关于近年来癌症快速诊断方法的概述

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............................................................21.癌症..........................................................31.1癌症的病理..............................................31.2癌症症状................................................42.癌症的快速诊断技术............................................42.1传统方法................................................42.2针吸细胞学检查..........................................52.3傅里叶红外光谱(FTIR)癌症诊断............................62.3.1SIMCA结合FTIR法.................................72.4表面增强拉曼光谱技术(SERS)..............................72.4.1血液检测..........................................82.4.2唾液检测..........................................82.5基因芯片................................................92.6纳米技术...............................................102.6.1体内癌症标志物的检测和诊断.......................102.6.2体外癌症标志物的检测和诊断.......................112.7荧光剂法...............................................122.8尿液对羟基苯丙氨酸检测.................................123.总结与展望...................................................13参考文献.......................................................14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）、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。癌症症状鼻咽癌鼻水或痰中带血丝、反复性流鼻血口腔癌粘膜溃疡难愈合、出血肺癌持续性咳嗽、咳血乳癌乳房发现无痛肿块胃癌长期消化不良、黑色粪便肝癌右上腹疼痛、肝功能异常大肠癌时而便秘时而腹泻、粪便有血、体重变轻前列腺癌血尿、频尿宫颈癌异常的阴道出血、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，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,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]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：癌症名称研究者结肠癌Wong/YangLM乳腺癌LINGXF/Wong/范世杰/于舸/霍红/范晓燕宫颈癌韩伟/刘金绪肺癌孙雷明/张晓冬甲状腺癌刘仁明食道癌董义平/汪红艳鼻咽癌董勤胃癌徐怡庄胆囊癌孙学军表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。2.3.1SIMCA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(SoftIndependentModelingofClassAnalogy)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,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1928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(surfaceenhancedRama