近红外光谱术在乳腺肿瘤中的应用.doc

近红外扫描在乳腺肿瘤诊断中的应用 摘要：近红外线乳腺扫描对诊断乳腺癌, 特别对早期乳癌具有高度的敏感性和诊断特异性, 本文介绍了红外线扫描法的原理、发展和乳腺肿瘤这类疾病的概况，红外线扫描在乳腺肿瘤的早期诊断中应用的原理以及方法和指标结果的具体分析。重点介绍了该种方法的有效性和无创性。关键词：红外光谱，乳腺肿瘤正文：引言： 乳腺疾病，尤其是乳腺肿瘤，是妇女的常见病、多发病。值得人们关注的是乳腺癌的发病率日益增高，已跃居妇女恶性肿瘤的首位【1】，严重威胁着妇女的健康和生命。大量的事实表明提高其生存率及降低病死率的决定因素并非完全在于治疗手段的改善，早期发现、早期治疗起到了至关重要的作用【2,3】。目前大多采用传统的X 线、超声、CT 和核磁共振等【4,5】技术进行影像诊断，这些诊断方法需要等到肿块形成具有占位效应时才能检测出来且价格昂贵。而近红外光扫描进行癌症的鉴别与诊断, 不仅具有简便、快速、成本低的特点, 而且是在分子结构层次上作出的判断, 有可能提高诊断的准确性【6】。主体：1 乳腺肿瘤：乳腺肿瘤包括良性和恶性肿瘤. 其中, 良性乳腺肿瘤通常包括乳腺纤维腺瘤和乳腺增生等几种【7】。在乳腺良性肿瘤中，表现为乳腺肿块的也不少见，其中最常见的是乳腺纤维腺瘤。该病以年轻女性多见，40岁以上发病率低。恶性肿瘤即乳腺癌。恶性肿瘤是由正常组织发生基因突变而来，起源于乳腺上皮组织的恶性肿瘤被称为乳腺癌；起源于乳腺非上皮组织的恶性肿瘤，是乳腺肉瘤。乳腺癌的发病率偏前，而死亡率偏后，这说明乳腺癌的治疗效果在恶性肿瘤中是比较好的。乳腺癌的最重用分期方法如下：期 指原发肿瘤原发肿瘤小于2cm 淋巴结无转移 期 原发肿瘤大于2cm 有腋淋巴结转移，淋巴结活动 期 原发肿瘤大于5cm 有腋淋巴结转移，淋巴结固定 指原发肿瘤期任何大小 锁骨上或锁骨下淋巴结转移 远处转移乳腺肿瘤的病因与内分泌失调、乳腺发育、遗传、慢性刺激、病毒、饮食、精神等因素有关。乳腺癌病理分为非浸润性和浸润性。非浸润性分为小叶原位癌与导管内癌两种。浸润性癌分为小叶浸润性癌、乳头状癌、髓样癌、高分化腺样癌、腺样囊性癌、粘液腺癌、大汗腺样癌、鳞状细胞癌、乳头派杰氏病等九种。乳腺类的疾病已经越来越引起广大人群尤其是女性的重视，也成为医学界的重点研究对象。二近红外光谱诊断原理： 近红外光谱是分子吸收电磁波的能量发生振动能级和转动能级的跃迁而产生的吸收光谱。本文主要介绍了近红外光谱法在乳腺肿瘤诊断方面的应用。近红外光谱及其相关技术的发展, 不仅越来越广泛地用于蛋白质、核酸等生物大分子的结构研究, 而且已开始更深入地用来研究细胞和组织等更复杂的体系。人体的各种组织包括肿瘤都是由细胞组成的, 而细胞中最基本的聚合物是核酸、蛋白质、双层磷脂膜。这些生物大分子在细胞中有机地融为一体。细胞的红外光谱就是由这些大分子的振动光谱组成的。因此通过测定完整组织细胞的红外光谱可获得组织细胞组成及其生物大分子结构的信息, 用于鉴别组织的类型和组织病变的良、恶性质, 细胞恶变的一个重要特征就是由于DNA 的大量复制而导致其在细胞中含量增加, 细胞核体积变大和核浓染是在光镜下判断良、恶性的重要指标。红外光谱中1080cm - 1以及1240cm - 1附近的峰来自磷酸二酯基团的对称及不对称伸缩振动, 这两个峰的变化可以反映细胞组织中核酸的含量。1025cm - 1和1047cm - 1两条谱带来自于糖原分子的C O 基团的伸缩振动, 这两条谱带的强度可以反映出组织中糖原的含量。在1164cm - 1附近较弱的吸收带, 主要来自于蛋白质分子中的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基的C O (H) 伸缩振动, 此谱带经去卷积处理, 可得23 个峰。当组织发生癌变后, 此峰的中心位置常向高波数方向位移, 表明癌变后氨基酸残基C OH 基团的结合氢键大部分遭破坏。在28003050cm - 1区域的红外光谱, 含有膜脂质末端甲基和亚甲基以及膜蛋白中甲基的伸缩振动, 与正常组织相比, 在癌变组织中甲基的不对称伸缩振动谱带强度明显降低, 而亚甲基谱带强度增加, 说明一般癌变组织中甲基基团数与亚甲基基团数的比值降低。【8】3 近红外光扫描 近红外线扫描(ILs)用于临床诊断乳腺疾病始于1980年代末90年代初，目前尚无统一的诊断标准。【9】原理及成像： 由红外光发射器发出红外光及部分可见光, 穿透乳腺皮肤及软组织。人体不同组织对红外光有选择性吸收作用, 穿透后的光经高灵敏红外摄像机采集后转化成电信号, 进入微机处理转变成二维图像显示在监视器屏幕上, 供分析诊断。图像的状态取决于乳房组织的解剖结构、生理病理状态以及主动式穿透红外光的强度。通常, 脂肪组织是高透光的, 纤维组织、腺体组织和皮肤是低透光的。血液（主要是血红蛋白）透光性最低, 也就是说血红蛋白对光的吸收能力最强, 皮肤颜色对图像没有影响。这些因素的组合, 构成了近红外光乳腺肿瘤诊断成像特点。【10】方法： I计算机红外线扫描时要求在稍有光线的暗室中进行。病人取坐位，检查者先触诊受检者乳房，然后将光源探头置于受检者乳房下方，移动探头从各不同方向扫描乳房。光源由弱到强根据病人乳房大小随时调节。红外摄像对准被检乳房并调准焦距及光亮度使显示器屏幕图像清晰。选择最佳图像进行捕捉，变换色彩选择最便于观察的彩色画面输入计算机。进行计算机及存贮记录，得出诊断。【11】近红外线扫描的乳腺分型【12】：分型是根据:(1)灰阶度( 不同的灰阶度是由近红外光透过乳腺组织后, 因乳腺本身结构的不同, 局部含血红蛋白量的范围和数量不同、疾患的致密度不同而产生的不同灰度的吸光影来决定的。 0级为正常乳腺, 透光良好, 均匀一致。 1级为浅灰吸光团。 2级为中灰吸光团。 3级为深灰黑色吸光团。 4级为不均匀黑色及深灰色吸光影。(2)倒环影( 乳腺有疾患时, 近红外线扫描, 可见以光源为中心向外由暗渐亮的有层次的倒环影, 它有层次及层宽度的变化, 有分级定量的近红外线扫描仪显示更为明显。出现倒环均为阳性所见, 但确定病变性质需根据倒环的层次灰阶度, 层宽及与血管的关系而定。(3)血管影( 乳腺的近红外线扫描血管影可分成3型,即VA ， VB ， VC。 VA 型血管为纤细而少的血管影像。 VB 型血管呈网状分布, 有时血管较粗大, 但走行尚属正常。两侧对称呈镜面像。 VC 型血管为局部分布的与A,B型2型不同的异常血管, 常与不同灰阶度的吸光影相连， 血管常呈突然增粗、迂回、分支增加、有放射型、周围型、引流型、分支型等类型。诊断标准【13】：， 目前尚无统一的诊断标准。参照文献方法，加以改进后拟订：(1) 正常乳腺的近红外线图象：近红外线透过乳腺，在荧光屏上从光源中心向外依次为白、浅灰、灰、深灰、灰黑五种色环。若出现色调倒置，或在浅色区出现深色调，则表示异常。正常乳腺血管分布基本对称，数量相同，外形光滑由上向下延伸并逐渐变细。妊娠、哺乳期妇女乳腺透光很差；(2) 乳腺癌红外线图象：由于乳腺癌增长速度高于正常组织病灶本身血红蛋白含量较高(血红蛋白对近红外光吸收率较高)，故图像上表现出块状阴影及其周围血管的异常改变。典型的乳腺癌图像大多是灰影与周围血管改变并存阴影周边血管图形增多、增粗及出现棒状血管、放射状血管和粗大的血管中断于肿块；(3)早期乳腺癌：往往仅表现为局部的血管增多，细小血管扭曲成团及小的片状边缘不整齐灰影。几种图像特征【14】： 1) 正常乳腺图乳房里均匀一致的浅灰色 高密度型. 或透光色 低密度型. , 有(一 枝 静脉. 血管分布于乳内, 走行连续,形态规则, 根据图像灰度变化, 高密度型常见于发育期后任何年龄组的妇女, 皮下脂肪厚腺体组织较致密者。低密度型则多见于老年妇女)少数青年妇女亦可见, 主要是腺体组织萎缩, 皮下脂肪少者。2)乳腺癌图典型之图像表现为血管数目增多, 粗大, 屈曲或小血管丛生, 有局限的灰影。呈次深灰色一深灰色, 包块阴影往往较临床们诊大, 有时尚可见到血管穿过灰影或突然中断现象。3）乳腺增生症血管数量基本正常, 但血管较粗, 走向连续, 边界模糊,乳腺内呈雾状, 片状。灰影与血管无明显关系。4)乳腺纤维瘤一般不能显影, 较大或含纤维组织多的腺瘤在乳腺中出现, 局限的椭圆形或圆形的浅灰团块影, 边界清楚, 与周围血管无明显关系。5)乳腺脓肿及乳腺炎乳腺图像呈中灰色, 有时尚可见深灰色或深黑团块灰影。血管粗大, 屈曲但与包块无明显关系, 连续动态观察, 图像可有明显差异。检查时的注意事项：1）正确识别图像是诊断的关键, 操作者应对各种不同图像特征认真分析, 排除干扰因素及伪图。2）检查时间最好在月经后14天内,此时乳腺组织处于“ 宁静状态” 不易受内分泌干扰。3）有怀疑者要动态观察, 当图像异常, 但又不能肯定诊断时, 可连续复查12次。总结： 红外线扫描法于20 世纪90 年代后已被广泛用于乳腺癌15-17、食道癌18、宫颈癌【19-24】、大肠癌25、胆囊癌26、脑部肿瘤27、白血病【28,29】、胃癌【30】以及腮腺癌【31】等细胞或组织的研究, 并已获得了一些有意义的结果。【6】本文重点介绍了近红外线扫描在乳腺肿瘤诊断方面的临床应用，并较详细的阐述了其原理及使用方法以及成像结果分析。我们有必要相信，近红外线扫描还在继续高速发展，有望成为一种快速、方便的无创伤检测乳腺肿瘤的临床诊断新方法，值得推广应用。参考文献：1吴阶平,裘法祖,黄家驷.M外科学第6版，北京：人民卫生出版杜2000, 8318362何晓燕.彩色多普勒超声对乳腺癌的诊断及鉴别诊断价值.J中国全科医学.2010，13,(6)：206320653王敬稳，赵见喜，鹿强高场强MRI与钼靶X线摄影联合应用对乳腺癌的诊断价值.J河北医药.2009，31,(3)：2874于国清,贾景磊.J放射学实践.2001,16,(1):45-46.5王冶波,张恒义,郑筱祥.J国外医学生物医学工程分册.1999,22,(3):158-163.6曹书霞,韩华云,鲍改铃.红外光谱法在癌症早期诊断中的应用.J光谱实验室.2003,20,(6):924-926.7李庆波，徐智，徐怡庄等.傅里叶变换红外光谱法用于体表无创性检测乳腺肿瘤的研究.J高等学校化学学报.2004,(11)8吴瑾光. 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