拉曼技術(shù)在泌尿系統(tǒng)腫瘤檢測(cè)中的應(yīng)用

郝 哲，岳蜀華△，周利群

[1. 北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京市生物醫(yī)學(xué)工程高精尖創(chuàng)新中心，生物力學(xué)與力生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，醫(yī)用光子學(xué)研究所，北京 100083； 2. 北京大學(xué)第一醫(yī)院泌尿外科，北京大學(xué)泌尿外科研究所，國家泌尿、男性生殖系腫瘤研究中心，泌尿生殖系疾病(男)分子診治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100034]

目前主流的泌尿系統(tǒng)腫瘤檢測(cè)手段存在各自的不足，應(yīng)用于腫瘤診斷和復(fù)查具有一定的局限性。比如，組織病理學(xué)檢查是泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”[1]，但其有創(chuàng)、操作繁瑣、所需診斷時(shí)間過長，多應(yīng)用于術(shù)后確診和預(yù)后評(píng)估，而術(shù)中快速冰凍病理難以區(qū)分腫瘤亞型[2]。影像學(xué)檢查盡管具有無創(chuàng)、快速的優(yōu)勢(shì)，但較難明確病變性質(zhì)，并且對(duì)早期腫瘤診斷靈敏度低[3]。因此，臨床亟需快速、精準(zhǔn)的泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤檢測(cè)方法。

分子光譜已在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，通過增強(qiáng)成像對(duì)比度、分辨率和分子特異性等性能使其成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的有力手段。過去30年里，拉曼光譜技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)分析。拉曼光譜是分子水平上高度特異性的指紋散射信號(hào)，可提供物質(zhì)的分子成分和結(jié)構(gòu)信息[4]，能夠檢測(cè)出腫瘤細(xì)胞中基本成分(如蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)和碳水化合物)結(jié)構(gòu)的變化[5-6]。拉曼光譜技術(shù)作為一種快速且無創(chuàng)的分析方法，無需任何樣品預(yù)處理和修飾，且不會(huì)受到組織、血液、尿液等樣品中水分的干擾，因此，非常適合于體內(nèi)或離體癌細(xì)胞和組織的檢測(cè)[7-9]。本文將討論拉曼光譜技術(shù)在三種最常見泌尿系統(tǒng)腫瘤(前列腺癌、膀胱癌、腎細(xì)胞癌)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

1 拉曼技術(shù)概述

拉曼散射是一種基于光與分子鍵振動(dòng)模式的相互作用的散射現(xiàn)象，其產(chǎn)生的散射光子的頻率取決于被照射分子化學(xué)鍵的振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)特性[10]，散射光子與入射光子頻率之差稱為拉曼位移。

拉曼光譜技術(shù)是基于拉曼散射效應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，拉曼信號(hào)源自分子化學(xué)鍵的振動(dòng)，所以拉曼光譜的特征能帶位置、強(qiáng)度和線寬提供了分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的信息，可以表征分子中不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)[11]。因此，拉曼光譜可用于識(shí)別分子的“指紋”信息，長期以來廣泛用于分析細(xì)胞和組織中的化學(xué)成分，并可以無需任何標(biāo)記就非侵入性地檢測(cè)到發(fā)生疾病轉(zhuǎn)化的細(xì)胞或組織中分子特征的改變[12]，具有作為癌癥診斷新型工具的潛力。然而，基于自發(fā)拉曼散射光譜的成像耗時(shí)很長，難以實(shí)現(xiàn)生物活體動(dòng)態(tài)分子成像。

為了提高拉曼散射信號(hào)水平，相干反斯托克斯拉曼散射 (coherent anti-Stokes Raman scattering，CARS)和受激拉曼散射(stimulated Raman scattering, SRS)顯微鏡被相繼開發(fā)。在CARS中，需要一束泵浦(頻率為ωP)和一束斯托克斯(頻率為ωS)激光來激發(fā)樣品，當(dāng)入射光的ωP-ωS與所測(cè)量的分子化學(xué)鍵振動(dòng)頻率Ω相等時(shí)，會(huì)將樣品激發(fā)出一束新的頻率為2ωP-ωS的光，即CARS[13]。只有當(dāng)ωP-ωS靠近所探測(cè)物質(zhì)的拉曼特征峰時(shí)CARS信號(hào)才會(huì)急劇增強(qiáng)，這使得CARS具有良好的化學(xué)特異性[14-15]。由于CARS現(xiàn)象只有在兩束光同時(shí)到達(dá)樣品同一位置時(shí)才會(huì)發(fā)生，所以其具有三維成像能力[15]。然而，CARS是一個(gè)非線性四波混頻過程，其信號(hào)包含與樣品拉曼位移無關(guān)的非共振部分，致使CARS信號(hào)相對(duì)拉曼光譜發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)致CARS成像中的激發(fā)波長選擇以及物質(zhì)識(shí)別十分困難，并且其信號(hào)中非共振背景很可能湮沒了一些指紋區(qū)微弱信號(hào)，最終導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。

SRS 也需泵浦光(頻率為ωP)和斯托克斯(頻率為ωS)兩束激光激發(fā)，但在成像原理上SRS信號(hào)沒有非共振背景的干擾，這使得 SRS 顯微成像成為一種高靈敏和可定量的生化成像方法[16]。SRS過程中入射光的光子能量與待測(cè)物分子(化學(xué)鍵振動(dòng)頻率為Ω)之間發(fā)生交換，泵浦光束強(qiáng)度減弱(受激拉曼損失)，斯托克斯光束強(qiáng)度增加(受激拉曼增益)，最后通過探測(cè)受激拉曼損失或受激拉曼增益[17]得到分子的SRS信號(hào)。其中，兩束入射光只有在嚴(yán)格滿足ωP-ωS=Ω時(shí)才能夠發(fā)生SRS現(xiàn)象，該過程中不會(huì)涉及CARS中的非共振背景信號(hào)，因而SRS所攜帶的光譜信息與分子自發(fā)拉曼的光譜信息相同，信號(hào)強(qiáng)度與分子濃度線性相關(guān)[18]，也就是說SRS可以對(duì)物質(zhì)分子含量進(jìn)行定量分析。SRS信號(hào)強(qiáng)度比自發(fā)拉曼增強(qiáng)了6個(gè)數(shù)量級(jí)左右，信號(hào)采集時(shí)間顯著縮短，成像速度更快，可達(dá)視頻幀率[19]。

此外，納米技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了表面增強(qiáng)拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering，SERS)的發(fā)展[20-21]。SERS 使用激光對(duì)納米結(jié)構(gòu)或粗糙的金屬表面進(jìn)行激發(fā)[20]，通過對(duì)這些納米結(jié)構(gòu)或金屬結(jié)構(gòu)的激發(fā)來驅(qū)動(dòng)表面電荷以產(chǎn)生局部等離子體場(chǎng)，即增強(qiáng)的電場(chǎng)。當(dāng)分子靠近表面并因此增強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，可以觀察到拉曼信號(hào)的大幅增強(qiáng)，導(dǎo)致拉曼信號(hào)比正常拉曼散射大8～14個(gè)數(shù)量級(jí)[21]，這使得無需任何熒光標(biāo)記就可以檢測(cè)低濃度樣品。

2 拉曼技術(shù)在膀胱癌檢測(cè)中的應(yīng)用

目前膀胱癌診斷和篩查主要依靠膀胱鏡檢查和尿液細(xì)胞學(xué)檢查[22]，因膀胱癌復(fù)發(fā)率高(50%～70%)[23]，患者確診后必須定期復(fù)查。膀胱鏡對(duì)微小腫瘤的診斷準(zhǔn)確性較低，尤其是膀胱原位癌，其漏檢率高達(dá)50%[24-25]，且膀胱鏡具有侵入性，相比較而言，尿液細(xì)胞學(xué)檢查具有非侵入的優(yōu)勢(shì)，但又易受病理醫(yī)師主觀因素的影響，且對(duì)低級(jí)別膀胱癌診斷的靈敏度只有16%[26]。

基于此，研究者們正在推動(dòng)基于尿液樣本中的基因表達(dá)差異或蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物的膀胱癌診斷和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[27]。但由于樣品存放時(shí)間和處理?xiàng)l件的變化，使得尿液樣本中蛋白質(zhì)、DNA 和 RNA 發(fā)生降解，導(dǎo)致尿液中此類生物標(biāo)志物的靈敏度和特異性不夠穩(wěn)定。目前美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)批準(zhǔn)用于診斷膀胱癌的尿液生物標(biāo)志物檢測(cè)試劑盒靈敏度和特異性均較低，比如：膀胱腫瘤抗原BTA-TRAK 試劑盒分別為 66%和75%[28]，核基質(zhì)蛋白22 試劑盒分別為55%和88%[29]，免疫細(xì)胞/Cyt+測(cè)定試劑盒分別為73%和66%[30]，UroVysion 熒光原位雜交檢測(cè)試劑盒分別63%和87%[28]。此外，較高的測(cè)試成本也限制了這些試劑盒在臨床中的應(yīng)用[27-28]。

2002年Stone 等[31]首次將拉曼光譜應(yīng)用于膀胱癌檢測(cè)，驗(yàn)證了拉曼光譜在上皮癌和癌前病變分類中應(yīng)用的可能性。該研究對(duì)離體狀態(tài)下的12對(duì)膀胱癌和癌旁組織進(jìn)行無標(biāo)記拉曼光譜采集，在20 s內(nèi)得到了一條拉曼光譜數(shù)據(jù)，對(duì)比分析得出拉曼光譜區(qū)分兩種組織的靈敏度和特異性分別為89.6%和97.2%。雖然該研究的樣本量較少，但也初步提示利用拉曼光譜技術(shù)探測(cè)生物分子信息從而識(shí)別膀胱癌具有可行性，為后期應(yīng)用拉曼光譜檢測(cè)膀胱腫瘤的研究開拓了思路。為了區(qū)分膀胱鏡下難以辨別的膀胱炎癥與早期膀胱腫瘤組織，Crow等[32]利用拉曼光譜技術(shù)在體外對(duì)人源膀胱上皮、膀胱炎、膀胱尿路上皮癌組織進(jìn)行識(shí)別，預(yù)測(cè)膀胱上皮組織病理類型，得出各組的靈敏度和特異性都大于90%。此外，他們還將拉曼光譜技術(shù)應(yīng)用于低級(jí)別膀胱癌(T1和Ta)的識(shí)別，同樣得到了理想的結(jié)果，預(yù)測(cè)的靈敏度和特異度都達(dá)到了96%[32]。為了進(jìn)一步提升拉曼光譜技術(shù)對(duì)膀胱癌分類的準(zhǔn)確性，de Jong 等[33]將拉曼光譜與主成分分析、線性判別分析等統(tǒng)計(jì)分析方法相結(jié)合，分析膀胱癌組織的病理分級(jí)，建立了一套基于拉曼光譜的膀胱癌組織病理類型的檢測(cè)方案，分類準(zhǔn)確率為93%，靈敏度為94%，特異性為92%。但上述研究均基于體外組織切片，并未進(jìn)行在體臨床驗(yàn)證。2010年Draga等[34]完成了第一項(xiàng)在體拉曼光譜研究，通過膀胱癌與正常膀胱上皮組織差異光譜比對(duì)，發(fā)現(xiàn)膀胱癌的特定氨基酸峰強(qiáng)度的升高(可能與 DNA 峰高增加有關(guān))，最終得出拉曼光譜鑒別正常膀胱上皮和膀胱癌組織的靈敏度可達(dá)到85%，特異性為79%。提示在經(jīng)尿道切除膀胱腫瘤的過程中，可以將拉曼光譜應(yīng)用于膀胱鏡檢查進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷。但受探頭的限制，拉曼光譜的探測(cè)光斑面積只有平方毫米級(jí)別，因而篩選整個(gè)膀胱非常耗時(shí)，目前只能作為膀胱鏡的輔助檢測(cè)手段，未來可結(jié)合其他廣視野的內(nèi)鏡檢測(cè)手段來提高拉曼光譜的檢測(cè)能力。

針對(duì)目前傳統(tǒng)細(xì)胞學(xué)檢測(cè)靈敏度較低的問題，Shapiro等[11]結(jié)合膀胱癌組織的拉曼光譜，檢測(cè)膀胱癌患者尿液中脫落細(xì)胞平均光譜，建立了基于尿脫落細(xì)胞的膀胱癌診斷模型，靈敏度為92%(對(duì)于高級(jí)腫瘤為100%)，特異性為91%，陽性預(yù)測(cè)值為94%，陰性預(yù)測(cè)值為88%，此外，該研究還實(shí)現(xiàn)了基于拉曼光譜的二維成像技術(shù)。為了進(jìn)一步明確脫落細(xì)胞的種類，Yosef等[9]對(duì)不同類型尿液脫落細(xì)胞進(jìn)行拉曼光譜鑒定，發(fā)現(xiàn)拉曼光譜可以在細(xì)胞水平上提供足夠的生物學(xué)信息，能夠以100%的準(zhǔn)確率區(qū)分正常和癌變的尿路上皮細(xì)胞。為了提高拉曼信號(hào)強(qiáng)度，以利于拉曼光譜檢測(cè)應(yīng)用于臨床，更多的研究致力于使用SERS技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)膀胱癌的檢測(cè)與診斷。2019年Zhang等[35]的研究發(fā)現(xiàn)，SERS技術(shù)采集尿液標(biāo)本的光譜信號(hào)強(qiáng)度是普通拉曼光譜信號(hào)的107倍，使光譜信號(hào)更容易被探測(cè)，并能在10 min內(nèi)得到檢測(cè)報(bào)告，其檢測(cè)靈敏度高達(dá)91.7%，特異性高達(dá)100%。為了驗(yàn)證SERS技術(shù)對(duì)低級(jí)別膀胱腫瘤的檢測(cè)效果， Hu等[36]利用SERS檢測(cè)膀胱癌患者和正常人尿沉渣平均光譜，得出SERS技術(shù)對(duì)低級(jí)別腫瘤總的診斷靈敏度和特異性分別為97.53%和90.80%，對(duì)高級(jí)別腫瘤分別為100%和98.85%。

由此可見，拉曼光譜顯著提高了診斷的靈敏度。相比于其他幾種FDA批準(zhǔn)的基于尿液生物標(biāo)志物的膀胱癌檢測(cè)方法，拉曼光譜無需染色處理，大大縮短了檢測(cè)時(shí)間，提高了檢測(cè)效率。除了拉曼光譜檢測(cè)外，未來可發(fā)展基于拉曼光譜二維成像技術(shù)的單細(xì)胞水平檢測(cè)，以獲得細(xì)胞水平的二維圖像。盡管基于拉曼光譜的二維成像受限于成像的速度而無法滿足臨床檢測(cè)需求，但可基于拉曼二維圖像進(jìn)行病理偽彩處理，以貼近病理染色圖像形式直觀地呈現(xiàn)給醫(yī)師。

3 拉曼技術(shù)在腎細(xì)胞癌檢測(cè)中的應(yīng)用

根據(jù)歐洲泌尿外科協(xié)會(huì)(European Association of Urology，EAU)指南，應(yīng)將保留腎功能的保腎手術(shù)作為腎細(xì)胞癌早期階段(T1a及部分T1b)治療中的首選術(shù)式，并對(duì)晚期腎細(xì)胞癌(T3 ～ T4)進(jìn)行根治性腎切除術(shù)[37]。因此，早期診斷和篩查腎細(xì)胞癌以及根據(jù)腎細(xì)胞癌的分級(jí)相應(yīng)地調(diào)整手術(shù)計(jì)劃對(duì)患者大有裨益。目前臨床上使用的腎腫塊活組織檢查得到的腎細(xì)胞癌病理特征準(zhǔn)確性低至79%[38]，并且其在病理分級(jí)中的作用也存在爭(zhēng)議[39]；傳統(tǒng)組織病理作為確定腎細(xì)胞癌亞型的金標(biāo)準(zhǔn)，繁瑣耗時(shí)[1]，難以滿足術(shù)中實(shí)時(shí)指導(dǎo)手術(shù)的需求。另外，腎周脂肪浸潤對(duì)腎細(xì)胞癌患者手術(shù)方案的選擇也具有重要影響，目前的影像學(xué)檢查，如磁共振成像和計(jì)算機(jī)斷層成像都難以識(shí)別腎周脂肪浸潤[40]。

2009年Wills等[41]驗(yàn)證了拉曼光譜技術(shù)在區(qū)分正常腎臟組織和腎細(xì)胞癌組織中的可行性(診斷準(zhǔn)確率為96%)， 隨后的研究相繼證實(shí)了拉曼光譜技術(shù)在腎細(xì)胞癌組織識(shí)別方面的優(yōu)勢(shì)，其平均診斷準(zhǔn)確率為96%(93%～100%)[42-44]。此外，拉曼光譜的時(shí)效性也使其具備應(yīng)用于術(shù)中切緣檢測(cè)的潛力。為了滿足術(shù)中定位切緣的需求，Bensalah等[10]將拉曼光譜技術(shù)與光學(xué)纖維內(nèi)鏡進(jìn)行結(jié)合，對(duì)34對(duì)手術(shù)離體新鮮腎細(xì)胞癌組織和正常組織進(jìn)行拉曼光譜檢測(cè)，得出的組織分類準(zhǔn)確率為93%，靈敏度為96%，特異性為 87%，但因該研究納入的樣本量有限而使其可信度受到一定限制；此外，該研究還對(duì)良性和惡性腎腫瘤之間拉曼光譜差異進(jìn)行了對(duì)比，但由于僅有2例良性腫瘤樣本，可靠性還有待進(jìn)一步探索。為了研究良性和惡性腎腫瘤之間拉曼光譜的差異性， Couapel等[42]對(duì)53 例惡性腫瘤和 7 例良性腫瘤分別進(jìn)行了拉曼光譜采集，得出其對(duì)組織分類的準(zhǔn)確性為96%，識(shí)別直徑<4 cm腎腫瘤的準(zhǔn)確率為93%。上述兩項(xiàng)研究均提示拉曼光譜可用于檢測(cè)腎細(xì)胞癌術(shù)中切緣，但兩者均為離體組織研究，樣本量較少，且未能考慮血紅蛋白對(duì)光譜信號(hào)的影響(血紅蛋白的拉曼光譜信號(hào)強(qiáng)度較高[9])，拉曼光譜應(yīng)用于術(shù)中切緣檢測(cè)仍存在瓶頸。

近年，研究者們將目光轉(zhuǎn)向腎細(xì)胞癌診斷，希望通過拉曼光譜技術(shù)提高腎腫塊活組織檢查的準(zhǔn)確性。2015年Mert等[44]利用SERS技術(shù)提高光譜信號(hào)以增強(qiáng)檢測(cè)的穩(wěn)定性，采集40例腎臟正常組織和40例腎細(xì)胞癌活檢組織標(biāo)本(T1期28例，T2～T3期12例)共800個(gè)SERS光譜，并結(jié)合主成分分析與線性判別分析對(duì)光譜進(jìn)行探究，得出腎細(xì)胞癌晚期(T2～T3)、早期(T1)與正常組織分類的靈敏度分別為93%和100%，特異性分別為98%和86%，準(zhǔn)確率分別為91%和90%，表明SERS是一種識(shí)別腎細(xì)胞癌不同分期的潛在技術(shù)手段。為了探究拉曼光譜技術(shù)對(duì)腎細(xì)胞癌亞型分類的準(zhǔn)確性，He等[7]利用拉曼光譜對(duì)腎透明細(xì)胞癌、乳頭狀腎細(xì)胞癌、腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤組織進(jìn)行識(shí)別，判別準(zhǔn)確性達(dá)到89.35%，可以為精準(zhǔn)治療提供指導(dǎo)。此外，該研究還進(jìn)一步利用拉曼光譜結(jié)合支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)模型，通過分子水平上高度特異性的指紋區(qū)域識(shí)別腎癌和腎周脂肪，準(zhǔn)確率達(dá)到92.5%，靈敏度和特異性分別為95.8%和88.8%，說明其可用于識(shí)別腎周脂肪浸潤，指導(dǎo)腎腫瘤切除策略。

4 拉曼技術(shù)在前列腺癌檢測(cè)中的應(yīng)用

前列腺癌診斷的金標(biāo)準(zhǔn)仍依賴于經(jīng)直腸超聲引導(dǎo)下穿刺活檢，但其準(zhǔn)確率只有60%左右，且重復(fù)活檢陽性率達(dá)28%[45]。此外，廣泛用于前列腺篩查和診斷的生物標(biāo)志物是前列腺特異性抗原(prostate-specific antigen，PSA)， 但PSA水平升高并非前列腺癌所特有，良性前列腺增生和前列腺炎患者也常見PSA 水平升高[46]。因此，迫切需要生物標(biāo)志物來提高前列腺癌診斷的特異性和靈敏度。前列腺癌的早期和準(zhǔn)確診斷對(duì)于降低不良反應(yīng)和死亡率起著至關(guān)重要的作用。

2003年Crow等[47]分析了14例良性前列腺增生和13例前列腺癌冰凍組織共450個(gè)拉曼光譜數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩種組織細(xì)胞內(nèi)的核酸和糖原濃度存在顯著差異，該研究進(jìn)一步分析了不同Gleason分級(jí)(<7，=7，>7)的前列腺癌組織拉曼光譜數(shù)據(jù)，建立了準(zhǔn)確率為89%的基于拉曼光譜的前列腺癌分類模型，表明拉曼光譜技術(shù)可用于體外區(qū)分良性前列腺增生和不同Gleason分級(jí)的前列腺癌。但該研究只對(duì)核酸和糖原含量的差異性做了分析，準(zhǔn)確率還有待提高，為了對(duì)分子差異類型有更深入的了解，還需從前列腺組織的拉曼光譜中挖掘更多的生化信息。隨后，Crow等[48]又針對(duì)4種前列腺癌細(xì)胞系(LNCap、MDA-PCa-2b、DU145、PC3)進(jìn)行拉曼光譜分析，發(fā)現(xiàn)各細(xì)胞系間DNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、糖原濃度均有差異，據(jù)此建立的分類算法的總體靈敏度為98%，特異性為99%，進(jìn)一步證明了拉曼光譜技術(shù)具有區(qū)分不同侵襲性前列腺癌的能力，可在臨床實(shí)踐中用于前列腺癌的診斷和分級(jí)。

以上研究都是基于單純光譜技術(shù)，為了對(duì)分子在樣本中的位置進(jìn)行可視化，Tollefson等[49]使用基于拉曼光譜的二維成像觀察到轉(zhuǎn)移和未發(fā)生轉(zhuǎn)移的前列腺癌患者組織之間的拉曼光譜存在顯著差異，表明有望通過該技術(shù)識(shí)別有腫瘤進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)的患者。但基于拉曼光譜的二維成像的速度較慢，在臨床應(yīng)用時(shí)會(huì)受到限制。隨著快速相干拉曼成像技術(shù)的發(fā)展，2014年Yue等[18]通過SRS顯微成像和拉曼光譜技術(shù)，分析了前列腺癌細(xì)胞中單個(gè)脂滴成分，發(fā)現(xiàn)了前列腺癌組織中存在異常的膽固醇酯積累，表明膽固醇酯可作為侵襲性前列腺癌的診斷標(biāo)志物，但此方案仍需要進(jìn)一步臨床驗(yàn)證。

此外，為了使檢測(cè)方式更易于患者接受，拉曼技術(shù)的研究者將目光轉(zhuǎn)向了前列腺癌的微創(chuàng)或無創(chuàng)檢測(cè)。Li等[50]對(duì)93例前列腺癌患者和68位健康人的血清SERS數(shù)據(jù)進(jìn)行SVM分析，獲得了98.1%的分類準(zhǔn)確性，初步證明了使用無標(biāo)記血清 SERS分析技術(shù)結(jié)合 SVM 診斷算法在無創(chuàng)前列腺癌篩查中的巨大潛力。Chen等[51]使用SERS技術(shù)觀察到了低風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)前列腺癌拉曼光譜的區(qū)別，檢測(cè)的準(zhǔn)確率為92.3%，敏感性為89.5%，特異性為95%，表明SERS診斷方法可用于提高 PSA異?；颊叩幕顧z陽性率，但檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確率還有待提高。2019年Gao等[52]開發(fā)了一種新型基于SERS的微流控芯片，該芯片對(duì)PSA的檢出限為0.1 μg/L，且可在5 min內(nèi)完成診斷，在前列腺癌早期篩查中的應(yīng)用前景廣闊。此外，還可在前列腺癌的早期篩查中應(yīng)用SERS技術(shù)檢測(cè)血漿[53]、尿液(準(zhǔn)確率為92%)[54]或者精液(總體診斷準(zhǔn)確率為95%，靈敏度為100%，特異性為89%)[55]，但均有待進(jìn)一步臨床驗(yàn)證。

綜上，拉曼散射技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于高靈敏度和特異性，可以快速準(zhǔn)確地區(qū)分癌或癌前病變組織與正常組織，憑借對(duì)生物分子進(jìn)行無標(biāo)記和高靈敏度原位分析的能力，拉曼散射技術(shù)為腫瘤診斷提供了強(qiáng)大的工具。從拉曼光譜的發(fā)展到納米粒子增強(qiáng)和非線性拉曼技術(shù)的開發(fā)，拉曼光譜技術(shù)在科學(xué)研究和臨床應(yīng)用中都顯示出良好前景，儀器、方法和數(shù)據(jù)分析的進(jìn)步使拉曼顯微成像從體外細(xì)胞分析到體內(nèi)臨床成像的各種應(yīng)用均成為可能。拉曼光譜、SERS和非線性光譜技術(shù)的發(fā)展取得了令人矚目的進(jìn)展。針對(duì)泌尿系統(tǒng)惡性腫瘤現(xiàn)有檢測(cè)方法的靈敏度和特異性不足的問題，基于拉曼散射的技術(shù)結(jié)合人工智能分析有望為臨床提供更精準(zhǔn)的早期診斷、術(shù)中檢測(cè)和病理分級(jí)依據(jù)。目前，使用拉曼光譜進(jìn)行腫瘤診斷的挑戰(zhàn)仍然是如何為不同組織找到特異性的分子標(biāo)記，高光譜SRS顯微鏡可以定量繪制不同類型的分子圖像，有望成為識(shí)別腫瘤生物標(biāo)志物的新方法。

然而，目前基于拉曼散射技術(shù)的檢測(cè)手段還沒有應(yīng)用于臨床，這是因?yàn)榉蔷€性光學(xué)顯微成像的激光光源存在價(jià)格昂貴、占用空間大以及可靠性不高的問題，需要專業(yè)工程師進(jìn)行維護(hù)，這使其在臨床轉(zhuǎn)化方面存在技術(shù)挑戰(zhàn)，因此，將來需集中解決設(shè)備尺寸、可靠性、易操作性和檢測(cè)成本效益等方面的問題。此外，還應(yīng)在以下幾個(gè)方面開展大量的研究以推進(jìn)基于拉曼散射技術(shù)在臨床應(yīng)用的可能性：首先是使用手持快速拉曼成像技術(shù)進(jìn)行原位分子診斷，例如手持拉曼光譜或高光譜SRS顯微鏡；其次是進(jìn)行多模態(tài)的成像和光譜系統(tǒng)開發(fā)，整合每種分析方法的優(yōu)點(diǎn)，從而提供更精準(zhǔn)的癌癥診斷工具。