第32卷，第9期 2012年9月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 32,No. 9.pp2427-2432 September，2012
结合多变量统计分析肝癌氧合血红蛋自表面增强拉曼光谱熊洋1，李云涛，郭燃2，饶凤飞，张建民1，司民真3，刘仁明3，唐伟跃1*
1.郑州大学物理工程学院，河南郑州450000 2.郑州大学附属肿瘤医院，河南郑州450000 3.楚雄师范学院光谱技术应用研究所，云南楚雄
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摘要采用二维纳米结构银膜作为基底，检测了30例肝癌患者和30例健康人氧合血红蛋白表面增强拉受散射(SERS)谱。利用主成分分析(PCA)结合独立变量：检验建立SERS光谱诊断多元统计算法模型，并用判别分析方法对此统计算法的诊断效果进行评价。实验结果表明，肝癌患者与健康人氧合血红蛋白SERS 光谱有明显区别。采用PCA分析结合独立变量：检验统计分析方法得出SERS光谱PCA得分三维散点图可以很好的区分健康人和肝癌患者。利用判别分析方法得出该统计算法诊断肝癌的特异性和灵敏度分别为 90%和96.7%，总判别正确率为93.3%。与健康人相比，肝癌患者氧合血红蛋白中吡略环的呼吸振动模式的数量、酪氨氮酸和苯丙氨酸的含量相对偏低。研究结果表明，氧合血红蛋白SERS光谱统计分析有望发展成为一种新型的肝癌诊断工具。
关键调光谱学；表面增强拉曼散射光谱；氧合血红蛋白；肝瘤
文献标识码：ADOI；10.3964/j.issn.1000-0593(2012)09-2427-06
中图分类号：0657.3
肝癌作为一种最常见、死亡率仅次于胃癌的恶性肿瘤，
引言
拉曼光谱技术简便、快捷、灵敏，能够提供分子的转动和振动信息，近些年，该技术已经成为多种癌症诊断的方法，面且是生物医学研究的热点之一[2，但拉曼散射存在一个缺陷，即分子的平均拉受散射截面小，特别对于生物大分子而言，其拉曼信号非常微弱，难以获得具有良好信噪比的拉曼光谱)。面表面增强拉曼散射光谱(SERS)具有比常规拉曼光谱大几万倍甚至几十万倍的增益系数，可以很好地葬灭生物分子的荧光，能够用相对较小的激光功率去激发生物分子，获得理想的SERS信号，而且对生物分子光损伤比较小，具有极高的检测灵敏度[1)。这些优点使得SERS技术成为一种研究生物大分子的重要手段，在化学、物理、生物医学、药物研究等众多领域广泛应用(49)，目前，应用SERS技术诊断癌症已经成为医学领域的一个重要方向，陈荣)、刘仁明[10]、自兴发等u]已经利用SERS技术分别对胃癌患者血浆、肝癌患者血清、白血病患者氧合血红蛋白和皮疹病血清进行了诊断，效果较好。
恶性度高、病情进展快，早期诊断是提高肝癌患者生存率的最佳途径。目前，肝癌检测一般都是测定血液中甲种胎儿球蛋白(AFP)和采用B型超声仪检查等方法，但AFP增高还可见于转移性肝瘤、慢性肝病、妊娠及生殖腺胚胎源性肿瘤及良性家族性AFP增高等，容易误诊或者耽误最佳诊断时机。B型超声仪检查虽然方便，价格低廉，无创伤，但其有很大的缺点，主要是存在超声检测言区。因此创建快速、简单、准确检验肝癌方法显得迫切而且重要。
本实验采用一种新型、高效、光谱重现性好的二维纳米结构银膜做为SERS基底，其等离子体共振带位于400～900 nm，一直延伸到近红外区，可与实验采用的785nm激光较好匹配。该波长一方面可以避免氧合血红蛋白分子的“光致损伤”，而且可以降低氧合血红蛋白分子的荧光效应[13]，分析了肝缩惠者和健康人氧合血红蛋白SERS光谱之间的区别，并结合主成分分析(PCA)、独立变量检验和判别分析统计方法对肝癌进行检测和诊断，其诊断特异性和灵敏度分别为90%和96.7%，总判别正确率为93.3%，效果较好。
收稿日期：2012-03-25，修订日期：2012-06-20
基金项目：国家自然科学基金项目(11064001，10864001)和云南省科技厅项目(2008ZC159M)资助
作者简介：熊洋，1987年生，郑州大学物理工程学院硕士研究生
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