[发明专利]确定至少一种细胞类型和/或状况的方法和系统

说明书

本发明涉及用于鉴别细胞结构的细胞，特别是细胞组织的细胞的方法，包括以下步骤：确定(12)细胞结构的阻抗的频谱；定义(22)包括恒相位元件(30)的细胞结构的阻抗的至少一个模型；确定(44)所述恒相位元件(30)的阻抗，其优化所述细胞结构的阻抗的每个模型与所述谱的相关性；并从恒相位元件(30)的阻抗推导(66)关于细胞结构的细胞信息。本发明还涉及用于实施鉴别细胞结构的细胞的方法的系统。

本发明的实施方案涉及细胞鉴别和用于确定至少一种细胞类型和/或状况的方法以及用于实施该方法的系统。

这里，细胞鉴别应该被理解为包括确定与组织细胞相关的信息，或者更一般地与细胞结构的细胞相关的信息。与细胞相关的信息尤其可以包括存在于组织中的细胞类型和/或其状况，例如包括炎性、癌性或健康的细胞的状况，尤其是包括增生期、异型增生期、原位癌期、侵袭性癌期、转移性癌期等的癌症阶段。

确定存在于组织中的细胞类型可以用于例如在安装了血管内支架之后追踪动脉内皮的愈合。已知血管内支架的插入会造成动脉内皮的伤口。这种伤口的结果是可能形成瘢痕组织，其可以包含内皮细胞、平滑肌细胞和血小板(或凝血细胞)。这些细胞中的一些的增殖会引起严重的病理，例如再狭窄或血栓形成。因此，尤其有利的是能够鉴别瘢痕组织细胞，特别是原位鉴别瘢痕组织细胞。

已经提出了许多装置和方法，旨在确定细胞结构的细胞类型和/或细胞状况，特别是在组织中的细胞结构的细胞类型和/或细胞状况。这些方法通常基于测量组织或细胞的阻抗。

US-B-6437551描述了用于检测和识别细胞的微流体装置。该微流体装置包括微流体芯片，该微流体芯片具有与电极一起提供的至少一个微导管和连接到电极的电路，以检测与通过微导管的颗粒相关的信号。根据该文件，可以根据所测量的阻抗的频谱变化来计算细胞的膜电容值，然后根据该值来区分细胞。然而，由此确定的膜电容在不同细胞之间，甚至在相同类型的两个细胞之间表现出很大的差异性。因此，这种方法表现出有限的可靠性，并且不能在体内实施。

EP-B-2271933描述了一种表征细胞或细胞结构的方法。该方法首先在于在一定频率范围确定待测样品的归一化阻抗。归一化阻抗对应于在所使用的测试系统中实际测量的样品的阻抗与测试系统中无测试样本的无负载阻抗之间的比率。根据该方法，之后可以根据归一化阻抗的一个或多于一个峰值的频率来确定样品的细胞类型。该方法也表现出有限的可靠性，因为每次测量之间和各个测试系统之间的峰值的频率可能会发生很大的变化。此外，该方法难以在体内实施，因为它需要“无负载”测量，其测试条件类似于当存在待测样品时遇到的条件，这可能难以实现，因为血液性质可能表现出快速和显著的变化。

EP-B-2271933也教导了确定用于建模归一化阻抗的等效电路是有可能的。在这种情况下，可以从以生物体和/或其生长阶段为特征的电路的电容值或电阻值得出结论。该专利没有提到在此背景下可以实施的模型。

US9121806描述了一种使用阻抗谱来监测体外细胞生长从而确定细胞是否癌变的仪器。用恒相位元件(CPE_细胞)进行等效电路建模。绘制细胞层电阻和CPE_细胞相对于时间的的演变。

US2012/0316454公开了一种使用阻抗谱来监测耳蜗植入物在人体内的定位的技术，其使用电极来识别植入物与组织的接近程度以及电极接近什么组织。该文件描述了用包括恒相位元件的等效电路模型进行等效电路建模。计算曲线并将其与已知曲线形状进行比较以识别电极与一个或多于一个组织结构的邻近度。

文章“A cell impedance sensor chip for cancer cells detection withsingle cell resolution”(Tien Anh Nguyen等人，IMTEK，弗莱堡大学，弗莱堡，德国)公开了一种使用阻抗谱和等效电路建模用于高分辨率检测癌细胞的芯片，其中所采用的模型包括恒相位元件。细胞鉴别基于等效模型的膜电容C_m的修改。