时间：2022-06-09
漫反射光谱是生物组织自身固有吸收和散射之间相互作用的结果，主要取决于组织的光学性质。与正常组织相比，组织病变会导致细胞形态、细胞核大小、核浆比发生变化，这些变化会引起光学参数的明显变化，从而反映在漫反射光谱中。自体荧光光谱是通过检测组织自发荧光物质受到特定入射波长的激发后释放荧光来反映黏膜组织病变程度。在不同的生理和病理条件下，黏膜组织中的荧光物质还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）浓度会发生改变。
为提高黏膜组织病变检测的灵敏度和特异性，同时兼顾成本和信息丰富度，实现无创、高效的黏膜组织病变快速筛查，本团队使用漫反射光谱（DRS）技术和自体荧光光谱（AFS）技术，发展了基于亚扩散层漫反射与荧光联合光谱测量的黏膜组织病变筛查系统，同时利用DRS和AFS光谱信息分析特定化学物质的含量变化，实现黏膜组织早期病变的准确筛查。系统（图1）由光源模块、光纤联合探头、探测模块、主控模块和人机交互模块组成，通过采用合理的源探距离采集被试者黏膜组织表层亚扩散域的漫反射谱和自体荧光谱，并联合两种光谱信息实时分析被试黏膜组织病变程度。
图1 系统结构图
图2 系统实物图
为了评估系统性能，利用口腔黏膜组织开展了前期实验，实验采集人体口腔下唇黏膜和舌背黏膜源探距离500μm和900μm漫反射和自体荧光光谱，研究不同类型黏膜组织的光谱特性。下唇和舌部黏膜组织光谱测量结果表明，所发展的面向黏膜组织诊断的亚扩散域漫反射与荧光测量系统具备探测不同类型黏膜组织漫反射光谱和自体荧光光谱差异的能力，为进一步开展黏膜组织病变筛查的临床研究提供了应用参考。
图3 下唇和舌背黏膜组织光谱测量结果
为进一步验证所发展系统的临床应用潜力，我们在天津市口腔医院开展了临床实验，采集手术切除离体组织的漫反射光谱和自体荧光光谱，包括病变区域、周围正常区域以及二者交界区域。随机选取一例口底癌患者离体病变组织的光谱进行分析（图4），可以看出：在相同源探距离下，同一组织的病变、正常和交界区域的漫反射光谱主要在500-600nm波段存在差异；与正常组织相比，病变区域激发出的自体荧光光谱在635nm出现荧光峰，这种现象与病变组织中的内源性荧光物质卟啉的增加有关。此结果为进一步开展黏膜组织病变在体检测奠定了基础。
图4 病变组织实物与光谱。（a）口底癌切除组织；（b）漫反射光谱源探距离500μm；（c）漫反射光谱源探距离900μm；
（d）自体荧光光谱源探距离500μm；（e）自体荧光光谱源探距离900μm
