专利名称：检测以及降低或阻止炎性介质进入乳管的装置、系统和方法
技术领域：
本发明涉及炎症。特别地,本发明涉及检测和降低或阻止炎性介质(inflammatorymediator)进入乳管(milk duct)的装置、系统和方法。
背景技术：
乳腺癌是所有癌症中最广泛且最具破坏性的癌症之一。其在世界范围内影响数以百万计的女性以及男性，并且每年夺去无数生命。尽管本领域在最近50年中进步显著，但就该病而言，还有很多有待发现，包括其确切的原因、早期检测和预防。尚需深入探索的众多途径之一是在癌症发生恶性转化之前进行的预防方法。如目前所理解的那样，乳腺癌是这样的疾病其中乳房内的细胞变为癌性并且异常增殖。尤其是乳腺癌是美国女性中第二常见和致死性的癌症。女性发生侵袭性乳腺癌的可能性是1/8。来自乳腺癌的最大威胁是其根源尚不清楚，目前正对其进行研究。一些研究显示乳腺癌主要源自输乳管(lactifeixnis duct)内衬的上皮细胞。高比例的肿瘤位于距乳头几厘米之内的输乳管区域中，但也有不少例外。但对于交汇于乳头处的约20个输乳通道中任一个中的恶性疾病而言，还没有鉴定出可预计的模式。因为尚不清楚该疾病的主要原因，所以难以开发精确的诊断工具、有效的处理和治疗。一些研究已显示，高雌激素水平可能是乳腺癌的首要原因。然而，研究尚未成功地确定雌激素是直接地导致癌症，还是仅仅促进癌细胞增殖的生长因子。目前的研究是考查外毒素(例如，去污剂和游离脂肪酸)是否可与细胞和肿瘤增殖的发生直接相联系。已知这些化学品引起可导致癌症的基因突变，并触发慢性炎症应答(这是很多种类型癌症的已知起源)。然而，尚不知晓这些细胞是否以及如何暴露于外毒素。公知的是流体可流出乳头，如哺乳中所表现出的那样。基于解剖学研究，乳房似乎缺乏阻止流体流入乳头的任何种类的阀系统。长期以来的证据表明，炎症标志物在恶性转化和癌症之前出现。在这种情况下应当注意的是，炎性级联从根本上说是修复机制。“炎症的消退”用于恢复损伤的组织，并且修复期间的炎性级联利用一组循环细胞(例如，嗜中性粒细胞、T淋巴细胞、巨噬细胞)、干细胞和多个信号途径(其也是原始胚胎发育的一部分)以将组织恢复成瘢痕组织或者在一些情况中恢复成它的初始实质功能(parenchymal function)。因此,炎性标志物(例如，细胞因子、淋巴因子、蛋白酶、生长因子)水平的升高指示组织处于修复过程中。因此，检测输乳通道中的炎性标志物提出了这样的重要问题什么机制引起了沿着这些通道内衬的上皮细胞的损伤。对该重要问题的回答开启了对炎症进行早期检测以及设计对炎症之最佳干预的可能性。最重要的是，对损伤机制的理解可提出事先预防疾病的方式。几乎没有研究鉴定出了可引起乳房组织直接损伤以及恶性转化(S卩，以不引起坏死或凋亡的水平损伤输乳管内衬上皮细胞的DNA)的机制。虽然因机械应力、热、辐射或类似损伤机制所引起的创伤可明显地损伤软组织细胞，但是几乎没有流行病学依据支持这些形式的损伤与乳腺癌的发病率显著相关联。因此，有这样的问题可存在哪些可引起乳管上皮细胞损伤的其他机制。目前没有在恶性转化之前预防乳腺癌的技术。的确存在一些相对粗糙的技术，包括插管和/或将内镜引入输乳管的常规技术(乳管镜(ductoscopy))，其在乳腺癌手术时或在“乳头渗漏(dripping nipple)”的情况中用于收集研究目的的癌细胞、用于活检和消融技术以及用于可视化检查和与活检组织学相关联。然而，这样的技术是使人不愉快的、非常受限的，并且有很多缺点。
因此，需要检测和控制与乳房健康及炎症相关之因素的新方法。该方法应当易于施用、有效并且能够帮助个人降低或预防与乳腺癌相关之炎性介质的有害作用。发明简述本发明基于这样的假说表皮细胞被通过乳头表面处之管口进入的外部毒素所损害。因此，需要开发这样的装置其能够检测通过乳头表面上可能开放的输乳通道的微升体积的流体移动，并且可能降低或终止此类流体或污染物的移动。本发明部分地基于这样的假说来自环境流体的炎性介质(例如，热水盆浴中存在的去污剂、肥皂或氯化物，洗澡水，等)通过乳头表面上开放的输乳管进入。进入输乳通道及窦的此类损伤性流体的存在允许与乳管及窦中的上皮细胞相接触并且使其损伤。与外部流体的接触优选但不仅于在乳头附近临近输乳通道的入口点(entry point)处。流体所进入的管具有跨越表皮通往乳头尖端之终末端外部的开放连通。管的开放可由多种可能性所引起一些管尚未被覆盖或者其可以在使覆盖乳头的表皮膨胀并透过所述表皮的流体存在下开放(见下文)。本发明的一个目的是开发能够通过测量流体流过乳头以及流入其下层组织而检测单个开放输乳管之存在的技术。该假说中的一个重要问题是允许流体通过乳头进入管系统中的机制。为此，有必要研究所述管系统中流体运输的力学情况。尽管其非常重要，但乳汁在乳腺中运输的力学特征目前仍是很少研究的主题。流出所述管的前向流(forward flow)主要由从输乳腺泡中上皮细胞的乳微滴和其他流体的分泌所驱动。进入管内隔室的流体分泌在腺泡的末端产生升高的流体压力，并因此充当提高腺泡腔中流体压力和使乳向前移动至输乳窦的主要机制。窦似乎是储存乳的隔室，与管的其余部分相比可具有更高的可膨胀性，以使可在经过壶腹(ampullae)通过乳头中更窄的通道排出之前将腺泡中产生的流体体积暂时储存在所述窦中。由于人乳房中管的尺寸相对小并且上皮细胞生成流体相对慢，因此管内之前向流体流的雷诺数(Reynolds number)较低。但如果从外部压缩乳腺和窦,则通过乳头中管的流体流可达到更高的雷诺数，达到足够高的惯性流体力以允许产生从乳头尖端发生流体喷射。在高或低的雷诺数时，乳汁从管道中移出的移动需要乳房内存在比乳头(管在这里向外部开口)处更高的流体压力。这是正常泌乳期间一般的流体力学要求。然而，如果管未在乳头处密封并且向外部开放，则外部流体有可能会逆行回到所述管以及窦。发生该现象的条件是在管或窦的内部产生比乳头外部流体压力(例如，大气压)低的流体压力。怎么会产生这样的情况呢？首先要注意的是，对于通过流体再吸收机制跨越表皮细胞的反向流体运输和随后跨越管壁回到乳房间质空间的反向流体运输尚没有结论性的证据。然而，可能有这样的情况当一些上皮细胞可停止流体运输时(例如，在凋亡期间)，该位置可使流体运输漏入间质，以使管系统与间质流体隔室之间有可能不受阻碍地连通。在这样的情况中，比外部压力低的间质流体压力可潜在地导致流体在乳头的尖端进入。相反，如果管内流体压力低于其在乳头处开口的环境流体压力，因此存在进入乳腺的流体压力降低，则开放的管处于逆行流体进入的高风险中。如果在任何类型的乳房组织运动(例如，通过正常呼吸，暂时乳腺形变或故意压迫)期间管被暂时压缩和扩张，则这样的情况可很容易地产生。在管压缩期期间，输乳流体在尖端排出，管的体积部分降低。在组织回弹期间，管发生弹性回弹至其静息形状(不处于压缩构型中)。为了实现这些，需要提高管的体积，并且在不可压缩的管流体存在下，仅可通过流体从乳头流回所述管而实现。 这样，被压缩且部分排出之管的弹性回弹可能允许流体进入。如果相对小量的流体将进入(由于对管较小的压缩)，外部流体将仅进入管中紧邻乳头的那些区域，这可解释临近乳头之管炎症的高发生率。开放的管可被压缩的程度越低，则已进入的环境流体就越接近乳头，而管可被压缩的程度越高，流体就可进一步进入管系统。在乳头处的所有管都被密封的情况中，不可能逆行流入所述管。因此，乳腺上皮细胞之炎症的根本问题是存在开放的管，从而环境流体可逆行进入并且在上皮上引起炎性反应。乳头附近的管系统形成损伤的发生率更高，这一观察结果与本发明的假说相符。本发明提供检测、评价和降低或阻止引入炎性介质的技术，所述炎性介质可导致炎症、疾病状态并且可能导致癌症。尽管所公开的技术主要是相对于乳腺癌而表述的，但所表达的诊断思路可应用于其他类似的疾病状况，包括前列腺的炎症及癌症，卵巢和结肠的炎症及癌症，以及某些形式的脑部炎症及癌症。考虑本公开内容之后，本领域普通技术人员可认识到本公开内容技术的应用可用于上文中所列出的其他病症或其等价形式。更一般地，本发明的技术适用于上皮细胞中的所有炎症和源自上皮细胞的癌症(即癌(carcinoma)),因为上皮细胞可能暴露于去污剂或其他试剂，并且癌占所有癌症(cancer)的约 85%。在本发明的某些方面中，介绍了用于以下的技术(a)检测的开放的输乳管，(b)预防性措施以将其关闭并且预防炎症和导管上皮癌，以及(C)通过开放的通道进行抗炎/抗癌治疗。在本公开内容中，所提出的方法包括使用置于乳房的乳头/乳晕区域并且为不同目的而被涂覆的自粘合帽/绷带(“乳管帽(Milk-duct Cap)”)，包括但不限于-用于暂时密封经皮输乳管之目的的乳管帽用不溶于水和皂的洗剂/乳膏密封输乳通道(经皮)，所述输乳通道向外部开放，并且可充当环境毒素的潜在入口点；-用于诊断性检测经皮输乳管的乳管帽。用含有荧光剂(或其他示踪物质)的液体(在海绵样材料中)包被输乳管帽，用于检测开放的输乳管。-用于密封经皮输乳管之目的的乳管帽用外科胶(surgicalglue)涂覆输乳管帽来密封经皮输乳通道，或者用所设计的皮肤生长因子/干细胞来密封经皮通道之入口点处的皮肤。-用于治疗目的的乳管帽用于直接(相对于静脉内)施用抗炎和抗癌药物进入开放的输乳通道。用浸透在抗炎和抗癌药物中的海绵样材料涂覆这些类型的输乳管帽；在选定的时间中佩戴它们，直至通过逆行流体进入而吸收进入输乳管。没有相当的技术以降低或预防输乳管炎症，检测经皮输乳管，密封输乳管，或者治疗已有炎症/上皮癌症。附图简述图IA显示当浸入被污染的水溶液中时的示例性乳房的侧切面视图。 图IB显示当浸入被污染的水溶液中并且污染物已经进入乳管时示例性乳房的侧切面视图。图IC显示当浸入被污染的水溶液中并且已通过物理屏障阻止污染物进入乳管时示例性乳腺的侧切视图。图2显示本发明一个示例性实施方案可用于将示踪物或标志物或治疗剂引入乳房乳管之装置的侧视图。图3显示本发明一个示例性实施方案可用于感知或检测乳房乳管中示踪物、标志物、污染物或所引入药物的成像系统的示意图。图4A显示本发明一个示例实施方案的示例性乳管帽的顶视图。图4B显示本发明一个示例实施方案的示例性乳管帽的侧视图。发明详述乳腺癌是看来起源于输乳通道之上皮内衬的普遍且致死的疾病。尚不清楚乳腺癌的根源。虽然已在探索解决该疾病之生化因素的假说，但是几乎没有考察过该疾病可能的力学原因。本发明公开内容提出，来自外部环境的毒素通过乳头表面上的开口进入输乳通道并且诱导导致癌症形成的上皮细胞突变。为了测试该假说，已开发了近红外成像系统，其利用磷光示踪物质11引哚菁绿(Indocyanine Green, ICG)的成像。本文中，我们强调我们用于照射乳房组织和监测再发射荧光以检测开放的输乳通道的方法。我们初始的研究包括测定我们的成像系统的灵敏度和实验参数。输乳通道可不显示出开放的明显形态学标志。显示可见开放管的输乳通道已在患有乳腺癌的患者中检测到，并且是收集管流体用于诊断目的的研究对象。在无症状的乳房中，开放管的存在将需要更具功能性的显示管内流体运动的测试。这可通过检测荧光示踪物(例如，吲哚菁绿)的进入或流体(例如，空气)从开口输乳管的逸出而实现。可如下实现对示踪物进入开放管的检测将示踪物流体置于管的尖端以允许在输乳管的正常压缩/扩张过程中(例如，由于步行呼吸等所致的乳房组织的正常运动过程中)进入，以及使用红外荧光对管进行高分辨率成像。可通过外部压缩所述管来检测开口管的液体逸出。一种可能性是检测从开放的且部分充有流体的输乳通道离开的空气(对于作为低粘度介质进入开口管而言是理想的)。这样的管可在乳房组织正常形变以及管的压缩/扩大期间存在，以排出正常的输乳流体并以空气置换。在该情况中，乳头被置于水下并且压缩乳腺，同时记录从乳头尖端处管的气泡形成。不同年龄以及不同月经状况和哺乳阶段时正常的无症状人群中开口输乳通道的发生率仍有待确定。输乳通道在乳头处汇聚。尽管在母乳喂养期间向外部开放，但大多数管在与哺乳无关的时间中似乎被密封。但细节还不确定，并且关于正常个体中开口管的发生率并没有测量结果，既便如此，在癌症诊断时可检测到开放的管。没有迹象显示输乳管内部存在可阻止逆行流入乳腺并具有身体的多个其他管系统中(例如，在静脉、淋巴系统和心脏中)所见之性质的阀。因此，输乳通道看来需要依赖于乳头处的密封来阻止流体回到乳腺。基本上尚未探究管密封的确切分子机制。管的密封可涉及多种机制I.以角质形成细胞层覆盖管末端，层的厚度不一定均一，并且事实上可具有一些开口。
2.可通过乳头处单个管的管腔的塌陷和关闭而密封管，该过程可能需要导管内衬细胞的上皮-上皮附着。所述管腔还可通过管周围的肌内皮细胞的收缩以闭合其腔而关闭，例如在正在收缩的微动脉中所见的那样。3.此外，非泌乳期期间，输乳通道尖端处的上皮细胞可发生凋亡，以使所述通道终止于乳头的结缔组织中，并且因此可被结缔组织双层和角质形成细胞层所覆盖。归为第三类的管最不可能向外部开放，而如果角质形成细胞层暴露于含有去污剂并且损坏细胞完整性的外部液体，则薄的角质形成细胞层所覆盖的管可能更易于被透化。在去污剂存在下，通过主要依赖关闭管腔(情况2)的机制而密封的管可很容易地开放，因为去污剂损坏大多数细胞功能，例如细胞-细胞粘附或肌细胞收缩。在细节足以允许得出关于乳头尖端处管的终端上方角质形成细胞层或结缔组织之完整性的文献中，并没有形态学重建。一旦流体已进入输乳通道，所述流体与乳房的上皮直接接触。与影响乳房中其他细胞系统的肿瘤相比，上皮肿瘤的高发病率表明该接触可能是主要的损伤机制。 我们的假说用于产生应对乳腺癌疾病的新机会。最重要的是通过筛选开口管的存在以及使与促炎性环境流体的接触尽可能小而预防疾病的新机会。具体地说，在存在开放管的情况下，存在以下预防性策略——通过最小化/消除乳头浸入洗澡水中以及导致对管上皮细胞造成损伤的流体进入(例如，避免肥皂浴、有表面活性剂的热水盆浴等)；—在未来有妊娠的情况下暂时关闭开放的管(通过将外科胶置于管的尖端中，使用使开放管的尖端密封并且不溶于环境流体(去污剂等)的乳膏，通过显微手术使开放管上方的皮肤闭合，将不透水的密封帽置于乳头上，在输乳管尖端上方培养角质形成细胞/成纤维细胞/上皮[源自已有的皮肤细胞或干细胞]);——在当不计划再有妊娠并哺乳的情况下永久关闭开放的管(通过在管周围进行缝合和封闭、使开放管上方的皮肤闭合，显微手术除去管)。本假说提出了由于外部流体进入输乳管中的非故意逆行流而在乳房中产生炎症的机制。所述逆行流可在具有跨越皮肤的与外部开放连通的未密封管中可能发生。与乳腺癌的已知风险因素的关联我们的假说被乳腺癌风险因素的一系列流行病学结果所支持，包括在具有热水盆浴和洗澡文化(包括肥皂、去污剂和可引起上皮细胞损伤的其他成分)的国家中乳腺癌的高发病率。该假说还被乳头附近的管/囊部分中相对高的肿瘤发病率所支持。有证据表明肥胖可能是乳腺癌的风险因素。肥胖与巨噬细胞浸润进入脂肪组织以及基质金属蛋白酶的活化相关联。这样的蛋白水解活性将引起细胞外受体切割以及间质蛋白质降解，并且因此可干扰参与乳管密封的细胞粘附受体。此外，由于脂肪组织扩展所致的乳房皮肤拉伸通常拉伸乳头处的皮肤并使其缩短。在该情况中，所述管将缩短，并且管的更多部分的密封可松动并允许开放与外部的连通。还可与雌激素相关。雌激素对于癌性细胞(即，具有经破坏DNA的损伤细胞，并且其是前致癌的(precarcinogenic))可以是抗凋亡性的。如今强烈强调对该疾病遗传基础的研究。但需要认识到的是，在与遗传压力所致突变相符的尺度上，该病的历史相对较短。此外，如今乳腺癌的地理发病率模式表明环境影响可以是显著的风险因素。目前的焦点主要是可触发该疾病的环境问题。但也有可能分子(例如，上皮粘附分子)可具有遗传多态性，所述遗传多态性导致管不完全密封、皮肤厚度降低以及其他与开放管发生率提高相关的乳头解剖学特征。
·
图1A、1B和IC显示暴露于含有一种或更多种污染物121的水溶液120的乳房110的示例性侧切面外视图。图IA显示乳房110初始暴露于水溶液120以使乳头111至少部分或者完全浸没在水溶液120内。如别处所描述的那样，水溶液120可以是例如含有一种或更多种污染物121的热水盆浴、水池或其他水基环境。污染物121可以广泛地定义为进入身体后可引起不良反应的化学品、细菌、病毒、生物体或任何其他外源性颗粒。如图IB所示，某些污染物121可通过乳头111进入乳房110，并且滞留或包含在乳管112内。当水溶液是温的或热的时，这样的过程可加剧，因为温度可有助于使乳头111松弛以允许更多的水溶液120带着污染物121 —起进入输乳管112。如下文中将更详细地描述的那样，本发明的一个方面涉及检测已通过乳头111进入输乳管112的污染物121。本发明的另一个方面是通过在乳头111的表面上放置物理屏障(例如150)以阻断进入输乳管112的入口点，从而降低或预防污染物121进入输乳管112。考虑本公开内容之后，其他技术也是可能的，并且在本发明的范围之内。目前没有方案或技术来检测外部毒素(例如氯)通过乳头中开放的管并且进入乳腺组织的转移。解决该问题是重要的，尤其是对于早期乳腺癌检测和预防来说。该技术将用作诊断工具，以检测患者是否由于允许外部毒素转到乳房中的开放管而易于发生乳腺癌。为了检测乳头中的开口输乳通道，目的是涉及将测量通过这些管开口的微升流体流的技术或装置。总体设计将由这样的技术组成侵袭性尽可能小，安全地用于人，易于操作，以及适于不同的乳头解剖学情况。研究实验室能够使用本发明技术来研究除乳腺癌之外的乳房动力特性。使用该技术，研究实验室可验证开放的输乳通道与乳腺癌之间是否有相关性。如果发现强的相关性，则该技术将用于25岁以上的女性。可在常规体检和乳房造影筛查期间使用该诊断方法。医生可施用该诊断测试以确定输乳通道是否向外部环境开放。如果是暴露的，则可采取预防性措施，例如暂时密封开放的管。总之，该方案可有益于具有暴露的输乳通道的患者。本发明是基于关于存在于很多形式的乳腺癌中的乳房输乳管中炎症及恶性转化之起源以及乳管上皮细胞的炎症和恶性转化之起源的新假说。本公开内容提出使用示例方法以筛选个体可能的开口输乳管风险(恶性转化之前和之后)，并且立即密封这些管以降低流体从外部进入的风险。设计本发明的诊断以提供在筛查期间早期鉴定有炎性介质从环境(例如，肥皂和化妆品，炎性防腐剂样氯化物，细菌、病毒、真菌产品，例如在热水盆浴的水中或对上皮细胞有炎性作用且可通过乳头中开放的输乳通道进入乳房的任何其他流体中)进入风险之个体的可能性。目前没有在炎症和早期恶性转化(这可随后导致乳腺癌)之前在乳房中检测炎症的方法。本发明包括很多变化形式，包括包含诊断和治疗成分的变化形式-以使用造影剂(con trastmedium)检测技术在任何年龄检测在乳头中输乳管水平检测炎性介质向正常或患病乳房的进入；-以使用显微外科的、药理学的或物理障碍技术密封(使用多种不同的技术)开放的输乳管，并且阻止外部炎性介质进入输乳管并产生上皮炎症和恶性转化；-以从开口管收集流体并测试恶性细胞的存在，并且在开口管中存在早期恶性细胞时，通过显微注射和/或通过周期性外部组织压缩来重复压缩和扩张而填充管来注入抗肿瘤剂。多种用于诊断的技术是可能的。描述了诊断开放连通的输乳管的一种此类非限制性实例，但本领域技术人员会理解，还可使用很多其他技术，并且在本申请的范围之内。在一个示例的实施方案中，向乳头的尖端施加造影剂(例如，吲哚菁绿、异硫蓝(isosulfane blue)或者可在乳房中用成像技术检测的任何其他造影剂)。可以通过机械压缩和扩张乳房组织而产生的输乳管内的抽吸压力来促进向开放连通的输乳管中的进入。随后用成像技术(其分辨率足以检测单个管)检测乳头尖端的输乳管以及乳房更深组织层中的输乳管。乳头内或下层乳房组织中造影剂的存在作为开口管的指示。例如，吲哚菁绿(批准用于静脉输注)检测允许对皮肤下约Icm的组织层进行近红外荧光成像，该距离足以用于检测开放连通的输乳管。用于使造影剂进入的测试可在乳头上没有(即，在干燥皮肤上)或有(湿润的皮肤)对乳头进行皮肤流体预处理的情况下进行，所述预处理用于暴露仅在水、肥皂或其他炎性介质存在下在皮肤膨胀之后检出的潜在渗漏位置。对于该目的，将乳头在填充了流体的微环境(例如，填充有流体的密封杯、湿润的海绵)中暴露预定的时间(等于乳头暴露于洗澡水中的通常洗澡的时间)。将从开放的通道中收集管流体，并通过已有的技术检测管流体中恶性细胞或分子标志物的存在。如果没有检出恶性，随后将开放的管用暂时技术(妊娠之前)或用更持久的手术技术(例如，最后的妊娠之后)密封。这些包括但不限于使用外科胶直接注射至乳头尖端处开放的通道中，或者将外科缝合线置于乳头周围以压缩向乳头尖端汇集的输乳管束，或者下文中更详细表述的其他暂时性方案。该方法还可包括药理学增强输乳管周围的皮肤平滑肌收缩，转染或药理学处理平滑肌细胞以增强其收缩，或者转染上皮细胞以增强上皮细胞之间的细胞粘附和关闭管的管腔。如果检出恶性，可通过插管和/或周期性压缩和扩张开口管来填充抗肿瘤剂(例如，抗肿瘤细胞抗体、微管抑制剂、基因调节剂、酶抑制剂、DNA/RNA转录调节剂、DNA合成抑制剂、DNA嵌入剂/交联剂，等)。证实没有恶性之后，将通过上文中所描述的手术技术密封所述通道。可使用用于近红外检测乳头中吲哚菁绿的成像技术。可进行其他研究以研究在实验条件下炎性介质进入输乳管之后的恶性转化。目前尚不知晓可在人输乳管上皮中引起恶性转化的确切炎性介质，需要对其进行进一步的探究。本发明具有多种应用，包括但不限于开发用于检测乳房中开放的通道的光学近红外或放射显影筛选技术，例如使用专门的近红外成像相机。本发现还允许外科胶的新应用或者设计用于在该技术中最佳放置的专门的缝合线。本发明的装置和方法应当满足某些性能、健康和安全性以及大小和重量的要求。例如，所述装置应优选地具有高灵敏度并且准确地测量+0. 05微升的流体转移(根据输乳通道的大小)。所述设备应当与多种乳头解剖学情况相容，并且测试方法不应当以导致错误数据的方式扰乱乳头的力学特性或构造。所述装置应当能够区分流入乳头与流出乳头，并 且其测量结果应当是准确且可重现的(±5%以内)。对于健康和安全而言，不应使用毒性材料，不应存在放射性示踪物，因为流可能进入乳头。此外，如果可能的话，扫描装置不应使用电离辐射，因为过量的电离辐射是已知的致癌因素。此外，不应使用可扰乱上皮组织并导致炎性应答的事物。不应使用可刺激表皮层的事物。应当优选这样的大小和重量，以使本领域的卫生保健工作者易于操作，理想的装置大小优选为12”-12”-12”，且装置的最大重量优选约IOkg或更小。可使用多种成像技术以检测通过乳管的物质流，包括但不限于计算机轴向断层显像(computer axial tomography,CT)扫描、近红外(near-infrared,NIR)憐光不踪物以及电磁流量计。尽管各自具有其自身的特性和缺陷，本文中使用的优选技术涉及近红外，包括NIR。在NIR的使用中，一个目的是通过使用NIR磷光示踪物(例如，吲哚菁绿(ICG)( —种FDA批准用于人类使用的染料)作为示踪物)检测乳头中开放的输乳管。首先将ICG以合适的浓度初始溶于盐溶液中并置于乳头处。随后可压缩乳房以诱导盐水流过乳头。如果有开放的管，则理论上示踪物将通过通道进入乳房。可通过使用光学显影设备定量检测该示踪物，并且可最终提供流体是否可通过开放的通道流入乳头的信息。吲哚菁绿是在近红外频率发挥功能的染料。可使用NIR荧光团，因为其在低频率发挥作用，这使得组织透明。因此，可在乳房组织内检测ICG示踪物以及对其进行成像。此夕卜，使用NIR检测器可提供空间分辨率。实际成像允许在两个维度上检测哪个管是开放的。聚焦透镜的操作将使得定量检测流体所经过的深度成为可能。785nm光源可直接投射至乳头。作为响应，ICG将吸收785nm光，以830nm再发射。存在将在多个阶段中使入射光条件化的检测设备。785nm陷波滤波器随后830nm带通滤波器将选择性地筛选出发射光，而使磷光信号通过。随后，双凸透镜将起到测量焦平面之深度以及“调暗(dimming)”任何离焦光源的作用。最后，电荷耦合装置将以数字形式捕获图像。根据本发明的一个示例性系统见图3。这个优选的系统通过检测通入输乳通道的流体而提供对这些开口通道最直接的测量。该设计提供最大的空间分辨率并允许鉴定乳头内哪个通道是开放的。该设计满足了不对可能处于风险中的患者产生健康危害的重要目标，因为最终的目标是对人乳房进行测试用于诊断和预防措施。NIR示踪成像需要ICG来进行荧光造影成像。ICG已经FDA批准用于人测试。图3显示NIR示踪成像法的图表。该设计由两个组件组成(I)乳头附着装置(见图2)，其将提供含有ICG的盐水溶液的机械递送，(2)NIR CCD成像相机和滤波器系统(见图3)。CCD相机和滤波器是可购买的标准部件，但机械递送装置需要制造。机械递送装置(图2)应当能够包住乳头的表面而没有任何渗漏，并且允许将ICG添加进入所述装置而不产生可引起乳房形变的内部压力。虽然仍认为NIR造影成像是新兴技术，但目前已经有NIR磷光成像用于癌症研究的实例。可以以多种不同的读取NIR的方式实施本发明。一个此类非限制的实例描述于Sevick-Muraca, Ε. M. . " Fluorescence-enhanced, near infrared diagnostic imagingwith contrast agents. " Current Opinion in Chemical Biology 6.5 (2002) :642-650,其通过引用全文并入本公开内容。还可使用其他方法，其也在本发明的范围之内。吲哚菁绿(ICG)将充当NIR示踪物，因为它目前已 被FDA批准用于人使用。在FDA规定的量下，没有已知的与使用ICG相关的健康风险，对基于碘的化学品有不良反应的那些患者除外。ICG吸收785nm光，并且以830nm再发射该光。该化学品具有775g/mol的分子量，是电中性的，并且小到足以可能从输乳管跨越上皮细胞紧密连接进入细胞外基质。如果未决的实验表明上皮细胞紧密连接对ICG可通透，那么将以含有白蛋白的溶液递送ICG。这是因为ICG与人血清白蛋白结合，而不显著改变吸收或发射谱，允许通过预先存在的白蛋白途径运输进入ECM。ICG从ECM吸收进入淋巴系统，已证明机体可过滤和处置该化学品。设计构想的第一个步骤是构建这样的装置，其可将乳头暴露于磷光示踪流体，并且如果存在开放的管的话，允许双向流体转移。已使用的这样的示例装置130见图2。该装置130可以是简单的开放式容器132，其轮廓适合乳房110的乳头111，并且使用暂时组织粘合剂或其他已知技术密封133以使其不透水。一旦密封，用吲哚菁绿示踪物流体135填充所述容器132。随后指导患者向乳房110施加压力，诱导压缩乳管112。释放所施加的压力将引起管112再扩张，诱导跨越乳头111的管112与外部环境之间的压力梯度，用于产生液体运动136。如果存在开放的输乳通道112，该梯度将引起少量示踪流体135进入通道112。设计方法中的下一个步骤是构建必要的成像设备，如图3中所示的系统140。为此，我们将使用对830nm光敏感的近红外C⑶相机141。在来自微距镜头(macro lens)的合适放大下，该相机141必须能够分辨具有50 X 50um横截面的物体，而总的图像具有几厘米的横截面。该分辨率将允许在ICG存在时扫描整个乳头111，鉴定单个管112。如果该放大率对收集总光具有不利的影响，以至于相机141不足够灵敏地区分ICG发射，则NIR光放大器142将被置于患者110与相机141之间。与平凸透镜(plano-convex lens)相结合的785nm激光二极管将用于产生必要的光源光并照射组织。为了确保C⑶相机141仅记录ICG磷光发射，830nm光学带通滤波器可与相机和透镜串联放置。如果必要的话，785nm全息陷波滤波器(holographic notch rejection filter)还可用于进一步弱化光源光143,其很可能会以高强度存在。随后C⑶相机141将随后捕获图像，其被发送至计算机144，在其中储存用于分析。由于该递送方法，残余的吲哚菁绿示踪物流体很可能将以高浓度存在于乳头111的表面117上。如果是这样的话，源自该层的高强度发射将阻止检测LF通道内的ICG。为了补救该情况，可实施该设计的修改方案，这将使用所捕获图像的频域分析以分辨发射光的深度。该修改方案将需要门控放大器(gated intensifier),其具有不超过5ns持续时间的最小快门速度。此外，数模转换器以及多种频率发生器以及控制机构将是必须的，以使激光二极管发射、CCD图像采集以及计算机图像加工同步化。
可使用多种实施方案以改变检测系统的构造。例如，最初的原型由对准平凸透镜的70mW激光二极管组成，所述平凸透镜进而对准吲哚菁绿溶液。此外，将带通滤波器直接置于相机透镜前方，以过滤除了 830nm之外所有波长的光。对该设计进行多种修改。首先，将带通滤波器的放置位置从位于透镜前方改变为位于相机透镜内部。将平凸透镜从该设计中完全除去。将其除去的原理是激光二极管将光分布在5mmX5mm的视野中；因此，没有必要使用凸透镜。通过对原始电路进行重排，将最初以70mW运作的激光二极管调低至其原始功率的5%。调节激光的电源供应，因为如实验所证明的那样，激光提供了无法被过滤的不期望的背景光。如果忽略的话，这可产生假阳性结果。如上文中讨论的那样，本发明提供多种用于乳腺管通道的诊断方法。现在将对降低或预防此类乳腺管炎症及相关异常的方法进行更详细的讨论。常规预防方法包括乳管镜法，用于在乳腺癌手术时进行插管和/或将内镜引入输乳管，或在“乳头渗漏”的情况中用于收集研究用的癌细胞的目的，用于研究、用于活检和消融技术，以及用于可视化检查和与活检病理学相关联。此外，“HALO测试”用于收集从乳房排出的流体。与依赖于通过成像检 测开放输乳通道的本发明方法相比，该技术与本发明方法不同，并且依赖于流体收集。所述“HALO测试”是诊断方法而非治疗方法。本发明的方法基于使用包被不同材料的乳管帽，每种应用使用一种材料。实施例中所显示的TA如图4A和4B中所示，当从顶部视角观察时，乳管帽150可包含两个同心圆。外圆151包含具有自粘柔性材料的内表面152，其直接粘着至皮肤(环形)，带有内部的套筒(thimble)形153，其具有根据乳头的个别大小的高度和直径以及相应的体积154(根据要测定的标准大小，例如，小、中、大)，并且设计成避免引起乳头的任何压缩。乳管帽覆盖乳头周围的乳房皮肤的一部分，包括乳晕区。帽的粘附部分在乳头以夕卜。根据用途，用不同的材料包被/填补帽的乳头区(见图)。更具体地I.用于暂时密封经皮输乳管的乳管帽(帽上的非可溶性涂层用于密封)帽尖端的内部乳头上方是涂覆有不溶于环境去污剂/杀菌剂(例如，肥皂、去污剂、氯化物)的非水溶性洗剂的层，并且提供对经皮管的暂时密封。密封材料包括低变应原性的糊剂，例如氧化锌(Desitin)和/或等通材料。这些帽置于乳头上，优选在暴露之前进行(例如，热水盆浴中的肥皂水、游泳池中含氯的水)。2.用于诊断性检测经皮输乳管的乳管帽(帽上的诊断涂层)帽尖端的内部(乳头上方)是用造影剂浸透的吸水海绵涂覆的层。上文中已描述了可能的造影剂选择。对乳头/乳房尖部进行造影(或任何开口管检测方式)之前佩戴一段时间(数分钟至数小时)，以检测经皮输乳管(如上文所述)。3.设计用于密封经皮输乳管的乳管帽(帽上的生长因子涂层)帽尖端的内部(乳头上方)是涂覆有皮肤/成纤维细胞生长因子(例如，成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、肝素结合性EGF样生长因子)的涂层，用于皮肤或结缔组织中的细胞以使开放的经皮输乳管闭合。4.用于治疗输乳管中发炎或恶性表皮的乳管帽(帽上的抗炎涂层)帽尖端的内部(乳头上方)是包被有药剂的涂层，所述药剂弱化表皮细胞上的炎性反应，或在前恶性或恶性细胞存在下充当抗肿瘤治疗(例如，它莫西芬(Tamoxifen)易维特(Evista)[盐酸雷洛昔芬]作为选择性雌激素受体调节剂)。
乳管帽有很多商业用途，用于多种家用、诊断和治疗应用，包括但不限于I.在检测乳房中的病变/肿瘤之前，在筛选可能暴露于促炎流体的健康个体期间检测开放的经皮输乳通道；2.在当手术闭合管是禁忌时(例如，由于以后的妊娠、个人选择)，在因暂时暴露(例如，肥皂浴、含氯的游泳 池)而处于流体进入输乳管风险中的个体中暂时性封闭经皮通道(用于家用)；3.使开放的经皮通道的尖端处的结缔组织和皮肤层再生；4.通过治疗剂通过已有的开放病变而直接治疗早期病变。应用1、2和3主要用于预防乳腺炎症/癌症。应用4主要用于潜在(补充的)治疗早期病变/管上皮肿瘤。以下参考文献通过引用在此全文并入本公开内容(其中有些文献中的发现或技术已在上文中讨论或引用)Bilimoria, Μ. M. (1999). Estrogen replacement therapy and breast cancer ；analysis of age of onset and tumor characteristics. Annals of surgical oncology,6(2),200-207.Byrne, C. (1995). Mammographic Features and Breast Cancer Risk Effectswith Time，Age，and Menopause Satus. Journal of the National Cancer Institute，87 (21)，1622-1629.Higgins，Susan A. “Patterns of reduced nipple aspirate fluid productionand ductal lavage cellularity in women at high risk for breast cancer，，BreastCancer Research 2005，7 :R1017_R1022， this article is online at http://breast-cancer-research. com/content/7/6/R1017Houston, J. P. 〃 Quality analysis of in vivo near-infrared fluorescenceand conventional gamma images acquired using a dual-labeled tumor-targetingprobe." Journal of biomedical optics 10. 5(2005) :054010'" Indocyanine Greenfor Injection，USP. " (2006)Kolin，A. “An electromagnetic catheter-flowneter· ” Circ. Res. 21 (1967)889-900.Kovar, J. L. “Characterization and Performance of a Near-Infrared2-Deoxyglucose Optical Imaging Agent for Mouse Cancer Models”Analytical Biochemistry, Vol.384 (2009)254-262.Love, S. M. (2004). Anatomy of the Nipple and Breast Ducts Revisited.Cancer，101(9)，1947-1957.ProctoriKerry A.S,Cytologic features of nipple aspirate fluid using anautomated non-invasive collection device a prospective observational study, BMCWomen' s Health 2005,5:10" Regulation of Medical Devices !Background Information forInternational Affairs. " April 14.1999.Reynolds, J. S. " Imaging of spontaneous canine mammary tumors usingfluorescent contrast agents. " Photochemistry and Photobiology70.1(1999)87-94.Sevick-Muraca, Ε. M. !f Imaging of lymph flow in breast cancer patientsafter microdose administration of a near-infrared fluorophore !feasibilitystudy. " Radiology 246. 3(2008) :734-741.Sevick-Muraca, E. M. " Fluorescence-enhanced, near infrared diagnosticimaging with contrast agents. " Current opinion in chemical biology 6.5 (2002)642-650.Sowa, M. G. “Near infrared spectroscopic assessment of hemodynamicchanges in the early postburn period，，Elsevier Science 27(2001) :241-249.
Suetens，Paul. Fundamentals of Meddical Imaging. Cambridge !CambridgeUniversity Press,2002.Wood, C. " Re !Conjugated equine estrogen and risk of benignproliferative breast disease a randomized controlled trial. " Journal of theNational Cancer Institute 100.18 (2008) :1335 ；authorreplyl335-6.Yambe, T. " Recording vagal nerve activity for the control of anartificial heart system. " ASAIO journal 49.6(2003) :698-700" Ethical principles and guidelines for experiments on animals. SwissAcademy of Medical Sciences. Swiss Academy of Sciences."Experientia 52. I (1996) :1_3.Indocyanine Green ；MSDS No. SLI2065 ；Mallinckrodt Baker :Phillipsburg，NJ，November 12，2003.http://www. sciencelab. com/xMSDS-Indocyanine—green-9924361. (accessed1/19/09).本发明的上述优选实施方案的公开内容是为举例说明和描述而表述的。其并不意在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。对于上述公开内容所述领域技术的人员来说，本文中所描述的实施方案的很多变化形式和修改形式是显而易见的。本发明的范围仅由在此所附的权利要求书及其等价形式定义。此外，在对本发明的一些代表性实施方案的描述中，说明书可能以作为特定顺序的步骤来表述本发明的方法和/或过程。然而，就所述方法或过程并不依赖于本文中列出的特定顺序的步骤的程度而言，所述方法或过程不应限于所描述的特定顺序的步骤。本领域技术人员应理解的是，其他顺序的步骤是可能的。因此，本说明书中列出的特定顺序的步骤不应被解释为对权利要求的限制。此外，本发明的涉及方法和/或过程的权利要求不应限于以所书写之顺序的步骤进行，本领域技术人员可很容易地理解的是，该顺序可以不同，并且仍保持在本发明的精神和范围之内。
权利要求
1.通过开放的输乳管检测评价以及促进乳房健康的方法，所述方法包括 使乳头接触含有造影剂的流体； 使得经过一段时间；以及 检测输乳管中造影剂的存在情况，以确定所述输乳管是否是开放的。
2.权利要求I的方法，其中如果确定所述输乳管是开放的，则所述方法还包括 收集来自所述输乳管的流体样品。
3.权利要求2的方法，其还包括 评价所收集的流体样品中肿瘤细胞的存在情况。
4.权利要求3的方法，其中如果检测到肿瘤细胞，则所述方法还包括 将抗肿瘤化合物弓I入所述输乳管中。
5.权利要求3的方法，其中如果未检测到肿瘤细胞，则所述方法还包括 阻止进入所述输乳管中的进一步流体流。
6.权利要求5的方法，所述阻止流体流的步骤包括 用胶密封所述输乳管。
7.权利要求5的方法，所述阻止流体流的步骤包括 通过缝合密封所述输乳管。
8.权利要求5的方法，所述阻止流体流的步骤包括 通过帽密封所述输乳管。
9.乳管帽，其包含 凹陷的套筒样内部部分，其适于放置在乳房的乳头上；以及 从所述凹陷的内部部分延伸出的外部边缘； 其中所述外部边缘部分含有粘合剂以粘附至乳房的乳晕。
10.权利要求9的乳管帽，其中所述内部部分的内部含有不溶性的密封剂涂层，其与所述乳头相接触。
11.权利要求9的乳管帽，其中所述内部部分的内部含有诊断性涂层，其与所述乳头相接触。
12.权利要求9的乳管帽，其中所述内部部分的内部含有生长因子涂层，其与所述乳头相接触。
13.权利要求9的乳管帽，其中所述内部部分的内部含有抗炎涂层，其与所述乳头相接触。
14.用于将治疗剂引入乳房的乳头中并随后检测所述治疗剂之存在情况的系统，所述系统包含 具有边缘的容器，其中所述边缘适于紧密地贴合在乳房的乳头和乳晕部分的周围；所述容器在附着于所述乳晕部分时该容器还在其内部包含液体治疗剂，使得所述液体治疗剂与所述乳头直接相接触以允许所述液体治疗剂通过乳管进入所述乳头中；以及成像系统，其检测所述乳头内所述液体治疗剂的存在情况并且测量其浓度。
15.权利要求14的系统，其中所述液体治疗剂与标志物偶联。
16.权利要求15的系统，其中所述标志物是吲哚菁绿。
17.权利要求14的系统，其中所述容器的所述边缘在与所述乳房相接触时形成密封。
18.权利要求17的系统，其中用暂时性身体粘合剂维持所述密封。
19.权利要求14的系统，其中所述成像系统可检测近红外图像的组件。
20.权利要求14的系统，其中所述成像系统可检测吲哚菁绿的组件。
全文摘要
公开了用于测量以及降低或阻止输乳管中流体运动、检测乳腺中的疾病状况以及对其进行治疗的装置、系统和方法。这样的技术、方法和装置适用于包括癌的多种病症。
文档编号A61B5/00GK102711595SQ201180006245
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月14日 优先权日2010年1月14日
发明者兰平·艾米·松, 大卫·布朗东·史密斯, 格特·W·施米德-舍恩拜因, 西尔维娅·霍恩, 阿娜希塔·霍斯拉维亚尼, 阿马尔·米格拉尼 申请人:加利福尼亚大学董事会