[發明專利]基于太赫茲衰減全反射模式的早期癌癥檢測方法

在審

• 申請號: 201910849619.2
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110553997A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 劉錢;府偉靈;劉璐;張明焜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍醫大學第一附屬醫院
• 主分類號: G01N21/3581
• 分類號: G01N21/3581;G01N33/574
• 代理公司: 11616 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司
• 代理人: 冉玲芬

本發明公開了基于太赫茲衰減全反射模式的早期癌癥檢測方法，建立全反射面?樣品池底面?細胞層?緩沖液層的多界面與倏逝波相互作用的物理模型，由于全反射面和樣品池底面為同一材質，所以全反射發生在樣品池底面?細胞層界面。本發明基于細胞的太赫茲特征指紋譜的檢測將會比基于細胞形態的檢測具有更高的靈敏度和準確度。

技術領域

本發明屬于早期癌癥檢測技術領域，具體涉及基于太赫茲衰減全反射模式的早期癌癥檢測方法。

背景技術

癌癥是我國城鄉居民的第一位死因，我國每年新發癌癥病例達429萬，占全球新發病例的20％，死亡281萬例。癌癥防治已成為我國的重要公共衛生問題。大量研究表明，對早期癌癥的治療效果明顯優于中、晚期癌癥。如果能夠在癌癥初期對其準確診斷，則可能根治、有效控制或延長癌癥的發病期，從而改善病人的生存質量、提高生存年限。因此，包括我國在內的許多國家把癌癥的早期診療作為最主要的防治癌癥的手段。

準確檢測早期癌變是癌癥早期治療的先決條件。目前，檢測癌癥的方法可分為影像法、免疫組織化學法、穿刺病理法等。影像法是運用電子計算機斷層掃描或是核磁共振技術，根據不同密度的組織對射線反射強度不同，形成不同的影像，并對照正常組織來判斷癌變組織。影像法多用于腫瘤組織層面的檢測，適合于癌癥中、晚期的檢測。免疫組織化學法是基于免疫組織化學、分子生物學、流式細胞術等檢測腫瘤標記物的新的病理學檢測方法，適合于癌癥的早期檢測。但是，該方法存在腫瘤標記物的靈敏度和特異性不理想，容易出現假陽性和假陰性的問題，因為許多腫瘤標志物不僅在發生癌變時產生，在正常和良性腫瘤的情況下也有不同程度表達。準確檢測癌癥的“金標準”是要求在顯微鏡下觀測到癌細胞，穿刺病理法是利用光學顯微鏡對可疑部位的組織切片或對脫落細胞進行直接觀測，根據細胞的形態，如：核漿比、細胞核的形態及核內染色體形態等判斷是否有癌細胞，從而判斷病人是否患有癌癥，這種方法是確認癌癥最可靠的方法，適合腫瘤的早、中期檢測。然而，這種基于細胞形態觀測的病理學檢測方法受到包括樣品處理過程、光學顯微鏡分辨率、醫生主觀經驗多種因素影響，導致準確度不理想，比如：美國的乳腺癌的誤診率最高可達43％。可見，目前早期癌癥的檢測存在靈敏度和特異性不理想的問題。因此，我們必須發展新方法來實現對早期癌變細胞的準確檢測，以達到癌癥早期準確診斷的目的。

近些年，隨著太赫茲生物醫學的發展，太赫茲生物檢測技術在癌癥診斷領域凸顯出非常大的潛力。太赫茲波是頻率范圍為0.1-10THz的電磁波，其波長(0.03-3mm)介于微波與遠紅外之間(如圖1所示)。由于太赫茲波與生物分子低頻振動(如生物分子骨架的振動、蛋白質中殘基的轉動和扭動等)的能量水平具有很大的交界，對生物分子間的弱相互作用(如氫鍵、范德華力等)以及生物體中的水含量非常敏感，因此，可通過生物體在太赫茲頻段內的特征波譜(即復介電譜、特征吸收譜)，實現對生物樣本的定性及定量分析。不同生物分子、同一生物分子的不同構象、不同細胞及胞內化學成、同一細胞的不同生理階段、不同細菌的含水量在太赫茲波段均有不同的響應；同時太赫茲光子能量低，對生物幾乎無電離損傷，非常安全。因此，太赫茲診斷已公認是下一代極具競爭力的生物醫學技術。目前，國際上已有應用太赫茲技術對癌癥進行診斷的報道：在組織檢測層面，癌變組織的太赫茲檢測結果與病理學檢測非常一致，如腦膠質瘤[13]和胃癌組織[14]等；在細胞檢測層面，不同種類的癌細胞有著明顯的太赫茲介電差異[10]；在分子檢測層面，通過太赫茲特征波譜可以靈敏地檢測到腫瘤標志物和其特異性配體的結合作用，其檢測靈敏度達到1pmol/μL。相對于正常細胞，癌變細胞所含物質的化學成分和比例的變化早于光學顯微鏡觀測到的細胞形態的變化，并且細胞的這些變化會敏感地影響細胞的物化特性。