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拉曼光谱分析技术能够以一种无损、定量的方式阐释物质分子振动与转动信息。通过研究其特征峰位置、数目、强度等参数,实现物质组成与结构信息分析,因此,拉曼光谱技术在生物医学领域有着广泛的应用。共聚焦拉曼光谱成像技术(Confocal Raman Microspectral Imaging,CRMI)具有空间分辨率高、测量灵敏度高、成像速度快以及可对微量样品进行研究分析等诸多优点。本文首先从经典与量子理论方面对拉曼光谱原理进行了解释;其次,对CRMI技术原理、优点及其应用进展进行了简要介绍;再次,重点讨论了CRMI技术对人体正常皮肤样品及鳞状细胞癌(Squamous Cell Carcinoma,SCC)组织的检测与分析工作。在获得正常皮肤组织特征拉曼光谱数据后,分别采用单变量和多变量(K-mean Cluster Analysis,KCA)分析手段,分析人体正常皮肤组织角质层、表皮层、真皮层三层结构所具有的生化组成及结构特征。结果表明,可通过胶原蛋白特征峰(855、940和1248 cm-1)重构拉曼图像,可视化描述胶原蛋白在真皮层呈网状分布的结构特征;神经酰胺中脂质(1064、1106、1126、1300 cm-1)的拉曼图像可以用来说明角质层的组织形态特征;此外,通过分析1375与1580 cm-1拉曼峰及其拉曼图像,可直观呈现表皮中黑色素的聚集形态;采用图谱结合方式描述毛囊结构中黑色素的聚集形态,验证了毛囊是由表皮下陷到真皮层形成的。在此基础上,利用CRMI开展了对皮肤鳞状细胞癌组织的病理特征分析工作。实验工作中,结合H&E染色显微图像,对SCC病理演化机制进行了探讨,包括:SCC细胞的扩散和转移方向,胶原蛋白、脂质、DNA等物质成分在肿瘤转移过程中的变化规律等。结果表明,在一级鳞癌和二级鳞癌组织中,代表胶原蛋白的拉曼特征峰(853、936、1248 cm-1)强度在癌变区域会急剧下降,DNA(720、1327 cm-1)和脂质(1305 cm-1)拉曼峰强度却明显增加,说明在鳞癌细胞从表皮逐渐向真皮层侵犯过程中,DNA与脂类表现出一定的聚集现象。由于一级鳞癌与二级鳞癌的炎症反应程度不同,与炎症相关的苯基丙氨酸拉曼峰(1002 cm-1)在两级鳞癌组织样品中的变化情况也有所区别。以上研究工作表明,利用CRMI技术可对其生物组织生化组分及其分布信息变化进行定性、定量和定位检测,在阐释组织病变的生物学机理方面具有广阔的应用前景。