傅里叶变换红外光谱仪对胰腺癌患者血清特征性光谱参数分析及临床诊断研究
Analysis and Clinical Diagnosis of Characteristic Spectral Parameters of Serum by Fourier Transform Infrared Spectrum in Patients with Pancreatic Cancer
摘要目的 应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对胰腺癌患者血清进行分析,探究与胰腺癌相关的特征性光谱参数,并评价其潜在的临床诊断价值.方法 选取 2022 年 8 月~2023 年 7 月在上海健康医学院附属崇明医院收治的 100 例胰腺癌患者和同期 92 例健康志愿者的血清样本,这些样本进行了FTIR分析和主成分分析(PCA)来评估两个队列之间的光谱差异.利用机器学习技术:支持向量机(SVM)、k-近邻(kNN)和线性判别分析(LDA)作为分类方法,进一步评估血清光谱在区分胰腺癌患者和健康个体方面的诊断潜力.采用受试者工作特征(ROC)曲线评估不同阈值下的诊断效果.结果 与健康组相比,胰腺癌患者血清中 1 090~1 070 cm-1(1 076.537±15.183 cm-1 vs 1 081.061±4.043 cm-1),1 420~1 380 cm-1(1 399.958±1.508 cm-1 vs 1 400.500±1.782 cm-1),2 990~2 950 cm-1(2 940.167±15.287 cm-1 vs 2 945.124±7.498 cm-1)和3 500~3 000 cm-1(3 293.155±3.096 cm-1 vs 3 294.893±2.582 cm-1)范围内的峰值位置出现蓝移,差异具有统计学意义(t=2.265~4.236,均P<0.05),表明蛋白质、脂质和核酸的结构发生改变.在1 700~1 600 cm-1(0.918±0.012 cm-1 vs 0.858±0.021 cm-1)和3 500~3 000 cm-1(0.766±0.096 cm-1 vs 0.804±0.090 cm-1)的光谱范围内,胰腺癌患者组和健康组之间的吸光度差异具有统计学意义(t=-24.031,2.830,均P<0.05),表明蛋白质浓度发生变化.PCA结果显示,PC2 轴明显分离,可区分胰腺癌患者的血清样本.利用机器学习模型区分胰腺癌患者与健康对照组的血清光谱,LDA分类方法的敏感度、特异度和准确度分别为 93.2%,97.3%,95.8%.根据ROC分析,确定的曲线下面积(AUC)为 0.982.结论 血清光谱采用FTIR,结合PCA和机器学习模型,为胰腺癌的检测提供了一种直接、微创和可靠的诊断方法.
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