人胃癌组织标本的荧光光谱参数分析
作者：高革 李世荣 曹建彪 李静 李士拥 张继光
单位：高革 李世荣 曹建彪 李静 北京军区总医院(100700) 消化内科；李士拥 张继光 普通外科
关键词：激光；光谱法，荧光；胃肿瘤；诊断
中国激光医学杂志990308摘要
目的 探讨激光诱发自体荧光(LIF)诊断胃癌的可行性及重要光谱参数。
方法 采用激光诱发自体荧光技术对43例胃癌患者的手术标本进行了检测。
结果 癌组织荧光强度主峰为4695u±3063u，次峰为1453u±1537u，峰谷为1428u±1529u，而相应的对照组织荧光强度主峰为12259u±3547u，次峰为4385u±1967u，峰谷为3021u±2072u；主峰、次峰、峰谷对照组织/癌组织荧光强度比值分别为2.6∶1、3.0∶1、2.1∶1。对照组织与癌组织比较，癌组织主峰波长略偏红光侧，次峰波长略偏紫光侧。主峰、次峰、峰谷三点综合比较，对照组织/癌组织荧光强度比值≥2的标本占83.7%(36/43)。以此值作为判别标准，诊断胃癌敏感性达83.7%。
, 百拇医药
结论 对照组织与癌组织的LIF荧光强度有明显差异，LIF作为一种无创性恶性病变的筛检方法，应有良好的应用前景。
Analysis of Laser-Induced Fluorescence Spectra
In 43 Gastric Carcinoma Specimens
GAO Ge, LI Shirong, CAO Jianbiao, LI Jing,Department of Gastroenterology
LI Shiyong, Z HANG Jiguang
Department of General Surgery, Beij ing Army General Hospital, Beijing 100700
, 百拇医药
ABSTRACT
Objective This study was to determine whether laser-induced fluores cence(LIF) could be used to diagnose gastric carcinoma and to determine the major characteristics of this LIF.
Methods LIF of 43 gastric carcinoma surgical specimens was tested.
Results In 36 of 43 specimens(83.7%), the intensities of the first and second wave peak were 4 695 u±3063u and 1453 u±1 537u, respectively, and the wave trough was 1428 u±1529u . But in normal tissues, they were 12 259 u±3 547u, 4385u±1967u and 3021u±2072u, respectively. The ratio of normal tissue/cancer were 2.6∶1, 3.0∶1 and 2.1∶1, recpectively. In cancer lesions, the wavelength of the first wave peak shifted to red and that of the se cond wave peak shifted to violet. The diagnostic sensitivity was 83.7%.
, http://www.100md.com
Conclusions The results showed, there were obvious differences between the LIF of carcinoma and non-carcinoma tissues. The use of LIF may have a bright prospect in earlier cancer detection as a non-traumatic examination method .
Key Words Lasers; Spectrometry, fluorescence; Stomach neo-plasms; Diagnosis
胃癌是我国高发恶性肿瘤，但是约70%的患者患病早期无任何症状，给早期诊断带来一定的困难。胃镜检查是目前确诊胃癌最确切有效的方法，然而对于扁平型或浅溃疡型早期胃癌易漏诊、误诊[1,2]。激光诱发荧光(laser-induced fluorescence,LIF)技术理论上可实时区分肿瘤与非肿瘤组织[3]。为探讨用LIF诊断恶性肿瘤的可行性和重要参数数据，我们对43例胃癌患者的手术标本实施了LIF检测，现报道如下。
, http://www.100md.com
资料和方法
1.对象 43例胃癌患者，男性33例，女性10例；年龄19～78岁，平均55岁。43例胃癌TNM分期介于T1N0M0～T3N1M0之间，病理诊断均为腺癌。
2.方法 手术切除标本，未经任何固定处理，离体30min内完成检测。采用美国多通道色谱仪与国内氮分子激光器，通过光纤以波长为337nm的激光激发肿瘤组织，选择距病变区5cm以上“正常”组织作为对照组织。激光所诱发的荧光经OMAⅢ2000软件系统处理并记录。所有激光检测区域均同时取材进行病理检查，对照病理检查结果分析荧光光谱特征。本组主要统计荧光光谱主峰、次峰、峰谷波长(nm)及荧光强度(u)，同时计算对照组织/癌组织荧光强度比值。采用t检验进行统计学处理。
结 果
, http://www.100md.com
胃癌患者手术切除标本经激光诱发的荧光光谱如图1所示。从图1可以看出，癌组织与相应对照组织的荧光光谱形态相似，但癌组织各特征峰的荧光强度明显偏低。癌组织与相应对照组织各特征峰波长及荧光强度统计结果见表1。癌组织与相应对照组织比较，各特征峰波长的差异无显著意义(P>0.05)；但荧光强度的差异有显著或非常显著意义(P<0.05或P<0.01)。
A.对照组织主峰First wave peak of the control tissues B.对照组织次峰Second wave peak of the control tissues C.对照组织峰谷Wave trough of the control tissues A1.癌组织主峰First wave peak of cancer tissues B1.癌组织次峰Second wave peak of cancer tissues C1.癌组织峰谷Wave trough of cancer tissues
, 百拇医药
图1 胃癌患者手术切除的癌组织及相应对照组织的激光诱发荧光光谱
Fig.1 Laser-induced fluorescence spectra of gastric carcino-ma and control specimens
各特征峰的对照组织/癌组织荧光强度均值比主峰为2.6∶1，次峰为3.0∶1，峰谷为2.1∶1。
统计了43例胃癌患者手术切除标本荧光光谱各特征峰对照组织/癌组织荧光强度比值的分布(表2)，结果显示，将主峰、次峰、峰谷三点综合比较，对照组织/癌组织荧光强度比值≥2的标本占83.7%(36/43)。以此值作为判别标准，诊断胃癌的敏感性达83.7%。有7例患者的标本(占16.3%)未表现出上述特点,其中1例为溃疡型癌,6例为菜花状癌。
讨 论
, 百拇医药
LIF是指生物组织被一定波长的激光激发后，处于激发状态的分子在下降到基态过程中，以光子的形式释放所吸收的能量；也就是说，无须外加光敏物质，生物组织受激发后就可产生荧光，故又称为自体荧光(auto-fluorescence)。自体荧光的产生与生物体特定的分子结构有关，所以不同的生物组织由于其分子结构的不同，其所对应的自体荧光光谱也不同[2,3]。LIF的这种特异性是其作为内镜下活检的参照指标、实时区分癌与非癌组织的理论依据。
国内外学者近年来在LIF诊断方面作了大量的研究工作。萧树东等[4]报道，用Xe+激光作激发光，胃癌和部分萎缩性胃炎在630nm或690nm波长处有特征峰出现，而浅表性胃炎和浅表萎缩性胃炎均无此特征峰；而Yashke等[5]研究发现，无论癌还是非癌组织，荧光光谱都表现为两个峰，我们的观察结果与之相似。本研究显示，癌组织荧光光谱波长与对照组织比较，癌组织主峰波长略偏红光，次峰略偏紫光。这与Romer等[6]的报道结果相似。
, http://www.100md.com
从本组研究结果看，癌组织荧光光谱峰强度明显低于对照组织，83.7%的标本，主峰、次峰、峰谷三个特征点对照组织/癌组织荧光强度比值≥2。若将检测标本中三个特征点对照组织/癌组织荧光强度比值≥2作为癌的诊断标准，其敏感性即为83.7%。本组有7例患者(16.3%)的标本无上述特点，其中1例为溃疡型癌，6例为菜花状癌，是否提示伴纤维增生的肿瘤其LIF与对照组织差别不明显，有待进一步研究证实。
表1 胃癌患者手术切除的癌组织与相应对照组织荧光光谱各特征峰波长及荧光强度(
±s)
Tab.1 Wavelength and intensities of laser-induced fluorescence of gastric cancers and control tissues(±s) 检测标本
, 百拇医药
Specimens
标本数
Number of
specimens
波长Wavelength(nm)
荧光强度Intensity(u)
主峰
First wave peak
次峰
Second wave peak
峰谷
Wave trough
, 百拇医药
主峰
First wave peak
次峰
Second wave peak
峰谷
Wave trough
癌组织Cancer
43
466.5±3.8
390.0±7.4
414.7±3.9
4695±3063**
, 百拇医药
1453±1537*
1428±1529*
对照组织Control
43
464.6±2.5
392.2±7.6
415.1±4.8
12259±3547
4385±1967
3021±2072
*与对照组织比较Comparedwiththecontroltissues,P<0.05 **与对照组织比较Comparedwiththecontroltissues,P<0.01表2 43例胃癌患者手术切除标本荧光光谱各特征峰对照组织/癌组织荧光强度比值的分布
, http://www.100md.com
Tab.2 Distrubution of ratio of control/cancerintensities in 43 specimens 对照组织/癌组织
荧光强度比值
Value of control/cancer
intensity ratios
主峰
Firstwavepeak
次峰
Secondwavepeak
峰谷
Wavetrough
, http://www.100md.com
标本数
Number of specimens
百分比(%)
Percent
标本数
Numberofspecimens
百分比(%)
Percent
标本数
Number of specimens
百分比(%)
Percent
, http://www.100md.com
1
4
9.3
4
9.3
7
16.3
2
7[〗16.3
8
18.6
15
34.9
, http://www.100md.com 3
12
27.9
7
16.3
4
9.3
4
7
16.3
2
4.6
4
9.3
, http://www.100md.com
5
4
9.3
10
23.3
0
0.0
6
5
11.6
0
0.0
5
11.6
, http://www.100md.com
7
4
9.3
4
9.3
0
0.0
8
0
0.0
4
9.3
1
2.3
, 百拇医药
≥9
0
0.0
4
9.3
7
16.3
造成癌组织与非癌组织LIF不同的原因目前还未达成共识。有人认为LIF的变化与非癌组织中所含的荧光物质有关，如组织中的胶原、NADH(烟酰胺嘌呤二核苷酸)、FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)等；有人认为非癌组织和癌组织的区别在于癌组织发育异常的上皮细胞细胞质中含有荧光物质，而正常组织的细胞中则没有[3,7]。我们的研究结果表明癌组织与非癌组织均有荧光光谱，似支持前者观点。有研究表明，短激发波长(<350nm)主要导致不同病变组织荧光光谱强度不同，可能与组织结构(如胶原含量)不同有关，特别是与粘膜下层的结构有关；长激发波长(>350nm)主要导致光谱形状的差异，这种差异可能来自机体与肿瘤组织的相互作用如炎症反应、组织变性过程中产生的荧光物质(如脂肪小体、中性粒细胞的大量颗粒)[8]。
, 百拇医药
综上所述癌组织与非癌组织的LIF存在着明显的差异。虽然这种差异的根本原因尚不明了，但正如本组研究结果所示，LIF作为一种无创性恶性病变的筛检方法，应有良好的应用前景。 参考文献
1 潘国宗，曹世植，主编. 现代胃肠病学. 北京：科学出版社, 1994. 989.
2 Ransohoff DF, Lang CA. Screening for colorectal cancer. N Engl J Med, 1991, 325:37.
3 Marchesini R, Brambilla M, Pignoli E, et al. Laser-induced fluore scence spectroscopy of adenomas, adenocarcinomas and non-neoplastic mucosa in human colon. J Photochem Photobiol B, 1992, 14:219-230.
, 百拇医药
4 萧树东，吴叔明，张德中，等. 内镜氙离子(Xe+)激光激发自体荧光在胃癌诊断中的应用. 内镜，1988, 5:129-131.
5 Yashke PN, Bonner RF, Cohen P, et al. Laser-induced fluorescence spectroscopy may distinguish colon cancer from normal human colon.
Gastrointest Endosc, 1989, 35:184-187.
6 Romer TJ, Fitzmaurice M, Cothren RM, et al. Laser-induced fluores cence microscopy of normal colon and dysplasia in colonic adenomas: implication for spectroscopic diagnosistic. Am J Gastroenterol, 1995, 90:81-87.
7 宋友才，金曼文. 体腔癌瘤的激光荧光光谱诊断. 应用激光, 1991, 11:233 -234.
8 Bottiroli G, Croce AC, Locatelli D. Natural fluorescence of normal and neoplastic human colon：a comphrehensive “ex vivo” study. Lasers Surg Med , 1995, 16:48-60.
(收稿日期：1998-08-24), http://www.100md.com
单位：高革 李世荣 曹建彪 李静 北京军区总医院(100700) 消化内科；李士拥 张继光 普通外科
关键词：激光；光谱法，荧光；胃肿瘤；诊断
中国激光医学杂志990308摘要
目的 探讨激光诱发自体荧光(LIF)诊断胃癌的可行性及重要光谱参数。
方法 采用激光诱发自体荧光技术对43例胃癌患者的手术标本进行了检测。
结果 癌组织荧光强度主峰为4695u±3063u，次峰为1453u±1537u，峰谷为1428u±1529u，而相应的对照组织荧光强度主峰为12259u±3547u，次峰为4385u±1967u，峰谷为3021u±2072u；主峰、次峰、峰谷对照组织/癌组织荧光强度比值分别为2.6∶1、3.0∶1、2.1∶1。对照组织与癌组织比较，癌组织主峰波长略偏红光侧，次峰波长略偏紫光侧。主峰、次峰、峰谷三点综合比较，对照组织/癌组织荧光强度比值≥2的标本占83.7%(36/43)。以此值作为判别标准，诊断胃癌敏感性达83.7%。
, 百拇医药
结论 对照组织与癌组织的LIF荧光强度有明显差异，LIF作为一种无创性恶性病变的筛检方法，应有良好的应用前景。
Analysis of Laser-Induced Fluorescence Spectra
In 43 Gastric Carcinoma Specimens
GAO Ge, LI Shirong, CAO Jianbiao, LI Jing,Department of Gastroenterology
LI Shiyong, Z HANG Jiguang
Department of General Surgery, Beij ing Army General Hospital, Beijing 100700
, 百拇医药
ABSTRACT
Objective This study was to determine whether laser-induced fluores cence(LIF) could be used to diagnose gastric carcinoma and to determine the major characteristics of this LIF.
Methods LIF of 43 gastric carcinoma surgical specimens was tested.
Results In 36 of 43 specimens(83.7%), the intensities of the first and second wave peak were 4 695 u±3063u and 1453 u±1 537u, respectively, and the wave trough was 1428 u±1529u . But in normal tissues, they were 12 259 u±3 547u, 4385u±1967u and 3021u±2072u, respectively. The ratio of normal tissue/cancer were 2.6∶1, 3.0∶1 and 2.1∶1, recpectively. In cancer lesions, the wavelength of the first wave peak shifted to red and that of the se cond wave peak shifted to violet. The diagnostic sensitivity was 83.7%.
, http://www.100md.com
Conclusions The results showed, there were obvious differences between the LIF of carcinoma and non-carcinoma tissues. The use of LIF may have a bright prospect in earlier cancer detection as a non-traumatic examination method .
Key Words Lasers; Spectrometry, fluorescence; Stomach neo-plasms; Diagnosis
胃癌是我国高发恶性肿瘤，但是约70%的患者患病早期无任何症状，给早期诊断带来一定的困难。胃镜检查是目前确诊胃癌最确切有效的方法，然而对于扁平型或浅溃疡型早期胃癌易漏诊、误诊[1,2]。激光诱发荧光(laser-induced fluorescence,LIF)技术理论上可实时区分肿瘤与非肿瘤组织[3]。为探讨用LIF诊断恶性肿瘤的可行性和重要参数数据，我们对43例胃癌患者的手术标本实施了LIF检测，现报道如下。
, http://www.100md.com
资料和方法
1.对象 43例胃癌患者，男性33例，女性10例；年龄19～78岁，平均55岁。43例胃癌TNM分期介于T1N0M0～T3N1M0之间，病理诊断均为腺癌。
2.方法 手术切除标本，未经任何固定处理，离体30min内完成检测。采用美国多通道色谱仪与国内氮分子激光器，通过光纤以波长为337nm的激光激发肿瘤组织，选择距病变区5cm以上“正常”组织作为对照组织。激光所诱发的荧光经OMAⅢ2000软件系统处理并记录。所有激光检测区域均同时取材进行病理检查，对照病理检查结果分析荧光光谱特征。本组主要统计荧光光谱主峰、次峰、峰谷波长(nm)及荧光强度(u)，同时计算对照组织/癌组织荧光强度比值。采用t检验进行统计学处理。
结 果
, http://www.100md.com
胃癌患者手术切除标本经激光诱发的荧光光谱如图1所示。从图1可以看出，癌组织与相应对照组织的荧光光谱形态相似，但癌组织各特征峰的荧光强度明显偏低。癌组织与相应对照组织各特征峰波长及荧光强度统计结果见表1。癌组织与相应对照组织比较，各特征峰波长的差异无显著意义(P>0.05)；但荧光强度的差异有显著或非常显著意义(P<0.05或P<0.01)。
A.对照组织主峰First wave peak of the control tissues B.对照组织次峰Second wave peak of the control tissues C.对照组织峰谷Wave trough of the control tissues A1.癌组织主峰First wave peak of cancer tissues B1.癌组织次峰Second wave peak of cancer tissues C1.癌组织峰谷Wave trough of cancer tissues
, 百拇医药
图1 胃癌患者手术切除的癌组织及相应对照组织的激光诱发荧光光谱
Fig.1 Laser-induced fluorescence spectra of gastric carcino-ma and control specimens
各特征峰的对照组织/癌组织荧光强度均值比主峰为2.6∶1，次峰为3.0∶1，峰谷为2.1∶1。
统计了43例胃癌患者手术切除标本荧光光谱各特征峰对照组织/癌组织荧光强度比值的分布(表2)，结果显示，将主峰、次峰、峰谷三点综合比较，对照组织/癌组织荧光强度比值≥2的标本占83.7%(36/43)。以此值作为判别标准，诊断胃癌的敏感性达83.7%。有7例患者的标本(占16.3%)未表现出上述特点,其中1例为溃疡型癌,6例为菜花状癌。
讨 论
, 百拇医药
LIF是指生物组织被一定波长的激光激发后，处于激发状态的分子在下降到基态过程中，以光子的形式释放所吸收的能量；也就是说，无须外加光敏物质，生物组织受激发后就可产生荧光，故又称为自体荧光(auto-fluorescence)。自体荧光的产生与生物体特定的分子结构有关，所以不同的生物组织由于其分子结构的不同，其所对应的自体荧光光谱也不同[2,3]。LIF的这种特异性是其作为内镜下活检的参照指标、实时区分癌与非癌组织的理论依据。
国内外学者近年来在LIF诊断方面作了大量的研究工作。萧树东等[4]报道，用Xe+激光作激发光，胃癌和部分萎缩性胃炎在630nm或690nm波长处有特征峰出现，而浅表性胃炎和浅表萎缩性胃炎均无此特征峰；而Yashke等[5]研究发现，无论癌还是非癌组织，荧光光谱都表现为两个峰，我们的观察结果与之相似。本研究显示，癌组织荧光光谱波长与对照组织比较，癌组织主峰波长略偏红光，次峰略偏紫光。这与Romer等[6]的报道结果相似。
, http://www.100md.com
从本组研究结果看，癌组织荧光光谱峰强度明显低于对照组织，83.7%的标本，主峰、次峰、峰谷三个特征点对照组织/癌组织荧光强度比值≥2。若将检测标本中三个特征点对照组织/癌组织荧光强度比值≥2作为癌的诊断标准，其敏感性即为83.7%。本组有7例患者(16.3%)的标本无上述特点，其中1例为溃疡型癌，6例为菜花状癌，是否提示伴纤维增生的肿瘤其LIF与对照组织差别不明显，有待进一步研究证实。
表1 胃癌患者手术切除的癌组织与相应对照组织荧光光谱各特征峰波长及荧光强度(
±s)Tab.1 Wavelength and intensities of laser-induced fluorescence of gastric cancers and control tissues(
±s) 检测标本, 百拇医药
Specimens
标本数
Number of
specimens
波长Wavelength(nm)
荧光强度Intensity(u)
主峰
First wave peak
次峰
Second wave peak
峰谷
Wave trough
, 百拇医药
主峰
First wave peak
次峰
Second wave peak
峰谷
Wave trough
癌组织Cancer
43
466.5±3.8
390.0±7.4
414.7±3.9
4695±3063**
, 百拇医药
1453±1537*
1428±1529*
对照组织Control
43
464.6±2.5
392.2±7.6
415.1±4.8
12259±3547
4385±1967
3021±2072
*与对照组织比较Comparedwiththecontroltissues,P<0.05 **与对照组织比较Comparedwiththecontroltissues,P<0.01表2 43例胃癌患者手术切除标本荧光光谱各特征峰对照组织/癌组织荧光强度比值的分布
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Tab.2 Distrubution of ratio of control/cancerintensities in 43 specimens 对照组织/癌组织
荧光强度比值
Value of control/cancer
intensity ratios
主峰
Firstwavepeak
次峰
Secondwavepeak
峰谷
Wavetrough
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标本数
Number of specimens
百分比(%)
Percent
标本数
Numberofspecimens
百分比(%)
Percent
标本数
Number of specimens
百分比(%)
Percent
, http://www.100md.com
1
4
9.3
4
9.3
7
16.3
2
7[〗16.3
8
18.6
15
34.9
, http://www.100md.com 3
12
27.9
7
16.3
4
9.3
4
7
16.3
2
4.6
4
9.3
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5
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23.3
0
0.0
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7
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0.0
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1
2.3
, 百拇医药
≥9
0
0.0
4
9.3
7
16.3
造成癌组织与非癌组织LIF不同的原因目前还未达成共识。有人认为LIF的变化与非癌组织中所含的荧光物质有关，如组织中的胶原、NADH(烟酰胺嘌呤二核苷酸)、FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸)等；有人认为非癌组织和癌组织的区别在于癌组织发育异常的上皮细胞细胞质中含有荧光物质，而正常组织的细胞中则没有[3,7]。我们的研究结果表明癌组织与非癌组织均有荧光光谱，似支持前者观点。有研究表明，短激发波长(<350nm)主要导致不同病变组织荧光光谱强度不同，可能与组织结构(如胶原含量)不同有关，特别是与粘膜下层的结构有关；长激发波长(>350nm)主要导致光谱形状的差异，这种差异可能来自机体与肿瘤组织的相互作用如炎症反应、组织变性过程中产生的荧光物质(如脂肪小体、中性粒细胞的大量颗粒)[8]。
, 百拇医药
综上所述癌组织与非癌组织的LIF存在着明显的差异。虽然这种差异的根本原因尚不明了，但正如本组研究结果所示，LIF作为一种无创性恶性病变的筛检方法，应有良好的应用前景。 参考文献
1 潘国宗，曹世植，主编. 现代胃肠病学. 北京：科学出版社, 1994. 989.
2 Ransohoff DF, Lang CA. Screening for colorectal cancer. N Engl J Med, 1991, 325:37.
3 Marchesini R, Brambilla M, Pignoli E, et al. Laser-induced fluore scence spectroscopy of adenomas, adenocarcinomas and non-neoplastic mucosa in human colon. J Photochem Photobiol B, 1992, 14:219-230.
, 百拇医药
4 萧树东，吴叔明，张德中，等. 内镜氙离子(Xe+)激光激发自体荧光在胃癌诊断中的应用. 内镜，1988, 5:129-131.
5 Yashke PN, Bonner RF, Cohen P, et al. Laser-induced fluorescence spectroscopy may distinguish colon cancer from normal human colon.
Gastrointest Endosc, 1989, 35:184-187.
6 Romer TJ, Fitzmaurice M, Cothren RM, et al. Laser-induced fluores cence microscopy of normal colon and dysplasia in colonic adenomas: implication for spectroscopic diagnosistic. Am J Gastroenterol, 1995, 90:81-87.
7 宋友才，金曼文. 体腔癌瘤的激光荧光光谱诊断. 应用激光, 1991, 11:233 -234.
8 Bottiroli G, Croce AC, Locatelli D. Natural fluorescence of normal and neoplastic human colon：a comphrehensive “ex vivo” study. Lasers Surg Med , 1995, 16:48-60.
(收稿日期：1998-08-24), http://www.100md.com