生物組織由細(xì)胞構(gòu)成技術先進,而細(xì)胞由蛋白質(zhì)更多的合作機會、核酸、脂肪等拉曼信號較強(qiáng)的基本物質(zhì)構(gòu)成認為。疾病的產(chǎn)生往往伴隨組織和細(xì)胞的惡變,最早體現(xiàn)在蛋白質(zhì)服務好、核酸、脂肪等基本構(gòu)成物分子結(jié)構(gòu)構(gòu)象或數(shù)量上的變化提高鍛煉,但疾病初期這些變化的臨床癥狀和醫(yī)學(xué)影像表現(xiàn)往往并不明顯發展邏輯,因此對于初期癥狀不太明顯的病癥檢測仍需要尋求一些其他的技術(shù)手段和方法來實現(xiàn)早期診斷!
拿腫瘤檢測舉例有所提升,腫瘤的三種主要檢測方法為腫瘤標(biāo)志檢測聽得進、組織病理學(xué)診斷和影像學(xué)診斷[1]。腫瘤標(biāo)志物檢測易受個體差異以及某些良性疾病的影響先進水平,一般只能作為輔助手段便利性;組織病理學(xué)診斷是腫瘤診斷臨床應(yīng)用上的“金標(biāo)準(zhǔn)",該方法從組織和細(xì)胞尺度上進(jìn)行腫瘤的診斷重要平臺。組織病理學(xué)是一門非常復(fù)雜的學(xué)科深刻認識,要求檢測人員具有豐富的經(jīng)驗,對檢測人員的專業(yè)性要求較高應用提升,且診斷的時效差主動性,屬于有創(chuàng)的診斷方式創造性。影像學(xué)診斷一般借助熒光成像或者其他顯微成像技術(shù),會引入外部標(biāo)記物道路,可能無法反應(yīng)正常的細(xì)胞環(huán)境規模設備。
拉曼光譜是一種分子診斷技術(shù),在生物分子水平上顯示出組織病理學(xué)評估的前景指導,在過去的20年中競爭力,通過全面的體外研究,拉曼光譜的準(zhǔn)確診斷能力已經(jīng)積累了大量的證據(jù)進一步完善。
拉曼光譜具有以下優(yōu)勢:
• 高特異性: 拉曼光譜對分子的特異性非常高集聚,可以準(zhǔn)確識別不同生物分子,有助于對腫瘤組織和正常組織進(jìn)行區(qū)分調整推進。
• 非侵入性: 拉曼光譜無需破壞樣品狀況,是一種非侵入性的檢測方法,可以在活體組織中進(jìn)行機製。
• 實時性: 拉曼光譜提供實時的分子信息積極,可以用于實時監(jiān)測手術(shù)中組織的生物化學(xué)變化。
• 化學(xué)多樣性: 拉曼光譜可以同時檢測多種生物分子堅持先行,包括蛋白質(zhì)、核酸滿意度、脂質(zhì)等情況較常見,提供了對生物組織化學(xué)構(gòu)成的全面了解。
• 無需標(biāo)記: 拉曼光譜無需對樣品進(jìn)行標(biāo)記主要抓手,避免了對生物體的額外處理體製,簡化了實驗流程。
• 對水不敏感:水的拉曼信號較弱創新科技,所以細(xì)胞可以在水環(huán)境中成像服務延伸,這意味著活細(xì)胞成像是可能的.
傳統(tǒng)的基于拉曼光譜的腫瘤診斷方法有體內(nèi)診斷和體外診斷。體外診斷通常采集腫瘤組織或癌細(xì)胞系具有重要意義、血液或血液成分進一步、腫瘤標(biāo)志物(CTC)等原材料進(jìn)行拉曼光譜數(shù)據(jù)的采集,采集到的數(shù)據(jù)多采用主成分分析-線性判別分析(PCA-LDA)等多變量統(tǒng)計分析方法來分析強大的功能,著力尋找正常樣本以及不同分期的癌變樣本之間的光譜差異實際需求,從而實現(xiàn)對不同腫瘤的診斷,根據(jù)文獻(xiàn)報道優勢,已經(jīng)可以通過拉曼光譜診斷出不通過部位的惡性腫瘤(癌癥)善謀新篇,如膀胱癌,腦癌便利性、肺癌方法、食管癌等行動力;但是這種光譜差異往往不是很明顯,只通過操作人員的經(jīng)驗很難進(jìn)行腫瘤的分期判別切實把製度;人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)算法引入保供,通過大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練,讓算法自動尋找差異并且判別是未來發(fā)展的趨勢協同控製。常規(guī)的體外診斷一般可以采用顯微共焦拉曼來進(jìn)行測試振奮起來,根據(jù)樣品的不同選擇合適的激發(fā)波長即可。
相比于體外診斷利用好,利用拉曼探頭進(jìn)行體內(nèi)診斷的難度更大深入各系統;主要體現(xiàn)在:
1. 體內(nèi)環(huán)境比較復(fù)雜,對探頭的要求較高系列,需要一定的耐腐蝕設(shè)計預下達;
2. 由于信號較弱,并且信號需要通過光纖的形式輸出到光譜儀中統籌推進,對探頭的收光能力要求較高方案;
3. 由于探頭的收光能力一般比顯微系統(tǒng)中物鏡的收光能力差,所以對后端光譜儀的通光能力要求非常高了解情況。
4. 跟內(nèi)窺鏡結(jié)合一般要求實時得到數(shù)據(jù)并且跟數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對深入,給出組織的風(fēng)險等級,以便給操作人員對應(yīng)的指導(dǎo)重要的。
雖然困難重重開展研究,但是科研人員依舊取得了不錯的進(jìn)展。
案例1:巴*特食管是食管腺癌的前兆相互融合,早期識別異型增生等高危病變對于提高患者生存率至關(guān)重要首要任務。用于診斷BE異型增生的傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡檢查受到診斷準(zhǔn)確性差和需要大量活檢取樣的限制,導(dǎo)致高昂的醫(yī)療成本和患者負(fù)擔(dān)不同需求。在新加坡進(jìn)行的研究涉及從373名具有不同組織學(xué)亞型的上消化道患者身上獲取體內(nèi)組織拉曼光譜發展,從而構(gòu)建了一個用于診斷BE異型增生的綜合拉曼庫,該系統(tǒng)允許在內(nèi)窺鏡檢查期間進(jìn)行實時總之、無創(chuàng)或微創(chuàng)光學(xué)活檢面向,以更高的精度針對高風(fēng)險組織區(qū)域[2]。
圖1 實驗裝置示意圖
案例2:炎癥性腸补に嚰夹g。↖BD)影響著全球大量個體效率,區(qū)分潰瘍性結(jié)腸炎(UC)和克羅恩病(CD) 缺乏金標(biāo)準(zhǔn)近年來。研究人員介紹了一項使用拉曼光譜對炎癥性腸病 (IBD) 進(jìn)行臨床表征的研究講道理,重點關(guān)注潰瘍性結(jié)腸炎(UC) 和克羅恩病(CD)技術先進。使用基于結(jié)腸鏡耦合光纖探針的拉曼光譜進(jìn)行了一項體內(nèi)研究更多的合作機會,以識別UC和CD的光譜特征延伸。通過使用統(tǒng)計技術(shù)分析收集到的光譜,他們開發(fā)了一種預(yù)測算法服務好,在區(qū)分CD方面實現(xiàn)了90%的靈敏度和75%的特異性[3]新趨勢。
圖2 實驗裝置示意圖
案例3:如果在手術(shù)過程中沒有檢測到所有的癌細(xì)胞,手術(shù)作為-種癌癥治療的有效性就會降低共謀發展,從而導(dǎo)致復(fù)發(fā)學習,對生存產(chǎn)生負(fù)面影響。為了在癌癥手術(shù)中最大限度地檢測癌細(xì)胞市場開拓,研究人員設(shè)計了一種術(shù)中原位措施、無標(biāo)記、光學(xué)癌癥檢測系統(tǒng)要落實好,該系統(tǒng)結(jié)合了固有熒光光譜緊密相關、漫反射光譜和拉曼光譜。使用這種多模態(tài)光學(xué)癌癥檢測系統(tǒng)先進技術,我們發(fā)現(xiàn)腦癌培訓、肺癌、結(jié)腸癌和皮膚癌可以在手術(shù)中原位檢測宣講手段,其準(zhǔn)確性重要工具、靈敏度和特異性分別為97%、100%和93%配套設備。這種高靈敏度的光學(xué)分子成像方法可以深刻地影響廣泛的外科和無創(chuàng)介入腫瘤學(xué)的范圍程序性能,通過提高癌癥檢測能力,從而減輕癌癥負(fù)擔(dān)對外開放,提高生存率和質(zhì)量生活[4]。
圖3 多模態(tài)光譜檢測系統(tǒng)
卓立漢光可以提供體外顯微共聚焦拉曼光譜儀深入交流研討, 也能提供醫(yī)用內(nèi)窺拉曼光譜儀資料。
1. 顯微共聚焦拉曼光譜儀 finder930。
Finder930全自動化拉曼光譜儀在卓立經(jīng)典的共聚焦拉曼光譜儀的基礎(chǔ)上關註度,新增了多種全新技術(shù)橫向協同,非常適用于體外的組織拉曼成像診斷測試:
1) 采用針孔共聚焦設(shè)計,空間分辨達(dá)到500nm敢於挑戰,軸向分辨<1um不斷創新,極大程度抑制了非共聚焦點外的熒光或者其他背景干擾;
2) 引入了高精度的自動化電動控制系統(tǒng)提供了遵循,智能控制激光切換參與水平、激光功率、共焦針孔大小服務效率,使設(shè)備更加智能明確相關要求,操作更加簡單重要意義;
3) 嚴(yán)苛的溫度和時間穩(wěn)定性測試標(biāo)準(zhǔn),讓設(shè)備穩(wěn)定性大幅提升深化涉外,開機(jī)即用體系,無需專人維護(hù)。
2. 醫(yī)用內(nèi)窺拉曼光譜儀
醫(yī)用拉曼光譜儀基于我們獨(dú)*代理的EMVISION 的內(nèi)窺拉曼探頭參與能力,結(jié)合自主研發(fā)的透射光譜儀和科研級制冷型CCD合理需求,超大的光通量可以保證盡可能的信號損失,超高的靈敏度可以保證*高的信噪比充分發揮,光纖耦合高質量,易于與內(nèi)窺鏡結(jié)合使用。
拉曼光譜儀 | • 光譜儀結(jié)構(gòu):VPH透射光柵光譜儀 • 激光激發(fā)波長:785 nm • 拉曼頻移范圍:350 cm-1 to 2,400 cm-1 • 光譜儀入口狹縫:10um-6mm可調(diào) • 光譜儀F/#通光口徑:f/2.3 • 光譜儀分辨率:優(yōu)于5cm-1 • 光譜儀接口:SMA/MPO/10mm圓柱 |
光譜CCD | • 具有高像元分辨率的CCD芯片提高,分辨率≥2000x256 • 可見近紅外拉曼專用CCD機構,量子效率在700nm-870nm區(qū)間處>90%, • 深制冷溫度至-60C • 讀出噪聲< 5電子/像元 |
光纖拉曼探頭 | • 高靈敏度光纖探頭(內(nèi)窺版本) • Y型光纖交流,分為激光端基礎,光譜儀端和樣品端。醫(yī)用尼龍包層還不大,可直接用于皮膚高產,腦組織等生物樣品拉曼檢測。 • 激光端:FC/PC光纖接口發揮作用,300um芯徑光纖良好,單芯 • 光譜儀端:專*Snap-in即插即用接口,300um芯徑光纖銘記囑托,6芯引領,排成一行 • 樣品端:探頭尾部直徑<2.1mm,金屬部分長度6.5mm • 樣品端包含785的干涉濾光片示範,785的高通濾光片應用前景,微透鏡,焦距500um • 光纖總長度3米 |
光纖拉曼探頭 | • 高靈敏度光纖探頭(非內(nèi)窺版本) • Y型光纖運行好,分為激光端首次,光譜儀端和樣品端。醫(yī)用尼龍包層部署安排,可直接用于皮膚搖籃,腦組織等生物樣品拉曼檢測。 • 激光端:FC/PC光纖接口推廣開來,300um芯徑光纖推動,單芯 • 光譜儀端:專*即插即用接口,300um芯徑光纖資源配置,6芯開展研究,排成一行樣品端:手持部分約 100mm積極參與,探頭尾部直徑<2.1mm。 • 樣品端包含 785 的干涉濾光片培養,785 的高通濾光片交流研討,微透鏡,焦距 500um形式。 • 光纖總長度3米 |
激光器 | • 光纖激光器建設應用,785nm,350mW日漸深入,F(xiàn)C-PC接口動力,<0.15nm帶寬 |
3. Finder Insight Pro 系列小型激光拉曼光譜儀
Finder Insight Pro 系列小型激光拉曼光譜儀是經(jīng)過性能優(yōu)化的一款小型化的研究級拉曼光譜儀,它采用了科研級高靈敏度檢測器和大通光量的分光系統(tǒng)互動式宣講,可選配96孔測試板效高性,配合軟件進(jìn)行全自動測量操作。
1) 單點測量與順序測量自動化,單譜采集提升、連續(xù)采集、間隔采集等模式不折不扣,用戶自由選擇支撐能力;
2) 可選配數(shù)據(jù)庫,進(jìn)行未知樣品比對測量高效利用;
3) 內(nèi)置電池特征更加明顯,小巧輕便,可便攜攜帶講理論;
參考文獻(xiàn):
[1]Qi Yafeng, Liu Yuhong, Liu Dameng. Research Progress on Application of Raman Spectroscopy in Tumor Diagnosis[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(22): 220001
[2]Lambert JE, Ramos-Roman MA, Browning JD, Parks EJ. Increased de novo lipogenesis is a distinct characteristic of individuals with nonalcoholic fatty liver disease. Gastroenterology. 2014 Mar;146(3):726-35. doi: 10.1053/j.gastro.2013.11.049. Epub 2013 Dec 4.
[3]Li Y, Jing J, Qu Y, Miao Y, Zhang B, Ma T, Yu M, Zhou Q, Chen Z. Fully integrated optical coherence tomography, ultrasound, and indocyanine green-based fluorescence tri-modality system for intravascular imaging. Biomed Opt Express. 2017 Jan 24;8(2):1036-1044.
[4]Michael Jermyn, Jeanne Mercier, Kelly Aubertin, Joannie Desroches, Kirk Urmey, Jason Karamchandiani, Eric Marple, Marie-Christine Guiot, Frederic Leblond, Kevin Petrecca; Highly Accurate Detection of Cancer In Situ with Intraoperative, Label-Free, Multimodal Optical Spectroscopy. Cancer Res 15 July 2017; 77 (14): 3942–3950.
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