自体荧光法诊断早期胃肠癌的方法和理论研究

【摘要】：癌症是威胁人类生命健康的一大疾病,抗癌的关键在于“早发现,早治疗”。在诊断方法上,其重点正由传统的基于症状的诊断模式向以信息为依据的诊断模式转变。自体荧光法能够体现组织的生化和形态特性,能够实时、无损地检测早期的微小癌变,是一种具有广阔发展前景的诊断手段。 在本课题组前期的工作基础上,本文紧紧抓住组织自体荧光光谱的特点,研究设计了高性能的自体荧光法早期胃肠癌诊断系统;建立了较为完善的癌变组织诊断方法;并以此为基础,在国内较早地开展了自体荧光在组织中传输的理论研究。总之,针对本课题的跨学科性要求,本文在检测系统、临床癌诊断实验以及组织中荧光传输理论研究等方面均作了大量工作,其主要内容有: 1、高性能自体荧光诊断早期胃肠癌的诊断系统研制 综合运用激光技术、光电检测技术、计算机技术,利用YAG泵浦钛宝石激光器产生符合临床应用要求的能量20μJ/mm~2、频率1Hz的脉冲激发光源,激发组织的自体荧光,设计并组建了检测微弱自体荧光信号的高灵敏度探测装置,并对仪器进行整体调试与标定。利用本系统的荧光采集方法,有效地改善了弱光信号的探测问题。经35组实验标本验证,该系统能够获得信噪比很高的荧光光谱。该实验仪器能够与多种常规医用内窥镜配合,适合人体消化道以及体表部位的自体荧光光谱分析与诊断。 2、正常和癌变组织的自体荧光光谱的检测及特征分析 YAG泵浦钛宝石脉冲激光器是可变波长的激发光源,本文在350nm～400nm之间选择多个激发波长激发组织的自体荧光光谱,经过仔细分析和比较,最终确定能够诱导胃肠道正常组织与癌变组织产生最大荧光光谱差异的最佳激发波长为360nm。通过对35组正常组织与癌变组织对照标本的测试,首次提出以425nm～475nm波段光谱形状差异来区分两种组织,并以该段光谱拟合曲线的区间最大曲率作为组织判别依据,使识别的敏感性和特异性均达到96%以上。 3、荧光传输理论模型的建立及应用 在深入研究光与生物组织之间相互作用关系的基础上,在国内较早地开展了荧光在组织中传输的理论研究。本文利用蒙特卡罗模拟建立了自体荧光在双层胃肠壁组织中的传输理论模型,并利用该模型分析了不同的组织形状、结构、几何