电化学分析法在口腔颌面部肿瘤鉴别诊断上的应用
作者：张春阳 刘肾君 迟勇 吴江峰
单位：150001 哈尔滨医科大学附属第一医院口腔颌面外科(张春阳，刘贤君，迟勇)；哈尔滨工业大学化学系电化学教研室(吴江峰)
关键词：电化学；颌肿瘤；诊断，鉴别
中华医学杂志930508 摘要 应用电化学原电池反应原理，通过生物电极传感器，经过生物电化学修饰后用于离体良、恶性肿瘤组织标本及72例肿瘤患者的电流测量，结果，恶性肿瘤的病灶电流测得值(平均426μA)明显大于良性肿瘤病灶的电流测得值(平均216μA)。诊断试验的敏感性为95%，特异性为91%。说明该诊断方法为估计肿瘤的良恶性、肿瘤恶变范围和肿瘤的局部转移等提供重要资料。
电化学分析法应用于生物医学领域越来越得到国内外学者的关注。它具有快速、灵敏、准确等特点。本实验应用电化学原电池反应原理，通过生物电极传感装置，分别驿91例离体良、恶性肿瘤组织标本和72例临床良、恶性肿瘤患者进行了测试分析，探讨了该方法在临床肿瘤定性鉴别诊断上的应用及其价值。
, 百拇医药
材料与方法
一、材料
铂丝(市售，纯度99.99%)，镁带、镁丝(市售，纯度99%)，聚氯乙烯膜，LOH明胶膜(哈尔滨工业大学电化学教研室产品)，硫柳汞盐，乳酸(纯度90%)，正、异丙醇，氯化钠、钾、钙、镁，电化学综合测试仪(德国产)，2506型数字电流表(哈尔滨电表厂)
二、方法
1.离体肿瘤组织标本的测验：(1)随机选择91例手术或活检取材的肿瘤标本，要求测量时间在切除或钳取的组织标本离体30分钟以内，标本不小于2.0mm×1.5mm，未经任何浸泡液处理。同一部位瘤体组织之间，组织类型一致。(2)以镁金属作为电化学反应的工作电极，铂金属作为参比电极。将测试仪表负极端接工作电极，正极接参比电极。测试前将电极传感器工作表面依次用800～1000目金相砂纸净化。(3)净化后立即将其放入硫柳汞钠溶液中浸泡15分。(4)取出后用蒸镏水冲洗，而后放入0.1mol/L盐酸中洗涤30秒钟、稍干30秒钟。(5)用工作表面探测标本的不同部位，记录标本号、取材部位、电流测得值，临床诊断待病检结果。(6)电极传感器使用后，立即冲洗干净，浸泡于正丙醇液5分钟。
, 百拇医药
2.肿瘤患者的电流测量：随机选择72例肿瘤患者，年龄12～72岁。其中唇，舌部乳头状瘤5例，面颊部纤维瘤、腮腺混合瘤各8例；腺淋巴瘤7例；牙龈瘤5例。唇、舌癌9例，粘液表皮样癌5例，腺癌8例，腺泡细胞瘤2例，腺样囊性癌9例，混合瘤恶变6例。(1)瘤体表面用75%酒精脱脂两次(如表面破溃、溃疡或坏死用0.9%NaCl拈揩)(2)稍干后局部均匀涂抹导电糊。选择肿瘤近区正常组织做同样处理，以测得基础电流值。(3)电极传感器连接仪表系统，预处理电极工作表面同前。(4)电极传感器均匀接触被测组织表面，测试电流量值。
结 果
一、离体肿瘤组织标本测量结果(表1)
表1 91例离体肿瘤组织标本测量结果 病理诊断
例数
电流值范围(μA)
±s
, 百拇医药
面颈脂肪、纤维瘤
12
90~110
99±7
涎腺良性瘤
11
170~190
179±8
唇、舌乳头状瘤
7
170~290
186±12
颌面良性病灶
, 百拇医药
14
200~230
216±10
面颈恶性瘤
9
170~180
175±4
涎腺恶性瘤
11
320~360
336±15
唇、舌癌
21
, 百拇医药
360~380
371±10
颌面恶性病灶
6
228～510
426±96
离体肿瘤标本测量结果表明，不同组织结构部位存在差异(组织内液体电解质含量不同)，基础电流值(正常组织基础值在5～32μA之间)也有差异。但基础电流值与良、恶性病灶电流测量值间的比值是一定的。良、恶性肿瘤电流值与基础电流值(正常组织值)的比值倍数是我们鉴别诊断的依据。
计算结果表明，无论同一部位良性与恶性组间或同一组织结构(如腮腺与颌下腺)良性组与恶性组间，比较其观察值在统计学上差异均有显著意义。经以病理学诊断作为定性诊断的金指标进行临床流行病学诊断试验(表2)，敏感性为96%，特异性为98%，阳性预测值为98%，阴性预测值为96%，假阳性率2%，假阴性率4%，粗一致性为97%。
, 百拇医药
表2 离体肿瘤组织标本诊断指标分布 电量诊断指标
病理学诊断
合计
恶性例数
良性例数
+
45
1
46
-
2
43
45
, 百拇医药
合 计
47
44
91
注：+恶性电量参数(426μA) -良性电量参数(216μA)
二、临床肿瘤患者的试验测量
正常组织，良性肿瘤组织和恶性肿瘤组织分别用同一电级传感器测量。健康组织值在5～32μA(±s=17±8)；良性肿瘤值8～40μA(±s=20±9)；恶性肿瘤值38～120μA(±s=67±26)。统计学分析，健康组织与良性肿瘤组织两组间差异无显著意义(t=1.3,P>0.05)，而良性肿瘤组与恶性肿瘤组间有显著差异(t=7.36,P<0.01)。经临床诊断试验分析(表3)，敏感性为95%，特异性为90%，阳性预测值为93%，阴性预测值为93%，假阳性率为10%，假阴性率为5%，粗一致性为93%。
, 百拇医药
表3 临床肿瘤患者诊断指标分析(例数) 电量诊断指标
病理学诊断
合计
恶性例数
良性例数
+
40
3
43
-
2
27
29
, 百拇医药
合 计
42
30
72
注：+恶性电量参数(426μA) -良性电量参数(216μA)
以上实验记录值为每个瘤体病灶5次测值的平均值。恶性肿瘤组织电流测值分别较健康组织和良性肿瘤组织的电流测值高2倍以上，而健康组织与良性肿瘤组织的电流测值基本一致。
讨 论
将电化学方法应用于肿瘤组织的定性分析是依据恶性肿瘤组织与良性肿瘤组织的电解质活度的不同(即化学上离子含量的不同)〔1〕，反映出生物组织电化学反应的不同而创立的。在生物电系统里最显著的一个性质就是有机体的细胞与外界环境之间的电化学不平衡，以及随之而来的细胞膜电极化〔2〕。生物闭合电路完全由生物膜隔开的导电液小室所组成。生物膜起到高阻抗联结器、电容以及更经常是电源的作用。大分子中电子从内部的阳极(果糖富集)沿着定域化轨道到外面的阴极(氧富集)而导电〔3〕。利用人体的这一特性，我们以人体组织液为电体学体系的电解质溶液，制作其相适合的电极传感器。其感受器部分可以与肿瘤组织中主要离子起特异性电化学反应，换能器是对该反应所产生的电信息有敏感选择性接收能力的金属，外接以仪表系统组成人体测量的电化学体系。
, http://www.100md.com
已经得到证实，恶变组织中强电解质K+，Na+、Ca2+活度明显增高(尤以Na+明显)〔4〕，组织液流动速度加快，使细胞内、外极化电阻降低，离子运动速度加快，组织电流值较大。恶变组织弱电解质乳酸增高是由于强烈的有氧酵解作用，即使在供氧充分时也是把交付给它的大部分葡萄糖炜变为乳酸〔5〕。尽管乳酸本身是弱电解质，但是病变局部周围组织液流动性增加，加大了它的电离度而使电流增加。
人体组织不同部位生成乳酸的速度也是不同的。其中以皮肤糖酵解速度最快。据资料报道表皮中50～75%的葡萄糖可经酵解产生乳酸〔6〕。因而，乳酸量的变化在正常的皮肤组织即能明显地反映出来。利用这一点，我们将表面电极传感器直接接触颌面部皮表肿瘤测量电量值。
实验测得值分析，健康组织、良性肿瘤组织和恶性肿瘤组织各自的电流值大小与其不同部位的解剖特点、组织性质密切相关。某些部位由于组织特点而决定正常状态下基础电流值就相对高或低，因而比较值也就随之增高或降低，但相互间的比例是恒定的。恶性变组织的电流测得值总是较良性瘤体组织与正常健康组织的电流值高二倍以上。这些范围值相互间比较的基础值是不可缺少的。
, 百拇医药
实验中测试恶性肿瘤瘤体外周电流值相对较高而中心区下降，有坏死组织区电流值最低。根据这一点可以大致估计出肿瘤的波及范围。恶性肿瘤糖酵解代谢的特点是随着瘤体体积的增大而加强〔7〕。肿瘤恶变的早期或原发恶性灶很小时，电解质浓度变化在10-5mol/L级，我们的电化学测量系统就可以得到电信息的变化，因而它可以对临床恶性肿瘤达到早期诊断、早期治疗的目的。随着瘤体电解质浓度的不断增加，瘤体范围的不断扩大，其反应的电流量值也相应地不断增加。根据这一点我们可以初步判断恶性病变的程度及界限。对手术病变范围切除的预测、局部转移早期洞察起到了积极的作用。
本组72例肿瘤患者的测试中，我们得到3例假阳性、2例假阴性，均为瘤体组织质地较硬的实体性癌肿。我们考虑是致密组织层次多，电阻较大，使测得电流值变小，与基础电流值比值缩小，也可能与患者的机体状态、服用某些药物或局部组织疲劳等有关。
参考文献
, 百拇医药
1 Jone SJ,Cowell DC, Eeager WD,et al.The example of facical tumour diagnosis--Final AY and Hamond Department of Dermatology.Dermatology,1986,173:79.
2 Wendou DC,Eeole GI,Edwar JY,et al.Applications of bioelectrochemistry and Bioenergetics.1988,19:191.
3 Mike L,John S,Henry P,et al.Bioelectroanalytical sensors and analytical problems in their application.Bioelectrochemistry and Bioenergetics.1988,20:1.
, 百拇医药
4 Kiss GY,Horvath I,Davoas J,et al.21-Polarographic Midelling of Metabolic Processes of Cancerostati Anthracyclines.Bioelectrochemistry and Bioenergtics 1986,16:135.
5 J.考利达.医学生物电化学方法.长春：吉林人民出版社，1983:173-220.
6 周伟肪.电化学测量.阳极溶出伏安法.上海科学技术出版社.1985:414-419.
7 Cone Co,Tone JW,Jone WD,et al.Unified theory on the basic mechanism of normal mitotic control and oncogensis.J.Theor.Biol.1971,31:151.
(收税：1992-04-23 修回：1992-01-15), http://www.100md.com
单位：150001 哈尔滨医科大学附属第一医院口腔颌面外科(张春阳，刘贤君，迟勇)；哈尔滨工业大学化学系电化学教研室(吴江峰)
关键词：电化学；颌肿瘤；诊断，鉴别
中华医学杂志930508 摘要 应用电化学原电池反应原理，通过生物电极传感器，经过生物电化学修饰后用于离体良、恶性肿瘤组织标本及72例肿瘤患者的电流测量，结果，恶性肿瘤的病灶电流测得值(平均426μA)明显大于良性肿瘤病灶的电流测得值(平均216μA)。诊断试验的敏感性为95%，特异性为91%。说明该诊断方法为估计肿瘤的良恶性、肿瘤恶变范围和肿瘤的局部转移等提供重要资料。
电化学分析法应用于生物医学领域越来越得到国内外学者的关注。它具有快速、灵敏、准确等特点。本实验应用电化学原电池反应原理，通过生物电极传感装置，分别驿91例离体良、恶性肿瘤组织标本和72例临床良、恶性肿瘤患者进行了测试分析，探讨了该方法在临床肿瘤定性鉴别诊断上的应用及其价值。
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材料与方法
一、材料
铂丝(市售，纯度99.99%)，镁带、镁丝(市售，纯度99%)，聚氯乙烯膜，LOH明胶膜(哈尔滨工业大学电化学教研室产品)，硫柳汞盐，乳酸(纯度90%)，正、异丙醇，氯化钠、钾、钙、镁，电化学综合测试仪(德国产)，2506型数字电流表(哈尔滨电表厂)
二、方法
1.离体肿瘤组织标本的测验：(1)随机选择91例手术或活检取材的肿瘤标本，要求测量时间在切除或钳取的组织标本离体30分钟以内，标本不小于2.0mm×1.5mm，未经任何浸泡液处理。同一部位瘤体组织之间，组织类型一致。(2)以镁金属作为电化学反应的工作电极，铂金属作为参比电极。将测试仪表负极端接工作电极，正极接参比电极。测试前将电极传感器工作表面依次用800～1000目金相砂纸净化。(3)净化后立即将其放入硫柳汞钠溶液中浸泡15分。(4)取出后用蒸镏水冲洗，而后放入0.1mol/L盐酸中洗涤30秒钟、稍干30秒钟。(5)用工作表面探测标本的不同部位，记录标本号、取材部位、电流测得值，临床诊断待病检结果。(6)电极传感器使用后，立即冲洗干净，浸泡于正丙醇液5分钟。
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2.肿瘤患者的电流测量：随机选择72例肿瘤患者，年龄12～72岁。其中唇，舌部乳头状瘤5例，面颊部纤维瘤、腮腺混合瘤各8例；腺淋巴瘤7例；牙龈瘤5例。唇、舌癌9例，粘液表皮样癌5例，腺癌8例，腺泡细胞瘤2例，腺样囊性癌9例，混合瘤恶变6例。(1)瘤体表面用75%酒精脱脂两次(如表面破溃、溃疡或坏死用0.9%NaCl拈揩)(2)稍干后局部均匀涂抹导电糊。选择肿瘤近区正常组织做同样处理，以测得基础电流值。(3)电极传感器连接仪表系统，预处理电极工作表面同前。(4)电极传感器均匀接触被测组织表面，测试电流量值。
结 果
一、离体肿瘤组织标本测量结果(表1)
表1 91例离体肿瘤组织标本测量结果 病理诊断
例数
电流值范围(μA)
±s, 百拇医药
面颈脂肪、纤维瘤
12
90~110
99±7
涎腺良性瘤
11
170~190
179±8
唇、舌乳头状瘤
7
170~290
186±12
颌面良性病灶
, 百拇医药
14
200~230
216±10
面颈恶性瘤
9
170~180
175±4
涎腺恶性瘤
11
320~360
336±15
唇、舌癌
21
, 百拇医药
360~380
371±10
颌面恶性病灶
6
228～510
426±96
离体肿瘤标本测量结果表明，不同组织结构部位存在差异(组织内液体电解质含量不同)，基础电流值(正常组织基础值在5～32μA之间)也有差异。但基础电流值与良、恶性病灶电流测量值间的比值是一定的。良、恶性肿瘤电流值与基础电流值(正常组织值)的比值倍数是我们鉴别诊断的依据。
计算结果表明，无论同一部位良性与恶性组间或同一组织结构(如腮腺与颌下腺)良性组与恶性组间，比较其观察值在统计学上差异均有显著意义。经以病理学诊断作为定性诊断的金指标进行临床流行病学诊断试验(表2)，敏感性为96%，特异性为98%，阳性预测值为98%，阴性预测值为96%，假阳性率2%，假阴性率4%，粗一致性为97%。
, 百拇医药
表2 离体肿瘤组织标本诊断指标分布 电量诊断指标
病理学诊断
合计
恶性例数
良性例数
+
45
1
46
-
2
43
45
, 百拇医药
合 计
47
44
91
注：+恶性电量参数(426μA) -良性电量参数(216μA)
二、临床肿瘤患者的试验测量
正常组织，良性肿瘤组织和恶性肿瘤组织分别用同一电级传感器测量。健康组织值在5～32μA(
±s=17±8)；良性肿瘤值8～40μA(±s=20±9)；恶性肿瘤值38～120μA(±s=67±26)。统计学分析，健康组织与良性肿瘤组织两组间差异无显著意义(t=1.3,P>0.05)，而良性肿瘤组与恶性肿瘤组间有显著差异(t=7.36,P<0.01)。经临床诊断试验分析(表3)，敏感性为95%，特异性为90%，阳性预测值为93%，阴性预测值为93%，假阳性率为10%，假阴性率为5%，粗一致性为93%。, 百拇医药
表3 临床肿瘤患者诊断指标分析(例数) 电量诊断指标
病理学诊断
合计
恶性例数
良性例数
+
40
3
43
-
2
27
29
, 百拇医药
合 计
42
30
72
注：+恶性电量参数(426μA) -良性电量参数(216μA)
以上实验记录值为每个瘤体病灶5次测值的平均值。恶性肿瘤组织电流测值分别较健康组织和良性肿瘤组织的电流测值高2倍以上，而健康组织与良性肿瘤组织的电流测值基本一致。
讨 论
将电化学方法应用于肿瘤组织的定性分析是依据恶性肿瘤组织与良性肿瘤组织的电解质活度的不同(即化学上离子含量的不同)〔1〕，反映出生物组织电化学反应的不同而创立的。在生物电系统里最显著的一个性质就是有机体的细胞与外界环境之间的电化学不平衡，以及随之而来的细胞膜电极化〔2〕。生物闭合电路完全由生物膜隔开的导电液小室所组成。生物膜起到高阻抗联结器、电容以及更经常是电源的作用。大分子中电子从内部的阳极(果糖富集)沿着定域化轨道到外面的阴极(氧富集)而导电〔3〕。利用人体的这一特性，我们以人体组织液为电体学体系的电解质溶液，制作其相适合的电极传感器。其感受器部分可以与肿瘤组织中主要离子起特异性电化学反应，换能器是对该反应所产生的电信息有敏感选择性接收能力的金属，外接以仪表系统组成人体测量的电化学体系。
, http://www.100md.com
已经得到证实，恶变组织中强电解质K+，Na+、Ca2+活度明显增高(尤以Na+明显)〔4〕，组织液流动速度加快，使细胞内、外极化电阻降低，离子运动速度加快，组织电流值较大。恶变组织弱电解质乳酸增高是由于强烈的有氧酵解作用，即使在供氧充分时也是把交付给它的大部分葡萄糖炜变为乳酸〔5〕。尽管乳酸本身是弱电解质，但是病变局部周围组织液流动性增加，加大了它的电离度而使电流增加。
人体组织不同部位生成乳酸的速度也是不同的。其中以皮肤糖酵解速度最快。据资料报道表皮中50～75%的葡萄糖可经酵解产生乳酸〔6〕。因而，乳酸量的变化在正常的皮肤组织即能明显地反映出来。利用这一点，我们将表面电极传感器直接接触颌面部皮表肿瘤测量电量值。
实验测得值分析，健康组织、良性肿瘤组织和恶性肿瘤组织各自的电流值大小与其不同部位的解剖特点、组织性质密切相关。某些部位由于组织特点而决定正常状态下基础电流值就相对高或低，因而比较值也就随之增高或降低，但相互间的比例是恒定的。恶性变组织的电流测得值总是较良性瘤体组织与正常健康组织的电流值高二倍以上。这些范围值相互间比较的基础值是不可缺少的。
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实验中测试恶性肿瘤瘤体外周电流值相对较高而中心区下降，有坏死组织区电流值最低。根据这一点可以大致估计出肿瘤的波及范围。恶性肿瘤糖酵解代谢的特点是随着瘤体体积的增大而加强〔7〕。肿瘤恶变的早期或原发恶性灶很小时，电解质浓度变化在10-5mol/L级，我们的电化学测量系统就可以得到电信息的变化，因而它可以对临床恶性肿瘤达到早期诊断、早期治疗的目的。随着瘤体电解质浓度的不断增加，瘤体范围的不断扩大，其反应的电流量值也相应地不断增加。根据这一点我们可以初步判断恶性病变的程度及界限。对手术病变范围切除的预测、局部转移早期洞察起到了积极的作用。
本组72例肿瘤患者的测试中，我们得到3例假阳性、2例假阴性，均为瘤体组织质地较硬的实体性癌肿。我们考虑是致密组织层次多，电阻较大，使测得电流值变小，与基础电流值比值缩小，也可能与患者的机体状态、服用某些药物或局部组织疲劳等有关。
参考文献
, 百拇医药
1 Jone SJ,Cowell DC, Eeager WD,et al.The example of facical tumour diagnosis--Final AY and Hamond Department of Dermatology.Dermatology,1986,173:79.
2 Wendou DC,Eeole GI,Edwar JY,et al.Applications of bioelectrochemistry and Bioenergetics.1988,19:191.
3 Mike L,John S,Henry P,et al.Bioelectroanalytical sensors and analytical problems in their application.Bioelectrochemistry and Bioenergetics.1988,20:1.
, 百拇医药
4 Kiss GY,Horvath I,Davoas J,et al.21-Polarographic Midelling of Metabolic Processes of Cancerostati Anthracyclines.Bioelectrochemistry and Bioenergtics 1986,16:135.
5 J.考利达.医学生物电化学方法.长春：吉林人民出版社，1983:173-220.
6 周伟肪.电化学测量.阳极溶出伏安法.上海科学技术出版社.1985:414-419.
7 Cone Co,Tone JW,Jone WD,et al.Unified theory on the basic mechanism of normal mitotic control and oncogensis.J.Theor.Biol.1971,31:151.
(收税：1992-04-23 修回：1992-01-15), http://www.100md.com