0 引言

近些年来，随着人民饮食习惯与生活方式的改变、人口老龄化等原因，冠心病的发病率逐渐上升，死亡率居高不下。2014年，中国农村冠心病的死亡率为143.72/10万，城市冠心病的死亡率为136.21/10万[1]。目前临床上用于诊断冠心病的常见方法为冠状动脉造影技术，冠状动脉造影技术虽然被称为诊断冠心病的 “金标准”，但是价格昂贵而且是有创的检测方法，所以利用心电图对冠心病进行诊断的方法也逐渐发展起来。心电图诊断虽然操作简单方便、价格低廉，但误诊与漏诊的情况却时有发生，因此无法作为一种可靠的冠心病临床诊断方法。因此，发展一种无创的、灵敏度高、可靠性强的冠心病早期快速检测方法具有非常重要的意义。

由于高职院校的图书馆建设管理中其对应的建设管理资源获取及服务模式应用不同，需要在管理系统的开发和设计中，将对应的设计工作开展职能优化好，借助对图书馆管理系统的服务模式应用进行改进，及时将对应的服务信息及服务功能优化。比如在图书馆管理系统的优化设计中，建立专门的开放性服务窗口，同时还需要建立专门的小语种服务检索信息，这是展现当前高职院校图书馆管理系统设计与优化服务职能提升的一项重要性建设管理工作。

表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS)已经广泛应用于生命科学领域，对极低浓度的生物分子进行检测[2-4]。例如，Alula等基于SERS光谱技术，通过光催化作用后的磁性物质修饰银纳米颗粒，检测到尿液中浓度极低的肌酸酐[5]。Ma等基于SERS光谱技术，利用磁性物质诱导纳米颗粒聚沉，检测到细菌中浓度极低的脱氧核糖核酸[6]。

血小板衍生生长因子-BB(platelet-derived growth factor-BB，pDGF-BB)通过多种机制参与动脉粥样硬化发生发展过程，与冠心病的关系较为密切[7]。目前针对pDGF-BB的研究，较多的是基于酶联免疫吸附法对血液中的pDGF-BB进行检测。例如，曾宇然等通过酶联免疫吸附法对血浆中pDGF-BB浓度进行检测，发现pDGF-BB对颈动脉粥样硬化的发生发展过程具有重要的作用[8]。本课题组在前期研究中，首先通过自行搭建的785 nm拉曼光谱测试平台对不同的极低浓度的pDGF-BB水溶液SERS光谱进行检测分析，发现拉曼频移为1 509 cm-1的拉曼特征峰归属于pDGF-BB水溶液[9]。

本文基于SERS光谱技术60例冠心病患者，其中包括20例行皮冠状动脉介入治疗术(percutaneous coronary intervention，pCI)病人与40例未行pCI病人以及18例健康人的尿液样本进行检测， 结合pDGF-BB拉曼频移为1 509 cm-1的特征峰进行分析，并与医院提供的冠状动脉造影技术临床资料对比，发现两种方法在判断心血管堵塞程度是否达到70%以上吻合度较高，表明该方法有望对冠心病疑似病例进行早期诊断，为患者是否需要进行pCI提供重要依据。

1 实验材料与方法

1.1 实验仪器与光谱预处理

实验中使用自行搭建的785 nm拉曼光谱测试平台，如图1所示，中心波长为785 nm的激光穿过带通滤波片(OD6，Edmund)聚焦在比色皿上，透镜组90°接收的拉曼散射光通过光谱仪(iHR320)，由CCD探测器(Horiba-Syncerity)将光信号转变为电信号，传输到计算机中[10]。光谱采集选择1 200 grooves/mm的光栅，积分时间10 s，积分次数4次，采集后首先选择1 200-1 600 cm-1范围内的光谱[11]，采用4个相邻像素点的2次savitzky-golay平滑[12]滤除噪声干扰，同时采用4阶多项式拟合进行基线校正，从而有效的克服了人工干预和单次拟合造成的光谱畸变[13]。每个样本采集5次，取其平均谱线作为后续分析使用。

1.2 实验样本的准备

得到20例行pCI病人尿液样本、40例未行pCI病人尿液样本与18例健康人尿液平均SERS光谱如图3所示：三条尿液平均SERS光谱在结构上很相似，1 245 cm-1、1 268 cm-1、1 281 cm-1、1 320 cm-1、1 390 cm-1、1 464 cm-1、1 568 cm-1的拉曼特征峰在三条平均SERS光谱中均可检测。这些特征峰对应于尿液中有机物的不同共价键或者官能团的振动模式，例如1 245 cm-1归属于酰胺Ⅲ带无规则卷曲；1 320 cm-1归属于C-H键扭转振动 [14]；1 460 cm-1归属于类脂特征峰，为膜蛋白与膜脂酰基CH2，CH3的弯曲振动[15]。在三类尿液平均SERS光谱中，可以发现20例行pCI病人的尿液样本平均SERS光谱中可以检测到拉曼频移约为1 509 cm-1(1 510 cm-1)的特征峰而在40例未行pCI病人尿液样本平均SERS光谱与18例健康人尿液样本平均SERS光谱中检测不到，拉曼峰的略微偏移可能是由于激光器波长的略微偏移所致。这也进一步揭示了pDGF-BB在三类尿液样本中的浓度不同，在行pCI病人尿液中，pDGF-BB的浓度相对较高，在未行pCI病人尿液与健康人尿液中则浓度极低。

0.5 mL的冠心病患者以及健康人的尿液样本上清液分别与1 mL的银纳米胶体溶液(粒径分布为40-60 nm)均匀混合，置于比色皿中，检测SERS光谱，实验结果如图2所示。其中谱线(A)为冠心病患者中一例代表性的行pCI病人的尿液样本SERS光谱，谱线(B)为健康人尿液样本SERS光谱。通过对比两条谱线，可以发现冠心病患者(行pCI病人)尿液样本SERS光谱中可以检测到1 509 cm-1的拉曼特征峰，而在健康人尿液样本中则检测不到。在前期研究中通过检测不同极低浓度pDGF-BB水溶液的SERS光谱，可以在浓度低至0.01 ppmol/L的pDGF-BB水溶液中检测到1 509 cm-1的拉曼特征峰[9]。这就说明了冠心病行pCI患者尿液样本中pDGF-BB的浓度相对较高；而健康人尿液样本中的pDGF-BB的浓度低于0.01 ppmol/L或几乎为零。

  

图1 785纳米拉曼光谱测试平台Fig.1 The schematic diagram of 785 nm Raman spectrometer

2 实验结果与讨论

2.1 冠心病患者与健康人的尿液样本SERS光谱图

有学者曾对20个社会影响力较大的冤案进行研究，最终统计其中95%的案件存在刑讯逼供的现象，而只有一起案件没有刑讯逼供，但该案侦查人员采取了引诱的方法使被害人进行了错误的指认[2]。2012年《刑事诉讼法》修改时确立了犯罪嫌疑人在看守所羁押并讯问、侦查讯问同步录音录像制度、非法证据排除规则等规定。有学者指出，“这些措施客观上确实在遏制刑讯逼供方面起到了显著作用，目前刑讯特别是表现为肉刑的刑讯现象已经明显减少”[3]。但是，有关部门在办理刑事案件中，刑讯逼供现象仍未完全杜绝，而且侦查或调查人员还可能采取威胁、引诱、欺骗等方法收集证据，这些方法也侵犯到被讯问人员的相关权利。

2.2 60例冠心病患者尿液样本与18例健康人尿液样本SERS平均光谱图

电视专题片是电视艺术的一种形式，它以一定的主题为核心。专题片内容具体，表现形式具有多元化。尽管其不似其他新闻所规定的时效性，但是它也遵循新闻的客观性与真实性。存在于新闻报道和电视艺术之间的模式，其中节目内可以让作者表达自身的观点态度，使得真实性与艺术性并存。

在实验中通过785 nm拉曼光谱测试平台对20例行pCI病人的尿液样本、40例未行pCI病人的尿液样本与18例健康人尿液样本进行检测，取尿液样本0.5 mL，加入银纳米胶体溶液1 mL，采集SERS光谱。

MOOC、SPOC等新型的翻转式教学方法在理论课程教学效果改进上发挥了不可忽视的作用，将这类翻转式教学理念在实践类课程中推广也将成为必然趋势，且经小样本实验发现，SPOC模式应用于实践课程中确能为实践课程的效果带来显著改善。在创造改善效果的机制中，评价方法的设计是发挥引导作用与保障作用的核心。

  

图2 冠心病(行pCI)患者(谱线A)与健康人(谱线B)尿液样本SERS光谱图Fig.2 The SERS spectra of urine samples from the patient with CHD (with pCI) (Spectrum A) and the healthy human (Spectrum B)

  

图3 行pCI病人尿液平均SERS光谱图(A)、未行pCI病人尿液平均SERS光谱图(B)与健康人尿液平均SERS光谱图(C)Fig.3 The average SERS spectra of the urine samples from the patients with pCI (Spectrum A); the patients without pCI (Spectrum B) and the healthy human (Spectrum C)

实验中所用的尿液样本分别采集于60例冠心病患者，其中包括20例行pCI病人，平均年龄为64±15岁；40例未行pCI的病人，平均年龄为61±16岁；18例健康人，平均年龄为52±12岁。所有的健康人与冠心病患者的尿液样本均由上海交通大学医学院附属新华医院提供，为行pCI术前尿液样本，采集后保存在4 ℃的恒温箱中保存一到两个小时。此外，所有的受试者均签署知情同意书，对本课题组的实验研究表示理解与支持。实验中，大多数的尿液样本均无沉淀产生，然而对于某些已产生沉淀的尿液样本，常常对其进行离心处理，取其上清液用于实验研究。

2.3 SERS光谱与冠状动脉造影技术对比

通过分析20例行pCI病人的尿液SERS光谱发现，85%的行pCI病人的尿液样本中均可检测到1 509 cm-1的特征峰；而且行pCI病人的心血管堵塞程度非常严重，均存在有一单支心血管堵塞程度不小于70%。例如，20号、30号、31号病人的冠状动脉造影图如图3所示，20号病人RCA堵塞程度为99%，如图3(a)所示；30号病人LCX堵塞程度为90%，如图3(b)所示；31号病人LCX堵塞程度为90%，如图3(c)所示。这也就进一步表明了，当病人的单支心血管堵塞程度不小于70%，其尿液SERS光谱中可以检测到1 509 cm-1的拉曼特征峰，5号、32号以及43号病人除外，这可能是因为在检测过程中这些病人尿液样本中的pDGF-BB已完全变性。通过分析40例未行pCI病人的尿液SERS光谱发现，87.5%的尿液样本中均检测不到1 509 cm-1的特征峰；而且未行pCI病人的心血管堵塞程度轻，单支心血管的堵塞程度均小于70%，6号病人RCA未见明显堵塞，如图3(d)所示。综上所述，以上两类病人所占总病人的比例为86.7%。

表1 20例行pCI病人尿液样本SERS光谱中1 509 cm-1特征峰的检测结果与临床资料对比

Tab.1 The appearance of 1 509 cm-1 measured by SERS and clinical data of 20 patients with pCI

  

编号1509cm⁃1+/⁃LAD%LCX%LM%RCA%总和%1√+9585⁃602402√+4060⁃901903√+50100⁃502005×+4095⁃902257√+509050902808√+4090405022011√+⁃⁃⁃959512√+6090⁃5020014√+100⁃⁃9519519√+⁃90⁃8017020√+⁃⁃⁃999930√+⁃90⁃⁃9031√+⁃90⁃6015032×+3070⁃⁃10034√+70⁃⁃⁃7040√+909030⁃21042√+⁃80⁃5013043×+90⁃⁃6015046√+⁃85⁃8016547√+50⁃⁃90140

结合1 509 cm-1归属于pDGF-BB的特征峰，将60例冠心病患者的尿液样本SERS光谱与冠状动脉造影技术临床资料进行对比，结果如表1所示。其中冠状动脉造影技术检测的心血管包括左主干(left main coronary artery，LM)，左前降支(left anterior descending branch，LAD)，左回旋支(left circumflex artery，LCX)和右冠状动脉(right coronary artery，RCA)，其中(+)表示行pCI，(-)表示未行pCI。

  

图4 (a)20号病人RCA动脉造影图像；(b)30号病人LCX动脉造影图像；(c)31号病人LCX动脉造影图像；(d)6号病人RCA动脉造影图像Fig.4 (a) The image of coronary angiography of RCA from patient No.20; (b) The image of coronary angiography of LCX from patient No.30; (c) The image of coronary angiography of LCX from patient No.31; (d) The image of coronary angiography of RCA from patient No.6

值得注意的是，在40例未行pCI病人尿液的SERS光谱中，有几例样本可以检测到1 509 cm-1的特征峰，如表2与表3所示。

表2 未行pCI病人尿液SERS光谱中1 509 cm-1特征峰检测结果与临床资料对比(1)

Tab.2 The appearance of 1 509 cm-1 measured by SERS and clinical data of patients without pCI (part I)

  

编号27361509cm⁃1√√(+)/(-)⁃⁃LAD%⁃30LCX%3040LM%⁃⁃RCA%50⁃总和%8070

从表2中可以看出，27号病人与36号病人的单支心血管的堵塞程度均小于70%，但LAD/LCA/LM/RAC的堵塞程度总和却不小于70%。这也就说明了，当病人各支心血管堵塞程度总和不小于70%时，同样可以在其尿液样本SERS光谱中检测到1 509 cm-1特征峰，这部分病人所占所有未行pCI病人的比例为5%。

表3 未行pCI病人尿液SERS光谱中1 509 cm-1特征峰检测结果与临床资料对比(2)

Tab.3 The appearance of 1 509 cm-1 measured by SERS and clinical data of patients without pCI (part II)

  

编号4150511509cm⁃1√√√(+)/(-)⁃⁃⁃LAD%603030LCX%⁃⁃⁃LM%⁃⁃⁃RCA%⁃⁃⁃总和%603030

从表3中可以看出，41号、50号、51号病人的单支心血管堵塞程度小于70%，而各支心血管的堵塞程度总和也小于70%，而在这些病人的尿液样本SERS光谱中却可以检测的1 509 cm-1的特征峰。结合医院提供的病人脑部CT与颈动脉彩超等临床资料，发现这类病人存在着不同程度的脑梗塞与颈动脉血管的堵塞情况，从而造成体内pDGF-BB浓度的上升，这类病人占所有未行pCI病人的比例为7.5%。

3 结论

基于SERS光谱对20例行pCI病人尿液样本、40例未行pCI病人尿液样本以及18例健康人尿液样本进行检测，并结合拉曼频移为1 509 cm-1 归属于pDGF-BB的拉曼特征峰对尿液SERS光谱进行分析，结果发现行pCI病人的尿液样本中可检测到1 509 cm-1的特征峰；健康人与大多数未行pCI病人的尿液样本中则检测不到1 509 cm-1的特征峰。同时结合医院提供的冠状动脉造影技术临床资料，发现这种检测方法与判断心血管堵塞程度是否大于70%的吻合度较好，通过判别1 509 cm-1的拉曼特征峰对冠心病疑似病例单支血管堵塞程度是否大于70%的诊断灵敏度与特异性分别为85%；87.5%，所以该方法有望发展成为判断冠心病患者是否需要行pCI的重要依据，为冠心病疑似病例的早期诊断提供非常有价值的信息。

参考文献

[1] 隋辉, 陈伟伟, 王文. 《中国心血管报告2015》要点解读[J]. 中国心血管杂志, 2016, 21(4):259-261.

SUI Hui, CHEN Weiwei, WANG Wen. Interpretation of reporter on cardiovascular disease in China (2015)[J]. Chin J Cardiovasc Med, 2016, 21(4):259-261.

[2] LIN J Q, CHEN R, FENG S Y, et al. A novel blood plasma analysis technique combining membrane electrophoresis with silver nanoparticle-based SERS spectroscopy for potential application in noninvasive cancer detection[J]. Nanomedicine:Nanotechnology, Biology, and Medicine, 2011, 7(5):655-663.

[3] 周明辉, 廖春艳, 任兆玉, 等. 表面增强拉曼光谱生物成像技术及其应用[J]. 中国光学, 2013, 6(5):633-642.

ZHOU Minghui, LIAO Chunyan, REN Zhaoyu, et al. Bioimaging technologies based on surface-enhanced Raman spectroscopy and their applications[J]. Chinese Optics, 2013, 6(5):633-642.

[4] GRETA D M, SILVIA C, ELENA M, et al. Surface-enhanced Raman spectroscopy of urine for prostate cancer detection:a preliminary study[J]. Anal Bioanal Chem, 2015, 407(12):3271-3275.

[5] MELISEW T A, JYISY Y. photochemical decoration of magnetic composites with silver nanostructures for determination of creatinine in urine by surface-enhanced Raman spectroscopy[J]. Talanta, 2014, 130(5):55-62.

[6] MA Q, LI Y L, GONG N C, et al. Surface enhanced Raman spectroscopy sensor based on magnetic beads-induced nanoparticles aggregation for detection of bacterial deoxyribonucleic acid[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2015, 43(11):1676-1681.

[7] 路雅茹, 秦勤. 血小板衍生生长因子—B与冠心病研究进展[J]. 天津医药, 2012, 40(5):525-527.

LU Yaru, QIN Qin. The research about the relationship between pDGF-B and coronary heart disease[J]. Tianjin Medical Journal, 2012, 40(5):525-527.

[8] 曾宇然, 王伟鸿, 卢敏, 等. 血浆透析患者血浆中血小板源性生长因子BB的表达及意义[J]. 中国实用医刊, 2014, 41(3):4-6.

ZENG Yuran, WANG Weihong, LU Min, et al. Expression of platelet derived growth factor-BB in maintenance hemodialysis patients[J]. Chinese Journal of practical Medicine, 2014, 41(3):4-6.

[9] 赵畅, 李蓉, 杨荟楠, 等. 基于表面增强拉曼光谱检测尿液样本中血小板衍生生长因子—BB方法研究[J]. 中国激光, 2017, 44(08):0811002.

ZHAO Chang, LI Rong, YANG Huinan, et al. Measurement of platelet derived factor-BB in urine samples based on surface-enhanced Raman spectroscopy[J]. Chinese Journal of Lasers, 2017, 44(08):0811002.

[10] 王琴, 赵畅, 杨荟楠, 等. 激光拉曼光谱法同步测量液膜厚度与浓度[J]. 激光与光电子进展, 2016, 53(9):093001.

WANG Qin, ZHAO Chang, YANG Huinan, et al. Simultaneous measurement of film thickness and mass fraction by Raman spectroscopy[J]. Laser & Optoelectronics progress, 2016, 53(9):093001.

[11] CRAIG S, CLEMENTS J M, COOK A L, et al. Characterization of the structure and conformation of platelet-derived growth factor-BB and proteinase-resistant mutants of pDGF-BB expressed in Saccharomyces cerevisiae[J]. Biochemical Journal, 1992， 281(1):67-72.

[12] 章颖强, 董伟, 张冰, 等. 基于拉曼光谱和最小二乘支持向量机的橄榄油掺伪检测方法研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2012, 32(6):1554-1558.

ZHANG Yingqiang, DONG Wei, ZHANG Bin, et al. Research on detection method of adulterated olive oil by Raman spectroscopy and least squares support vector machine[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2012, 32(6):1554-1558.

[13] 李雷, 魏连鑫. 自适应小波阈值函数的指纹图像去噪[J]. 上海理工大学学报, 2014, 36(02):154-157.

LI Lei, WEI Lianxin. Adaptive wavelet threshold function for fingerprint denoising[J]. Journal of University of Shanghai for Science and Technology. 2014, 36(02):154-157.

[14] 冯尚源, 潘建基, 伍严安, 等. 基于SERS技术结合多变量统计分析胃癌患者血浆拉曼光谱[J]. 中国科学：生命科学, 2011, 41(7):550-557.

FENG Shangyuan, pAN Jianji, WU Yanan, et al. Study on gastric cancer blood plasma based on surface-enhanced Raman spectroscopy combined with multivariate analysis[J]. Sci China Life Sci, 2011, 41(7):550-557.

[15] 郭丽. 用多元分析方法研究乳腺癌血清的SERS光谱[D]. 辽宁：大连理工大学, 2011:51-53.

GUO Li. Multivariate statistical analysis of serum from breast cancer patients using surface-enhanced Raman spectrum[D]. Liao Ning:Dalian University of Technology, 2011： 51-53.