光谱诊断技术在现代医学中的应用

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1、万方数据第20卷第3期20cr7年9月出版大学物理实验PHYSICALEXPERIMENTOFCOLLECEVd．20No．3Sep．20D7文章编号：l007—2934(2007)03一0047一05光谱诊断技术在现代医学中的应用潘志方邓献(肇庆学院物理系，肇庆市，526061)(罗定中学，罗定市，527200)摘要本文重点介绍了激光光谱学在癌症和动脉粥样硬化斑块诊断研究方面的应用。关键词激光光谱；光谱诊断；现代医学中图分类号：04—33文献标识码：Al引言重大疾病的光学诊断和光动力学治疗是生物医学光子学的重要内容。其中光学诊断就是利用光学的方法检查和识别疾病，它分为光谱方

2、法和成像方法。医学诊断的光谱方法主要指荧光光谱技术和拉曼光谱技术两种。荧光光谱技术比较适合于收集新陈代谢或结构机能的数据；而拉曼光谱技术多用于特定的研究目的，如研究蛋白质的结构或生物大分子的分子振动及转动特性等。用成像方法诊断重大疾病是一项高新技术，也是一项非常有生命力、用途非常大的诊断技术，它已引起各国物理学家、化学家和医学专家的极大关注。目前所讲的医学光学成像主要指光子转移技术、光学层析技术以及荧光寿命成像技术等。人体组织中常常包含一些发光物质，当用一定波长的光激发人体组织时；它能发出荧光。如果扫描激发光的波长，探测总的荧光强度或者某一特定波长的荧光强度，此时得到的光谱称

3、为荧光激发光谱；如果固定激发光的波长，记录荧光强度随荧光波长的变化而变化，此时得到的光谱称为荧光发射光谱。由此可以发现、识别肿瘤和动脉粥样硬化斑块的特征光谱或数学判据。组织的荧光光谱研究又可分为自体荧光法和外加光敏物质荧光法两种。用激光激发能在人体病变组织中选择性滞留的外加光敏物质，该物质产生特征荧光光谱，由此来诊断疾病的方法称为外加光敏物质方法；如果在不外加光敏物质的前提下，人体组织受激光激发而产生的荧光是人体组织特征的反映，通常把它称为组织固有的自体荧光。拉曼光谱技术是另外常用的医学光谱诊断技术，鉴予人们比较熟悉，在此不多介绍。由于癌症和心血管病是严重威胁人类健康和生命安

4、全的两大疾病，所以人们把医学光谱诊断的研究重点放在癌症和动脉粥样硬化斑块的识别和诊断方面。本文将重点介绍收稿日期：2007一05一19—47—万方数据激光光谱学在癌症和动脉粥样硬化斑块诊断研究方面的应用。2癌症的光谱诊断2．1白血病的病况和早期诊断探讨利用光声光谱技术可研究被氧化和还原的细胞素C处于固态或结晶态时的光声光谱。殷庆瑞等应用OAS400型光声光谱仪研究了血液病患者的全血样光声吸收光谱图。结果表明，光声光谱技术能够明显地区分出健康和患者之间的光谱差异。并且该实验操作简单，只需一滴血，在五分钟内就可得出结果。这种核技术可能在红细胞膜的表面分析以及在血液学研究方面获得进

5、一步的应用。Poulet等报道了用光声光谱技术研究人血中血红蛋白和载氧血红蛋白的光声光谱，并研究了入血的氧化作用的沉降速率等到问题。郭周义等用光声光谱法对正常、白血病缓解、急性淋巴细胞自血病等不同类型的多例血样的全血谱的二个吸收峰进行了对比，并通过全血涂片染瑞士兰的方法，观察了血样中自细胞含量变化在图谱上的反映。2．2荧光光谱诊断2．2．1外加光敏物质诊断目前，最通用的光敏剂为血叶琳衍生物(HPD)，它既可用于诊断癌症，又可用了治疗癌症。低浓度的血卟琳衍生物通过静脉注射到人体中，各种类型的细胞都可吸收它。几天之后，正常组织释放它，并将之排出体外：而肿瘤组织却滞留它。如果用紫外

6、激光或紫激光来激发它，可以诱导出荧光来。由于HPD在红光范围内具有双峰荧光结构(位于630姗和690啪)，因此，可以利用它来识别肿瘤。如果再利用一定的判据函数，并且测量出人体组织中不同位置的判据函数，就可以为癌症划界，为治疗癌症提供方便。2．2．2自体荧光光谱诊断自上个世纪80年代中期，人们对肿瘤组织的自体荧光进行了大量的研究，取得了可喜的进展，本文仅选其中的几例加以介绍。(1)美国纽约大学R．A1协。等人子1990年公布了一项用自体荧光诊断乳腺癌、宫颈癌、卵巢癌租子宫癌的专利。用波长为300啪的紫外光照射可疑组织，获得了荧光发射光谱，它的谱峰位于340nm处。通过计算波长为

7、340与440nm处的荧光强度之比，发现肿瘤组织与良性瘤或正常组织有明显的区别，这为诊断妇科瘤提供了一种新方法。将它们与石英光纤相结合，可以对肿瘤进行诊断和定位，这在外科手术中也十分有用，它可以让外科医生知道肿瘤是否已被完全切除。(2)复旦大学叶衍明等人自1984年以来一直用Xe+激光器研究肿瘤组织中自体荧光谱的来源及其肿瘤诊断中的应用。他们对多种癌组织进行了激光诱导荧光研究，经过对比分析，发现除了肺癌之外，癌组织的荧光光谱结构差异比较小，其谱峰位置都在630姗和690nm处。他们认为在该激发条件下，荧