皮肤肿瘤早期筛查的快速无创电阻抗检测方法

作     者：彭俊文 胡松佩 洪志扬 王莉莉 刘凯 姚佳烽 PENG Jun-Wen;HU Song-Pei;HONG Zhi-Yang;WANG Li-Li;LIU Kai;YAO Jia-Feng

作者机构：南京航空航天大学机电学院南京210016 

出 版 物：《生物化学与生物物理进展》 (Progress In Biochemistry and Biophysics)

年 卷 期：2024年第51卷第5期

页      面：1161-1173页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(62071224) 江苏省自然科学基金(BK20221480)资助项目 

主　　题：皮肤癌检测 无创/实时 肿瘤早筛应用 生物阻抗谱 

摘      要：目的随着环境问题和臭氧层空洞化的加剧,皮肤肿瘤的患病率也大幅增加,但是皮肤肿瘤前期隐蔽性高、症状不明显,导致大部分病例都是在中晚期发现的。因此,本文基于生物阻抗谱(bioimpedance spectroscopy,BIS)技术,提出一种皮肤肿瘤早期筛查的快速无创电阻抗检测方法。方法首先,建立四层皮肤模型,采用数值分析方法研究角质层对BIS测量的阻碍作用。其次,使用去除角质层的皮肤模型研究混有不同半径和浸润深度的皮肤肿瘤组织电学特性。最后,使用凝胶处理后的猪皮组织实验验证肿瘤浸润深度(h)的影响。结果角质层仿真结果表明,去除角质层的皮肤对激励信号的响应更明显。皮肤肿瘤模型仿真表明,当肿瘤半径(R_(tumor))及h1.5 mm时能够区分肿瘤组织与正常组织。同时根据实验结果中正常组织与肿瘤组织虚部弛豫阻抗(Z_(imag-relax))定义了组织病变度(ε_(worse),为肿瘤组织虚部阻抗相对于正常组织虚部阻抗变化的百分比),并绘制了肿瘤组织浸润深度(Depth)与Z_(imag-relax)的拟合曲线。当ε_(worse)=0.4920时,BIS即可识别微浸润肿瘤组织,且拟合曲线修正决定系数为0.9468,拟合效果良好。结论基于BIS技术的方法具有实时、便捷、无创的优点,有望应用于皮肤肿瘤的检测。