共聚焦拉曼光谱技术对结直肠癌的诊断价值

1、共聚焦拉曼光谱技术对结直肠癌的诊断价值背景和目的结直肠癌 Colorectal cancer CRC 是全球最常见的恶性肿瘤之 一,其发病率和癌症相关死亡率分别排在所有恶性肿瘤中的第3 位和第 2 位。目前CRC勺确诊主要依靠结肠镜结合组织病理学检查，缺乏早期、快速、无创的筛 查手段。拉曼光谱是一种能够提供分子组成和生物组织结构的信息的非弹性散射技 术。它可以有效检测物质结构微妙变化 , 准确反映组织癌变过程中的生化信息改 变, 具有很高的临床应用价值。目前,拉曼光谱已有用于众多肿瘤的诊断，但其在CRC中应用的相关报道相 对较少。本研究从临床需求出发 , 运用共聚焦拉曼光谱技术对结直肠组织光谱

2、特 征进行分析 , 观察结直肠组织癌变过程中光谱特征的变化 , 探究拉曼光谱技术诊 断CRC的应用价值。方法本研究纳入了南方医科大学珠江医院 2021年5月至 2021年11月期间 行电子结肠镜检查并组织活检的 71位患者,对离体的结直肠组织行病理染色 :正 常结直肠组织 15例、结直肠腺瘤性息肉 40 例及结直肠腺癌组织 25 例, 总 共 80 例样本。利用共聚焦显微拉曼光谱仪采集各结直肠组织的拉曼光谱 , 分别采 用单因素方差分析 ANOVA、 主成分分析 PCA、 fisher 判别分析及偏最小二乘 法判别分析PLS-DA等多元统计分析方法对所得数据进行统计学分析,比拟 fisher判

3、别分析及偏最小二乘法判别分析PLS-DA在诊断CRC中的优劣性,利用 ROC曲线作为评价诊断效能的工具。此外,采用PLS-DA算法对腺瘤性息肉及不同分期的结直肠癌组织进行鉴别,以评估拉曼光谱技术在结直肠癌的早期诊断价值。结果运用 fisher 判别分析结 合留一样本交叉验证法判别结直肠组织 , 结果发现正常组的诊断敏感度、特异度 及准确率分别是 88.17%、98.43%、96.41%; 腺瘤组的诊断敏感度、特异度及准确 率分别是 85.15%、82.45%、83.76%; 腺癌组的诊断敏感度、特异度及准确率分别 是 74.34%、89.13%、84.39%; 正常组、腺瘤组、腺癌组对应的曲线

4、下面积分别为 0.9919 、 0.9881 、0.8808 。运用偏最小二乘法(PLS-DA)判别正常组与腺瘤组结直肠组织的敏感度、特异度、准确率及对应的曲线下面积分别是 100%、 87.39%、 90.80%、 0.9936; 正常组 与腺癌组结直肠组织的敏感度、特异度、准确率及对应的曲线下面积分别是 96.59%、 91.89%、 93.64%、 0.9840; 腺瘤组与腺癌组结直肠组织的敏感度、特异 度、准确率及对应的曲线下面积分别是 91.22%、 78.57%、 83.42%、 0.9266 。运 用PLS-DA算法判别腺瘤组与TNMI期结直肠癌的敏感度、特异度、准确率及对应 的

5、曲线下面积分别是 68.07%、 98.15%、 73.63%、 0.9440 。TNMI期与TNMI +E +W期结直肠癌的敏感度、特异度、准确率及对应的曲线 下面积分别是 75.93%、 71.28%、 72.97%、 0.8383。结论 (1) 通过分析比拟不同病 理类型的结直肠组织的拉曼光谱 ,发现结直肠组织在癌变过程中 , 其组成成分的 含量及结构的在分子水平上发生了明显的变化 :758cm-1 处腺癌组的拉曼谱峰相 对强度明显强于正常组及腺瘤组 ,在结直肠腺癌增生活泼 , 色氨酸表达增 加;1156cm-1处正常组的拉曼谱峰相对强度明显强于腺瘤组和腺癌组,在结直肠癌中B-胡萝卜素等抗肿瘤物质含量下降。(2)共聚焦拉曼光谱技术结合PLS-DA法或Fisher-判别分析法用于判别正常 结直肠组织、结直肠腺瘤性息肉、结直肠癌组织具有非常高的诊断效能 ; 在结直 肠腺瘤性息肉、结直肠癌组织的