拉曼光谱技术在肿瘤早期诊断中的广泛应用

摘要： 本文综述了拉曼光谱技术在肿瘤诊断中的应用。拉曼光谱技术因其高灵敏度和对生物大分子变化的敏感性，在无损、非接触条件下可快速分辨肿瘤细胞与正常细胞，从而实现对癌变细胞的早期判别。文章介绍了拉曼光谱在乳腺肿瘤、消化系统肿瘤、皮肤肿瘤和脑胶质瘤诊断中的应用实例，并展示了不同类型肿瘤组织具有特定的拉曼峰位移和特征峰强度，这些特征可作为判断癌变的重要标准。此外，还推荐了适用于拉曼光谱检测的微区显微拉曼光谱仪，并给出了详细的规格参数。

前言

恶性肿瘤是当前威胁人类健康的一大杀手。目前检测手段主要依赖于影像学，例如X射线、B 超、CT 检查等技术，同时结合活体组织切片的方法进行分析诊断 。这些诊断方法虽然可以在一定程度上反映出细胞的病变，但依然存在检测准确率低或耗时长等问题。拉曼光谱对肿瘤细胞内生物大分子的变化敏感 ，灵敏度高，同时因为水的拉曼散射信号极弱，对细胞的拉曼信号干扰小，因此拉曼检测技术可以从分子水平上分析癌变细胞中氨基酸、脂类、核酸及碳水化合物的相对含量和分布，实现对癌变细胞的早期判别。

拉曼光谱技术在各类肿瘤诊断中的应用

在细胞发生癌变的过程中，组织细胞内的物质 结构会发生改变，数量也会有明显的变化，拉曼光谱可以在无损、非接触的情况下实现对这些信息变化的快速、高分辨率的检测分析，从而实现在分子水平上对肿瘤细胞与正常细胞的比较，并获取肿瘤细胞的特征指纹谱。

1、乳腺肿瘤

赵元黎等^［1］对浸润性导管癌9例、乳腺增生8例、纤维腺瘤以及间质乳腺炎等乳腺疾病7例，共24例样品进行 拉曼光谱的采集和分析。结果表明：不同乳腺肿瘤 组织具有不同的拉曼峰位移，在1610cm⁻¹ 附近峰值与1525cm⁻¹ 附近峰值之比是否大于1.015可作为判断是否发生癌变的标准之一。

图 1 三种不同性质的乳腺肿瘤在1300cm⁻¹—1700cm⁻¹范围的拉曼光谱

2、消化系统肿瘤

凌晓锋等^［2］对40例胃癌与正常胃组织（其中正常组织22例，胃癌组织18例）进行了傅里叶拉曼光谱研究，得出结论：与健康组织相对比，肿瘤组织拉曼特征峰在表征水和蛋白质的 OH、NH 以及 C=O 的谱峰强度明显较强。该结论可作为组织是否癌变的判据。

图2 胃正常组织和胃恶性组织的典型傅立叶变换拉曼光谐

1.恶性组织

2.正常組织

3.皮肤肿瘤

王爽等^［3］对临床检测获得的 1022 例不同皮肤病变的拉曼光谱数据进行了降维处理，通过数据分析验证了快速拉曼光谱分析技术在临床上可以准确地鉴别恶性肿瘤、癌前病变和良性病理变化特征，灵敏度高达 90%。

图3 基于ＰＣ－ＧＤＡ 数据处理方法的拉曼光谱鉴别不同皮肤组织病变种类。

（ａ）皮肤癌症／癌前病变（皮肤肿瘤和 ＡＫ 共计２３２例，包括 ＭＭ、ＢＣＣ、ＳＣＣ、ＡＫ）与良性皮肤病变（共计２８６例，包括 ＡＮ、ＣＮ、ＩＮ、ＪＮ、ＳＫ）；

（ｂ）黑色素瘤（共计４４例）与良性皮肤病变（共计２８６例，包括 ＡＮ、ＣＮ、ＩＮ、ＪＮ、ＳＫ）；

（ｃ）黑色素瘤（共计４４例） 与脂溢性角化病（共计１１４例）；

（ｄ）（ｅ）（ｆ）分别为（ａ）（ｂ）（ｃ）鉴别结果的 ＲＯＣ曲线（Ｐ＜０．０００１）

4、脑胶质瘤

李燕雏等^［4］应用拉曼光谱技术对采集到的14例患者脑胶质瘤离体冰冻切片进行了检测，样本病理诊断均为Ⅲ、Ⅳ级脑胶质瘤，同时检测一例正常脑组织样本作为对照组。对检测到的拉曼信息进行数据整理及谱线分析，对比两种级别的胶质瘤组织与正常组织的拉曼特征峰，发现利用激光共聚焦拉曼技术判别脑胶质瘤分级的准确率高达86%，经修正可达100%。

使用如海光电微区显微拉曼光谱仪对不同厚度大脑肿瘤组织切片进行拉曼光谱检测，激发波长785nm，激光功率350mw，积分时间10s，拉曼检测结果如下：

大脑肿瘤组织切片拉曼峰位信号：1004cm⁻¹、1060cm⁻¹、1262cm⁻¹、1296cm⁻¹、1436cm⁻¹、1556cm⁻¹、1658cm⁻¹...

参考文献

［1］赵元黎, 吕晶, 申培红, 等 . 乳腺肿瘤组织的拉曼光谱研究[J]. 激光与红外, 2004, 34(6): 502-504.

［2］凌晓锋, 李维红, 宋苑苑, 等 . 胃癌组织的拉曼光谱 初探[J]. 光谱学与光谱分析, 2000, 20(5): 692-693.

［3］王爽, Zeng H S. 实时拉曼光谱分析技术及其在临床早期癌症检测中的应用[J]. 中国激光, 2018, 45(2): 0207002.

［4］李燕雏, 毛庆, 刘艳辉, 等 . 采用拉曼光谱对高/级别脑胶质瘤的诊断及分级研究[C]∥第三届学术会议 2012 济南国际放射肿瘤学论坛, 2012, 5月1号,中国,山东,济南.天津: 中国抗癌协会, 2012.