湯陌生

麗水市人民醫(yī)院　醫(yī)學(xué)工程科，浙江　麗水　323000

自體熒光成像技術(shù)在乳腺癌和結(jié)腸癌診斷中的應(yīng)用

湯陌生

麗水市人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科，浙江麗水323000

[摘要]目的探討在300 nm波長光激發(fā)下，利用340 nm自體熒光成像技術(shù)診斷乳腺癌和結(jié)腸癌的方法。方法在相同實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)21例乳腺癌和結(jié)腸癌樣本進(jìn)行自體熒光成像，比較和測(cè)量腫瘤組織、正常組織、脂肪組織、血管組織的熒光強(qiáng)度。結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，樣本中腫瘤組織的熒光強(qiáng)度高于其他組織，脂肪組織和血管組織的熒光強(qiáng)度要低于正常組織。結(jié)論乳腺和結(jié)腸的自體熒光圖像中各組織熒光強(qiáng)度有明顯的差異，可以作為診斷的輔助手段。

[關(guān)鍵詞]自體熒光成像；乳腺癌；結(jié)腸癌；熒光光譜

很早就有報(bào)道，通過觀察組織自體熒光光譜的變化，可以發(fā)現(xiàn)組織的改變[1]。這種分析和診斷的方法正是利用了正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞不同的自體熒光光譜特性[2]?；谧泽w熒光光譜技術(shù)的自體熒光成像系統(tǒng)讓醫(yī)生對(duì)腫瘤的分析和診斷變得更容易、更高效[3]。

本實(shí)驗(yàn)說明了乳腺和結(jié)腸組織的自體熒光圖像能為腫瘤的診斷提供豐富的信息，探討熒光成像方法在腫瘤診斷中的意義。通過測(cè)量熒光圖像中各種組織的熒光強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)腫瘤組織的熒光強(qiáng)度高于正常組織、脂肪組織、血管組織。

1　材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)樣本

實(shí)驗(yàn)中的乳腺和結(jié)腸的腫瘤組織樣本來自于麗水市人民醫(yī)院病理科，樣本由病理科醫(yī)生挑選出來，并對(duì)樣本做出病理診斷。樣本共21例，其中乳腺樣本11例，結(jié)腸癌樣本10例，每組樣本都包含有正常組織作為對(duì)照樣本。樣本的貯藏條件為4℃，在組織樣本離體6 h內(nèi)完成對(duì)樣本的熒光成像。熒光成像前，樣本未經(jīng)過任何的化學(xué)和冰凍處理，結(jié)腸樣本中的粘液作為組織的一部分。

1.2實(shí)驗(yàn)方法與裝置

采集比較了多種波長條件下樣本的自體熒光圖像，對(duì)比了樣本的熒光光譜，發(fā)現(xiàn)激發(fā)光波長為300 nm，熒光波長為340 nm時(shí)，乳腺癌和結(jié)腸癌的熒光圖像有類似的熒光特性，其診斷結(jié)果與病理學(xué)診斷結(jié)果最為接近。

實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，見圖1。氙燈（300 W）作為光源，光束通過300 nm的窄帶濾光片（半寬度為5 nm）。樣本與鏡頭平行，以避免不規(guī)則的折射對(duì)自體熒光圖像的影響。光束經(jīng)多功能光學(xué)測(cè)量計(jì)（Newport, Model 1835-e, Irvine，CA）的測(cè)量，到達(dá)樣品表面的光束能量為35 mW/cm2。在鏡頭1（105 mm UV-Nikkor鏡頭）前有一個(gè)340 nm的窄帶濾光片（半寬度為5 nm）。熒光由圖像增強(qiáng)器放大以后，由鏡頭2成像。最終由相機(jī)（TM-72EX, Pulnix America Inc., Sunnyvale CA）采集后傳輸給電腦。

圖1　診斷乳腺和結(jié)腸癌組織的自體熒光成像裝置

1.3熒光成像及熒光強(qiáng)度的測(cè)量

熒光成像過程中，電腦接每秒鐘收到3個(gè)畫面，每個(gè)樣本的熒光圖像都是由50個(gè)畫面疊加在一起。顯示器上最終顯示的熒光圖像是樣品自體熒光強(qiáng)度的10倍。 根據(jù)病理結(jié)果與熒光圖像對(duì)比，將樣本中的組織分為腫瘤組織、正常組織、脂肪組織、血管組織。利用電腦上的軟件V（Digital Optics Ltd. Auckland, New Zealand）來測(cè)量樣本中各組織的熒光強(qiáng)度。軟件測(cè)得的熒光值是樣本上所選的1 mm2面積的熒光強(qiáng)度，樣本中每個(gè)組織上分別取6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，6個(gè)測(cè)量值的均值為該樣本中這一組織的熒光強(qiáng)度。

2　結(jié)果

在相同條件下，對(duì)21個(gè)樣本進(jìn)行自體熒光成像。通過乳腺和結(jié)腸的自體熒光圖像與病理片的對(duì)照可以清楚的觀察到樣本中各組織有不同的自體熒光強(qiáng)度，見圖2～3。

圖2　(a) 乳腺導(dǎo)管癌樣本的自體熒光圖像；(b)宏觀圖片；(c)微觀圖片

圖3　(a)結(jié)腸腺癌樣本的自體熒光圖像；(b)宏觀圖片；(c)微觀圖片

由圖可見，腫瘤的自體熒光強(qiáng)度高于正常組織；脂肪組織和血管組織的熒光強(qiáng)度要低于正常組織，其中血管組織的熒光強(qiáng)度最低。乳腺和結(jié)腸的腫瘤組織熒光強(qiáng)度與正常組織相比，差異有顯著性（P＜0.01）。

對(duì)于熒光數(shù)據(jù)分析運(yùn)用了熒光比率探測(cè)方法[4]，正常組織的自體熒光強(qiáng)度作為其他組織（腫瘤、脂肪、血管）的自體熒光強(qiáng)度參照，測(cè)量結(jié)果用平均比率和標(biāo)準(zhǔn)差來表示（±SD），結(jié)果顯示，見表1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：腫瘤組織1.89±0.41、脂肪組織0.77±0.11、血管組織0.30±0.11。

表1　病理診斷結(jié)果和相對(duì)于正常組織的自體熒光強(qiáng)度比率

3　討論

目前，國內(nèi)外已經(jīng)有大量關(guān)于利用自體熒光技術(shù)分析和診斷各種不同腫瘤的研究[5]，但引起正常組織和腫瘤組織出現(xiàn)熒光強(qiáng)度改變的機(jī)理還不清楚。許多研究認(rèn)為自體熒光物質(zhì)主要有膠原蛋白、二絡(luò)氨酸、聚糖等[6]，而腫瘤組織熒光強(qiáng)度的改變可能就是由于腫瘤組織的上皮組織周圍這些物質(zhì)發(fā)生了量和質(zhì)的變化，而且大多數(shù)腫瘤都起源于上皮細(xì)胞。

自體熒光的改變與藥物熒光相比，優(yōu)勢(shì)在于能直接反組織生化結(jié)構(gòu)的改變[7-8]，并且不需要光敏劑，消除了光敏劑對(duì)病人的影響。以低劑量注射（0.35 mg/kg）血卟啉為例，48 h內(nèi)能在皮膚中檢測(cè)到，在腫瘤等敏感區(qū)域2天內(nèi)都能檢測(cè)到,這意味著血卟啉藥物在體內(nèi)至少存在2天[9-10]。

自體熒光成像技術(shù)不會(huì)損傷腫瘤組織的生理狀態(tài)和正常細(xì)胞的生理功能，是一種無侵襲診斷技術(shù)，高分辨率的熒光成像系統(tǒng)還能用于診斷很小的腫瘤。自體熒光成像技術(shù)用于腫瘤診斷時(shí)，與自體熒光光譜技術(shù)相比，能提供的信息更為直觀，根據(jù)熒光圖像中各組織不同的熒光強(qiáng)度，還能對(duì)腫瘤組織進(jìn)行分界[11]。

查閱了文獻(xiàn)，關(guān)于腫瘤和正常組織的自體熒光有兩種不同的結(jié)果[12]，有些研究的結(jié)果與本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相同，認(rèn)為腫瘤的熒光強(qiáng)度大于正常組織。這種差別也許是由于對(duì)樣本不同的處理方式和選擇了不同波長的激發(fā)光與熒光。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了在300 nm波長光激發(fā)下，利用340 nm自體熒光成像技術(shù)診斷乳腺癌和結(jié)腸癌的可行性，測(cè)量出了腫瘤樣本中各個(gè)組織的熒光強(qiáng)度，給腫瘤的診斷提供了參考依據(jù)。也說明了乳腺和結(jié)腸組織在這種條件下，有相同的熒光特性，這其中包括了正常和腫瘤組織。這種自體熒光成像技術(shù)還能用于識(shí)別和診斷其他種類的腫瘤，但還需要通過更多的實(shí)驗(yàn)來證明這一假設(shè)。

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作者郵箱：13600606463@126.com

[中圖分類號(hào)]R318.51

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.04.011

[文章編號(hào)]1674-1633(2014)04-0033-03

收稿日期：2013-11-03

Autofuorescence Imaging in the Diagnosis of Breast Cancer and Colon Cancer

TANG Mo-sheng
Department of Medical Engineering, Lishui People's Hospital, Lishui Zhejiang 323000,China

Abstract：ObjectiveTo discuss the method of diagnosing human breast cancer and colon cancer using 340 nm native fuorescence imaging triggered by 300 nm light.MethodsAutofuorescence imaging was performed on 21 samples of human breast and colon tissues under the same experimental conditions. The intensity of neoplastic, normal, fat, and blood vessel tissues was measured and compared.ResultsThe results indicated that the intensity of the autofuorescence of tumor tissue was typically higher, and the intensity of fat and blood vessel tissue was lower than that of normal tissue.ConclusionDifferent intensity of native fuorescence of tissues was tested in breasts and colons, which can be used as auxiliary diagnosis.

Key words：autofuorescence imaging; breast cancer; colon cancer; fuorescence spectrum