激光荧光光谱诊断恶性肿瘤的研究进展

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[收稿:2000—07—20]

(责任编辑　栾　奕)

激光荧光光谱诊断恶性肿瘤的研究进展100700　北京市,北京军区总医院消化内科　翟力平　李世荣

激光是本世纪60年代最重大的科学技术成就之一,以其高亮度、高方向性、高单色性等突出特点,广泛运用于农业、通讯、医疗、军事等各个方面,并在科学技术的许多重大领域里,引起了革命性的变化。

激光荧光光谱技术用于诊断疾病具有灵敏、快速等优点,患者易于接受。所以近年来国内外应用荧光光谱诊断肿瘤的研究相当活跃,特别是早期诊断肿瘤方面已获得了一定进展,成为医学应用中的一个重要方面。荧光分为原子荧光、分子荧光、自发荧光、外源性荧光。

1　激光荧光光谱在诊断上的应用

1.1　激光荧光光谱仪　随着激光技术的发展,氙离子激光、氮分子激光、氪离子激光、可调染料激光等均作为激励光源,可观察并记录肿瘤组织的特征荧光,激光荧光光谱仪由激励光源、传输光纤及荧光检测记录系统三部分组成。

1.2使用荧光药物诊断肿瘤　用激光荧光谱技术诊断肿瘤的方法早在70年代初期就引起了人们的关注。近年来获得新发展,肿瘤荧光辐射有两种类型:一是由肿瘤组织本身经紫外光激发的,称自体荧光;另一种是聚集在肿瘤组织上荧光物质作光敏剂经激发后发出,然后根据荧光光谱对肿瘤进行鉴别诊断。使用荧光药物诊断肿瘤为其中的一种,在生物医学研究中常用的荧光物质主要有荧光素钠盐,血卟啉衍生物,即HPD(Hematoporphy rin Dirivative)。

荧光素钠盐是在医学临床诊断中很早就被采用的一种生物染料,属三苯甲烷的衍生物,为水溶性。其水溶液经紫外光激发,能产生黄绿色荧光,峰值约在522nm。荧光素钠盐,对恶性肿瘤有亲和性,在氦镉激光照射下会发出肉眼可见的黄绿色荧光,这就是癌肿鉴别的依据。上海、西安等地用氦镉激光照射口服或灌肠,静注荧光素钠盐的肿瘤患者,对胃癌,子宫颈癌,鼻咽癌进行了早期诊断,其临床诊断的准确率达到85%以上。西安医学院附属一院给患者用3g荧光素钠,加入150ml生理盐水中保留灌肠1～3h,然后把输出功率为20mV 的氦钠激光经光导纤维导入胃内进行胃镜检查,若为黄绿色荧光就为癌肿组织,癌的检出率为94%。南通医学院使患者口服1g荧光素钠1～2h后,再用氦镉激光照射患者病变部位,癌肿处黄绿色或紫绿色荧光。100例激光荧光法检查患者与病理检查一致有84例,占84%。

荧光素钠盐对肿瘤的亲和力和滞留时间均不如HPD,自70年代激光和光导纤维技术的发展为HPD诊断及治疗恶性肿瘤带来了新的飞跃。

HPD是卟啉类化合物的一种,其分子式为C34H38O6N4。它的Pπ共轭体系的化学结构式使其很容易接受光能而产生电子跃迁而发射荧光。其吸收光谱是320～500nm,峰值波段在390～410nm,而它的荧光发射光谱是600～700nm,峰值波在620～640nm,HPD在人血清中的荧光激发光谱的峰值波长为405nm,荧光发射光谱的峰值波长是630nm和690nm,不同波长的光激发荧光的效率有明显的差别。因此,一般尽可能选择HPD荧光激发光谱中的峰值波长作为激发光的波长。

HPD在恶性肿瘤上的积累和滞留时间比周围组织和良性肿瘤上要大的多,经动物实验用HPD注射在移植有恶性肿瘤的小鼠上,注射量为10mg/kg,经24～48h后,发现肿瘤上含量比皮肤大两倍,比肌肉大10～15倍,而HPD从肿瘤组织排出体外比正常组织晚72h。

利用HPD诊断肿瘤的基本方法有:给患者静脉注射一定量的HPD,注射2d后用紫外激光照射病变部位,凡能发出红色荧光者,就被诊断是恶性肿瘤为阳性。早在1935年,Rass2 mussen Taxdal用500～1000mg大剂量血卟啉给11例癌肿患者静脉注射,其中8例用光照射,出现红色荧光。血卟啉衍生物制成后,注射剂量减为2～5mg/kg,而在肿瘤中的荧光效应进一步提高。1966年,Lipson对121例癌肿可疑患者进行检验,高度评价了HPD荧光检查术对恶性肿瘤的诊断价值。特别是对其中14例患者活检为阴性,而HPD荧光检查为阳性,然后在荧光显示处取活检,证实有恶性变化。对13例活检诊断为良性宫颈病变患者,但在显示红色荧光处取活检,其中10例有异常增生,1例慢性炎症,说明对癌肿前期诊断有价值。1968年,Greorie等人报道了对226例肿瘤患者的诊断结果,其中173例患者有恶性肿瘤,所检查癌肿有乳腺癌,宫颈癌,喉癌,肺癌,基底细胞癌,皮肤鳞癌,食道癌,黑色素癌,视网膜细胞癌等。荧光诊断为阳性的有132例,占76.4%,而18例假阳性已证明是由于技术原因造成。其他53例患有良性肿瘤中有12例可以看到弱荧光为假阳性。1979年Doiron 报道了用荧光内窥镜和影像增强系统诊断出仅有100nm厚的癌肿。北医大用输出功率为25mW的氦镉激光或30～50mW的氩离子激光照射有HPD的145只金地黄地鼠模型的111块鳞状上皮癌标本和113块重度上皮异常增生标本,实验结果鳞状上皮癌和重度上皮异常增生全部显示出红色荧光,轻度上皮增生荧光显示率也达到98.44%,他们同时用HPD对353例癌肿患者诊断,其准确率达到88%,说明激光HPD荧光法对癌肿和癌前病变均有一定的诊断意义和价值。

以上用HPD荧光目测法观察荧光色泽和强度,优点是简单直观,缺点是灵敏度较低,没有客观的科学指标可记录和对比,容易产生主观误差。另外有些正常组织在紫外光照射下

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中国煤炭工业医学杂志2000年10月第3卷第10期