激光诱发自体荧光诊断大肠癌光谱参数分析
中国肿瘤临床 2000年第7期第27卷 论著
作者：曹建彪 李世荣 高革 翟力平
单位：曹建彪(北京军区总医院消化内科 北京市 100700)；李世荣(北京军区总医院消化内科 北京市 100700)；高革(北京军区总医院消化内科 北京市 100700)；翟力平(北京军区总医院消化内科 北京市 100700)
关键词：激光诱发自体荧光；大肠癌；诊断
摘要 目的：探讨激光诱发自体荧光(LIF)诊断大肠癌光谱参数的意义。方法：采用激光诱发自体荧光技术对61例大肠癌标本进行了检测。结果：56例(91.8%)癌标本主峰峰强度＜5500U，次峰峰强度＜2000U，波谷强度＜1800U；而相应的非癌对照组织主峰峰强度＞11000U，次峰峰强度＞4000U，波谷强度＞3800U；相差分别为1∶3.36、1∶5.94、1∶5.22。与非癌组织比较，癌组织主峰波长略偏红光，次峰略偏紫光，主、次峰间的波下降速率相对较缓。用本研究标准判别，LIF诊断大肠癌，敏感性为91.8%，特异性为100%。结论：癌组织与非癌组织的LIF有明显差异，LIF作为一种无创性内镜下恶性病变的筛检方法，用以引导内镜活检有良好的发展前景。
Analysis of laser-induced Fluorescence Spectra in Colorectal Cancer Specimens
Cao Jianbiao Li Shirong Gao ge et al(Department of Gastroenterology,Beijing Army General Hospital,Beijing)
Abstract Objective:To analyse the significance of laser-induced fluorecence(LIF) spectra in diagnosis of colorectal cancinoma.Methods:Sixty one cases of specimens of colorectal cancinoma were detected using the technique of LIF.Results:The positive rate was91.8%(56/61).The intensities of the first wave peak,the second wave peak and the trough in cancer specimens were＜5500u,2000u and 1800u respectively,while those in the control group were＞11000u,4000u and 3800u respectively.The ratio of cancer/control were 1∶3.36,1∶5.94 and 1∶5.22 respectively.Compared to the control group,the wave length of the first wave peak transferred to red,and the second wave peak to violet.The waves of the control group declined relatively slower than those in the cancer group,but 5 of 61 specimens had none of these typical spectra.The pathological findings revealed abundant intracellular fibrous tissue in 2,and the diagnosis of another 3 cases were not certain probably due to variation of submucosal structure.The sensitivity of LIF was91.8%,the specificity 100%.Conclusion:It is significant difference between the cancer tissue of colorectal cancer and non-cancerous tissue when examined by lIF.Therefore LIF is an ideal nontraumatic examination in diagnosing colorectal cancer.
Key Words Laser-induced Fluorescence Colorectal neoplasm Diagnosis
近年来，我国大肠癌的发病率呈逐年增加趋势，严重威胁着人们的生命和健康［1］。大肠癌早期可无任何症状，临床诊断的病例，多属中、晚期，5年存活率不超过50%。因此，早期诊断大肠癌便成为一个很困难又很必要的研究课题。结肠镜检查是目前确诊大肠癌最有效的手段，但操作过程中主要凭借医生的经验进行活检，带有一定的盲目性，早期病变容易漏诊、误诊。激光诱发自体荧光(Laser-induced fluorescence,LIF)理论上可以区别肿瘤组织与非肿瘤组织，将这一技术与内镜技术结合，可区分癌和非癌组织，准确引导活检，提高活检的正确率。我们对61例大肠癌标本进行了LIF检测，现将结果报道如下。
1 材料与方法
61例大肠癌标本，均源自我院普通外科手术切除之标本，诊断依据病理结果确定。其中，结肠腺癌27例，结肠恶性淋巴瘤2例，直肠腺癌28例，直肠鳞癌3例，直肠重度异型增生1例。
新鲜标本未经任何固定处理，离体30分钟内完成检测。将波长337nm激光通过光纤激发癌组织，选择距病变区5cm左右正常组织作为对照，所有激光检测区域均同时取材行病理检查。激光所诱发的荧光经OMA2000软件系统处理并记录。
统计各特征点波长及峰强度结果，并行t检验。
计算各特征点之间中位点附近波变化速率，以此反映波形变化缓急。
2 结果
激光诱发的自体荧光光谱见附图，癌组织和对照组织的荧光波形形状相似，均有主峰和次峰。主峰波峰为A点，次峰波峰为C点，两峰间波谷为B点；与非癌组织比较，癌组织的荧光波形明显偏低。
附图 大肠癌标本及对照组织LIF光谱
56例(91.8%)癌标本主峰峰强度＜5 500U，次峰峰强度＜2 000U，波谷强度＜1800U；而对应的对照组织主峰峰强度＞11 000U，次峰峰强度＞4000U，波谷强度＞3 800U，各特征点波长及峰强度统计结果见附表。
癌组织与对照组织各特征点波长比较，A点波长轻度红移(偏向红光波长)；C点波长轻度紫移；B点两组相似；癌组织同对照组织A、B、C点峰强度比较，分别为1∶3.36、1∶5.94和1∶5.22，差别显著(P＜0.05)。
癌组织A、B间中位点附近波变化速率为41.4±6.2U/nm，对照组织为186.0±15.2U/nm；癌组织C、B间中位点附近波变化速率为6.0±2.9U/nm；对照组织为22.3±4.7U/nm；二组比较，差别明显。
附表 56例大肠肿瘤与对照组织各特征点波长及峰强度比较 (
±s)
| 项目 |
癌标本 |
对照组织 |
峰强度比值 |
| A点 |
| 波长(nm) |
467.0±6.6 |
462.1±2.9 |
| 峰强度(U) |
3 680.0±1 686.7 |
12 373.2±1 845.3 |
1∶3.36 |
| B点 |
| 波长(nm) |
414.9±4.4 |
414.4±3.6 |
| 峰强度(U) |
851.6±491.0 |
5 055.8±934.4 |
1∶6.94 |
| C点 |
| 波长(nm) |
393.7±7.3 |
397.6±6.4 |
| 峰强度(U) |
984.5±568.4 |
5 143.9±986.1 |
1∶5.22 |
* 癌与对照组织比较，P＜0.05
** 癌与对照组织比较，P＞0.05
另有5例(8.2%)检测结果并不完全符合上述特点，癌组织与对照组织A、B、C点峰强度比较，其中2例几乎无差别，3例相差不显著(相差均不超过50%，P＞0.05)；这5例标本中，2例为直肠腺癌，病理可见有大量纤维组织；3例病理报告为结肠腺癌，其中2例为菜花状肿物，1例为溃疡性癌，LIF检测点选择标准与其它肿瘤标本一致。
用本研究标准判别，LIF诊断大肠肿瘤，敏感性为91.8%，特异性为100%。3 讨论
目前大肠癌的筛查方法包括：粪便潜血试验(如Hemoccult)、粪便免疫潜血试验(如Hemeselect)、结肠镜检查或乙状结肠镜检查、钡灌肠检查、充水结肠超声检查法(hydrocolonic ultrasonography)、K-ras基因突变检测等。上述检查方法中结肠镜检查加活检是大肠癌最理想的筛查方法［2］。虽然现在结肠镜型不断更新、技术日臻完善，但早期癌的发现还主要依赖内镜医师的经验进行活检，无明确的客观标准，尤其是平坦型早期癌很难用肉眼判断，故易致漏诊、误诊。近年来，LIF技术在生物及医学领域的研究和应用发展十分迅速。所谓LIF是指生物组织被一定波长的激发光激发后，处于激发态的分子在下降到基态过程中，以光量子的形式释放出所吸收的能量，也就是说，无需外加光敏物质、生物组织受激发后就可产生荧光，故又称为自发荧光(Autofluorescence)。自发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不同，其所对应的自发荧光光谱也不同，这种特异性的LIF可作为内镜下确定活检部位的对照指标，有助于提高癌的早期检出率［3］。
国内外学者近年来在LIF诊断肿瘤方面做了大量的研究工作。Yakshe［4］等发现，无论癌还是非癌组织，荧光光谱都表现为两个峰，与我们观测的结果一致。本研究显示，癌与非癌组织比较，癌组织主峰波长略偏红光，次峰略偏紫光。癌组织主、次峰间的波下降速率比非癌组织相对较缓。Romer［5］也报道了相似的发现。
从本研究结果看，癌与非癌组织的LIF差异主要反映在主、次峰及波谷的强度方面，91.8%癌组织A、B、C三点峰强度与相应的非癌组织比较，相差分别为1∶3.36、1∶5.94、1∶5.22，统计学上有显著性差异(P＜0.05)。Marchesini［3］报道结肠腺癌与相应正常组织比较，峰强度比值在1∶1.5～1∶5之间，癌组织明显偏低。Hung［6］报告正常组织峰强度是癌组织的5～6倍，与我们的结果相似。
本组资料中有5例(8.2%)未表现出上述特点，对照病理，2例癌细胞间可见到大量纤维组织，是否提示纤维组织增生者其LIF与正常组织差别不大，因本组资料有限，难以做出结论。另3例病理为结肠腺癌，尚无法解释造成LIF差别不显著的原因，推测也可能与粘膜下组织结构差异有关。
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)等荧光成分，并提出癌组织反映的自体荧光来自生物体内的内源性卟啉；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胞浆中含有荧光物质，而正常组织的细胞中则没有［6］；Bottirol［7］的研究比较深入，认为短激发波长(＜350nm)导致不同病变组织荧光光谱强度不同的原因，取决于组织结构(如胶原含量)的不同，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)。
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LIF差异的根本原因不明，但正如本组研究结果所示，LIF作为一种无创性内镜下恶性病变的筛查方法，用以引导内镜活检有良好的发展前景。
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，1994：1274
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 fluoresc
ence spectroscopy of adenomas,adenocarcinomas and nonneoplastic mucosa inhuman colon.J Photochem Photobiol Boil,1992;14:129
4，Yakshe PN,Bonner RF,Cohen P,et al.Laser-induced fluroescen
ce spectroscopy may distinguish colon cancer from normal human colon.Gastrointest endosc,1989;35:184
5，Romer TJ,Fitzmaurice M,Cothren RM,et al.Laser-induced fluo
rescence microscopy of normal colon and dysplasia in colonic adenomas;implication for spectroscopic diagnostic,Am J Gastroenterol,1995;90:81
6，Cothren RM,Sivak MV,Bam JV,et al.Detection of dysplasia at colonoscopy using laser-induced fluorescence;a blinded study.Gastrointset endosc,1996;44:168
7，Bottirol G,Groce AC,Locatelli D.Natural fluorescence of normal and neoplastic human colon:a comphrehensive "EX VIVO" study.Laser Surg med,1995;16:48
1999-08-12
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