自體熒光成像技術在乳腺癌和結腸癌診斷中的應用

湯陌生

麗水市人民醫院　醫學工程科，浙江　麗水　323000

自體熒光成像技術在乳腺癌和結腸癌診斷中的應用

湯陌生

麗水市人民醫院醫學工程科，浙江麗水323000

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

[關鍵詞]自體熒光成像；乳腺癌；結腸癌；熒光光譜

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

本實驗說明了乳腺和結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。通過測量熒光圖像中各種組織的熒光強度，發現腫瘤組織的熒光強度高于正常組織、脂肪組織、血管組織。

1　材料和方法

1.1實驗樣本

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

1.2實驗方法與裝置

采集比較了多種波長條件下樣本的自體熒光圖像，對比了樣本的熒光光譜，發現激發光波長為300 nm，熒光波長為340 nm時，乳腺癌和結腸癌的熒光圖像有類似的熒光特性，其診斷結果與病理學診斷結果最為接近。

實驗裝置示意圖，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，以避免不規則的折射對自體熒光圖像的影響。光束經多功能光學測量計（Newport, Model 1835-e, Irvine，CA）的測量，到達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340 nm的窄帶濾光片（半寬度為5 nm）。熒光由圖像增強器放大以后，由鏡頭2成像。最終由相機（TM-72EX, Pulnix America Inc., Sunnyvale CA）采集后傳輸給電腦。

圖1　診斷乳腺和結腸癌組織的自體熒光成像裝置

1.3熒光成像及熒光強度的測量

熒光成像過程中，電腦接每秒鐘收到3個畫面，每個樣本的熒光圖像都是由50個畫面疊加在一起。顯示器上最終顯示的熒光圖像是樣品自體熒光強度的10倍。 根據病理結果與熒光圖像對比，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）來測量樣本中各組織的熒光強度。軟件測得的熒光值是樣本上所選的1 mm2面積的熒光強度，樣本中每個組織上分別取6個點進行測量，6個測量值的均值為該樣本中這一組織的熒光強度。

2　結果

在相同條件下，對21個樣本進行自體熒光成像。通過乳腺和結腸的自體熒光圖像與病理片的對照可以清楚的觀察到樣本中各組織有不同的自體熒光強度，見圖2～3。

圖2　(a) 乳腺導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，腫瘤的自體熒光強度高于正常組織；脂肪組織和血管組織的熒光強度要低于正常組織，其中血管組織的熒光強度最低。乳腺和結腸的腫瘤組織熒光強度與正常組織相比，差異有顯著性（P＜0.01）。

對于熒光數據分析運用了熒光比率探測方法[4]，正常組織的自體熒光強度作為其他組織（腫瘤、脂肪、血管）的自體熒光強度參照，測量結果用平均比率和標準差來表示（±SD），結果顯示，見表1。實驗結果為：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　病理診斷結果和相對于正常組織的自體熒光強度比率

3　討論

目前，國內外已經有大量關于利用自體熒光技術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熒光強度改變的機理還不清楚。許多研究認為自體熒光物質主要有膠原蛋白、二絡氨酸、聚糖等[6]，而腫瘤組織熒光強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發生了量和質的變化，而且大多數腫瘤都起源于上皮細胞。

自體熒光的改變與藥物熒光相比，優勢在于能直接反組織生化結構的改變[7-8]，并且不需要光敏劑，消除了光敏劑對病人的影響。以低劑量注射（0.35 mg/kg）血卟啉為例，48 h內能在皮膚中檢測到，在腫瘤等敏感區域2天內都能檢測到,這意味著血卟啉藥物在體內至少存在2天[9-10]。

自體熒光成像技術不會損傷腫瘤組織的生理狀態和正常細胞的生理功能，是一種無侵襲診斷技術，高分辨率的熒光成像系統還能用于診斷很小的腫瘤。自體熒光成像技術用于腫瘤診斷時，與自體熒光光譜技術相比，能提供的信息更為直觀，根據熒光圖像中各組織不同的熒光強度，還能對腫瘤組織進行分界[11]。

查閱了文獻，關于腫瘤和正常組織的自體熒光有兩種不同的結果[12]，有些研究的結果與本實驗的結果相同，認為腫瘤的熒光強度大于正常組織。這種差別也許是由于對樣本不同的處理方式和選擇了不同波長的激發光與熒光。本實驗結果證明了在300 nm波長光激發下，利用340 nm自體熒光成像技術診斷乳腺癌和結腸癌的可行性，測量出了腫瘤樣本中各個組織的熒光強度，給腫瘤的診斷提供了參考依據。也說明了乳腺和結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還能用于識別和診斷其他種類的腫瘤，但還需要通過更多的實驗來證明這一假設。

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作者郵箱：13600606463@126.com

[中圖分類號]R318.51

[文獻標志碼]A

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2014.04.011

[文章編號]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