基于血清自体荧光—拉曼光谱的肺癌诊断研究

论文摘要

根据激光诱导荧光光谱能够反映出荧光物质成分、结构及其微环境变化这一特性,本论文应用自体荧光-拉曼光谱技术,对肺癌患者和健康人的血清进行了光谱分析,旨在通过血清的自体荧光-拉曼光谱找到一些可以区分肺癌的依据,用于临床肺癌早期的辅助性诊断。实验采用激发波长为488.0nm的氩离子激光器作为激发光源,对肺癌和健康人的血清进行照射,在492nm640nm范围内采集它们的自体荧光-拉曼光谱数据。并使用主成分分析与判别分析相结合的方法对自体荧光拉曼光谱数据进行了处理和分析。对所得荧光-拉曼光谱进行统计分析后发现:肺癌患者和健康人的血清自体荧光光谱存在明显的差异,肺癌患者的血清自体荧光光谱相对于健康人则显得平滑;肺癌患者的主峰相对健康人出现蓝移,位置在533nm左右,而健康人的主峰在555nm左右;对于同一样品的拉曼峰,随着照射次数的增多,拉曼光谱信号会不断减弱。定义光强比之后,使用SPSS对光强比进行PCA-LDA分析,肺癌的错判率为13.3%,健康人的错判率为5%,灵敏度为86.7%,特异度为95%,准确率为90%。此分析方法辨别肺癌准确率较高,可能对癌症的早期预防、诊断和治疗有所帮助。查阅大量相关文献对实验结果进行理论分析认为:血清自体荧光-拉曼光谱的变化主要受β-胡萝卜素影响,而维生素C、血卟啉衍生物和锌卟啉等物质含量的变化及血清组织微环境的变化可能是导致荧光峰蓝移的原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 光谱分析应用于癌症诊断
• 1.2.1 荧光光谱分析用于癌症诊断概况
• 1.2.2 拉曼光谱分析用于癌症诊断概况
• 1.3 癌症的血清光谱诊断研究现状
• 1.4 本论文的主要工作
• 1.4.1 选题的目的及意义
• 1.4.2 研究的主要内容
• 第2章 分子荧光光谱及拉曼光谱原理
• 2.1 分子荧光光谱
• 2.1.1 分子荧光的产生
• 2.1.2 激发光谱和发射光谱
• 2.1.3 人体血清内的内源性荧光物质
• 2.1.4 影响因素
• 2.2 拉曼光谱
• 2.3 本章小结
• 第3章 实验装置及参数选择
• 3.1 实验装置
• 3.1.1 激光器和斩波器
• 3.1.2 样品池和外光路系统
• 3.1.3 双光栅单色仪和光电倍增管
• 3.1.4 锁相放大器
• 3.1.5 数据采集装置
• 3.2 仪器参数的选择
• 3.2.1 斩波频率的选择
• 3.2.2 锁相放大器参数的选择
• 3.2.3 单色仪狭缝的选择
• 3.2.4 直流稳压器电压的选择
• 3.3 本章小结
• 第4章 光谱数据信息提取
• 4.1 数据的预处理
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 平滑原理
• 4.2 主成分分析法
• 4.2.1 主成分分析原理
• 4.2.2 主成分的计算方法
• 4.2.3 主成分分析的步骤
• 4.3 判别分析
• 4.3.1 判别分析概念
• 4.3.2 Discriminant 过程的功能及建立判别函数的方法
• 4.4 诊断的评估指标
• 4.5 本章小结
• 第5章 肺癌的血清光谱研究
• 5.1 样品制备及光谱采集
• 5.1.1 血清样品的制备
• 5.1.2 光谱采集
• 5.2 血清光谱图的分析
• 5.2.1 荧光光谱图
• 5.2.2 拉曼光谱图
• 5.3 光谱数据分析及肺癌诊断标准
• 5.3.1 荧光强度比
• 5.3.2 主成分分析
• 5.3.3 判别分析及贝叶斯判别函数的建立
• 5.4 机理的分析与讨论
• 5.4.1 血清自体荧光光谱产生机理
• 5.4.2 血清拉曼光谱产生机理
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢