宋航宇

摘 要 近些年來(lái)，光譜成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)方面的運(yùn)用越來(lái)越頻繁，其可以通過(guò)儀器直觀的將人體的細(xì)胞以及組織的化學(xué)組分表達(dá)出來(lái)。本文中，主要對(duì)新時(shí)代下的光譜技術(shù)進(jìn)行了探索與分析，根據(jù)光譜成像技術(shù)的特點(diǎn)，講述了光譜成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)方面的發(fā)展，包括了七種應(yīng)用，為生物醫(yī)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提供了良好的保障。

關(guān)鍵詞 光譜 光譜成像 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：O433 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

早在十九世紀(jì)，光譜就被提出做一些化學(xué)分析的課題，這項(xiàng)技術(shù)就已經(jīng)漸漸成熟，并且在各個(gè)領(lǐng)域中都有運(yùn)用。現(xiàn)如今借助二維成像技術(shù)，將之與光譜技術(shù)融合，就形成了光譜成像技術(shù)。光譜成像技術(shù)相關(guān)設(shè)備的研發(fā)更是成為了我國(guó)近些年來(lái)的主流研究方向。人們希望可以通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)明確的看出人體內(nèi)各個(gè)細(xì)胞、組織的化學(xué)組分圖像，下面就對(duì)光譜成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的七種應(yīng)用進(jìn)行分析和介紹。

1光譜成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

1.1熒光多標(biāo)記共定位

這種標(biāo)記方法可以跟隨著人體內(nèi)組織及細(xì)胞的具體變化，是我們近幾年內(nèi)研究的主要部分，其原理是利用光譜成像技術(shù)在熒光顯微鏡下可以對(duì)空間之內(nèi)的重疊兩個(gè)或者更多個(gè)的細(xì)胞或組織進(jìn)行熒光標(biāo)記，其發(fā)射的波長(zhǎng)是相對(duì)獨(dú)立的，所以可以看到不同的成分是位于細(xì)胞的同一位置或者接近另一個(gè)的位置。在以前的單染料或雙染料標(biāo)記方法中，由于人體內(nèi)需要標(biāo)記的成分過(guò)多，并且極其繁雜，這種方法不能滿足使用需求?，F(xiàn)在的熒光標(biāo)記方法可以打破傳統(tǒng)標(biāo)記方法的弊端，并且技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，可以更有效的對(duì)生物體內(nèi)分子進(jìn)行標(biāo)記。

1.2染色體核型分析

染色體核型就是指體細(xì)胞染色體在一些光學(xué)顯微鏡下可以被測(cè)量的表型特征的總體稱呼。染色體核型分析也就是根據(jù)染色體的長(zhǎng)度、著絲點(diǎn)位置、臂比、隨體的總體特征，并且借助染色體分帶技術(shù)對(duì)具體生物的染色體進(jìn)行剖析，對(duì)比，排列、編號(hào)。這種分析方法主要是以體細(xì)胞分裂中期的染色體為研究主要目標(biāo)。光譜核形分析就是利用多色熒光原位雜交技術(shù)來(lái)進(jìn)行成像的一個(gè)過(guò)程，一次性可以分辨出二十四條染色體，這種技術(shù)的成熟也就意味著我們可以檢查出生物體內(nèi)是否有一些染色體缺少或者發(fā)生了突變，從而判斷出生物發(fā)病的原因。近些年來(lái)，采用熒光原位雜交技術(shù)，把熒光素標(biāo)記的探針用作染色體核型分析，可以更準(zhǔn)確地分析染色體核型，通過(guò)這種方法我們可以直接判斷出染色體上各個(gè)堿基的差別。

1.3眼底病變檢測(cè)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，現(xiàn)在的高科技產(chǎn)品越來(lái)越新穎，導(dǎo)致了不同年齡段都有眼睛疾病。關(guān)于眼睛的病變能夠發(fā)生在任何組織或細(xì)胞，通常情況下，眼科醫(yī)生對(duì)患者眼部做的初階簡(jiǎn)單檢查只是通過(guò)肉眼判斷，若發(fā)現(xiàn)了有變異的位置再對(duì)其進(jìn)行具體檢查，由于普通的眼部炎癥疾病與癌變狀況相似，肉眼及檢查設(shè)備對(duì)顏色的判斷不準(zhǔn)確，所以并不能精確的判斷出癌變的具體細(xì)胞。近些年研發(fā)的光譜能夠更直觀的判斷出癌變細(xì)胞，這種技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用，可以檢查出眼底的具體的彩色圖像，從而更準(zhǔn)確的判斷眼部病因，更有利于檢查眼部病因。

1.4癌變檢測(cè)

在目前，光譜成像技術(shù)在癌變方面的應(yīng)用越來(lái)越多，一般可以將之分為兩種方法，一是微觀光譜成像，也就是把成像光譜和顯微鏡聯(lián)合，用這種方法可以明顯的看出人體內(nèi)的細(xì)小生化特點(diǎn)，更有利于檢查及判斷病因。二是宏觀光譜成像，也就是把成像光譜儀用作生物體內(nèi)的圖像搜集，也可以將其和內(nèi)窺鏡結(jié)合來(lái)對(duì)體內(nèi)的一些組織進(jìn)行成像。這兩種檢測(cè)方法目前只是在理論上可行，在實(shí)際應(yīng)用中還并未投入使用，所以這種方法并不一定可以取代傳統(tǒng)的方法。

1.5生物芯片檢測(cè)

隨著科技的發(fā)展，對(duì)于芯片檢測(cè)技術(shù)的需求一直在提高，我國(guó)關(guān)于生物芯片的研究進(jìn)程從未停止，其發(fā)展速度也是十分迅速。普通的芯片中存在很多不同種類的生物組成，各個(gè)成分可能會(huì)同一時(shí)間產(chǎn)生不同類別的反應(yīng)，所以簡(jiǎn)單的檢測(cè)技術(shù)是無(wú)法滿足的，無(wú)法對(duì)整體芯片中具體信息進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的分析。把光譜成像和CCD掃描儀結(jié)合到一起，我們就能夠在同一時(shí)間獲得生物芯片具體的二維圖形和一維光譜信息，這種融合到一起的方法可以除掉熒光和重疊的干擾，并且還可以提高檢測(cè)的精密度。

2光譜技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

2.1無(wú)損血糖檢測(cè)

在我國(guó)的傳統(tǒng)血糖檢測(cè)中，醫(yī)生往往要通過(guò)患者的血液血糖來(lái)判斷其是否需要進(jìn)行下一步治療，患者通常都經(jīng)受著身體與心理的痛苦，但是如果利用光譜無(wú)損血糖檢測(cè)方法，就會(huì)防止傳統(tǒng)方法給患者帶來(lái)的傷痛。這項(xiàng)技術(shù)主要包括紅外光譜、近紅外光譜以及拉曼光譜等幾個(gè)類型。其中紅外光譜是通過(guò)一束紅外光通過(guò)物質(zhì)，物質(zhì)中的某個(gè)集團(tuán)的振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和紅外光的頻率一樣時(shí)，分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，該處波長(zhǎng)的光就會(huì)被物質(zhì)所吸收。所以，紅外光譜法實(shí)際上就是一種根據(jù)分子內(nèi)部原子間的相對(duì)振動(dòng)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)等信息來(lái)確定分子結(jié)構(gòu)和鑒別化合物的分析方法。拉曼光譜是一種散射光譜，利用拉曼散射效應(yīng)對(duì)于入射光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析，從而得到分子轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)的信息，其主要也是進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。

2.2拉曼癌變檢測(cè)

生物體的癌變是指正常細(xì)胞中的DNA分子受到了致癌因子的作用而損壞，使遺傳物質(zhì)發(fā)生了突變，間接導(dǎo)致正常細(xì)胞變成了不受生物體所控制，并且連續(xù)不斷的進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞，這就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的癌變。拉曼光譜技術(shù)通過(guò)分析癌變細(xì)胞與正常細(xì)胞的拉曼光譜，就可以得知生物體內(nèi)癌變組織的成分以及含量，為癌癥的早期診斷提供了良好的基礎(chǔ)。人體內(nèi)的拉曼光譜科技研究雖然已經(jīng)有些進(jìn)步，但是距離臨床應(yīng)用還有一些差距，是當(dāng)今社會(huì)面臨的難題。

3結(jié)語(yǔ)

我國(guó)早已開始對(duì)光譜技術(shù)的研究，相關(guān)的光譜和光譜成像技術(shù)設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用也成為重要的研究方向。隨著科技的不斷提高，光譜及光譜成像技術(shù)必將會(huì)對(duì)生物醫(yī)學(xué)做出巨大的貢獻(xiàn)。

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