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拉曼光谱用于胃癌诊断技术的研究

作　者: 王兴伟
导　师: 李晓舟
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 拉曼光谱 血清 胃癌 萎缩性胃炎 主成分分析
分类号: R735.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


激光光谱诊断技术具有高效、快速、准确、低成本的特点,对临床医学检测具有重要意义。根据激光诱导拉曼光谱能反映出分子的结构信息及其微小环境变化这一特征,本文以血清作为研究对象,旨在寻找胃癌早期诊断的辅助性手段。本论文应用拉曼光谱技术,以氩离子激光器输出的488.0nm和514.5nm激光作为激发光源,在500nm～620nm和520nm-640nm范围内采集了20例正常人、30例胃癌患者和20例萎缩性胃炎患者的血清拉曼光谱和荧光-拉曼光谱。并创造性地使用了主成分分析与判别分析相结合的方法对拉曼光谱数据进行了分析和处理。对所得拉曼光谱、荧光-拉曼光谱和拉曼二阶导数谱进行统计分析后发现：三种血清样品的拉曼光谱和荧光-拉曼光谱存在明显的差异；拉曼二阶导数谱线的负峰值位置几乎相同,正常人的二阶导数谱线最陡,萎缩性胃炎患者次之,胃癌患者的最为平缓；正常人的荧光峰红移量Δλ小于13nm,而胃癌患者和萎缩性胃炎患者红移量则大于13nm；萎缩性胃炎患者的拉曼峰相对强度比参数为μ>1.0,而胃癌患者为μ<1.0,以参数μ=1.0作为两者的区分标准获得灵敏度为80%、特异度为82.9%、准确率为81.8%；使用SPSS对50例胃癌和萎缩性胃炎患者血清样品的拉曼光谱数据进行主成分分析,根据主成分得分散点图,能够快速区分胃癌和萎缩性胃炎患者血清样品,且灵敏度为90%、特异度为95%、准确率为92%。散点图分析结果与理论分析得到的贝叶斯判别方程的判别结果完全相同。此分析方法准确率较高,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分析和讨论,认为拉曼光谱的变化主要是由p-胡萝卜素影响,黄素、血卟啉衍生物和锌卟啉等物质含量的变化和血清组织微环境变化的共同作用可能是荧光峰红移产生的原因。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章 绪论  12-24
  1.1 拉曼光谱在医学及诊断上的应用  12-14
  1.2 拉曼光谱在癌症诊断中的应用  14-18
  1.3 血清拉曼光谱诊断的研究现状  18-19
  1.4 拉曼光谱在胃癌诊断中的应用  19-22
  1.5 课题研究的主要内容  22-24
    1.5.1 选题目的及意义  22
    1.5.2 研究的主要内容  22-24
第2章 拉曼散射原理  24-31
  2.1 光的散射  24-25
  2.2 拉曼散射的经典理论解释  25-26
  2.3 拉曼散射的量子理论解释  26-27
  2.4 拉曼散射的类型及应用  27-29
    2.4.1 共振拉曼散射  27-28
    2.4.2 表面增强拉曼散射  28
    2.4.3 拉曼散射的应用  28-29
    2.4.4 拉曼散射光谱的特点以及优缺点  29
  2.5 血清中的发光物质对拉曼光谱的干扰  29-30
  2.6 本章小结  30-31
第3章 实验装置及参数确定  31-39
  3.1 实验装置  31-36
  3.2 仪器参数的选择  36-38
    3.2.1 激光功率的选择  36-37
    3.2.2 单色仪狭缝的选择  37
    3.2.3 锁相放大器的参数选择  37-38
    3.2.4 采集参数的选择  38
  3.3 本章小结  38-39
第4章 光谱数据信息提取  39-49
  4.1 光谱数据的预处理  39
  4.2 光谱曲线的平滑  39-41
  4.3 光谱曲线的微分处理  41-42
  4.4 主成分分析法  42-47
    4.4.1 主成分分析原理  42-43
    4.4.2 主成分的计算方法  43-45
    4.4.3 主成分分析的基本步骤  45-47
  4.5 判别分析  47
  4.6 诊断的评估指标  47-48
  4.7 本章小结  48-49
第5章 胃癌萎缩性胃炎血清的拉曼光谱研究  49-64
  5.1 血清拉曼光谱研究的准备工作  49-51
    5.1.1 血清样品制备  49-50
    5.1.2 最佳激发波长的确定  50
    5.1.3 实验方法  50-51
  5.2 血清光谱图分析  51-55
    5.2.1 血清拉曼光谱图分析  51-53
    5.2.2 血清的荧光-拉曼光谱图分析  53-55
    5.2.3 血清拉曼二阶导数光谱图分析  55
  5.3 血清拉曼峰相对强度分析  55-57
  5.4 血清拉曼光谱数据的主成分分析  57-61
  5.5 机理的分析与讨论  61-63
    5.5.1 血清拉曼光谱的产生机理分析  61-62
    5.5.2 红移产生机理的讨论  62-63
  5.6 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-72
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  72-73
致谢  73

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中图分类: > 医药、卫生 > 肿瘤学 > 消化系肿瘤 > 胃肿瘤
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