傅里叶变换红外光谱应用于乳腺癌临床诊断的探索

应用了ATR探头测定了10例正常乳腺组织块和8例乳腺癌组织块的傅里叶变换红外(FTIR)光谱,用统计学的方法详细比较了乳腺癌组织与正常乳腺组织的13条谱带的19个红外光谱指标的差异。结果表明：乳腺癌组织的红外光谱中与蛋白质、脂类、碳水化合物和核酸相关的谱带同正常乳腺组织之间存在明显的差异：(1)N—H的相对强度明显增高,蛋白质酰胺Ⅰ带显著红移。(2)—CH₂基团的对称伸缩振动和反对称伸缩振动以及CO的伸缩振动明显减少;(—CH₂)_n变角振动的相对强度降低。(3)1 160 cm-1谱带与1 120 cm-1谱带的相对强度明显降低。(4)1 080 cm-1谱带红移。这些差异是应用红外光谱诊断乳腺癌的基础。FTIR光谱在乳腺癌的临床诊断和治疗方面有着十分美好的前景。     

乳腺组织的衍射增强成像

为了探讨X射线衍射增强成像(DEI)技术在乳腺癌早期诊断中的价值,利用北京同步辐射光源4W1A束线引出的硬X射线, 对大块的正常乳腺组织和癌变乳腺组织进行X射线衍射增强成像,并对DEI中获得的不同图像以及正常组织和癌变组织的DEI图像进行对照分析.结果显示: 在摇摆曲线顶部位置获得的图像(衍射图像)清晰度比较高,能够很好地反映出软组织中的结构. 表观吸收图像与传统的乳腺X光照片基本相似, 但分辨不同的软组织有一定的难度, 分辨的能力也不如衍射图像; 而折射图像能够很好地显示出正常乳腺组织和癌变乳腺组织中腺体的形状、大小、分布和结构上的差异. 因此, DEI技术在乳腺癌的诊断上有较高的价值, 可作为常规诊断手段的重要补充.     

结直肠癌患者血清FTIR光谱的初步研究

对31例结直肠癌患者、8例肠炎患者和10例健康者的血清冻干粉标本进行傅里叶变换红外光谱(fourier transformation infrared spectrum, FTIR)检测,对比分析各组红外光谱特征。结果显示,FTIR检测血清冻干粉获得11个吸收峰,结直肠癌组P9峰位波数蓝移(1 249 cm-1),差异有统计学意义(Z=-2.051, p<0.05);5个吸光度比值组间差异无统计学意义;层序聚类分析法(hierarchical cluster analysis,HCA)显示结直肠癌个体红外光谱具有一定程度的聚类特性;对酰胺Ⅰ带光谱(1 700～1 600 cm-1)进行傅里叶解卷积等处理获得蛋白二级结构的百分含量,组间差异无统计学意义。研究结果初步提供了血清FTIR光谱用于结直肠癌早期诊断的理论依据。     

豚鼠原发性骨关节炎的关节软骨显微傅里叶变换红外光谱研究

应用显微傅里叶变换红外光谱技术原位分析雌性Hartley豚鼠胫骨关节软骨的化学组成。红外光谱测定包含三种月龄(1月、2月和3月)和3个软骨层次(表层、中层和深层)。结果表明,随着月龄的增加,表层和中层FTIR光谱的主要吸收峰峰位红移,深层吸收峰先红移后蓝移。软骨中胶原蛋白、核酸和蛋白多糖的红外光谱具有如下特征：峰强比I_{1 657}/I_{1 548},I_{1 074}/I_{1 548}和I_{1 074}/I_{1 237}在软骨表层和中层随月龄递降,而在软骨深层2月龄的比值最低。结果符合关节软骨在不同退变阶段化学成分的变化规律,且显微光谱成像技术转化的各月龄胫骨平台二维图像高度符合相应的病理描述。初步研究显示,显微FTIR技术可原位分析不同层次软骨组织的分子组成,能为研究软骨疾病的发病机理提供可靠信息。     

傅里叶变换红外光谱用于食管癌及癌旁正常组织结构的相关研究

应用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对43例食管癌及癌旁正常组织进行了分析,结果表明,食管癌组织和癌旁正常组织的红外光谱具有较大的差异:正常组织的红外光谱在1550 cm-1附近的酰胺Ⅱ带吸收峰相对较强,峰型高尖,与酰胺Ⅰ带的相对峰高比(I1647/I1550)在癌组织中比较高;正常组织中酰胺Ⅰ带的吸收峰峰位比癌组织的高1-6 cm-1;正常组织中1453 cm-1处的峰强大于1402 cm-1处,而在癌组织中则相反,1402 cm-1附近的吸收峰峰高大于1453cm-1处;癌组织中1080 cm-1附近的峰位和正常组织相比显得高而强,癌组织的相对峰高比(I1080/I1550)高于正常组织。说明傅里叶变换红外光谱法可以用于对良、恶性组织进行鉴别诊断,有希望发展成为肿瘤快速诊断的一种新方法。     

傅里叶变换红外图像系统研究骑缝章的形成过程

印章的鉴定是法庭科学的重要组成部分,为了更好的打击刑事犯罪,文章提出了采用傅里叶变换红外图像系统对骑缝章的形成进行了快速无损鉴别研究。结合面扫描和反射模式, 先对骑缝章不同部位进行可见图像和红外图像扫描,然后根据印油的红外谱图中吸收峰位置或其特征吸收峰的吸光度比值来鉴定骑缝章是否为一次性形成。红外谱图的结果表明,如果是一次性形成的骑缝章,印油红外谱图中吸收峰位置或其特征吸收峰的吸光度比值基本相近;如果非一次性形成的骑缝章,印油红外谱图中吸收峰位置或其特征吸收峰的吸光度比值相差很大。该法具有快速、准确、客观和不损坏样品等特点。     

乳腺癌组织中蛋白质与核酸分子氢键特征的研究

正常乳腺组织与乳腺癌组织的红外光谱之间存在明显而规律的差异,其中包括蛋白质与核酸等生物分子的氢键缔合方式和程度上的不同。光谱的变化主要表现在：（1）蛋白质的酰胺Ⅰ带,N－H基团和某些氨基酸残基上C－O（H）基团的振动谱带;（2）核酸分子中磷酸二酯的反对称伸缩振动谱带和配对的碱基N－H基团振动等谱带上。氢键是维系和促进蛋白质与核酸高级结构形成的重要作用力,癌变时氢键的变化与癌细胞的特殊生物学行为密切相关,因此有可能利用氢键的这些光谱特征作为乳腺癌诊断和预测癌变可能性的指标。     

关节软骨内胶原纤维各向异性的红外光谱学显微成像研究

福尔马林溶液对于固化关节软骨组织、防止在长时间测量过程中组织的分解退化起到很好的作用,但对福尔马林溶液浸泡后软骨组织的结构变化(固化)过程及其胶原纤维各向异性的改变却鲜有研究。采用傅里叶变换红外光谱显微成像技术与偏振技术相结合的方法,通过关节软骨内胶原纤维(蛋白)的红外光谱特征吸收峰(Amide Ⅰ,Amide Ⅱ带)的吸光度随福尔马林溶液浸泡时间及偏光角度的变化来研究福尔马林溶液对软骨组织结构即胶原纤维各向异性的影响,并利用与各向异性方程拟合得到的决定系数(R2)对胶原蛋白纤维各向异性程度进行表征。研究发现,关节软骨Amide Ⅰ和Amide Ⅱ带的各向异性随着福尔马林浸泡时间的增长而愈加明显(Amide Ⅰ带变化尤为明显),说明福尔马林溶液中甲醛分子诱发了胶原蛋白分子新的交联,最终获得较好的固化效果,有利于关节软骨的各向异性分析。本研究将为今后关节软骨样本的制备、储存及各向异性研究提供参考。     

胆管癌新鲜离体组织的傅里叶变换红外光谱研究

该研究探讨了运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对胆管癌进行术中原位、无创和快速诊断的可行性。联合应用傅里叶变换红外光谱仪和衰减全反射(ATR)探头,测定了26例胆管癌和43例良性胆管疾病新鲜离体组织的红外吸收光谱,发现每条光谱在3 800～1 000 cm-1之间循序出现了12个谱带。测量各个谱带的峰位、峰强和峰面积值,然后计算出各谱带的相对峰强和相对峰面积比值,最后进行标准统计学分析。比较胆管癌与良性胆管组织的光谱发现有以下特征：(1)2 925 cm-1谱带明显地向低波数移位(P=0.033);(2)峰强比I_{1 083}/I_{1 460}(P=0.005)和峰面积比S1 083/S_{1 460}(P=0.001),S_{1 240}/S_{1 460}(P=0.025)明显升高,说明癌组织中核酸相对脂类含量明显增加;(3)峰强比I_{1 550}/I_{1 083}(P=0.000)和峰面积比S_{1 550}/S_{1 083}(P=0.000)明显下降,提示蛋白质相对核酸的含量下降。研究结果表明,FTIR有望成为一种术中原位、在体和快速诊断胆管癌的新方法。     

健康人体乳腺傅里叶变换红外光谱特征参数分析

通过应用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)的中红外光导纤维并联合衰减全反射探头(ATR)对招募的200名女性健康志愿者的右侧乳腺外上限部位皮肤进行扫描采集相应的傅里叶变换红外光谱,由此共获取200条正常人体乳腺的傅里叶变换红外光谱图。进一步对所得的200条正常人体乳腺傅里叶变换红外光谱图中与脱氧核糖核酸、核糖核酸、蛋白质、脂类、糖类等生物化学成分相关的12条特征谱带进行分析研究,并对这些特征谱带的峰位(P)、峰强(I)、半高宽(F)等36个特征性红外光谱参数进行统计学分析,同时计算相应特征红外光谱参数的90%正常参考值范围、均值、标准差等数值。研究结果首次对正常人体乳腺傅里叶变换红外光谱图相关特征光谱参数的数据建立了正常参考范围,同时为傅里叶变换红外光谱技术进一步实现其在乳腺良恶性疾病诊断方面无创、快速、高效的特有临床应用价值提供相应的理论依据。     

甲状腺癌的傅里叶变换红外光谱研究

应用傅里叶变换红外光谱仪,测定了17例甲状腺癌和23例良性甲状腺疾病术中新鲜离体组织的红外光谱。通过用统计学方法对比分析,发现甲状腺良恶性组织的傅里叶红外光谱之间存在明显差异,其中恶性肿瘤光谱有以下特征：(1)甲状腺癌组织的酰胺Ⅰ带明显红移(P<0.01),酰胺Ⅱ带却出现蓝移(P<0.05),癌组织光谱中I_{1 640}/I_{1 460}和I_{1 640}/I_{1 550}较良性组织明显升高(P<0.01),说明恶性肿瘤不仅蛋白质结构上发生了变化,蛋白质的量化上也有明显变化;(2)与脂类相关的2 955, 2 920, 2 870, 2 850和1 740 cm-1谱带出现概率明显变低,表明癌组织的脂类相对含量降低;(3)与核酸相关的1 241 cm-1谱带明显蓝移至(1 238.29±2.87)cm-1 ,I_{1 080}/I_{1 460}较良性肿物组织有升高(P<0.05),表明癌组织中磷酸二酯基团中PO₂增加,因为在癌细胞分裂增生加快,细胞核内DNA含量增加。研究结果表明,红外光谱有望成为术中快速诊断甲状腺恶性肿瘤的主要方法。     

Spectroscopic analysis of bladder cancer tissues using Fourier transform infrared spectroscopy

Bladder cancer is one of the most common cancers in Africa. It takes several days to reach a diagnosis using histological examinations of specimens obtained by endoscope, which increases the medical expense. Recently, spectroscopic analysis of bladder cancer tissues has received considerable attention as a diagnosis technique due to its sensitivity to biochemical variations in the samples. This study investigated the use of Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy to analyze a number of bladder cancer tissues. Twenty-two samples were collected from 11 patients diagnosed with bladder cancer from different hospitals without any pretreatment. From each patient two samples were collected, one normal and another cancerous. FTIR spectrometer was used to differentiate between normal and cancerous bladder tissues via changes in spectra of these samples. The investigations detected obvious changes in the bands of proteins (1650, 1550 cm^–1), lipids (2925, 2850 cm^–1), and nucleic acid (1080, 1236 cm^–1). The results show that FTIR spectroscopy is promising as a rapid, accurate, nondestructive, and easy to use alternative method for identification and diagnosis of bladder cancer tissues.     

人肺组织与肺癌组织FTIR光谱的统计分析

本文应用统计方法分析了人肺正常组织和肺癌组织的FTIR光谱 ,选择光谱谱型参数 ;峰位、峰高、峰位差、峰高比进行比较分析 ,发现有多个变量可以显示两类光谱的差异 ,选择峰高比参数建立了Logistic预测方程为光谱的应用进行了探索。结果表明可以借助数学方法对组织光谱进行数据转换和分析 ,为了研究大量的组织光谱提供思路。     

KNN方法在癌症中红外光谱检测中的应用

红外光谱主要是研究分子中以化学键联结的原子之间的振动光谱,它能够在分子水平上揭示正常组织和癌组织之间存在的差异。文章利用化学计量学中的有关知识通过计算机自动对未知样本光谱进行判别分析。首先应用平滑处理,基线校正(SNV方法),奇异值剔除(RHM方法)等算法对光谱数据进行预处理,然后采用K-最近邻法(简称KNN法)实现未知样本的自动判别,提高了癌症红外光谱检测的准确度。文章对63例胃组织样品进行了傅里叶变换红外光谱判别分析,与病理检验结果比较,准确度达到91.7%。     

傅里叶变换红外光谱用于胃镜样品的检测

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR) 法对184例不同病理状态的胃镜下活检组织样品进行检测和分析,结果表明,慢性浅表性胃炎的基本谱图特征包括：较强的酰胺Ⅱ带;1 460 cm-1处的峰强高于1 400 cm-1处的峰强。典型的胃癌组织的谱图特征包括：较低的酰胺Ⅱ带;1 460 cm-1处的峰强低于1 400 cm-1处的峰强;1 300 cm-1的峰强明显增加。慢性萎缩性胃炎呈现出部分胃癌的光谱特征。这一结果表明,应用FTIR可以对胃镜下活检的小块组织进行鉴别诊断。     

乳腺组织中核酸的FTIR光谱分析

在物理因素和化学因素的影响下 ,乳腺组织中DNA分子结构发生改变而出现损伤 ,导致碱基结构的诱发变异。研究表明 ,FTIR光谱能够灵敏地反应这种结构变化。通过比较不同类型乳腺疾病组织的FTIR光谱、去卷积光谱和数据分析 ,可以看出正常组织、良性组织以及癌组织在蛋白质、核酸和糖含量方面的差异。通过对不同类型乳腺组织中核酸的提取 ,经FTIR光谱和去卷积光谱分析 ,进一步研究了核酸中碱基结构和含量 ,磷酸盐结构和含量之间的差异。结果表明 :癌变组织中胶原蛋白和核酸含量有明显增加 ,糖蛋白含量逐渐减少 (除粘液癌外 )。提取核酸后的光谱和光谱数据显示 :癌变组织中碱基环鸟嘌呤的氢键化程度增强 ;在自由基·OH攻击下 ,癌组织中碱基环腺嘌呤大多数是以氧化的 8 OH Ade形式而存在 ,由于CN振动增强 ,峰位移向高波数 ,磷酸盐含量增加 ,去卷积后 ,A1 0 80 A1 0 50 数据显示 ,从正常、良性到癌组织 ,PO-2 相对于C—O含量增大。从分子生物学、分子医学角度 ,为研究癌变机理提供重要依据     

宫颈正常与宫颈癌组织傅里叶变换红外光谱的初步研究

利用傅里叶变换红外光谱对宫颈鳞癌(17例)、宫颈腺癌(5例)及宫颈正常组织(13例)进行了分析。结果显示,18个谱带在各类组织中的出现概率都在80%以上,显示其在组织中的特征性;这3类组织红外光谱的相对吸收峰吸光度差异主要表现在1 080,1 238,1 314,1 339,1 397,1 454,1 541,1 647,2 854, 2 873,2 926和2 958 cm-1处的比较上。傅里叶变换红外光谱仪可用于区分宫颈鳞癌、腺癌及宫颈正常组织,以该仪器为基础的方法有望成为宫颈癌筛检及临床诊断的新方法。