光谱法检测皮肤病的研究进展-莱森光学
皮肤是人体最重要的器官之一，它与人体的健康有着密不可分的联系。皮肤病大多具有普遍性、复发性的性质，通常的发生位置位于人体体表，皮肤疾病不仅会使患者遭受生理及精神上的痛苦，严重的皮肤疾病还会导致患者死亡。据统计，全球平均每10人中就有1名皮肤病患者。因此，皮肤病的早期诊断对于患者的治疗具有重要意义。而光谱法具有无创、快速、灵敏的检测优势，将该技术引入到皮肤病检测中已成为相关领域的研究热点。
1、荧光光谱检测法
皮肤癌是人类最严重的皮肤疾病之一，其特点是死亡率高，治疗复杂。为了辅助医生进行快速有效的诊断，引入了光谱学手段进行病变组织检测与诊断。Drakaki等采用16例基底细胞癌病变组织和4例对照正常组织进行了对照试验（检测装置如图1所示），利用荧光光谱技术对正常组织和病变组织进行检测，观察到其特征峰值分别为435nm和456nm，并建立分类模型，成功鉴别基底细胞癌病变组织与正常皮肤组织。
图1 荧光检测装置图
玲玲等利用外源光敏剂ALA-PpIX在405nm的激光诱导荧光技术下对小鼠鳞状细胞癌诊断，发现病变组织和正常皮肤组织在635nm附近特征峰荧光强度明显不同，证实此外源光敏剂是一种有效辅助临床初步筛选鳞状细胞癌的诊断方法，其光谱如图2所示。
图2 敷2%浓度的ALA鳞癌小鼠在不同时间点的正常皮肤和鳞癌种植瘤区域荧光光谱
2、漫反射光谱检测法
漫反射光谱检测技术具有结构简单、成本效益高和光谱信息丰富等特点，被广泛应用于研究各种组织类型的生理状态。Tzeng等在500~900nm波长范围内的漫反射光谱中发现银屑病皮肤的氧化和脱氧血红蛋白浓度与正常部位不同，但其他皮肤功能参数，如黑色素、胶原蛋白和散射系数，银屑病患者和正常患者之间没有明显差异。Yang等发现在水吸收的1230~1380nm波段附近，皮肤吸收光谱拟合残差和光散射特性是区分银屑病病变皮肤与相邻未受损皮肤和正常部位的有效参数。
3、红外光谱检测法
衰减全反射-傅里叶变换红外光谱法（ATR），可通过收集样品表面的反射信号获得组织样品表层有机成分的信息。姜恒等对比健康皮肤与患银屑病皮肤的ATR光谱，发现健康皮肤的酰胺Ⅰ为1647cm-1，酰胺吸收带Ⅱ位于1593cm-1和1544cm-1，而银屑病皮肤的酰胺Ⅰ峰为1642cm-1，比健康皮肤的波数降低了5cm-1，酰胺吸收带Ⅱ变化更为明显，1593cm-1处吸收峰消失，并且在1500-1800cm-1各吸收峰发生了波数的位移。这些结果表明，银屑病皮肤的酰胺键发生了水解，蛋白质结构遭到破坏。
4、高光谱成像检测法
近年来，高光谱成像（HSI）已成为医学领域的热门话题。HSI技术不仅可以实现对皮肤组织无创、快速、灵敏检测，且具有高分辨率、可成像的特点。Chen等[13]利用高光谱成像技术，采集1名银屑病患者和39名健康患者的皮肤数据，使用光谱角度映射器来分析高光谱成像数据，建立了银屑病评估方法与可视化光谱剖面图。
5、结论
皮肤病的早期、快速、准确检测与诊断，是疾病有效治疗的重要前提，可以大大减少患者的痛苦。光谱检测法与传统检测方法相结合，在皮肤病检测领域，尤其是为恶性皮肤的早期诊断提供广阔的研究空间。
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