而让代谢产物经过肝脏作用排泄入膀胱，容易诱发泌尿道肿瘤；4、其他因素上，类似于药物刺激也是会诱发泌尿道肿瘤的产生，因为身体的某些病症，需要大量服用非那西汀类的药物。以上几种因素都是导致泌尿道肿瘤发病率逐年增长的主要原因，因此，早发现、早治疗是获得肿瘤良好预后的关键。

目前，循环肿瘤细胞(CTCs)、循环肿瘤DNA(ctDNA)检测主要对象为血液样本，但是血液样本需要在专业医疗机构，利用相关医疗技术进行检测，并以每3-6个月为间隔周期随访监测，而3-6月间隔器件肿瘤复发风险无法得到有效的监测，因此需要能进行高频、简便检测的监测样本及手段。尿液检测，因为其无创、样本容易获得的特性，可很好的代替血液样本检测，成为泌尿道肿瘤早期筛查的重要早期预警指标及治疗后随访指标。不仅如此，尿液样本因其可大量收集，成为检测CTCs的理想样本，但目前针对尿液检测最常见的就是尿常规检测，为一次性尿液小容量检测，这种一次性小容量的尿液检测尚不能准确的得到泌尿道肿瘤的检测及监测结果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种尿液循环肿瘤细胞收检方法及系统，旨在实现大容量样本的收集并且提高泌尿道肿瘤检测的准确性，降低假阴性率的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为提供一种尿液循环肿瘤细胞收检方法及系统，包括：

获取尿液样本；

对所述尿液样本进行细胞捕获，得到待定循环肿瘤细胞；

对所述待定循环肿瘤细胞染色，得到染色后的待定循环肿瘤细胞；

提取所述染色后的待定循环肿瘤细胞，并进行CCD扫描；

根据扫描图判定阳性循环肿瘤细胞并将所述扫描图进行存储。

可选的，所述获取尿液样本，包括：

将尿液收集器24小时内收集的全部尿液作为尿液样本；

利用冷藏装置对24小时内收集的尿液样本进行冷藏保鲜处理。

可选的，所述对所述尿液样本进行细胞捕获，包括：

利用负载有捕获配体的富集装置对所述尿液样本进行细胞捕获。

可选的，所述提取所述染色后的待定循环肿瘤细胞，并进行CCD扫描，包括：

提取所述染色后的待定循环肿瘤细胞，并激发所述染色后的待定循环肿瘤细胞的颜色光；

对激发颜色光后的待定循环肿瘤细胞利用冷冻后的CCD扫描仪进行扫描，得到待定循环肿瘤细胞扫描图。

可选的，所述根据扫描图判定阳性循环肿瘤细胞并将所述扫描图进行存储，包括：

将所述扫描图上呈现阳性循环肿瘤细胞对应颜色光的细胞群判定为阳性循环肿瘤细胞；

将所述扫描图存储进数据库中。

此外，本申请还提供一种尿液循环肿瘤细胞收检系统，包括：

样本收集模块，用于获取尿液样本；

细胞富集模块，用于对所述尿液样本进行细胞捕获，得到待定循环肿瘤细胞，并对所述待定循环肿瘤细胞染色，得到染色后的待定循环肿瘤细胞；

细胞检测模块，用于提取所述染色后的待定循环肿瘤细胞，并进行CCD扫描；

数据库模块，用于根据扫描图判定阳性循环肿瘤细胞并将所述扫描图进行存储。

可选的，所述样本收集模块包含尿液储藏单元、冷藏单元、混匀单元、抽吸单元、消毒灭菌单元和电磁阀控制单元，

其中，所述尿液储藏单元用于尿液的存储，所述冷藏单元用于保证样本的鲜活度，所述混匀单元用于控制样本的均匀分布，所述抽吸单元用于将样本输送到细胞富集模块中，所述消毒灭菌单元用于所述样本收集模块的清洗，所述电磁阀控制单元用于控制电磁阀的开关。

可选的，所述细胞富集模块包含捕获单元和染色单元，

其中，所述捕获单元用于所述待定循环肿瘤细胞的捕获，所述染色单元用于对所述待定循环肿瘤细胞进行染色处理。

可选的，所述细胞检测模块包含荧光发光单元、自动对焦单元、冷冻CCD扫描单元、数据存储单元，

其中，所述荧光发光单元用于激发所述染色后的待定循环肿瘤细胞的颜色光，所述自动对焦单元用于所述冷冻CCD扫描单元的自动对焦，所述冷冻CCD扫描单元用于生成待定循环肿瘤细胞的扫描图，所述数据存储单元与所述数据库模块建立通信连接，用于存储所述待定循环肿瘤细胞的扫描图。

本发明提供一种尿液循环肿瘤细胞收检方法，包括获取尿液样本；对所述尿液样本进行细胞捕获，得到待定循环肿瘤细胞；对所述待定循环肿瘤细胞染色，得到染色后的待定循环肿瘤细胞；提取所述染色后的待定循环肿瘤细胞，并进行CCD扫描；根据扫描图判定阳性循环肿瘤细胞并将所述扫描图进行存储。通过本申请可以实现对大容量尿液样本的存储及持续检测，且保证了大容量尿液样本中细胞的活性，进一步的基于大容量样本的持续检测可以得到更为精准的检测结果，提高循环肿瘤细胞的阳性率，降低假阴性率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本申请一实施例提供的一种尿液循环肿瘤细胞收检方法的步骤示意图；

图2是本申请一实施例提供的一种尿液循环肿瘤细胞收检系统的结构示意图；

图3是本申请一实施例提供的一种尿液循环肿瘤细胞收检系统中收集模块的结构示意图；

图4是本申请一实施例提供的一种尿液循环肿瘤细胞收检系统中细胞富集模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明实施例，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请基于家用马桶雏形，进行相关系统和方法的构思，使马桶具备尿液CTCs检测功能，目的在于能够实现在家即能高频、简便的检测尿液中CTCs、ctDNA，应用于泌尿道肿瘤随访，摆脱现有技术中遇到的尿液检测需要去医院进行检测的便捷、不高频的问题现象，利用更加普世的马桶设计让尿液CTCs检测、随访周期缩短，有效进行泌尿道疾病的预防和管控，下面将对基于家用马桶雏形实现的一种尿液循环肿瘤细胞收检方法及系统以方法+系统结合的方式进行详细解释。

参照图1，是本申请一实施例提供的一种尿液循环肿瘤细胞收检方法的步骤示意图。

S11、获取尿液样本。

本实施例中对于尿液样本的提取区别于现有的一次性小样本尿液收集器所收集的小容量样本，基于本申请提出的收集模块，本实施例可以实现24小时内全部尿液样本的收集，且能保证其尿液样本的新鲜。

具体为根据本实施例提供的收集模块，包含有储藏单元、冷藏单元和混匀单元，其中储藏单元设计为容积3000-5000ml的储藏容器，因为据科学数据表明，正常人体或泌尿患者一天排泄的尿液在300-4000ml之间，该储藏单元可以容纳人体一天24小时排泄的全部尿液量，进而利用冷藏单元控制储藏单元的空间温度，使储藏单元的空间温度控制在4℃-8℃之间，保证储藏单元内的尿液时刻处于冷藏状态，混匀单元用于使尿液样本均匀分布，搭配冷藏单元保证尿液样本的鲜活度，实现大容量尿液样本的收集，相较于现有的小容量尿液样本收集器，本实施例提出的大容量尿液样本收集将样本集有效扩张，降低了因较少样本导致出现假阴性结果的可能性。

在实际运用过程中，结合图3进行详细说明：

本申请的收集模块除了储藏单元(1)、冷藏单元(2)和混匀单元(3)，还包含有抽吸单元(4)、消毒灭菌单元(5)和电磁阀控制单元(9)，收集模块设置于家用马桶流道下方，连接流道口，分别设置电磁阀(10)和电磁阀(11)，电磁阀(10)设置于日常尿液及粪便排出通道入口处，电磁阀(11)设置于收集模块入口处，当无需收集尿液样本，仅用于日常家用马桶正常使用时，关闭电磁阀(11)，打开电磁阀(10)，粪便和(或)尿液直接通过日常尿液及粪便排出道进行排出，当需要收集尿液样本时，关闭电磁阀(10)，打开电磁阀(11)，使尿液通过收集模块入口进入储藏单元中储存，这样的结构设计可以实现家用正常排泄以及样本收集的互不冲突，提高了收集模块的实用性和适用性。

进一步的，抽吸单元由“Z”字形管路(7)和抽吸泵(6)组成，“Z”字形管路连接收集模块和细胞富集模块，其连接收集模块的一端开口设在储藏单元中部位置，开口处设置有电磁阀(13)，连接细胞富集模块一端设置有抽吸泵，在进行细胞富集时，由抽吸泵提供抽吸力，将储藏单元中的尿液样本抽吸进入细胞富集模块，当样本收集完毕后，需要进行样本检测时，仅打开电磁阀(13)，关闭其余所有电磁阀，利用抽吸泵将储藏单元中的尿液样本抽吸进“Z”字形管路，进而进入细胞富集模块。

进一步的，在尿液样本被全部抽吸完毕后，需要对储藏单元进行清洗，实现重复利用，电磁阀(12)设置在清洗管路的入口处，用于控制清洗管路的清洗液和无菌水进入以及废液排出，当需要对储藏单元进行清洗时，仅打开电磁阀(12)，关闭其余电磁阀，将清洗液和无菌水从清洗管路注入，利用消毒灭菌单元采用超声清洗(8)和紫外消毒对收集样本后的储藏单元进行消毒灭菌，共需要进行三轮清洗，其中在第一轮清洗时注入清洗液，在第二轮和第三轮清洗是注入无菌水，每轮清洗后均打开电磁阀(12)，将废液进行排出。通过消毒灭菌单元的设计实现收集模块的重复利用，增强收集模块的实用性。

S12、对尿液样本进行细胞捕获，得到待定循环肿瘤细胞。

S13、对待定循环肿瘤细胞染色，得到染色后的待定循环肿瘤细胞。

本实施例在对尿液样本进行细胞捕获时，考虑到本实施例所收集的尿液样本为大容量样本，不同于以往的一次性小样本容器所收集的小容量样本，因此针对大容量样本的持续检测，本实施例提出基于微流控芯片设计的细胞富集模块，采用物理+抗体捕获两种方式实现CTCs富集，通过细胞富集模块中设计的不同大小孔道，限制尿液中上皮细胞通过，进一步增强抗体捕获效力，如图4所示，是本实施例提出的细胞富集模块结构示意图，其组建包括了6根样本流道，每条流道中包含了“入口(111)”、“出口(112)”、“分流管路(113)”、“鱼鳞细胞筛(114)”、“样本导流柱(115)”、“样本导流版(116)”、“大扰流柱(117)”、“小扰流柱(118)”结构，实现大通量样本的筛选，基于设计的“样本导流柱”、“样本导流版”、“大扰流柱”、“小扰流柱”等组份，实现样本在芯片中流速降低，增强细胞在细胞富集模块内停留时间，提升富集效力。

其中，在样本流道(119)中沿流动方向设置有鱼鳞细胞筛阵列及样本导流板阵列，鱼鳞细胞筛为富集CTCs的主要结构，样本导流板为分流及降低流道内流速作用，所有样本流道均是平行设置的，且大小相同。

在细胞富集模块中，包含有捕获单元和染色单元，其中，捕获单元为细胞富集模块内表面和鱼鳞细胞筛表面负载的与流体中的目标组分结合的捕获配体，在本实施例中，捕获配体是商用链霉亲和素-生物素-EPCAM-GFP复合物，用于捕获样本中表达EPCAM抗原的CTCs细胞，作为待定CTCs细胞，染色单元为通过加入CD45、CK8/18荧光抗体对捕获单元中捕获的待定CTCs细胞染色。

具体实用流程为，富集样本时，又抽吸泵提供动力，同时抽吸泵可以调节通过细胞富集模块的流速和压力，尿液样本通过入口进入分流管路，再通过样本导流柱抑制样本流速进入样本流道，通过鱼鳞细胞筛列阵时，尿液样本中的CTCs细胞会被鱼鳞细胞筛表面负载的预制捕获配体进行捕获，除捕获的CTCs细胞外其他液体继续通过样本导流板进入下一层鱼鳞细胞筛，直至流出样本流道，此时，原本的尿液样本中的CTCs细胞均被捕获，剩余液体作为废液通过扰流柱降低流速后流向细胞富集模块出口，通过排出通道流出，汇合至日常尿液及粪便排出道排出废液，在样本富集过程中，电磁阀(120)全程打开状态，待样本富集结束，废液也全部排出后，关闭全部电磁阀，使用生理盐水对细胞富集模块进行冲洗，并通过入口加入CD45、CK8/18荧光抗体对捕获单元中捕获的待定CTCs细胞进行染色，染色过后静置30分钟孵育抗体，然后仅打开电磁阀(120)，再次用生理盐水冲洗细胞富集模块3次。

S14、提取染色后的待定循环肿瘤细胞，并进行CCD扫描。

在本实施例中，通过细胞检测模块对细胞富集模块中的捕获单元捕获到的待定循环肿瘤细胞进行荧光扫描，判定阳性循环肿瘤细胞。

细胞检测模块包含荧光发光单元、自动对焦单元、冷冻CCD扫描单元、数据存储单元，其中，荧光发光单元用于激发待定循环肿瘤细胞颜色光，冷冻CCD扫描单元为冷冻后的CCD扫描仪对激发了颜色光的待定循环肿瘤细胞进行扫描，自动对焦单元用于在CCD扫描仪进行扫描时自动对焦，增加成像的清晰度，数据存储单元与数据库模块通信连接，用于存储冷冻CCD扫描单元生成的扫描图。

其具体操作为，当样本细胞富集完成后，已富集细胞的细胞富集模块被传送到细胞检测模块中，利用荧光发光单元激发待定循环肿瘤细胞颜色光，进而通过自动对焦单元实现扫描前的成像对焦，后利用冷冻CCD扫描单元对待定循环肿瘤细胞进行扫描，生成的扫描图存储在数据存储单元中，最后将数据存储单元中的扫描图传输到与数据存储单元通信连接的数据库模块中。

S15、根据扫描图判定阳性循环肿瘤细胞并将扫描图进行存储。

本实施例中，数据库模块是与细胞检测模块中的数据存储单元通信连接的，用于数据的传输，当数据库模块接收到数据存储单元传输来的待定肿瘤细胞扫描图时，对扫描图中的待定循环肿瘤细胞进行判定，将EPCAM(+)、CD45(-)、CK8/18(+)细胞群判定为阳性CTCs细胞，在进行完阳性循环肿瘤细胞的判定之后，数据库模块会对扫描图以及分析数据进行备份存储，方便随访调取，其中，对于分析数据所用的软件为现有市面通用产品，能实现扫描图数据分析均可，在此不做过多限制，并不做过多赘述。

需要说明的是，在本实施例中，电磁阀控制单元用于控制全部电磁阀的开关，包括电磁阀(10)、电磁阀(11)、电磁阀(12)、电磁阀(13)以及电磁阀(120)。

本申请提出一种尿液循环肿瘤细胞收检方法，包括获取尿液样本；对所述尿液样本进行细胞捕获，得到待定循环肿瘤细胞；对所述待定循环肿瘤细胞染色，得到染色后的待定循环肿瘤细胞；提取所述染色后的待定循环肿瘤细胞，并进行CCD扫描；根据扫描图判定阳性循环肿瘤细胞并将所述扫描图进行存储。并基于所述收检方法提出与之相匹配的一种尿液循环肿瘤细胞收检系统，通过大容量收集模块以及高通量细胞富集模块的具体结构设计，实现了对于尿液的大容量样本的多次存储以及高通量样本的持续性检测，并将系统集成于家用马桶雏形中，真正的实现了在家即能高频、简便的检测尿液中的CTCs、ctDNA应用于泌尿道肿瘤的随访以及预防，相比于现有的尿液收集装置以及尿液检测装置，本实施例提出的尿液循环肿瘤细胞收检系统无疑具备更大容量的样本收集、储存能力、更高效的捕获和富集CTCs能力，并且通过本实施例提出的尿液循环肿瘤细胞收检方法能够大幅度减少假阴性的结果，提高阳性率。

可以理解的是，本申请的逻辑是基于现有的尿液样本、血液样本等样本检测在进行收集检测时都是小样本量的取样与检测，容易造成小样本的检测误差，尤其是针对CTCs的检测，小容量样本无法保证其检测的准确性，因此需要提供一种大容量样本收集模块用于大容量样本的收集，也就是本申请所提出的样本收集模块，而在拥有了大容量样本收集的功能之后，大容量样本可以保证样本的数量便可以进行持续检测，保证了样本检测的效率，需要考虑的就是保证样本的活性以支持持续检测，因此需要大容量样本收集模块能够持续保鲜，这里采用降温的方式不仅实现了样本的持续保鲜，而且不会增加系统的复杂性，提升了系统的实用性，进而针对CTCs样本的特性，其分布是不均匀的，是造成误差检测的重要原因之一，因此需要在保存的过程中进行搅匀，保证细胞分布均匀，以便在进行检测时得到更为精准的检测结果，最后在进行检测的过程中，考虑到大容量样本的持续检测功能，在富集模块以及检测的过程中需要控制样本流速以及样本量，便得到了本申请提出的样本富集模块，能够实现大通量的样本的富集，以此富集结果进行对应的CTCs检测得到更加精准的检测结果。本申请提出的收检方法及系统通过集成收集、储存、保鲜、富集、检测实现了对于CTCs检测的一体化处理，相比于现有技术在收集上实现了大容量样本的收集；在储存保鲜上实现了大容量样本24小时内的保存保鲜；在富集上实现了大通量样本持续性检测的样本富集功能，基于上述功能的集成使得样本检测结果能够更加的准确，减少假阴性率样本的误判。同时，基于家用式马桶雏形的设计理念，将系统集成在家用马桶中，使得CTCs的检测更加的便捷，无疑是对健康管理的进一步提高。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。