大肠早癌自体荧光诊断系统研究——大肠早癌自体荧光光谱检测、数据处理及形成机制研究

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大肠癌是常见的恶性肿瘤，加强早期大肠癌的诊治，对提高生存率具有重大意义。激光诱发荧光技术为发现早期大肠癌提供了一种崭新的诊断方法，具有其它方法难以取代的优势。自20世纪80年代以来，自体荧光光谱技术作为一门诊断学科受到广大科研工作者的重视，自体荧光具有灵敏度高、精确度高、对病人伤害小、诊断需时短等优点。自体荧光光谱技术由于其特有的灵敏度较高、操作简单等特点，因而在生物、化学、医学等领域得到广泛的应用。本课题采用第二代大肠早癌自体荧光检测仪，探讨影响大肠早癌自体荧光光谱检测的因素、光谱处理及数据挖掘、荧光光谱形成的机理。为大肠早癌自体荧光诊断仪的进一步研制和临床应用提供依据。研究目的：(1)探讨第二代大肠早癌自体荧光检测仪检测方法，分析影响大肠早癌自体荧光光谱检测的因素、为大肠早癌自体荧光诊断仪的进一步研制和大肠早癌自体荧光光谱的数据处理提供研究资料；(2)探讨大肠癌自体荧光光谱处理和数据挖掘方法，实现图形一计算机接口，便于处理海量病理信息以实现智能诊断，为大肠早癌自体荧光光谱诊断软件的开发提供依据；(3)定量分析大肠癌病人血液、正常大肠组织、大肠癌组织中原卟啉Ⅸ的含量及荧光特征，探讨大肠癌自体荧光光谱特征峰形成机制。实验方法：收集大肠癌根治性切除术的大肠组织标本50例，切取肠壁全层，标本大小约3 cm ×3 cm，离体大肠组织30 min内用自体荧光诊断系统光纤探头垂直于病变方向，370nm激光照射诱导组织自体荧光，收集正常大肠组织和大肠癌组织340nm～780nm范围的荧光光谱；利用数字化处理软件，将曲线光谱转换为数字表形式，再利用色谱软件，输入数字表进行光谱重建，去除基线噪音，得到特征光谱参数，分析参数诊断特异性；分别采集正常和确诊大肠癌病人血液标本各40例避光低温保存，液氮保存的正常大肠组织和大肠癌组织标本各400mg碾磨成粉，血液和组织标本用乙酸乙酯：冰醋酸(4:1)混合液-盐酸提取，提取液注入无荧光比色管，用激发波长为403nm,狭缝10hm；发射波长为605nm，狭缝为5nm，扫描速度为240nm/min的荧光分光度计测定溶液的荧光光谱及强度。实验结果：正常大肠组织和大肠癌组织自体荧光检测图谱在(46 1.3±1 0.1)nm处以及(627.5±9.8)nm处有特征峰值，在(461.3±10.1)nm处正常组织的荧光峰值强度Imax1(17.5±3.1)a.u.明显大于癌症组织Imax1，(11.5±2.3)a.u.；在(627.5±9.8)nm处正常组织的荧光峰值强度Imax2(3.0±1.5)a.u.明显小于癌症组织Imax2’(8.1±2.1)a.u，正常组织Imax2/Imax1值(0.177±0.094)明显小于大肠癌组织Imax2’/Imax1值(0.496±0.103)。选取K(正常组Imax2/Imax1均数加标准差)为0.195，正常组织有88％(44/50)的Imax2/Imax1值小于K值，癌症组织有92％(46/50)的Imax2’/Imax1，值大于K值，仪器的特异性为92％，检测正确率为90％。使用数字转换器对图谱进行转换，经Peakfit分析后可得到独立谱，选取(420-500)nm和(600-660)nin间极大峰值的独立谱为特征谱，在(420-500)nm处，特征谱面积St1(2985.8±152.3)明显大于癌症组织Str(2012.2±1:120.5)；在(600-660)nm处，特征谱面积St2465.214±98.4)明显小于癌症组织S乜，(1020.24±100.2)。大肠癌病人血原卟啉Ⅸ平均含量(2.28074±0.1022)μ g/m l明显高于对照组正常人的血原卟啉I X平均含量(0.58454±0.0891)μg/ml；大肠癌组织组织原卟啉IX平均含量(0.0450±0.0171μg/g明显高于大肠正常组织的组织原卟啉IX平均含量 (0.0 3 0 0±0.0 1 0 6) μg/g。结论： (1)第二代大肠早癌自体荧光检测仪在特定条件下可较好地检测出正常大肠组织和大肠癌组织自体荧光图谱，仪器的特异性为92％，检测正确率为90％；(2)通过对大肠癌自体荧光光谱的数据处理和转换，可得出两个特征独立谱，提高对大肠癌荧光光谱的判别效率，实现了图形.计算机接口；(3)大肠癌病人血原卟啉IX含量的检测可作为大肠早癌筛选的依据之一； (4)大肠癌组织组织原卟啉IX含量增高，是自体荧光在627.54±9.8)nm处出现特征峰的重要依据。

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作者
张阳德;
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作者单位

中南大学;

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授予单位中南大学;
学科生物医学工程
授予学位博士
导师姓名何继善;
年度 2007
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类肿瘤诊断学;
关键词
大肠癌; 自体荧光诊断系统; 数据挖掘;

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