关于近年来癌症快速诊断方法的概述

2021年3月1日发(作者：赵越)




关于近年来癌症快速诊断方法的概述

目录

研究背景

...................... ..................................
2

摘 要
............................................. ...............
2

1.
癌症
........ ..................................................
3

1.1
癌症的病理

..............................................
3

1.2
癌症症状

................ ................................
4

2.< br>癌症的快速诊断技术
.................................. ..........
4

2.1
传统方法
......... .......................................
4

2.2
针吸细胞学检查

..........................................
5

2.3
傅里叶红外光谱
(FTIR)
癌症诊断

............................
6

2.3.1 SIMCA
结合
FTIR
法

.................................
7

2.4
表面增强拉曼光谱技术
(SERS)
..............................
7

2.4.1
血液检测

..........................................
8

2.4.2
唾液检测
.................. ........................
8

2.5
基因芯 片
............................................. ...
9

2.6
纳米技术
................ ...............................
1
0

2.6.1
体内癌症标志物的检测和诊断
.......................
1
0

2.6.2
体外癌症标志物的检测和诊断
.......................
1
1

2.7
荧光剂法
............... ................................
1
2

2.8
尿液对羟基苯丙氨酸检测

.................................
1
2

3.
总结与展望
................ ...................................
1
3

参考文献
...................................... .................
1
4





研究背景
:
癌症目前作为世界上目前最为危害人类健康的三大疾病的一种 ，
现有技术对
于其晚期的治愈还有待攻克，
所以，
相比于晚期治愈能在早期及 时发现并开始治
疗一直是现有条件下治愈癌症最有效的医疗手段。
换而言之，
癌症的早 期检测的
准确度与及时性与患者生存率挂钩。现有的癌症诊断技术主要根据病症、病史、
和各种 辅助的光学成像技术，
遗憾的是早期的癌症患者并无明显的症状，
即使近
年来的影像学 诊断技术得到发展，
尤其是内窥镜检测技术和标志物检测诊断的临
床结合应用，使肿瘤的诊断与 准确定位成为可能
,
但是在很多方面尚不能满足日
益发展的临床工作的需要。比如一些 早期病变在常规检测中难以发现
,
同时诊断
受操作者经验影响等
,
存 在一定的局限性。

综上所述，
快速而又准确癌症诊断技术对于现阶段人类战胜癌症具 有重大的
意义
,
也值得生物、
化学、
医学、
信息相关领域的 科研人员进行广泛的科研研究。






摘要
癌症是目前最为严重人类生命健康的疾病之一
,
也是当前医学领域吃吃未能攻克的难题
.
在过去的二十年来，癌症发病率、死亡率、年轻率呈“三
线 同步走高”的趋势。据数据显示，
2008
年到
2030
期间，我国癌症的发 病病例
可能由
1270
万增长至
2220
万
,
其中 致死病例将从
760
万发展到超过
1300
万。
目
前人类还 没发现能完全治疗晚期癌症的方法，
但是对于早期癌症与肿瘤，
已经有
了相当大的治愈 率。
所以说能够早期快速准确检测癌症是目前为止全世界科学家
都急切解决的问题。
本 文总结了多年来癌症快速检测诊断领域各种方法，
并在总
结的基础上对短期类最有可能广泛应用 于我国的诊断方法进行了预测。


关键词

癌症

诊断方法

快速高效诊断






1.
癌症

癌症，
在中医学中称为岩，
其实由于 控制细胞增殖机制失常从而引法的疾病，
恶性肿瘤是期中最为常见的病症，
不过对于恶性肿瘤与 癌症常混合使用。
癌症除
了分裂失控外，
如果不加以及时治疗，
继续发展还会 侵入周围正常人体组织，
而
且癌细胞的扩散可以经由体内的血液循环和淋巴系统扩散到人体各器 官，
甚至大
脑。
[1][2]

1.1
癌症的病理

细胞分裂
（细胞增殖）
是普遍发生于机体几乎所有组织的常见生理过程。
通< br>常细胞增殖和细细胞凋亡会达到平衡，
而且受到严格的生理控制以保证器官和组
织的完整 性。
不过在
DNA
的遗传过程中可能会引起突变或是基因缺陷，
这导致遗传这一有序的过程受到改变。
这一影响不单影响于此次细胞分裂的子细胞，
而且
对 于其自细胞的分裂也会有影响。
随着细胞的生长复制，
新突变的累积会如同滚
雪球般，
严重的是最后疯狂增值的细胞一般会发展成良性肿瘤甚至恶性肿瘤。
良
性肿瘤虽然不会 入侵到人其他部分
（扩散到别的人体组织）
但是期中少数也会压
迫到重要器官导致危害 生命的情况存在。
恶性肿瘤则会入侵其他组织或器官，
转
移到人体其他部分而危及患者 生命。
[1.2]

但是现有的癌症病例也表明，
人类的癌症可能经由传染引 起，
病毒与器官移
植等均有可能引起人体内细胞的癌变。如发生于与狗的史狄克式肉瘤。
[3][4]


图

1.1.1
：细胞的癌变




1.2
癌症症状

大致上癌症的症状可分为三类：

局部症状
:
身体异常肿胀或者肿块 ，引起疼痛或者溃疡出血。这些均为肿瘤
压迫到了周遭组织从而引起的病症
,
如黄疸。

恶性转移的症状
:
肝或者淋巴结肿大、咳嗽甚至出血、骨头疼痛、 神经系统
病症或者骨骼因肿瘤转移而引起的骨折。
虽然癌症末期会出现疼痛的病症，
但 疼
痛往往是由于恶性转移而引起的伴随症状。

全身性的症状
:
贫血 、食欲不振、体重大幅度骤降、体质频繁生病、大量出
汗甚至夜间盗汗，
除了这些常见的症状外 往往还伴随着肿瘤伴随综合症。
肿瘤伴
随综合症，其指的是新陈代谢过程、循环系统（呼吸）< br>、神经系统、荷尔蒙水平
等方面由于机体因新生恶性肿瘤出现紊乱的临床症状，
但其实由 于肿瘤的转移或
入侵而间接引起的
[5]
。

不过上述各种病症都可 能是由于非癌症的其他疾病引起的，
故确诊仍需要更
佳的鉴别诊断手段。


癌症

鼻咽癌

口腔癌

肺癌

乳癌

胃癌

肝癌

大肠癌

前列腺癌

宫颈癌

症状

鼻水或痰中带血丝、反复性流鼻血

粘膜溃疡难愈合、出血

持续性咳嗽、咳血

乳房发现无痛肿块

长期消化不良、黑色粪便

右上腹疼痛、肝功能异常

时而便秘时而腹泻、粪便有血、体重变轻

血尿、频尿

异常的阴道出血、分泌物增加


表
1.2.1
：常见癌症症状

2.
癌症的快速诊断技术

2.1
传统方法

中国 每年超过
100
万人死于癌症，
近
200
万人被确诊，
癌症 在我国不少城市
已成为了排在首位死亡病因
,
且近
200
万人种只有
130
万人在接受治疗
[6]
。癌症
的发病率不仅逐渐上升，
而且发病年龄也趋于年轻化。
近年来，
随着各种诊断设
备和治疗方法的不断更新，< br>癌症的早期确诊率与治疗率一直在逐渐增加，
不过仍
然存在许多的问题。其中一个主要的 原因是肿瘤的延误诊治现象普遍
[7]
。在最近
的
30
年中，用于癌 症诊断的设备和技术已经有了大的提高，如核磁共振与超声
技术等的应用，
这方面的进步已经使 得许多无法发现的病症现在能够得以及时确
诊。
不过通过大量的临床与实践证明，
治疗 的及时与否直接决定了肿瘤治疗手段
（化疗，
放疗）
的治疗效果。
然而可惜的 是临床上的癌症医疗大多数是属于中晚
期的恶性肿瘤。
但是对于肿瘤患者来说，
各种影 像技术能发现的瘤体已经不是早
起，
因为从正常细胞转为肿瘤细胞，
需要一个十分漫长 的过程。
传统的癌症分类
研究主要以肿瘤的形态学表征为基础，
但这种分类方法存在着 很大的局限性。
因
为具有相似的组织病理学表征的癌症，临床症状不同，对于治疗的反应也不同 。
只有少数情况下，
具有相似形态学表征的癌症亚型可以依照不同的发病机理分类。

常见的传统方法包括肿瘤形态的组织病理学分析、
组织化学分析、
免疫显形
分 析以及细胞遗传学分析。
[8]


图
2.1.1
：常见癌症传统检测

2.2
针吸细胞学检查

针吸细胞学
(FNAC)
检查指的是应用细针收集病变处组织学标本并依次进行
行显微 镜检查的技术。这是一种损伤小而快速的诊断方法
,
诊断转移和复发性肿
瘤的敏感性和 特异性都很高
,
较

影像学和生化学检查有更高的准确性，
且最主要
的优点是创伤性小
。
但是

由于不能显示组织结构
,
而使某些病例不能确定诊断。
所以就像其他的侵入性检查一同
,
针吸细胞学检查也存 在一定风险误诊与漏诊率。
针吸细胞学检查可缩短检查时间
,
甚至可在门诊完成
,
这使患者可以更快地
到专科去治疗。一项评
FNAC
技术应用效果的研 究显示
:
它可以减少超过
1/4
的
医疗费用。如果得到很好的应用< br>,
细胞针吸学技术能够为癌症的诊断甚至随访提
供一种高速、精确和简便的手段。
[9]

目前关于
FNAC
法主要的应用使在与组织切片或者
X< br>射线定位结合于甲状腺
癌的快速诊断
[10-12]
以及与
B
超彩超相结合应用于各种相关淋巴组织癌症
（包括下
腺、腮腺、甲状腺与其他淋巴组织）快速诊 断
[13-17]
。

2.3
傅里叶红外光谱
(FTIR)
癌症诊断

鉴于癌细胞 系由机体内正常细胞转化而来，而人体各组织和细胞均由核酸、
蛋白质、
糖类、
脂质与 其他的生物分子组成，
只是它们在不同组织和细胞内的构
型、
构象以及各组成成分构成 比例不同。
由于细胞和组织的红外光谱能反映出酸、
蛋白质、糖类以及脂质分子在细胞中分布、 组成、构象所发生的变化，所以，从
分子水平上来说傅里叶红外光谱可以显示出正常的组织和癌变组织存 在的不同，
有可能发展成癌症渐变、快速、准确的诊断方法。
[18]

< br>我国通过超过
2000
多次应用了红外光谱诊断的临床病例，在癌症诊断方面
取 得了巨大的成果，其中检测收集了超过
1000
张包括食道、胃、肠、肝脏、胆
囊、肾 、肺、黑色素瘤、舌、颌下腺、腮腺、甲状腺和乳腺等在类的红外光谱。

下表总结了红外光谱对各种癌症的诊断：

癌症名称

结肠癌

乳腺癌

宫颈癌

肺癌

甲状腺癌

食道癌

鼻咽癌

胃癌

胆囊癌

研究者

Wong /Yang LM
LING XF/Wong/
范世杰
/
于舸
/
霍红
/
范晓燕< br>
韩伟
/
刘金绪

孙雷明
/
张晓冬

刘仁明

董义平
/
汪红艳

董

勤

徐怡庄

孙学军

表
2.3.1FTIR
应用癌症表

由表，
我们能看傅里叶 变换红外光谱法应用面相当广泛，
且我国研究者对其
研究较多，这意味着
FTIR法是目前为止我国最有可能实现癌症早期快速诊断的
方法。




2.3.1 SIMCA
结合
FTIR
法

傅里叶变换红外光谱方法
( FTIR)
被应用于肿瘤检测的研究，
但目前
,
一通过
观察并对比 分析谱图上诸如峰位、
峰值、
峰差等多个谱图数据可以得出正常组织
与癌变组织的差别 。
不过单纯的通过人为判断任然会带来不小的误诊漏诊率，
所
以要想对光谱中所包含信 息更为深入系统的研究
,
则需要计量学与电子信息技
术的结课
,
才能克服传统鉴别方法缺陷。

SIMCA( Soft Independent Modeling of Class Analogy)
方法。是一种有监督模
式识别方法 。
该方法是对训练集中每一类样本的量测数据矩阵分别进行主成分分
析
,
并且能构建每一类的主成分模型
,
之后在此基础上分别试探将该未知样本的
各信息与标准的各类样本数学模型进行拟合
,
借此以确定其属于具体的哪一类。

采用中红外光谱图谱与
SIMCA
技术能够快速对人体组织进行是否恶性肿瘤
判别
,
相对其他方法来说该方法具有方便 、
快速、
精确等特点
,
具有较强的可靠性
与应用价值
,< br>可为癌症的早期快速诊断提供科学的方法依据
,
有利于癌症检测方
法的进一步研究
,
并有希望发展成为一种肿瘤快速诊断的新方法。
[20]

2.4
表面增强拉曼光谱技术
(SERS)
物理学家拉曼于
192 8
年在实验室观测到拉曼效应。由于拉曼散射信号强度
弱，相应降低了检测物质的灵敏度。Brabec
等对光滑银电极表面进行粗糙化处
理后首次获得高质量的拉曼光谱，
这种与表面粗糙程度相关的增强效应，
被称为
SERS(surface enhanced Raman spectroscopy)
即表面增强拉曼光谱效应。
SERS
技术自 从被发现后在表面科学、
生命科学、
材料科学以及分析科学等学科领域中
中一直迅速发 展并得到了较为广泛的应用。


表
2.4.1
拉曼光谱远原理