研究人员开发了第一个可以客观识别炎症性肠病(IBD)并区分其两种亚型的传感器。该设备代表了用于诊断和治疗IBD的更个性化方法的重大成就，该疾病是影响超过一百万美国人的胃肠道慢性炎症。

目前，IBD的诊断和治疗程序是不准确的，并且在很大程度上依赖于试错法。在光学学会杂志《生物医学光学快报》(Biomedical Optics Express)上，研究人员报告了一项定制内窥镜的初步研究，该研究使用化学指纹技术，通过拉曼光谱检测结肠中IBD的分子标记。

该传感器被设计为微创探针，可以很容易地集成到常规结肠镜检查中。经过进一步完善，研究人员表示，医生可以使用该设备来帮助诊断IBD，并评估患者对治疗的反应。

“根据目前的方法，最终的诊断取决于患者对治疗的反应时间，通常需要几年才能知道诊断结果，”美国范德比尔特大学的安妮塔马哈德万-詹森(Anita Mahadevan-Jansen)说，她是一位资深作者，在她与IBD的亲身经历后发起了该项目论文。“这就是为什么我们决定使用一种基于光的方法来检测结肠中的生物化学。我们的目标是使用拉曼光谱来观察实际的炎症信号。”

IBD有两种亚型：溃疡性结肠炎(UC)，通常局限于结肠；克罗恩病，可发生在胃肠道的任何部位。它们会导致类似的症状，如严重腹泻、疼痛、疲劳和体重减轻，但这两种类型对可用的治疗方法有不同的反应，包括药物、饮食干预和手术。

目前，医生使用临床、放射学和病理学相结合的方法来诊断患者的IBD亚型并指导治疗决策，但这些方法检测的是症状而不是疾病的潜在来源，并且该过程缺乏客观的金标准。因此，高达15%的患者被诊断为不确定性结肠炎，这意味着亚型未知，另外5%至14%的患者根据他们对治疗的反应重新分类他们的IBD。

先前对IBD患者组织样本的研究表明，溃疡性结肠炎和克罗恩病具有不同的分子特征。新的探针检测这些特征，不仅是为了收集疾病亚型的信息，也是为了收集在肠道组织发生可观察到的变化之前发生的炎症的当前程度，甚至是IBD的早期指标。

“大多数人将基线结肠镜检查作为常规治疗的一部分，你可以想象使用它来获得每个人的基线拉曼信号，”Mahadevan-Jansen说。“如果有人后来出现了IBD症状，你可以再次使用我们的系统来确定它是否更有可能是溃疡性结肠炎或克罗恩病。然后，一旦他们接受治疗，你就有了一个客观的测量方法来跟踪他们的反应，因为你可以使用这个设备来实际量化轻度、中度或严重的炎症。”

为了开发探针，研究人员首先使用组织样本和动物模型来确定最初与IBD一致的生物标记和光谱特征。然后，他们定制了一个便携式拉曼光谱系统，配备了785 nm二极管激光器和光纤探针，可以向结肠表面提供80 mW的功率。

“定制不仅仅是包装，还要确保它能够轻松适应内窥镜通道和弯曲结肠，并检测我们正在观察的组织中的正确深度，以确保我们能够获得稳健的测量结果，”Mahadevan-Jansen解释道。

拉曼光谱以前已经应用于胃肠道的癌症检测，但使用它来测量炎症标记物带来了一些独特的挑战，因为信号更加微妙。例如，这需要特殊的工程设计，以包括消除由探针本身产生的拉曼特征的滤波器。

在他们的实验中，研究人员在15名患者中使用了该设备，包括克罗恩病患者、8名溃疡性结肠炎患者和8名健康志愿者。一般来说，结果显示高灵敏度(检测IBD的能力)但特异性差(区分亚型的能力)，尽管结果取决于炎症的程度和测量的位置。

例如，当测量患有活动性炎症的患者的右结肠时，该装置检测克罗恩病的灵敏度和特异性为90%和75%，而当所有疾病状态的平均结果为86%和39%时，炎症水平和在结肠中的位置。