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体外胃癌组织拉曼光谱诊断模型的建立与检测分析

周学谦  
【摘要】:研究背景及目的胃癌是一种能够通过早期治疗即可积极改善预后甚至治愈的常见病。然而其早期诊断成为了一大难题。传统的诊断方法依赖病理活检,有耗时、出血、重取等缺点。新兴的诊断方法如NBI(Narrow banding image窄带成像技术)、放大内镜等依赖于医生的经验,学习时间长,一定程度上影响了临床推广。拉曼光谱是一种能反映物质分子组成成分及结构的分子光谱。拉曼光谱分析技术具有无损、快速、不受水干扰等优点,近年来在生物医学领域应用发展迅猛。人体主要是由生物大分子组成。癌变的过程正是从分子的改变开始,一步步发展到组织形态的改变。利用拉曼光谱对胃癌组织进行分析即可从分子水平在早期发现其改变。拉曼光谱分为指纹区(800-1800cm-1)与高波数区(2800-3700cm-1)。指纹区谱峰密集、分子生化信息丰富,研究报道较多,高波数区谱峰较少,但是不易受荧光干扰,目前研究较少。本文拟分析胃癌在指纹区和高波数区的拉曼光谱特征,并分别使用上述两区建立诊断模型并予以评价方法:利用共焦显微拉曼光谱仪对正常胃粘膜和胃癌进行光谱采集,光谱预处理完成后,正常胃粘膜组与胃癌组组间拉曼峰强度使用两独立样本t检验进行统计学推断,以P0.05为差异有统计学意义。结合PLS-DA(Probabilistic partial least squares-discriminant analysis,偏最小二乘判别分析)与留一法交叉验证分别建立指纹区、高波数区、指纹区/高波数区诊断模型。通过ROC(receiver operating characteristic curve受试者工作特征曲线)曲线下面积评价其诊断效果。结果:1.胃癌组在829 cm-1,853 cm-1、879 cm-1,898 cm-1,1003 cm-1,1033 cm-1,1047cm-1,1065 cm-1,1270 cm-1,1448 cm-1,1658 cm-1,2932cm-1谱锋处比正常组织低,在1157 cm-1,1173cm-1,1304cm-1,1319cm-1,1338cm-1,1374cm-1,1476 cm-1,1526cm-1,1553 cm-1,1583 cm-1,谱峰处比正常组织强度高。(P0.05)2.指纹区、高波数区、指纹区/高波数区诊断模型敏感性分别为94.59%、81.08%、94.59%,特异性分别为86.84%、71.05%、86.84%,ROC曲线下面积分别为0.9395、0.8001、0.9264。结论:在正常胃粘膜和胃癌组织的指纹区和高波数区含有大量有价值的特异的谱峰信息,两个区的谱峰互为补充,相互支持。利用指纹区或指纹区/高波数区建立的诊断模型的效果比单用高波数区建立的诊断模型效果好。拉曼光谱具有优异的定性分析能力,在胃癌的临床诊断方面有良好的应用前景。


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