基于稳健统计的新鲜乳腺组织拉曼光谱分析

doi:10.7503/cjcu20140415

高等学校化学学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (1): 74.doi: 10.7503/cjcu20140415

基于稳健统计的新鲜乳腺组织拉曼光谱分析

郑超¹, 张海鹏¹, 韩冰¹, 梁丽佳², 邹亚斌¹, 徐抒平², 林和平³, 徐蔚青², 范志民¹()

1. 吉林大学第一医院, 长春 130021
2. 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室, 长春 130012
3. 东北师范大学计算机科学与信息技术学院, 长春 130117

收稿日期:2014-04-30 修回日期:2014-12-16 出版日期:2015-01-10 发布日期:2014-12-16
作者简介:联系人简介: 范志民, 男, 博士, 教授, 主任医师, 博士生导师, 主要从事乳腺癌蛋白质组学及乳腺癌光谱学研究.E-mail: fanzhimn@163. com
基金资助:
国家自然科学基金( 批准号: 81202078, 21373096 )、科技部国家重大科学仪器设备开发专项( 批准号:2011YQ03012408)、吉林省科技发展计划(批准号: 20130522030JH)和吉林大学白求恩科研支持计划(批准号: 2013205023)资助

Study on Fresh Breast Tissues by Raman Spectroscopy Based on Robust Statistics^†

ZHENG Chao¹, ZHANG Haipeng¹, HAN Bing¹, LIANG Lijia², ZOU Yabin¹, XU Shuping², LIN Heping³, XU Weiqing^2,^*, FAN Zhimin^1,^*()

1. First Hospital of Jilin University, Changchun 130021, China
2. State Key Laboratory of Supramolecular Structure and Materials, Jilin University, Changchun 130012, China
3. College of Computer Science and Technology, Northeast Normal University, Changchun 130117, China

Received:2014-04-30 Revised:2014-12-16 Online:2015-01-10 Published:2014-12-16
Contact: XU Weiqing,FAN Zhimin E-mail:fanzhimn@163. com
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos81202078, 21373096), the National Instrumentation Program of the Ministry of Science and Technology of China(No2011YQ03012408), the Science and Technology Development Plan of Jilin Province, China

摘要/Abstract

摘要：

采用便携式拉曼光谱仪对新鲜乳腺正常组织、良性组织和恶性组织进行检测, 通过稳健统计方法对拉曼光谱数据进行分析处理, 建立乳腺组织拉曼光谱标准图谱, 根据标准图谱特征峰归纳3类组织的主要区别和特征. 在3类乳腺组织中, 正常组织有明显的脂类特征峰(1078, 1297, 1437, 1653, 1746 cm^-1), 而在良性和恶性组织中则出现了较明显的蛋白特征峰(1259, 1530, 1650 cm^-1), 正常、良性和恶性组织的主要区别集中在1340和1534 cm^-1处, 应归属为蛋白和类胡萝卜素, 这一结果并不能由经典统计方法得出. 基于稳健统计建立的新鲜乳腺组织拉曼光谱标准图谱为构建数学模型来鉴别乳腺病灶的性质奠定了基础.

关键词: 拉曼光谱, 乳腺癌, 稳健统计

Abstract:

A portable Raman spectrometer was used for distinguishing the characteristics of normal, malignant and benign fresh breast tissues. Robust statistics method was used to analyze the Raman spectrum data, and a standard Raman spectral atlas of fresh breast tissues was established. Based on the spectral profiles of the Raman spectral standard atlas, the presence of lipids(1078, 1297, 1437, 1653, 1746 cm^-1) is indicated in normal tissue. And proteins(1259, 1530, 1650 cm^-1) are found in benign and malignant tissues. Among normal, benign and malignant tissues, proteins(1340 cm^-1) and β-carotene(1534 cm^-1) are found to be good discrimination parameters, which are hardly achieved by other typical statistical methods. The established fresh breast tissue Raman spectral standard atlas based on robust statistics laid the foundation of benign and malignant breast lesions identify model.

Key words: Raman spectroscopy, Breast cancer, Robust statistics

中图分类号:

O657

TrendMD:

郑超, 张海鹏, 韩冰, 梁丽佳, 邹亚斌, 徐抒平, 林和平, 徐蔚青, 范志民. 基于稳健统计的新鲜乳腺组织拉曼光谱分析. 高等学校化学学报, 2015, 36(1): 74.

ZHENG Chao, ZHANG Haipeng, HAN Bing, LIANG Lijia, ZOU Yabin, XU Shuping, LIN Heping, XU Weiqing, FAN Zhimin. Study on Fresh Breast Tissues by Raman Spectroscopy Based on Robust Statistics^†. Chem. J. Chinese Universities, 2015, 36(1): 74.

图/表 4

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Breast tissue			Assignment
Normal		Benign	Malignant
870	873	873	Hydroxyproline C—C stretch
962	962	965	Cholesterol
1078	1078	1076	C—O stretch(lipids), or O—P—O stretch(nucleic acids)
1155	1179	1179	Lipids
1261	1259	1259	Amide Ⅲ of proteins
1297	1297	1300	CH₂ deformation(lipids)
	1315	1315	CH₃CH₂ twisting mode of collagen
1340			CH₃CH₂ wagging mode of collagen
1362	1362	1364	CH₃CH₂ symmetric deformation of proteins
1385	1383	1383	CH₃ bend
1437	1435	1435	CH₂ deformation(lipids)
1534	1530	1530	C C stretching mode of β-carotene
	1558	1558	Tryptophan
1653	1650	1650	C C of Lipids
		1675	Amide Ⅰ(collagen)
1746	1743	1743	C O of phospholipids

Breast tissue			Assignment
Normal		Benign	Malignant
870	873	873	Hydroxyproline C—C stretch
962	962	965	Cholesterol
1078	1078	1076	C—O stretch(lipids), or O—P—O stretch(nucleic acids)
1155	1179	1179	Lipids
1261	1259	1259	Amide Ⅲ of proteins
1297	1297	1300	CH₂ deformation(lipids)
	1315	1315	CH₃CH₂ twisting mode of collagen
1340			CH₃CH₂ wagging mode of collagen
1362	1362	1364	CH₃CH₂ symmetric deformation of proteins
1385	1383	1383	CH₃ bend
1437	1435	1435	CH₂ deformation(lipids)
1534	1530	1530	C C stretching mode of β-carotene
	1558	1558	Tryptophan
1653	1650	1650	C C of Lipids
		1675	Amide Ⅰ(collagen)
1746	1743	1743	C O of phospholipids

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