一种用于超声的胃肠助显胶囊及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种用于超声的胃肠助显胶囊及其制备方法，属于医学超声检查技术领域。


背景技术：

2.胃肠道占据腹腔容积的3/4，构成消化管的绝大部分，是消化系统发病率最高的脏器，也是临床上发病率较高的脏器之一。为明确病变部位、性质等，常借助不同的检查方法辅助诊断。胃肠道检查方法包括：上消化道钡餐、胃镜、胃ct、mri等。上消化道钡餐简便、痛苦小、患者易于接受，但钡餐检查具有放射性，检查结果受钡剂涂布、充盈效果及检査者经验的影响。尽管硫酸钡剂相对安全，但对于少数患者可能发生过敏、钡剂中毒、钡剂漏出及硫酸钡粪石嵌顿、加重便秘等不良反应及并发症，甚至造成死亡，限制其临床应用。尤其是老年、便秘、孕妇及钡剂过敏、急性上消化道出血等患者，x线钡餐检查不作为常规辅助诊断方法。胃镜能直观胃黏膜的形态、颜色、病变的部位、病变的大小、病变的深度，直视下取病检明确病变性质，但胃镜仅对腔内结构有较好的显示，不能观察胃壁的层次及胃蠕动等。由于胃镜为介入性检查，多数人有不适感，如不能耐受胃镜的老年病、合并严重心肺疾病患者、上消化道穿孔的急性期的患者、急性重症咽喉疾病患者、腐蚀性食管损伤的急性期患者及精神失常不能配合者等，从主观及客观上均限制了胃镜的应用。ct/mri检查空间分辨率高，解剖结构显示清晰，目前是胃癌分期常用影像学检测方法，但ct/mri检查不易发现胃肠腔内小病变，对于胃肠道的其它疾病诊断价值不大，不作为常规的检查方法。
3.自20世纪初，物理学上发现了压电效应与反压电效应之后，便迅速揭开了超声技术的历史篇章，因为其无创、无痛苦、价格低、耐受性好、无放射性而成为消化系统实质脏器中常见的、重要的检査方法。
4.目前临床应用的胃肠超声检查主要包括经腹壁胃肠超声检查、胃肠充盈超声检查和超声内镜三种方法。经腹壁胃肠超声检查仅作初步筛查；超声内镜检查法结合了内镜和超声的优点，弥补了各自的不足，进一步提高了内镜和超声的诊断水平，但因其价格昂贵，操作复杂，有一定创伤，仅限于一些大医院开展，远不能普及；胃肠充盈超声检查法是通过一种造影剂（也称为助显剂）充盈胃肠腔，消除了胃肠腔内气体、内容物等对超声波的干扰，改善了胃肠超声成像的内环境，从而达到使胃肠壁结构及其病变更加清晰显示的一种方法，这项技术是超声检查胃肠疾病的发展趋势，可普及开展。造影剂主要有无回声水剂型和有回声粉剂型，目前应用主要以有回声粉剂型为主。
5.目前，中国市场上的造影剂主要是采用地方现有的中药或食材通过研磨、混合、调配而成，如cn102441180b、cn103611173b等所述的中药配方制备的助显剂，具有一定的保健治疗作用。cn1721000a所述的助显剂是食材通过研磨、混合、调配而成，超声影像显示效果较好，但其使用之前需要用90～100℃开水直接冲泡，迅速搅拌呈均匀的糊状溶液，待冷却至适宜温度后（一般控制在30-50度），嘱病人饮服后或边服边进行超声检查。
6.除了中药或食材类助显剂外，使用起来更方便、效果更好的助显剂技术被开发出
来。例如专利cn107115534a所述助显剂利用渗透压对比机、溶胀物质、稳定剂和消泡剂的组合，得到具有良好相容性、充盈效果好的助显剂。专利cn109745570a则除了利用渗透压对比剂外增加了固体对比物，增加显影效果，而且引入了生物活性玻璃、低聚果糖、透明质酸等生物活性物质，起到了一定的保健作用。
7.但无论哪种助显剂，均存在一定的局限性，比如中药助显剂具有很好地保健作用，但是其在超声下显示界面为低回声界面，助显效果有限；食材类助显剂操作复杂，等待时间较长；加入固体对比物的助显剂则需要加入溶胀物质来增加窗口期，但当助显剂体系保持较高粘度时，胃肠内气体又难以排出，易造成伪影的产生，影响显影效果。另外，由于固体对比物的存在，患者饮用时，具有较为明显的异物感，影响患者使用感受。


技术实现要素：

8.针对上述现有技术，本发明的目的在于提供一种既可提供较长窗口期的高回声均匀超声显影界面，又可充盈胃肠、排出气体、减少伪影干扰，且使用方便、病人易接受的用于超声的胃肠助显胶囊。
9.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于超声的胃肠助显胶囊，由内容物和胶囊壳组成，其中内容物为含均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒，胶囊壳上含有在两侧、且同一平面、但非同轴的两个圆形微孔。二氧化硅颗粒在内容物中的质量百分比为74.934-83.292%，羧甲基纤维素钠在内容物中的质量百分比为16.658-24.991%，柠檬酸钠在内容物中的质量百分比为0.050-0.075%。
10.进一步的，所述固体对比物为二氧化硅颗粒，粒径在150-200μm之间。
11.进一步的，所述干凝胶颗粒为交联剂交联的羧甲基纤维素钠的交联物。
12.进一步的，所述胶囊壳由羟丙甲纤维素、玉米淀粉中的一种或两种组成。
13.进一步的，所述微孔孔径为0.70-0.80mm。
14.进一步的，所述羧甲基纤维素钠的重均分子量为80 kda
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100kda，交联剂为柠檬酸。
15.进一步的，所述胶囊壳选用0号胶壳囊；胶囊内容物的体积为0.67ml。
16.进一步的，所述的胃肠助显胶囊的制备方法，包括以下步骤：（1）混匀：取一定量的纯化水，在20-40rpm搅拌下加入质量百分比为20-25%的固体对比物，待固体对比物在溶液中充分分散后，加入质量百分比为0.015-0.02%的柠檬酸，溶解后，在85-95rpm下，少量多次的加入质量百分比为5-6.67%的羧甲基纤维素钠，羧甲基纤维素钠与柠檬酸的质量比为1000:3，待羧甲基纤维素钠完全加入后，在85-95rpm下搅拌10-20min，随后转速调到50-70rpm，搅拌90-120min，然后调低转速到20-40rpm，搅拌15-20h；（2）干燥：搅拌结束后，将样品转移至不锈钢托盘中，放入45℃干燥箱中干燥24h，随后将样品倒置，继续在45℃干燥箱中干燥30h；（3）交联：将干燥后的样品用多功能万能粉碎机进行打碎，用筛网筛出直径为0.9-1.1mm的颗粒，置入已经预热至120℃的干燥箱中，交联4h；（4）清洗：将交联后的样品颗粒置入1000倍体积的纯化水中清洗三遍，每遍清洗8h，且每遍清洗前均需换水；（5）冻干：将清洗后的样品放入-20℃的冰箱中冷冻24h后，置入冻干机中，经预冻
和程序冻干后得到未灭菌的含均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒；（6）包装、灭菌：将干凝胶颗粒置入到胶囊壳中后，经包装、15-25k电子束辐照灭菌，得胃肠助显胶囊；进一步的，步骤（5）中，所述预冻和程序冻干的方法为：-50℃预冻2小时，结束后抽真空，真空度应小于15pa；此后，每15℃为一个阶段进行升温，升温时间2小时，恒温时间1小时，直到升温至10℃结束。
17.成人使用时，用500ml左右饮用水将4粒胃肠助显胶囊冲服。胃肠助显胶囊随饮用水进入胃部后，将通过两个微孔与饮用水形成流体动力学交换，快速吸水膨胀，使胶囊在1min左右崩解，崩解时间在10min内，凝胶膨胀至原体积的180-220倍，充盈胃肠的同时，将气体排出体外，减少气体对超声显影效果造成的影响。固体对比物随着凝胶的膨胀，迅速均匀的分散于胃内空间，使超声显示均匀高回声界面，利于辅助胃内充盈，提高显影效果。
18.本发明提出的一种用于超声的胃肠助显胶囊及其制备方法的有益效果是：1.操作简单，减少医务工作者劳动量，增加被检查者的可接受度。本发明胃肠助显胶囊以胶囊形式提供，随水口服，利于吞咽，不会产生异物感，接受检查者易于接受，利于推广。
19.2.原位快速充盈胃肠，减少气体伪影干扰。本发明胃肠助显胶囊壳采用易于崩解的羟丙甲纤维素、玉米淀粉的一种或两种制成，且含有在两侧、且同一平面、但非同轴的两个圆形微孔，胃肠助显胶囊随饮用水进入胃部后，将通过两个微孔与饮用水形成流体动力学交换，使胶囊快速崩解，同时，内容物具有特定的交联度、且通过特定的程序冻干保证了干凝胶颗粒的多孔骨架结构，可快速原位吸水膨胀，充盈胃肠的同时，将气体排出，减少气体伪影对超声检查的干扰，解决了显影剂防止固体对比物沉降保持高粘度与粘度提高后气体难以排出的问题。
20.3.固体对比物均匀分散在胃肠内，提供均匀高回声界面，延长窗口期。本发明胃肠助显胶囊的固体对比物通过一系列的制备工艺被锁到凝胶的高分子网络内，在凝胶充盈胃肠时，固体对比物稳定均匀分散，在特定凝胶网络分子量和交联度下，使各凝胶颗粒膨胀后无界面相显示到超声影像中，使影像显示均匀高回声界面，可了解胃肠道的蠕动和排空功能，同时可清除黏液的干扰。本发明胃肠助显胶囊可使胃肠道层次结构、厚度及其病变清晰显示，对胃肠道黏膜病变、黏膜下及肠道外病变进行诊断和鉴别诊断。且凝胶溶胀后，在解决气体排出不良问题的同时，相较于传统显影剂，本产品粘度较高，可使窗口期延长，使检查时间更充裕。
附图说明
21.图1为一种用于超声的胃肠助显胶囊实施例的溶胀率-溶胀时间曲线图。
22.图2为一种用于超声的胃肠助显胶囊比较例的溶胀率-溶胀时间曲线图。
23.图3为一种用于超声的胃肠助显胶囊的结构示意图。
具体实施方式
24.结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
25.实施例1取一定量的纯化水，在30rpm搅拌下加入质量百分比为22.5%、粒径为175μm的二氧化硅颗粒，待颗粒在溶液中充分分散后，加入质量百分比为0.0175%的柠檬酸，溶解后，在90rpm下，少量多次的加入质量百分比为5.83%的重均分子量为80kda-100kda的羧甲基纤维素钠，待羧甲基纤维素钠完全加入后，在90rpm下搅拌15min，随后转速调到60rpm，搅拌105min，然后调低转速到30rpm，搅拌17.5h；搅拌结束后，将样品转移至不锈钢托盘中，放入45℃干燥箱中干燥24h，随后将样品倒置，继续在45℃干燥箱中干燥30h；将干燥后的样品用多功能万能粉碎机进行打碎，用筛网筛出直径为0.9-1.1mm的颗粒，置入已经预热至120℃的干燥箱中，交联4h；将交联后的样品颗粒置入1000倍体积的纯化水中清洗三遍，每遍清洗8h，且每遍清洗前均需换水；将清洗后的样品放入-20℃的冰箱中冷冻24h后，置入冻干机中，-50℃预冻2小时，结束后抽真空，真空度应小于15pa；此后，每15℃为一个阶段进行升温，升温时间为2小时，恒温时间为1小时，直到升温至10℃结束。经预冻和程序冻干后得到未灭菌的含均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为79.372%、0.062%、20.566%；将0.67ml干凝胶颗粒置入到0号羟丙甲纤维素胶囊壳中，胶囊壳上含有在两侧、且同一平面、但非同轴的两个圆形微孔，微孔孔径为0.70-0.80mm，经包装、20k电子束辐照灭菌，得胃肠助显胶囊。
26.实施例2取一定量的纯化水，在20rpm搅拌下加入质量百分比为25%、粒径为150μm的二氧化硅颗粒，待颗粒在溶液中充分分散后，加入质量百分比为0.015%的柠檬酸，溶解后，在85rpm下，少量多次的加入质量百分比为5%的重均分子量为80kda-100kda的羧甲基纤维素钠，待羧甲基纤维素钠完全加入后，在85rpm下搅拌20min，随后转速调到70rpm，搅拌120min，然后调低转速到40rpm，搅拌20h；搅拌结束后，将样品转移至不锈钢托盘中，放入45℃干燥箱中干燥24h，随后将样品倒置，继续在45℃干燥箱中干燥30h；将干燥后的样品用多功能万能粉碎机进行打碎，用筛网筛出直径为0.9-1.1mm的颗粒，置入已经预热至120℃的干燥箱中，交联4h；将交联后的样品颗粒置入1000倍体积的纯化水中清洗三遍，每遍清洗8h，且每遍清洗前均需换水；将清洗后的样品放入-20℃的冰箱中冷冻24h后，置入冻干机中，-50℃预冻2小时，结束后抽真空，真空度应小于15pa；此后，每15℃为一个阶段进行升温，升温时间为2小时，恒温时间为1小时，直到升温至10℃结束。经预冻和程序冻干后得到未灭菌的含均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为83.292%、0.050%、16.658%；将0.67ml干凝胶颗粒置入到0号玉米淀粉胶囊壳中，胶囊壳上含有在两侧、且同一平面、但非同轴的两个圆形微孔，微孔孔径为0.70-0.80mm，经包装、25k电子束辐照灭菌，得胃肠助显胶囊。
27.实施例3取一定量的纯化水，在40rpm搅拌下加入质量百分比为20%、粒径为200μm的二氧化硅颗粒，待颗粒在溶液中充分分散后，加入质量百分比为0.02%的柠檬酸，溶解后，在95rpm下，少量多次的加入质量百分比为6.67%的重均分子量为80kda-100kda的羧甲基纤维素钠，待羧甲基纤维素钠完全加入后，在95rpm下搅拌10min，随后转速调到50rpm，搅拌90min，然后调低转速到20rpm，搅拌15h；搅拌结束后，将样品转移至不锈钢托盘中，放入45℃干燥箱
中干燥24h，随后将样品倒置，继续在45℃干燥箱中干燥30h；将干燥后的样品用多功能万能粉碎机进行打碎，用筛网筛出直径为0.9-1.1mm的颗粒，置入已经预热至120℃的干燥箱中，交联4h；将交联后的样品颗粒置入1000倍体积的纯化水中清洗三遍，每遍清洗8h，且每遍清洗前均需换水；将清洗后的样品放入-20℃的冰箱中冷冻24h后，置入冻干机中，-50℃预冻2小时，结束后抽真空，真空度应小于15pa；此后，每15℃为一个阶段进行升温，升温时间为2小时，恒温时间为1小时，直到升温至10℃结束。经预冻和程序冻干后得到未灭菌的含均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为74.934%、0.075%、24.991%；将0.67ml干凝胶颗粒置入到0号羟丙甲纤维素和玉米淀粉胶囊壳中，胶囊壳上含有在两侧、且同一平面、但非同轴的两个圆形微孔，微孔孔径为0.70-0.80mm，经包装、15k电子束辐照灭菌，得胃肠助显胶囊。
28.实施例4各步骤等同于实施例1，但不同的是，二氧化硅颗粒粒径为200μm，加入量为25wt%；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为81.044%、0.057%、18.899%。
29.实施例5各步骤等同于实施例1，但不同的是，二氧化硅颗粒粒径为150μm，加入量为20wt%；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为77.377%、0.068%、22.555%。
30.实施例6各步骤等同于实施例1，但不同的是，柠檬酸加入量为0.02wt%，羧甲基纤维素钠加入量为6.67wt%；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为77.081%、0.069%、22.850%。
31.实施例7各步骤等同于实施例1，但不同的是，柠檬酸加入量为0.015wt%，羧甲基纤维素钠加入量为5wt%；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为81.774%、0.055%、18.171%。
32.比较例1各步骤等同于实施例1，但不同的是，二氧化硅颗粒粒径为100μm，加入量为30wt%；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为83.688%、0.049%、16.263%。
33.比较例2各步骤等同于实施例1，但不同的是，二氧化硅颗粒粒径为250μm，加入量为15wt%；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为71.951%、0.084%、27.965%。
34.比较例3各步骤等同于实施例1，但不同的是，柠檬酸加入量为0.025wt%，羧甲基纤维素钠分子量为2000kda-3000kda，加入量为7wt%；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为76.207%、0.085%、23.708%。
35.比较例4
各步骤等同于实施例1，但不同的是，柠檬酸加入量为0.010 wt %，羧甲基纤维素钠分子量为40 kda
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60kda，加入量为4 wt %；均匀分散固体对比物的干凝胶颗粒中固体对比物、柠檬酸和羧甲基纤维素钠的质量百分比分别为84.874%、0.038%、15.088%。
36.比较例5各步骤等同于实施例1，但不同的是，120℃交联时间为6h。
37.比较例6各步骤等同于实施例1，但不同的是，120℃交联时间为2h。
38.比较例7各步骤等同于实施例1，但不同的是，无清洗和冻干过程。
39.比较例8各步骤等同于实施例1，但不同的是，将冻干过程替换为45℃烘干。
40.比较例9各步骤等同于实施例1，但不同的是，胶囊壳为明胶制成。
41.比较例10各步骤等同于实施例1，但不同的是，胶囊壳无打孔结构。
42.对实施例1-7和比较例1-10制备的胃肠助显胶囊的崩解时间、溶胀率-溶胀时间曲线进行了检测，具体方法如下：崩解时间：按照《中国药典》2020年版第四部通则0921崩解时限检查法进行测定。
43.溶胀率-溶胀时间曲线：将0.25 g干燥凝胶颗粒样品置于400 ml用水稀释的模拟胃液中（体积比：模拟胃液:水=1:8，模拟胃液按照《美国药典》方法配制），在15rpm下溶胀，每10min收集凝胶颗粒，沥去多余水分后称重，记录最大溶胀率及到达最大溶胀率的时间。每个样品重复三次，取平均值。
44.实施例1-7和比较例1-10的崩解时间结果详见表1。
45.由表1可知，实施例1-7、比较例1-2的崩解时间均在65s以内，而比较例3-10的崩解时间远远高于65s。这说明柠檬酸、羧甲基纤维素钠加入量太多或太少；羧甲基纤维素钠分
子量、柠檬酸与羧甲基纤维素钠的比率太大或太小；交联时间太长或太短；清洗和冻干过程的缺失或方式改变；凝胶成分和打孔工艺的变化均会影响到样品的崩解时间，从而使其发挥作用的时间延长，降低使用方便性，造成一定的临床困扰。
46.实施例1-7和比较例1-10的溶胀率-溶胀时间曲线详见图1和图2所示。由图1和图2可知，实施例1-7、比较例1-2和比较例9-10均在10min内达到最大溶胀率，且溶胀率均超过180倍，而比较例3-8达到最大溶胀率的时间均在40min以上，且最大溶胀率均在170倍以下，大部分更在120倍以下。可见，柠檬酸、羧甲基纤维素钠加入量太多或太少；羧甲基纤维素钠分子量、柠檬酸与羧甲基纤维素钠的比率太大或太小；交联时间太长或太短；清洗和冻干过程的缺失或方式改变均会影响到样品的最大溶胀率和溶胀效率，从而使产品不能快速和充分充盈胃肠内部，无法均匀增强超声显影效果，同时，更不能去除气体伪影的干扰，使样品达不到预期效果。
47.经过以上筛选，对实施例1-7和比较例1-2制备的胃肠助显胶囊的显影效果进行了检测，具体方法如下：每组准备4粒样品和500ml纯化水，实验动物采用4只beagle犬，
♀
2/
♂
2，9-11月龄，体重10kg左右，影像检查前15min采用灌胃的方式给4粒样品和500ml纯化水。采用超声检查方式，观察胃及十二指肠充盈情况。
48.从胃及十二指肠壁层次和结构、胃及十二指肠形态、蠕动和排空功能显示、窗口时间满意度、消除气体伪影效果这几个方面由0到5评分，分值越高说明能力越好，效果评分标准详见下表2。
49.实施例1-7和比较例1-2的显影效果详见下表3。
50.由表3可知，实施例1-7平均评分均超过了4.8分，从各项评分可看出，实施例1-7所述样品显影效果如下：可完全清晰的分辨胃肠壁层次和结构、胃肠部各部分形态、胃肠部蠕动和排空功能；可完全消除气体伪影；有充裕的胃窗时间，可满足正常速度观察需要。比较
例1-2的平均评分分别为2.9和3.25，远低于实施例1-7的评分。从各项评分可看出，比较例1-2由于过暗（超声影像界面对比度低）或过亮（超声影像界面颗粒度高，亮度偏高，降低了界面之间的层次性）使很难分辨胃肠壁层次和结构，只能大体得到胃肠部各部分形态、胃肠部蠕动和排空功能等宏观影像。由于很难分辨胃肠壁层次和结构，更无从得到胃肠疾病发生情况，无法满足窗口期需求。故150-200μm粒径二氧化硅颗粒相较于更大或更小颗粒，助显效果更好。
51.以上所述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，二是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。