诊断儿童青少年精神障碍的试剂盒和系统

技术领域

本发明涉及医学检测技术领域。具体地，本发明涉及用于诊断儿童青少年精神障碍的试剂盒和系统。

背景技术

儿童青少年精神障碍是指在生命周期的发育期出现的以行为和认知障碍为主要特点的一类疾病，常见的包括智力发育障碍、孤独症谱系障碍、注意缺陷多动障碍精神分裂症及相关谱系障碍、抑郁障碍、双相谱系障碍、躯体形式障碍及分离性障碍等。作为一组疾病，儿童青少年精神障碍碍通常起病于儿童或青少年期。儿童及青少年时期的精神心理发展，是伴随着生理的发展而发生的由量变到质变的一系列变化过程。儿童不是成人的简单雏形，而是一类具有特殊的生理、心理特征的人群，儿童精神障碍的表现、诊断和治疗均具有一系列特化的表现(参见《沈渔邨精神病学(第六版)》P228)。

儿童青少年精神障碍的诊断需要全面采集患者的病史和生长发育史(包括量表评估和医生问询)，并进行躯体检查和精神检查，而缺乏生物学诊断技术的支持。然而，由于不同年龄的儿童或青少年的语言表达能力不同，准确地获取、归纳和分析病史信息及评估精神发育状态是一项技巧性极强的工作。这种缺乏生物学诊断标志物的诊断体系费时费力，且可能需要经过一段较长的时间进行全面观察和把握才能进行准确的诊断，而这可能会贻误患者发病早期的最佳干预时机。

因此，亟需开发一种客观、灵敏、便捷的辅助诊断和筛查技术，以实现儿童青少年精神障碍的早期识别和早期干预。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于诊断儿童青少年精神障碍的方法，其可用于客观、灵敏、便捷地进行儿童青少年精神障碍的辅助诊断、早期筛查、风险预警以及疾病状态监控。

本发明的还一个目的是提供一种用于诊断儿童青少年精神障碍的试剂盒，其可用于上述诊断方法中。

本发明的还一个目的是提供一种用于诊断儿童青少年精神障碍的系统，其可用于实施上述诊断方法。

本发明基于发明人的以下发现：HCAR2受体激活剂和HCAR3受体激活剂及其酯可用于进行儿童青少年精神障碍的检测、严重程度的预测，监测儿童青少年精神障碍预后。

因此，根据第一方面，本发明提供HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯在制备用于诊断儿童青少年精神障碍的试剂盒中的用途。

根据第二方面，本发明提供HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯在制备用于预测儿童青少年精神障碍严重程度或监测儿童青少年精神障碍预后的试剂盒中的用途。

根据第三方面，本发明提供用于诊断儿童青少年精神障碍的系统，其特征在于，其包括：

包含HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯的试剂盒；

反应器；

成像设备；和

与所述成像设备相连的图像处理设备，用于从成像设备获得图像、对图像进行信息采集和处理。

根据第四方面，本发明提供用于诊断儿童青少年精神障碍的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

使HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯接触受试者的皮肤；

采集受试者的皮肤图像；

对图像进行信息采集；和

对采集到的信息以及任选的其它信息进行处理并将处理结果与预设信息进行比较。

本发明的试剂盒可以用于通过评估受试者对HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯的敏感程度来有效地进行儿童青少年精神障碍的诊断、评估和风险预测。本发明的系统和方法可以用于在短时间内通过简单几步操作快速得出检测结果，实现病房、体检中心、居家等多场景实时检测，是高危人群进行儿童青少年精神障碍风险预警、术后患者监控疾病状态的客观、快捷、有效的生物学检测手段。可以避免以量表评估或医生问询的方式来了解病史和评估神经发育状态时，受到受试者的年龄、文化程度和理解能力等因素的干扰。

附图说明

下面结合附图对本发明进行更详细地说明和解释，其中：

图1示意性显示了具有若干孔的反应器，其中1为反应器，11为孔。

图2示意性显示了由若干贴片组成的反应器，其中2为反应器，21为贴片。

具体实施方式

现以说明的目的而非限制地描述本发明的一些具体实施方式。

试剂盒

根据第一方面，本发明提供HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯在制备用于诊断儿童青少年精神障碍的试剂盒中的用途。

根据第二方面，本发明提供HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯在制备用于预测儿童青少年精神障碍严重程度或监测儿童青少年精神障碍预后的试剂盒中的用途。

所述儿童青少年精神障碍选自注意缺陷多动障碍、孤独症谱系障碍、智力发育障碍、抽动障碍、通常起病于童年与少年期的行为与情绪障碍、抑郁障碍、适应障碍、焦虑障碍、双相情感障和精神分裂症。

在本申请说明书和权利要求书中，抑郁障碍是指儿童青少年时期的抑郁障碍。

在本申请说明书和权利要求书中，适应障碍是指儿童青少年时期的适应障碍。

在本申请说明书和权利要求书中，焦虑障碍是指儿童青少年时期的焦虑障碍。

在本申请说明书和权利要求书中，双相情感障碍是指儿童青少年时期的双相情感障碍。

在本申请说明书和权利要求书中，精神分裂症是指儿童青少年时期的精神分裂症。

在一些实施方案中，所述儿童青少年精神障碍为选自注意缺陷多动障碍、孤独症谱系障碍、智力发育障碍、抽动障碍的神经发育障碍。

HCAR2受体是指羟基羧酸受体2，又名GPR109A。

HCAR3受体是指羟基羧酸受体3，又名GPR109B。

优选地，所述HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯选自烟酸、烟酸甲酯、烟酸乙酯及其组合。

在本申请中，为了简单起见，HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯有时也被称为活性化合物。

烟酸、烟酸甲酯、烟酸乙酯分别具有以下结构：

/>

烟酸烟酸甲酯 烟酸乙酯

优选地，所述试剂盒中所述HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯呈水溶液形式。

优选地，所述试剂盒包含浓度为0.0001M以上的HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯水溶液。更优选地，水溶液中HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯的浓度为0.0002M以上，或0.0003M以上，或0.0004M以上，或0.0005M以上，或0.005M以上。

优选地，水溶液中HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯的浓度不超过1M。

所述试剂盒包括若干个小室以容纳若干个浓度的HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯水溶液。

在本申请说明书和权利要求书中，若干个可以涵盖一个或更多个。

在包括超过一个小室的情况下，其中容纳的HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯水溶液的浓度可相同或不同。

所述诊断包括：

使HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯接触受试者的皮肤；

采集受试者的皮肤图像；

对图像进行信息采集和对从图像采集到的信息和任选的其它信息进行处理以获得评分；和

根据评分进行疾病状态的判断。

所述受试者为人。

关于诊断的其它细节在下文中详细描述。

用于儿童青少年精神障碍的系统

根据第三方面，本发明提供用于诊断儿童青少年精神障碍的系统，其特征在于，其包括：

包含HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯的试剂盒；

反应器；

成像设备；和

与所述成像设备相连的图像处理设备，用于从成像设备获得图像、对图像进行信息采集和处理。

优选地，所述HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯选自烟酸、烟酸甲酯、烟酸乙酯及其组合。

在一些实施方式中，所述反应器可以具有若干孔以放置HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯。

所述孔可具有任何形状，优选为圆形孔、正方形孔、长方形孔、或其组合。

所述孔可具有相同或不同面积。

图1示意性显示了具有若干孔的反应器，其中1为反应器，11为孔。

在使用具有若干孔的反应器的情况下，使反应器接触受试者皮肤，然后向孔中施加若干量的HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯。

在一些实施方式中，所述反应器简单地由能够容纳HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯的若干贴片组成。

所述贴片可具有任何形状，优选为圆形孔、正方形孔、长方形孔、或其组合。

所述贴片可具有相同或不同面积。

图2示意性显示了由若干贴片组成的反应器，其中2为反应器，21为贴片。

在由若干贴片组成的反应器的情况下，使贴片接触受试者皮肤。

优选地，所述成像设备包括：

箱体，该箱体构成一个密闭性空间，该箱体设置有供受试者前臂伸入的入口；和

图像采集组件，用于对伸入所述箱体的受试者前臂皮肤成像并采集所得图像。

优选地，所述图像采集组件还能接受定时拍摄信号。所述定时拍摄信号用于在多个预定时间点触发所述图像采集组件对所述受试者前臂皮肤成像。

优选地，所述图像处理设备包括：

图像信息采集组件，用于从成像设备获得图像并对图像进行信息采集；和

信息处理组件，用于对从图像采集到的信息和任选的其它信息进行计算。

所述信息包括选自皮肤红肿面积、红肿反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积中的至少一种。

所述其它信息包括受试者的年龄和快慢分组信息等。

例如，可以参考专利申请CN202110707754.0中所述对图像进行信息采集。

所述处理可以为采用计算模型进行计算。所述计算模型可以为例如随机森林模型。

例如，可以参考专利申请CN202110707754.0中所述对信息进行处理。

任选地，所述系统还包括辅助工具，例如测距工具、计时器等。

在一些实施方式中，所述系统还包括测距工具以确定活性化合物接触区域之间的距离。

在一些实施方式中，所述系统还包括计时器以控制活性化合物接触时间和/或图像采集的间隔与总时间。

用于诊断儿童青少年精神障碍的方法

根据第四方面，本发明提供用于诊断儿童青少年精神障碍的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

使HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯接触受试者的皮肤；

采集受试者的皮肤图像；

对图像进行信息采集；和

对采集到的信息以及任选的其它信息进行处理并将处理结果与预设信息进行比较。

所述受试者是人。

所述儿童青少年精神障碍选自注意缺陷多动障碍、孤独症谱系障碍、智力发育障碍、抽动障碍、通常起病于童年与少年期的行为与情绪障碍、抑郁障碍、适应障碍、焦虑障碍、双相情感障和精神分裂症。

在一些实施方案中，所述儿童青少年精神障碍为选自注意缺陷多动障碍、孤独症谱系障碍、智力发育障碍、抽动障碍的神经发育障碍。

发明人发现，本发明的方法对于针对精神分裂症、抽动障碍、注意缺陷多动障碍、智力发育障碍、孤独症谱系障碍、通常起病于童年与少年期的行为与情绪障碍的诊断特别有效。

所述HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯选自烟酸、烟酸甲酯、烟酸乙酯及其组合。

所述HCAR2受体激活剂或HCAR3受体激活剂或其酯呈水溶液形式。

可以使1个或更多个不同浓度的活性化合物水溶液接触受试者的皮肤。

优选地，使若干个不同浓度的活性化合物水溶液接触受试者的皮肤。

例如，使用至少2个不同浓度的活性化合物水溶液接触受试者的皮肤，最大浓度为至少20mM，2-10倍浓度依次递减。

例如，使用至少2个不同浓度的活性化合物水溶液接触受试者的皮肤，最大浓度为100mM，10倍浓度依次递减。

例如，使用至少6个不同浓度的活性化合物水溶液接触受试者的皮肤，最大浓度为60mM，3倍浓度依次递减。

可以通过将活性化合物放入反应器中并经由反应器与受试者皮肤接触。

优选地，使活性化合物接触受试者的皮肤0.5-2分钟。更优选地，使活性化合物接触受试者的皮肤至少1分钟。

优选地，所述皮肤是指受试者的前臂皮肤。

不受任何理论的约束，发明人认为活性化合物渗入皮肤后，其本身或分解产物烟酸激活皮肤细胞上的HCAR2或HCAR3受体，进而使得局部皮肤发生短暂的红肿反应。发明人发现这一反应在儿童青少年精神障碍患者中广泛受阻，表现为红肿程度弱于健康人。

采集受试者的皮肤图像可以通过成像设备进行。

优选地，通过成像设备对皮肤进行至少2分钟，优选至少3分钟的图像采集。

所述图像采集垂直于与活性化合物接触的皮肤进行。

对图像进行信息采集可以通过图像处理设备进行。

对图像进行信息采集包括从图像采集受试者的皮肤反应特征，包括各浓度刺激下产生的皮肤红肿面积、红肿反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积中的至少一种，并给出相应的量化指标。

所述其它信息包括受试者的年龄和快慢分组信息等。

对图像进行信息采集和对从图像采集到的信息和任选的其它信息进行计算以获得评分，包括将采集到的信息的量化指标与任选的其它信息导入计算模型，根据计算结果进行儿童青少年精神障碍的风险预测、诊断或严重程度的评估。

所述计算模型可以为例如随机森林模型。

在一些实施方式中，根据本发明的方法包括以下步骤：

将若干个不同浓度的活性化合物水溶液，依次滴加至反应器上相应的孔位，平整贴于受试者前臂内侧；

反应若干时间后，取下反应器，让受试者将手臂放入成像设备中进行图像采集；

从图像采集受试者的皮肤反应特征，包括各浓度刺激下产生的皮肤红肿面积、红肿反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积中的至少一种，并给出相应的量化指标；

将采集到的信息的量化指标与任选的其它信息导入计算模型，例如随机森林模型，根据计算结果进行儿童青少年精神障碍的风险预测、诊断或严重程度的评估。

在一些实施方式中，根据本发明的方法包括以下步骤：

将至少两种不同浓度(最大浓度为0.05-0.1M，2-10倍浓度依次递减)的活性化合物(烟酸甲酯)水溶液依次滴加至反应器上相应的孔位，平整贴于受试者前臂内侧；

反应若干时间(例如1分钟)后，取下反应器，让受试者将手臂放入成像设备中以1张照片/10秒的频率进行若干时间(例如10分钟)的图像采集；

采用基于机器学习的图像识别软件，提取和分析受试者的皮肤反应特征，包括各浓度刺激下产生的皮肤红肿面积、红肿反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积中的至少一种；

将软件给出的皮肤反应量化指标以及其受试者的年龄与反应快慢分组信息导入相应的计算模型，例如随机森林模型，根据计算结果进行儿童青少年精神障碍的风险预测、诊断或严重程度的评估。

例如可以参考专利申请CN202110707754.0中所述提取和分析受试者的皮肤反应特征。

例如，在一些实施方式中，使用6种不同浓度(最大浓度为0.05-0.1M，3倍浓度依次递减)的活性化合物水溶液接触皮肤，在停止接触后以1张照片/10秒的频率获取照片，采集受试者的194特征信息如下，建立随机森林模型：

(1)~(60)每张照片上最大浓度点的反应区域的红肿面积，共60个自变量；

(61)~(120)每张照片上第二浓度点的反应区域的红肿面积，共60个自变量；

(121)~(180)每张照片上第三浓度点的反应区域的红肿面积，共60个自变量；

(181)最大浓度点下，所有时间点(即60张照片上)的红肿面积之和；

(182)第二浓度点下，所有时间点(即60张照片上)的红肿面积之和；

(183)所有时间点(即60张照片上)的所有红肿面积(及6个反应区域所呈现的红肿面积)之和；

(184)~(186) 最大浓度点下，红肿反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积；

(187)~(189)第二浓度点下，反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积；

(190)~(192)第三浓度点下，反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积；

(193)受试者的年龄；

(194)受试者的反应快慢分组信息。具体地，“慢组”的标准为同时满足以下5个条件：

①上述第(183)个特征< 3500；

②上述第(181)个特征< 2500；

③最大浓度点下，红肿反应的起始时间点>250s；

④最大浓度点下，红肿反应到达平台期的时间点>300 s；

⑤最大浓度点在10分钟内的红肿面积最大值<50。

提取每位受试者的特征信息进入随机森林模型计算，得到烟酸反应评估值Score，

按照以下判别方式进行判别：

若Score< 0.25，则判定受试者患有儿童青少年精神障碍类疾病；

若0.25 ≤ Score ≤ 0.7，则判定受试者不是儿童青少年精神障碍类疾病患者。

根据本发明的方法是一种无创的检测方法，对于儿童青少年精神障碍具有极高的灵敏度，同时与疾病严重程度密切相关，且在儿童青少年精神障碍高危人群中同样具有一定的识别效果，因此可在辅助诊断、预后评估以及风险预警三个方面有很好的应用前景。

根据本发明的方法与常规医院检测不同，可以很好地实现受试者居家情况下的实时病情监控，是一项可以同时实现医院检测和终端患者独立完成的有效监测手段。

本申请中针对各个特征的描述在相互不矛盾的情况下可以相互组合，都落入本申请请求保护的范围。

本申请中所述的“包含”和“包括”涵盖还包含或包括未明确提及的其它要素的情形以及由所提及的要素组成的情形。

除非另外限定，本文所使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域技术人员通常理解的相同意义。当本说明书中术语的定义与本发明所属领域技术人员通常理解的意义有矛盾时，以本文中所述的定义为准。

除非另有说明，否则在说明书和权利要求书中使用的表达成分的量等的所有数值被理解为在被术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，否则在这里阐述的数值参数是能够根据需要获得的所需性能来变化的近似值。

实施例

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果作进一步说明，以让本领域技术人员充分地了解本发明的目的、特征和效果。本领域技术人员会理解，此处的实施例仅仅用于示例目的，本发明的范围并不局限于此。

实施例1

样本收集

收集经临床医生明确诊断的201例注意缺陷多动障碍患者、50例孤独症谱系障碍患者、50例智力发育障碍患者、50例抽动障碍患者、50例通常起病于童年与少年期的行为与情绪障碍患者、389例抑郁障碍患者、50例适应障碍患者、50例焦虑障碍患者、50例双相情感障碍患者、72例精神分裂症患者和500例健康对照，分别组成注意缺陷多动障碍患者组、孤独症谱系障碍患者组、智力发育障碍患者组、抽动障碍患者组、通常起病于童年与少年期的行为与情绪障碍患者组、抑郁障碍患者组、适应障碍患者组、焦虑障碍患者组、双相情感障碍患者组、注意精神分裂症患者组和健康对照组(HC)。

烟酸甲酯反应

配制6种浓度(60 mM、20 mM、6.67 mM、2.22 mM、0.74 mM、0.25 mM)的烟酸甲酯水溶液，并依次滴加至具有六个圆形孔的反应器(参见图1)上相应的孔位中，使反应器平整贴于受试者前臂内侧以使得所有烟酸甲酯水溶液与皮肤接触。

皮肤图像采集

在反应器与皮肤接触反应1分钟后，取下反应器，让受试者将手臂放入成像设备中进行10分钟的图像采集，采集方式为：每10秒钟拍摄1张照片，每位受试者共拍摄60张，每张照片有6个反应区域。

对采集的照片进行图像处理

通过处理装置(包括算法软件)将红肿区域的面积(体现在照片上为红肿区域的像素点)进行量化。

采集受试者的194特征信息如下，建立随机森林模型：

(1)~(60)每张照片上60 mM浓度点的反应区域的红肿面积，共60个自变量；

(61)~(120)每张照片上20 mM浓度点的反应区域的红肿面积，共60个自变量；

(121)~(180)每张照片上6.67 mM浓度点的反应区域的红肿面积，共60个自变量；

(181)60 mM浓度点下，所有时间点(即60张照片上)的红肿面积之和；

(182)20 mM浓度点下，所有时间点(即60张照片上)的红肿面积之和；

(183)所有时间点(即60张照片上)的所有红肿面积(及6个反应区域所呈现的红肿面积)之和；

(184)~(186)60 mM浓度点下，红肿反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积；

(187)~(189)20 mM浓度点下，反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积；

(190)~(192)6.67 mM浓度点下，反应的起始时间点、到达平台期的时间点、最大反应面积；

(193)受试者的年龄；

(194)受试者的反应快慢分组信息。具体地，“慢组”的标准为同时满足以下5个条件：

①上述第(183)个特征< 3500；

②上述第(181)个特征< 2500；

③60 mM浓度点下，红肿反应的起始时间点>250s；

④60 mM浓度点下，红肿反应到达平台期的时间点>300 s；

⑤60 mM浓度点在10分钟内的红肿面积最大值<50。

提取每位受试者的特征信息进入随机森林模型计算，得到烟酸反应评估值Score。

按照以下判别方式进行判别：

若Score< 0.25，则判定受试者患有儿童青少年精神障碍类疾病；

若0.25 ≤ Score ≤ 0.7，则判定受试者不是儿童青少年精神障碍类疾病患者。

发明人发现：在此阈值条件下，对健康人的诊断正确率92.3%，对儿童青少年精神障碍的检出率如下：

以上仅描述了本发明的示例性实施方式或实施例，并不旨在限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以由各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请权利要求范围内。