傅里叶变换红外光谱检测乳腺癌相关研究

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,早期乳腺癌检出率相对较低,而中晚期乳腺癌治愈率低。傅里叶变换红外光谱（FTIR）是一种新型的分子和代谢水平的疾病检测技术,可先于形态学改变发现肿瘤的发生,具有客观、无损、快速、自动化的优点。本文综述近20年来与乳腺癌相关的FTIR研究,重点介绍该领域的发展过程,总结相关实验技术、数据分析方法和乳腺癌组织的主要光谱学特征,提出FTIR应用于乳腺癌检测所面临的挑战和未来可能的发展方向。     

卵巢癌的傅里叶变换红外光谱研究

目的研究应用傅里叶变换红外光谱（fourier transform infrared spectroscopy,FTIR）作为诊断卵巢癌的临床可行性。方法利用傅里叶变换红外光谱仪分析卵巢癌组织切片及正常组织红外切片,将二者的红外光谱图对照解析。结果卵巢癌组织切片的红外光谱图与正常组织的红外光谱图相比,具有明显且有规律的差异,包括癌变组织中核酸含量增加、糖原含量下降、氨基酸残基C-OH基团的结合氢键大部分遭到破坏、脂质的亚甲基链趋向无序等。结论可以利用FTIR法作为一种鉴别卵巢癌的临床诊断方法。     

癌症的傅里叶变换红外光谱分析研究进展

癌变组织和细胞与正常组织和细胞在分子水平上相比具有一些规律性的差异,主要包括:癌变组织中核酸含量增加、糖原含量下降、氨基酸残基C-OH基团的结合氢键大部分遭到破坏、脂质的亚甲基链趋向无序等。应用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)能将癌变组织和细胞分子水平上组成或结构的变化通过其红外谱图相关谱学参数的变化体现出来,从而提示我们可以利用FTIR法作为一种定量化鉴别癌症的手段。     

傅里叶变换红外光谱法鉴别山药正品、伪品及其习用品

目的对山药正品、伪品及其习用品的红外光谱进行对比分析,为其鉴别提供参考。方法采用傅里叶变换红外光谱法(fourier transform infrared,FTIR)测定山药正品、伪品及其习用品的红外光谱,分别应用导数光谱和傅里叶自解卷积对图谱进行转换处理,对比寻找山药正品、伪品及其习用品的光谱特征差异吸收。结果山药正品、伪品及其习用品的红外原始光谱除木薯外无明显差异,但经导数光谱变化后于2 370cm-1及500～1 200cm-1处出现明显的特征差异吸收峰,应用傅里叶自动解卷积转化后于800～1 200cm-1和1 700～1 750cm-1两个波段处出现具有明显特征差异的吸收峰。结论山药正品、伪品及其习用品的FTIR经过导数光谱和傅里叶自动解卷积转化后可出现明显的差异特征,应用该方法能较好地鉴别山药正品、伪品及其习用品。     

傅里叶变换红外光谱法快速鉴别硫磺熏蒸白芍药材

目的 对硫磺熏蒸白芍药材和产地白芍药材的水提物和醇提物进行对比分析.方法 利用傅里叶变换红外(FTIR)光谱法.结果 硫熏白芍和非硫熏白芍样品在4000～1 873 cm-1区域红外光谱特征相似,而在1873～400 cm-1区域硫熏白芍和非硫熏白芍样品差异明显.其中,硫磺熏蒸样品的水提物在约1 527,1077和648 cm-13处有固定吸收,在1 713,1630和614 cm-1处吸收峰较非硫熏样品明显左移.硫磺熏蒸样品的醇提物在647和614 cm-12处有固定吸收,在1717 cm-1处吸收峰较非硫熏样品明显左移.结论 应用傅里叶变换红外光谱法可以快速简便和直观有效地鉴别和区分硫磺熏蒸白芍药材.     

紫花地丁与长萼堇菜的傅里叶变换红外光谱鉴别

应用傅里叶变换红外光谱法对紫花地丁与长萼堇菜的提取物及不同萃取部位进行结构分析及鉴别研究。紫花地丁与长萼堇菜的提取物的一维红外谱图显示两者均具有芳香类物质,挥发性物质及糖苷类物质。两者不同萃取部位的二阶导数谱差异较为明显,尤其在970~800 cm^-1范围内的自动峰数量和峰强的差别明显。在石油醚萃取部位的二阶导数谱图中,紫花地丁出现了5个自动峰,而长萼堇菜有7个自动峰,且峰强大于紫花地丁;在氯仿萃取部位的二阶导数谱图中,长萼堇菜出现了6个自动峰,而紫花地丁则出现4个自动峰,二者峰强差别较小;在乙酸乙酯萃取部位的二阶导数谱图中,紫花地丁出现了6个自动峰,而长萼堇菜出现了4个自动峰。同时在乙酸乙酯萃取部位的二阶导数红外谱图中紫花地丁最强峰的出峰位置在1 467 cm^-1处,而长萼堇菜最强峰出峰位置在1 384 cm^-1处,可以将二者区分开。研究表明,一维红外光谱与二阶导数分析方法相结合,能够实现紫花地丁与长萼堇菜的区分鉴别,该法准确可靠,为紫花地丁及其他混淆品的鉴别提供新思路和新方法。     

关节滑液傅里叶变换红外光谱在颞下颌关节疾病诊断中的应用

目的 :利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)技术对人颞下颌关节液(synovial fluid,SF)样本进行分析,以探究FTIR技术在颞下颌关节疾病诊断及鉴别诊断中的应用价值。方法:共收集115例颞下颌关节滑液样本:正常组15例,不可复性关节盘移位(anterior disc displacement without renaturation,ADDWR)32例,颞下颌关节骨关节病(temporomandibular joint osteoarthritis,TMJOA)41例,特发性髁突吸收(idiopathic condyle absorption,ICR)27例。采集SF样本红外光谱数据。采用主成分分析(principal component analysis,PCA)对各组样本进行区分,偏最小二乘法判别(partial least squaresdiscriminate analysis,PLS-DA)建立预测模型并对预测效力进行评估。结果:通过PCA,TMJOA、ICR均能与正常关节液显著区分,而...     

Eca109细胞光动力损伤效应的傅里叶变换红外光谱分析

目的:研究光敏剂血卟啉单甲醚(HMME)对人食管癌细胞Eca109的光动力损伤效应.方法:将Eca109细胞分为光动力组和对照组(不加光敏剂、不照光).光动力组加入5 mg/L的HMME培养6 h后,用半导体激光器照射,光剂量为15 J/cm2.采集对照组和光动力组细胞的傅里叶变换红外光谱,比较2组的图谱.结果:与对照组相比,光动力组蛋白质的α螺旋、β折叠含量减少,无规卷曲和β转角含量上升.磷酸二酯基团的对称伸缩振动1 082 cm-1和反对称伸缩振动1 244 cm-1谱带均向高波数移动,强度减小,CH2、CH3基团的对称和反对称伸缩振动的4条谱带峰值明显减弱.结论:光动力损伤作用使蛋白质主链的有序结构减少,无序性增加,磷酸二酯键损伤,DNA单、双链发生断裂,膜上多种功能基团结构受损,从而导到癌细胞凋亡或坏死.     

肺癌组织与癌旁组织红外光谱的比较与分析

目的肺癌组织与癌旁组织红外光谱的比较与分析。方法应用傅里叶变换红外光谱仪,采集肺癌及癌旁正常组织粉末样品红外光谱,进行比较与分析。结果肺癌组织和癌旁正常组织的红外光谱表现出较大的差异性：1536cm^-1处蛋白质酰胺Ⅱ带和1169cm^-1处蛋白质分子C—OH伸缩振动谱带在肺癌组织中向高波数频移;肺癌组织中核酸分子磷酸二脂基团PO2^-的对称伸缩振动的相对吸收强度明显增强;正常组织中脂类分子弯曲振动谱带吸收峰相对强度明显强于甲基变角振动谱带的相对强度,而在肺癌组织中这两处吸收峰的相对强度大小基本相等。结论傅里叶变换红外光谱法可以用于对良、恶性肺部组织进行鉴别诊断,有望发展成为肺癌快速诊断的一种新方法。     

二维变换中的自傅里叶-菲涅耳函数

研究了二维变换中的自傅里叶-菲涅耳函数。为方便演算,提出了菲涅耳变换的一种新形式,证明了在一定的条件下,可构造自傅里叶-菲涅耳函数。其次,对于二维离散变换,提出了离散傅里叶变换和离散菲涅耳变换的新形式,证明了在一定条件下,可找到自离散傅里叶-菲涅耳函数。这些函数可用于光信息处理。     

Diagnosis of colon cancer with Fourier transform infrared spectroscopy on the malignant colon tissue samples

Background  Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) combined with chemometrics discriminant analysis technology could improve diagnosis. The present study aimed to evaluate the effects of FT-IR on malignant colon tissue samples in diagnosis of colon cancer.

Methods  Principal component analysis (PCA) and support vector machine classification were used to discriminate FT-IR spectra from malignant and normal tissue. Colon tissues samples from 85 patients were used to demonstrate the procedure.

Results  For this set of colon spectral data, the  sensitivity and specificity of the support vector machine (SVM) classification were found both higher than 90%.

Conclusions  FT-IR provided important information about cancerous tissue, which could be used to discriminate malignant from normal tissues. The combination of PCA and SVM classification indicated that FT-IR has a potential clinical application in diagnosis of colon cancer.

     

不同产地药材牛膝的红外光谱及红外导数光谱鉴别研究

目的 建立不同产地牛膝的红外光谱和红外导数光谱并对其差异性进行分析,为牛膝药材的快速鉴别提供依据。方法 运用傅里叶红外光谱技术结合二阶导数光谱对不同产地的牛膝药材进行鉴别,采用聚类分析和主成分分析对红外光谱数据进行统计分析。结果 牛膝的红外吸收峰主要在3 289、2 975、2 890、1 723、1 630、1 403、1 321、1 241、1 018、927、814、773 cm-1附近,虽然不同产地牛膝所含化学成分具有相似性,但不同产地牛膝红外吸收峰的位置和相对强度存在一定差异;并且在二阶导数红外图谱的1 800~800 cm-1波段中有更加明显差别,可以为其鉴别提供更准确的依据。聚类分析显示不同批次间相似度很高,主成分分析结果表明在1 723、1 630、927、814、651 cm-1等处的吸收峰对区分不同产地牛膝药材的贡献较大,内蒙古自治区赤峰市和河南省焦作市武陟县的牛膝药材综合评分较高。结论 红外光谱法与二阶导数光谱相结合不仅可以提供中药材所含化学成分的相关信息,还可以对其不同产地进行区分,实现对牛膝的快速鉴别。     

基于改进的遗传算法优化支持向量机的精馏塔故障诊断

针对支持向量机（SVM）参数的选取困难,提出了利用改进的遗传算法（IGA）对其参数进行优化。IGA采用代沟选择和可变交叉概率,确保当前种群中最适应的个体总是被连续传播到下一代,并使进化后期优化的对象比较容易稳定,计算效率提高。将基于改进遗传算法优化的SVM（IGA-SVM）训练算法应用于某醋酸共沸精馏塔的故障诊断,仿真实验结果表明：对比标准GA-SVM算法,IGA-SVM算法对故障数据能够得到较优的分类辨识结果,且该算法训练速度更快,便于工程应用,对精馏塔的故障诊断有显著的指导作用。     

FTIR方法研究若干味中药对SMMC-7721肝癌细胞的作用

目的:应用红外光谱法研究多味中药混合水提液对肝癌细胞的作用机制.方法:用傅立叶变换红外光谱法(FTIR)研究肝癌SMMC-7721细胞(空白组)及其经夏枯草、鱼腥草、柴胡、茵陈等4味抗癌中药水提液培养(中药组)20h后的红外光谱,考察光谱上表征蛋白质的酰胺带、核酸的磷酸二酯带等的峰形、峰位、峰强变化,以及部分特征峰峰强比的变化,并对各红外光谱进行聚类分析.结果:中药组与空白组的红外光谱在峰形、峰位、峰强度等均存在不同程度的差异,中药组的νs(PO2-)、νas(PO2)谱带多向低波数移动,νas(CH3)、δ(CH2)谱带多向高波数移动.中药组的νas(CH3)与νs(CH2)相对峰强比减小,νs(PO2)与δ(N-H)相对峰面积比值大多升高,分别提示对SMMU-7721细胞中膜结构的破坏作用、对DNA复制的抑制作用等.聚类分析将中药组与空白组分开,不归肝经的中药与归肝经的中药分开.结论:通过FTIR可以对由中药作用引起的细胞变化进行快速、有效的分析,对阐明中药的作用机制有提示作用.     

近红外光谱技术在HIE患儿脑氧饱和度检测的临床应用研究

目的：研究近红外光谱技术在新生儿缺氧缺血性脑病（Hypoxic ischemic encephalopathy,HIE）脑氧饱和度（regional oxygen saturation,rSO2）检测的临床应用价值。方法：收集我院2006年至2009年HIE患儿70例（包括轻度HIE组46例及中、重度HIE组24例）,同时收集产科同期的足月健康儿30例作为对照组,分别在12h、24 h、72 h用近红外光谱检测技术（near infrared spectroscopy,NIRS）测定安静状态下的rSO2,并使用脉搏血氧仪监测SpO2,进行组间比较。结果：NIRS数据显示3组不同时间rSO2组间差异有显著统计学意义（P〈0.05）,在轻型HIE组,各时间的rSO2差异有统计学差异（P〈0.05）;而SpO2监测分析,中、重度HIE组,轻度HIE组与对照组之间差异无统计学意义（p〉0.05）。结论：在新生儿HIE时,NIRS能准确监测rSO2,客观评价脑组织的氧合状态,为评价HIE患儿脑损伤程度提供客观、量化的依据。     

染色体分析、细胞学及肿瘤标志物检测对恶性腹水鉴别诊断的价值

目的评价染色体分析技术、细胞学检查和肿瘤标志物在鉴别恶性腹水中的联合应用价值。方法直接法制备中期腹水中染色体，观察分裂相的数目和结构，以异倍体≥10％，2个以上分裂相出现染色体结构异常为阳性标准；肿瘤标志物使用北京源德化学发光仪测定。结果47例恶性腹水，染色体分析有35例阳性（74．4％），107例良性腹水未见阳性结果，差异有显著性p〈0．01。细胞学检查：47例为恶性腹水中有阳性13例（27．6％），良性腹水均未找到癌细胞；肿瘤标志物检查恶性腹水阳性为69％，良性腹水阳性率6．3％。结论染色体分析技术在恶性腹水鉴别中具有灵敏度高、特异性强、投入少和成本低特点，对于临床上性质难以明确的腹水患者，在进行细胞学检查的同时，联合染色体和肿瘤标志物检测，可以大大提高恶性腹水的检出率。     

乙肝后肝硬化患者血清代谢组的核磁共振氢谱研究

目的应用核磁共振氢谱（1Hnuclear magnetic resonance,1HNMR）和主成分分析（principal componentanalysis,PCA）方法研究乙肝后肝硬化患者血清的代谢组变化。方法慢性乙肝患者血清20例和乙肝后肝硬化患者血清18例,采用BRUKER Avance 500 MHz超导核磁共振波谱仪进行检测,并运用模式识别方法分析乙肝后肝硬化患者血清代谢组变化。结果乙肝患者和乙肝后肝硬化患者血清的代谢组具有明显的差异。肝硬化引起血清中的脂和胆碱/磷酸胆碱降低,而乳酸、丙氨酸、甲硫氨酸、谷氨酰胺、肌酸以及葡萄糖的含量升高。结论通过上述代谢物的变化可以区分乙肝和乙肝后肝硬化患者。这种基于磁共振氢谱和主成分分析的代谢组学方法可以为肝硬化的诊断提供可靠的分子水平上的代谢依据。