CN107389651B - 一种脑胶质瘤级别特征分布图的获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脑胶质瘤级别特征分布图的获取方法，利用拉曼检测系统的探头照射不同胶质瘤等级的脑组织样本并激发拉曼信号，通过光谱分析仪获得拉曼光谱；然后在各脑胶质瘤等级的拉曼光谱中，选取四个波数并获取其对应的拉曼峰值，数据处理后，获得第一比值和第二比值，通过第一比值和第二比值获取脑胶质瘤不同级别的特征标记下的分布图。该脑胶质瘤的级别特征分布图可以辅助进行脑组织的实时原位诊断，在脑手术过程中，使用拉曼系统的探头照射病人的脑组织，得到拉曼光谱后进行数据处理，并将获得的结果与分布图做比较，能够准确判断肿瘤边界，提高手术的准确性，降低手术风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种脑胶质瘤级别特征分布图的获取方法。
背景技术
脑胶质瘤是由大脑和脊髓胶质细胞癌变产生的最常见的原发性颅脑肿瘤。脑胶质瘤的诊断在脑胶质瘤的治疗中起着至关重要的作用。目前，常用的诊断方式包括核磁共振、组织活检等。
通常，通过核磁共振成像获取肿瘤信息，包括肿瘤的局部信息、大小和分子水平的生物化学成分等，为肿瘤手术做术前准备。但由于核磁共振与手术有一定的时间差，手术时，肿瘤的组织、轮廓和位置会有一定的偏移，手术期间肿瘤的实际情况会与核磁共振成像的肿瘤信息有一定的偏差。
组织活检是对脑组织做活检，活检过程基于组织结构的可视化和活检技术的形态，活检结果强烈依赖医生的经验。在手术过程中，肿瘤切除后，取未切除的脑组织做活检，医生等待活检结果，如果活检结果为正常脑组织则手术结束，如果活检结果为病变脑组织则继续切除部分脑组织，通常通过组织活检确定病变组织是否被切除干净。但是，等待活检结果的时间较长，增长了整个手术过程的时间，病人在等待过程中也有一定的风险。
如何能够实现对脑组织的实时原位诊断，不但能够提高手术的准确性，还能够缩短手术时间，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供了一种脑胶质瘤级别特征分布图的获取方法，该方法能够获取脑胶质瘤不同级别特征标记下的分布图，能够辅助进行脑组织的实时原位诊断。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种脑胶质瘤级别特征分布图的获取方法，包括以下步骤：
步骤S1，用拉曼检测系统的探头照射不同胶质瘤等级的脑组织样本并激发拉曼信号，通过光谱分析仪获得拉曼光谱；
步骤S2，在不同等级的脑胶质瘤拉曼光谱中，检测出两组蛋白质和两组脂质所对应的拉曼峰值；
步骤S3，将第一组蛋白质对应的拉曼峰值与第一种脂质对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第一比值；
步骤S4，将第二组蛋白质对应的拉曼峰值与第二种脂质对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第二比值；
步骤S5，将各等级的脑胶质瘤的第一比值和第二比值分别作为横坐标和纵坐标，获得脑胶质瘤不同级别的特征标记下的分布图。
可选的，在步骤S2中，两组蛋白质对应的波数分别为以1588cm-1和2934cm-1为中心的光谱带，两组脂质对应的波数分别为以1440cm-1和2854cm-1为中心的光谱带。
可选的在步骤S3中，将波数1588cm-1所对应的拉曼峰值与波数1440cm-1所对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第一比值；
在步骤S4中，将波数2934cm-1所对应的拉曼峰值与波数2854cm-1所对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第二比值；
在步骤S5中，将各等级的脑胶质瘤的第一比值作为横坐标，各等级的脑胶质瘤的第二比值作为纵坐标，获得脑胶质瘤不同级别的特征标记下的分布图。
本发明提供的脑胶质瘤级别特征分布图的获取方法，利用拉曼检测系统的探头照射不同胶质瘤等级的脑组织样本并激发拉曼信号，通过光谱分析仪获得拉曼光谱；然后在各脑胶质瘤等级的拉曼光谱中，选取四个波数并获取其对应的拉曼峰值，数据处理后，获得第一比值和第二比值，通过第一比值和第二比值获取脑胶质瘤不同级别的特征标记下的分布图。
通过对不同胶质瘤等级的脑组织样本的检测，获得各级别脑胶质瘤组织的拉曼光谱，申请人通过对胶质瘤的拉曼光谱和正常脑组织的拉曼光谱的比对，发现在脑胶质瘤中，蛋白质和脂质的峰值的比值有一定的变化，随着脑胶质瘤的级别的增加，比值也在增加。尤其是蛋白质中氨基酸和脂质蛋白分别与脂质中的饱和键的比值，这几种物质体现在拉曼光谱中，分别为以波数分别为1588cm-1，2934cm-1，1440cm-1和2854cm-1为中心的光谱带。随着试验中样本数的增加，通过对拉曼光谱中各光谱带峰值的数据处理，获得了脑胶质瘤不同级别的特征分布图。
该脑胶质瘤的级别特征分布图可以辅助进行脑组织的实时原位诊断，将该分布图和对拉曼光谱中的峰值数据的处理方法设置在拉曼检测系统或者拉曼检测设备中；另外，该分布图还可以作为一种辅助教学或辅助实验数据之用，作为一种标准数据供实验室人员或研究人员做参考。在脑手术过程中，使用拉曼系统的探头照射病人的脑组织，得到拉曼光谱后进行数据处理，并将获得的结果与分布图做比较，能够得出病人脑组织的病变情况，并能够准确判断肿瘤边界，实现了对脑胶质瘤实时的原位诊断，不但能够准确得出脑胶质瘤的边界，提高手术的准确性，还能够缩短手术的时间，降低手术风险。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为0级脑胶质瘤的拉曼光谱图；
图2为I级脑胶质瘤的拉曼光谱图；
图3为II级脑胶质瘤的拉曼光谱图；
图4为III级脑胶质瘤的拉曼光谱图；
图5为IV级脑胶质瘤的拉曼光谱图；
图6为本发明所提供的脑胶质瘤级别特征分布图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
请参考图1至图6，图1为0级脑胶质瘤的拉曼光谱图，图2为I级脑胶质瘤的拉曼光谱图，图3为II级脑胶质瘤的拉曼光谱图，图4为III级脑胶质瘤的拉曼光谱图，图5为IV级脑胶质瘤的拉曼光谱图，图6为本发明所提供的脑胶质瘤级别特征分布图。
在一种具体的实施方式中，本发明提了一种脑胶质瘤分布图的获取方法，包括以下步骤：
步骤S1，用拉曼检测系统的探头照射不同胶质瘤等级的脑组织样本并激发拉曼信号，通过光谱分析仪获得拉曼光谱；
步骤S2，在不同等级的脑胶质瘤拉曼光谱中，检测出两组蛋白质和两组脂质所对应的拉曼峰值；
步骤S3，将第一组蛋白质对应的拉曼峰值与第一种脂质对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第一比值；
步骤S4，将第二组蛋白质对应的拉曼峰值与第二种脂质对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第二比值；
步骤S5，将各等级的脑胶质瘤的第一比值和第二比值分别作为横坐标和纵坐标，获得脑胶质瘤不同级别的特征标记下的分布图。
通过对不同胶质瘤等级的脑组织样本的检测，获得各级别脑胶质瘤组织的拉曼光谱，如图1至图5所示，分别为脑胶质瘤0级到IV级的拉曼光谱图，图中横坐标表示波数，纵坐标拉曼光谱的强度值，申请人通过对胶质瘤的拉曼光谱和正常脑组织的拉曼光谱的比对，发现在脑胶质瘤中，蛋白质和脂质的峰值的比值有一定的变化，随着脑胶质瘤的级别的增加，比值也在增加。
在各拉曼光谱中，甲基与亚甲基的强度比逐渐增加，甲基与亚甲基相当于蛋白质与脂质。在对不同等级的胶质瘤组织的观察中确定，拉曼光谱中蛋白质与脂质的峰值在不同级别的胶质瘤中逐渐增加。正常脑组织中，脂质含量高于蛋白质含量约15％；但是，在IV级的胶质瘤中，脂质含量比蛋白质含量低18％。该研究揭示了脂质和蛋白质的变化与肿瘤进展的关系。
选取四个波数并获取其对应的拉曼峰值，数据处理后，获得第一比值和第二比值，通过第一比值和第二比值获取脑胶质瘤不同级别的特征标记下的分布图。
该脑胶质瘤的级别特征分布图可以辅助进行脑组织的实时原位诊断，将该分布图和对拉曼光谱中的峰值数据的处理方法设置在拉曼检测系统或者拉曼检测设备中；另外，该分布图还可以作为一种辅助教学或辅助实验数据之用，作为一种标准数据供实验室人员或研究人员做参考。在脑手术过程中，使用拉曼系统的探头照射病人的脑组织，得到拉曼光谱后进行数据处理，并将获得的结果与分布图做比较，能够得出病人脑组织的病变情况，并能够准确判断肿瘤边界，实现了对脑胶质瘤实时的原位诊断，不但能够准确得出脑胶质瘤的边界，提高手术的准确性，还能够缩短手术的时间，降低手术风险。
进一步具体的实施方式中，在步骤S2中，两组蛋白质对应的波数分别为以1588cm-1和2934cm-1为中心的光谱带，两组脂质对应的波数分别为以1440cm-1和2854cm-1为中心的光谱带。
波数以1588cm-1为中心的光谱带主要来源于蛋白质中氨基酸和核酸振动键的贡献，以2934cm-1为中心的光谱带主要来源于蛋白质中脂质蛋白、载脂蛋白；波数以1440cm-1和2854cm-1为中心的光谱带主要源于脂质中的饱和键。
在一种优选的实施方式中，步骤S3中，将波数1588cm-1所对应的拉曼峰值与波数1440cm-1所对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第一比值；
在步骤S4中，将波数2934cm-1所对应的拉曼峰值与波数2854cm-1所对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第二比值；
在步骤S5中，将各等级的脑胶质瘤的第一比值作为横坐标，各等级的脑胶质瘤的第二比值作为纵坐标，获得脑胶质瘤不同级别的特征标记下的分布图。
在各脑胶质瘤等级的拉曼光谱中，将波数1588cm-1所对应的拉曼峰值与波数1440cm-1所对应的拉曼峰值相比，获得各等级的第一比值；将波数2934cm-1所对应的拉曼峰值与波数2854cm-1所对应的拉曼峰值相比，获得各等级的第二比值。
第一比值和第二比值均能够体现脑胶质瘤的级别特征，通过第一比值和第二比值获得的脑胶质瘤的级别特征分布图，如图6所示，第一比值为横坐标，第二比值为纵坐标。图6可以作为脑组织原位实时监测的参考标准，能够准确判断脑胶质瘤的边界。
该脑胶质瘤的级别特征分布图可以辅助进行脑组织的实时原位诊断，将该分布图和对拉曼光谱中的峰值数据的处理方法设置在拉曼检测系统或者拉曼检测设备中；另外，该分布图还可以作为一种辅助教学或辅助实验数据之用，作为一种标准数据供实验室人员或研究人员做参考。
在脑手术过程中，使用拉曼系统的探头照射病人的脑组织，得到拉曼光谱后进行数据处理，并将获得的结果与分布图做比较，能够得出病人脑组织的病变情况，并能够准确判断肿瘤边界，实现了对脑胶质瘤实时的原位诊断，不但能够准确得出脑胶质瘤的边界，提高手术的准确性，还能够缩短手术的时间，降低手术风险。
需要说明的是，波数为1588cm-1、2934cm-1、1440cm-1和2854cm-1的拉曼峰值是指以各波数为中心的光谱带对应的拉曼峰值，与波数中心正负偏移2个波数对应的拉曼峰值均可以用来做与上述方法类似的数据处理，也能够获得相应的分布图，该方式也可以在本申请中应用。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种脑胶质瘤分布图的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，用拉曼检测系统的探头照射不同胶质瘤等级的脑组织样本并激发拉曼信号，通过光谱分析仪获得拉曼光谱；
S2，在不同等级的脑胶质瘤拉曼光谱中，检测出两组蛋白质和两组脂质所对应的拉曼峰值；
S3，将第一组蛋白质对应的拉曼峰值与第一种脂质对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第一比值；
S4，将第二组蛋白质对应的拉曼峰值与第二种脂质对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第二比值；
S5，将各等级的脑胶质瘤的第一比值和第二比值分别作为横坐标和纵坐标，获得脑胶质瘤不同级别的特征标记下的分布图；
在步骤S3中，将波数1588cm-1所对应的拉曼峰值与波数1440cm-1所对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第一比值；
在步骤S4中，将波数2934cm-1所对应的拉曼峰值与波数2854cm-1所对应的拉曼峰值相比，获得各等级的脑胶质瘤的第二比值；
在步骤S5中，将各等级的脑胶质瘤的第一比值作为横坐标，各等级的脑胶质瘤的第二比值作为纵坐标，获得脑胶质瘤不同级别的特征标记下的分布图。
2.如权利要求1所述的脑胶质瘤分布图的获取方法，其特征在于，在步骤S2中，两组蛋白质对应的波数分别为以1588cm-1和2934cm-1为中心的光谱带，两组脂质对应的波数分别为以1440cm-1和2854cm-1为中心的光谱带；
其中，光谱带为与波数中心正负偏移2个波数对应的拉曼峰。
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Legal Events
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| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Min Inventor after: Liu Chenghui Inventor before: Zhou Yan Inventor before: Liu Chenghui |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20181114 Address after: 100143 No. 113, No. 1 Quarry Road, Tiancun, Haidian District, Beijing Applicant after: Zhang Shengjia Address before: 100097 Beijing Haidian District West Fourth Ring North Road 158 Building 7 Floor 7103 Applicant before: Pioneer Technology (Beijing) Co., Ltd. |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190904 Address after: 225300 Room 1608, C1 Building, No. 1 Yaocheng Avenue, Hailing District, Taizhou City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Raman Medical Equipment Co., Ltd. Address before: 100143 No. 113, No. 1 Quarry Road, Tiancun, Haidian District, Beijing Applicant before: Zhang Shengjia |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: 225323 north side of 3F, building 1, phase I standard plant, medical device area, No. 898 Yaocheng Avenue, Taizhou City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu Raman Medical Equipment Co.,Ltd. Address before: Room 1608, C1 building, No.1 Yaocheng Avenue, Hailing District, Taizhou City, Jiangsu Province 225300 Patentee before: Jiangsu Raman Medical Equipment Co.,Ltd. |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |