检测和定位癌症的方法

专利名称：检测和定位癌症的方法
技术领域：
本发明涉及一种检测和定位患者体内癌症的方法。
在现有技术中，利用核磁共振(NMR)和磁共振成像(MRI)技术协助于癌的临床诊断的方法是众所周知的。
Damadian是第一个提出核磁共振在医学上应用的人。他建议用核磁共振检测组织中的恶性肿瘤。见R.Damadian，“Tumor Detection by Nuclear Magnetic Resonance，”Science 171∶1151-1153(1971)，授予Damadian的美国专利3，789，832包括将核磁共振应用于手术摘除的样品以测定质子驰豫时间T1和T2的仪器和方法，将所测得的T1和T2与健康组织的数值作比较作为诊断癌症的一种手段。授予Damadian的美国专利4，411，270和4，354，499包括用全身样品的NMR成像和扫描检测癌症的仪器和方法。
许多其他研究人员也报道了在带有肿瘤的动物器官中水结构的相应T1长。见Frey etal.J.Natl.Cancer Inst。49，903(1972);Inch etal.J.Natl Cancer Inst.52，353(1974);Iijima et al physiol Chem.and physics 5，431(1973);and Hazlewood et al J Natl Cancer Inst，52，1849(1974)。
当今，尽管对其机制的详情尚无定论，但众所周知，在恶性细胞中发生的生物物理变化常常改变质子NMR信号。见D.G.Taylor et al.“A review of the Magnetic Resonance Response of Biological Tissue and Its Applicability to the Diagnosis of Cancer by，NMR Radiology，”Computed Tomography，5∶122-133(1981)。这样的变化构成了用质子NMR成像检测肿瘤的物理基础。见R.Zimmerman et al“Cerebral NMRDiagnostic Evaluation of Brain Tumors by Partial Saturation Technique with Resistive NMR，”Neuroradiology 27∶9-15(1985)and K.Oktomo，“Hepatic TumorsDifferentiation by Transverse Relaxation Time(T2)of Magnetic Resonance Imaging，”Radiology 155∶421-423(1985)。
对从实验动物和病人体内切下的肿瘤，以及对血浆和血清的质子NMR研究已显示出驰豫参数T1，T2，和T2＊(T2＊是固有松驰T2和由磁场的非均匀性引起的松驰的组合)随恶性肿瘤的不同而不同。这样的发现已有如下报道L.McLachlan，“Cancer-induced Decreases in Human plasma Proton NMR Relaxation Rates，”Phys.Med.Biol.25∶309-315(1980);
F.Smith et al Nuclear Magnetic Resonance Imaging of the Pancreas，“Radiology 142∶677-680(1982);
P.Beall et al.“The systemic Effect of Elevated Tissue and Serum Relaxation Times for water in Animals and Hamans with Cancers”NMR Basic Principles and progress，P.Diehl et al.Eds.，19∶39-57(1981)R.Floyd，“Time Course of Tissue water proton spin latice Relaxation in Mice Devloping Ascites Tumor，”Cancer Res.34∶91(1974);
C.Hazlenoocl et al.“Relationship Between Hy dration and proton Nuclear Magnetic Resonan-ce RelaxationTimes in Tissues of Tumor Bearing and Nontumor Bearing Mice;Implications for Cancer Detection，”J.Natl Cancer Inst.52∶1849-1853(1974);andR.Klimek et al.“A Discussion of Nuclear Magnetic Resonance(NMR)Relaxtion Time of Tumors in Terms of Their Interpretation as Self-organizng Dissipative Structures，and of Their Study of NMR Zeugmatopgrarhic Imaging，”Ginekol pol 52∶493-502(1981)。
然而，由于基团的广泛重选和各类方法之间的微小差异，它们在临床上是不适用的。
尽管上述现有技术大多建议用NMR分析组织，但也得知体液可用于这样的分析，如Beall等人所述，见上文。
在所引用的现有技术中所述的检测恶性肿瘤的NMR方法依赖于对由组织或血液衍生样品中所有质子产生的复合NMR信号的解释。这种复合信号受水的质子控制，它可遮掩来自样品的其它含质子成分的NMR信号。实际上，现有技术认为恶性肿瘤与所观察到的NMR参数的改变之间的表面相关性是由于水结构的改变，见上文用的Frey等人的文章。
在质子NMR光谱学的其它申请中，抑制样品中来自溶剂(如水)的信号是已知的。据发现，具有显著预值的NMR谱中的一些组分可被样品中的其它成份所遮掩。
在Eric T Fossel的共同未决申请(题为“用核磁共振检测癌症的方法”，UssN303，586，申请日为1989年1月27日，该申请的内容在此作为参考)中，将上述发现合并为一种诊断病人体内癌症的可靠方法。
按照该发明，测定病人体液样品的核磁共振光谱，选择一条由样品的非水成分所产生的共振谱线，测量这条共振谱线在给定高度，例如在其高度一半处的全宽度。已证明所测得的全宽度是病人体内是否存在癌症的统计学上可信的量度。
上述对血浆水抑制质子NMR的试验可区分出患有癌症而未经治疗的人与其他人，其准确度高于90%。因此，该试验作为十年来最重要的发明之一受到广泛的赞扬，以前没有一种检测癌症的非侵袭性试验达到过这样的精度。然而，已获得了假阳性结果。
在Eric T Fossel的共同未决申请(题为“用NMR(13C)检测癌症的方法”，ussN295，746，其内容在此作为参考)中，证明了假阳性结果的主要来源是高含量的血浆甘油三酯。该发明讲到一种确定病人体内是否存在癌症的非侵袭性方法和仪器，其精确度比以前的非侵袭性方法有所提高。
按照该发明，对在质子NMR筛选试验时呈阳性结果的病人进行甘油三酯含量的测定。正常的甘油三酯含量可核实癌症的诊断，但对于甘油三酯含量高的病人体液样品需经C-13NMR测定。该试验的异常结果可进一步证实癌症的诊断，而正常结果则表明以前的诊断是假阳性。
在Eric T Fossel的共同未决申请(题为“用核磁共振检测癌症的仪器和方法”，ussN418，182，申请日为1989年10月6日，其内容在此作为参考)中，证明了可通过一种将质子NMR和C-13NMR光谱结合起来的自动方法进行诊断。
按照该发明，设计了一种使利用NMR诊断癌症的方法自动化的仪器。该仪器具有一个能够读取体液样品的水抑制质子NMR和C-13NMR读数的分光计部件。另外，该仪器具有用于处理质子NMR和C-13NMR读数和获得相应于那些读数的数值的计算器。该仪器还包括用于储存一组正常值标准和比较那些储值与由NMR获得的数值的记忆器。指导其功能的计算机程序可分析数据，以高度的准确性得到诊断结果。
诊断仅仅是癌症治疗的第一步，随后必须进行特定恶性肿瘤的鉴定。在现有技术中没有谈到过一种利用获得NMR光谱，译释该光谱，进行该断，然后当癌症诊断时，通过应用磁共振成像(MRI)确定癌症的方法。用于获得初步诊断的核磁共振仪与可极其准确专一地诊断癌症的全身MRI扫描的联用是迫切期望的。
按照本发明，开发了一种利用核磁共振仪和磁共振成像系统检测和定位癌症的方法。该方法和仪器能够利用质子NMR光谱，甘油三酯水平，必要的话，进一步对样品作C-13NMR光谱学分析得出诊断结果。如果在甘油三酯或C-13步骤出现真阳性读数，则对病人进行全身MRI以鉴定恶性肿瘤。
在优选实施方案中，样品液为血液，脊髓液，或骨髓血浆;尤以血液为宜。令人感兴趣的组分是类脂类，最好来自类脂蛋白脂的甲基和亚甲基。
因此，本发明的目的是提供一种利用NMR光谱学方法进行诊断以检测病人体内是否存在癌症，一旦获得癌症的真阳性诊断结果，立即用MRI扫描仪鉴定和定位恶性肿瘤的精确方法。
本发明的其它目的和优点可以下文对附图和本发明的描述中明显看出。


图1是按照本发明的第一阶段得到的健康对照血浆样品中非水组分(水被抑制)的典型360MHz NMR光谱;
图2是与图1所用样品相同的血浆样品的NMR光谱，除无水抑制外，所用的器材和脉冲频率都是相同的;
图3是图1样品读数的甲基和亚甲基区域的放大图;
图4是患有恶性肿瘤而未经治疗的病人血浆样品的NMR光谱的甲基和亚甲基区域放大图;
图5A和5B是分别按本发明的第一阶段获得的正常对照和未经治疗的癌症患者血浆样品C-13NMR光谱的烯烃区域;
图6A和6B是按照本发明的第一阶段获得的正常对照和未经治疗的癌症患者血浆样品(示于5A和5B)在10ppm和90ppm之间C-13NMR光谱区，特别包括48ppm至80ppm区域的图示;
图7示出了本发明仪器的第一阶段;
图8给出了用本发明的方法得到的研究结果;
图9给出了本发明的操作流程图;
图10A给出了进行调整的流程图，调整是通过仪器的第一阶段进行的，它可确保水抑制读数结果的重现性;
图10B给出了进行调整的样品程序，相应于图10A流程图的质子光谱步骤;
图10C给出了进行调整的样品程序，相应于C-13光谱;
图10D给出了图10C所示的调整程序的步骤8，即RJFQSET的子程序;
图10E给出了图10B所示的程序步骤2，即RJ TuNE的子程序;
图10F给出了图10B的子程序。
在开头时，对本发明作了概述，下面更详细地描述。本发明是检测和定位病人体内癌症的方法。按照本发明，利用质子核磁共振光谱学测定病人的体液样品的核磁共振光谱。由于具有重要预计数值的NMR光谱的组分可被样品中的其它物质所掩盖，所以经消除这种掩盖才能得到信息量丰富的NMR光谱。选择一条由样品的非水组分产生的共振谱线并在预定的高度，例如在其高度的一半处测量，该共振谱线的预定宽度，最好是全宽度以为检测病人体内的癌症提供一种可靠的量度。这一理论或以上程序在共同未决申请ussN303，586中有述，该专利申请的内容在此作为参考。
实际上，如果选择一条以上共振谱线，则可用核磁共振仪的某一部件进行测量，将得到的平均值与表示正常值的储存值(即非癌症的)作比较。
阳性读数可表明病人体内癌症的存在，否则它可能是假阳性读数。已发现假阳性读数的主要来源是血浆甘油三酯含量高的人。因此，如果测得的共振谱线数值大于储存的正常值，则该程序将诊断病人没有癌症。然而，如果测得的值小于储存值，则该程序将指示仪器得出病人甘油三酯水平的测量值。
为了分清真假阳性读数，对甘油三酯水平偏高的那些样品作C-13NMR光谱学分析。这样将得出一个诊断结果。根据C-13NMR光谱的某些特征可以可靠地确定由于血甘油三酯过多而造成的假阳性结果和相反地，病人体内癌症的存在。
如果用阳性质子NMR光谱学读数和正常甘油三酯水平或阳性质子NMR光谱学，高甘油三酯水平和阳性C-13结果得到癌症的阳性检测结果，则还要对病人作整体MRI描述以确定恶性肿瘤的位置。
在本发明的一个实施方案中，先对待测样品进行质子NMR光谱学分析。对人血浆测得的水抑制质子NMR光谱受血浆蛋白脂所控制。在没有水抑制的情况下，这些非水共振实质上被水所覆盖。在高磁场下，甚至在水共振的存在下，可观察到与非水体液组分相关的某些部分共振的信号均化。现代NMR光谱仪能几乎完全抑制水质子共振，从而有利于这个读数。血浆的水抑制质子NMR光谱基本上就是血浆脂蛋白和少数低分子量分子的水抑制质子NMR光谱，血浆蛋白质子之所以被遮掩是因为它们包括未分辨共振的宽模糊。代谢性较强的脂蛋白质子的较尖锐的共振附加在这个宽阔的背景上。
本发明的NMR光谱仪用任何含类脂的体液启动。可使用全血、血清或血浆，尽管可用任何这样的含类脂体液进行试验，但目前的工作已集中于血浆。在血液中，类脂类，包括胆留醇、甘油三酯、和磷脂以脂蛋白的形式存在。对癌症的检测一般是在体外进行，最好是用血清或血浆。
将为检测癌症而选择的体液暴露于磁场和射频能量中以产生核磁共振信号，然后用核磁共振光谱仪处理该信号，对于类脂甲基和/或亚甲基质子，得到所选参数值，例如W1/2。可使用较宽范围的质子频率，例如60MHz或更高;360MHz或360MHz以上是优选频率。如果不在乎费用，可优选500MHz的频率。
图1给出了健康对照的水抑制质子光谱，图2给出了在没有水抑制情况下同样样品的质子光谱。水的缩短了的共振谱线在图2中以A表示。0.5与2ppm(每百万共振频率的份数)之间的共振谱线是由类脂蛋白脂的甲基和亚甲基产生的。正常对照的这一区域质子光谱的放大图示于图3，具有恶性肿瘤未经治疗病人的质子光谱这一区域的放大图示于图4。因此，在其优选实施方案中，本发明采用了众多的常规水抑制技术之一，即，抑制水质子NMR信号的技术。在其它的上下文中已设计出许多抑制水质子NMR信号的技术。这些技术大体上可分为两类(1)目的不在于激发水质子信号的技术，例如，快速扫描关联光谱法和选择性激发技术，和(2)使水质子磁化以在应用所观察到的射频(rf)脉冲时变得相当小的技术，例如，逆向恢复技术和饱和技术。这些和其它溶剂抑制技术由P.J.Hore作了描述(见“Solvent Suppression in Fourier Transform Nuclear Magnetic Resonance，”Journal of Magnetic Resonance 55∶283-300(1983)和其中标有脚注的参考文献)。虽然当使用常规核磁共振仪时由于它不能区别溶剂质子信号与令人感兴趣的部分或种类的信号宜采用水抑制技术，但足够灵敏的仪器则全然不需要水抑制。
在预定的高度，最好是半高处与血浆类脂蛋白脂相关的基团，例如甲基和亚甲基的共振谱线宽度是令人感兴趣的变量。NMR共振线在半高处的全宽度W1/2(线宽)与表现自旋一自旋松驰时间(T＊2)成反比，即w 1 /2 = 1/(T2*)将所选参数的检测值与相应的健康对照者的参数作比较，这一比较最好由NMR仪内的计算器来完成。在一个优选的实施方案中，将甲基和亚甲基质子的数值均化，用质子频率为360MHz(8.45T)，最好400MHz(9.40T)时33Hz或更小的平均值作为恶性肿瘤的指征。
如果从病人血浆的水抑制质子NMR光谱得到阳性读数，则进行第二水平的测试以确诊。首先，进行一个常规试验，通常称之为甘油三酯分析以确定病人的甘油三酯含量。如果甘油三酯含量正常，则从水抑制质子NMR光谱法得到的阳性读数是真阳性结果，表明病人体内有癌症存在，在这种情况下，还应对病人进行全身MRI扫描以确定恶性肿瘤的位置。
然而，如果甘油三酯含量超过正常值，则最好由计算器指示NMR光谱仪得出病人血浆样品的C-13NMR光谱，由于已有质子NMR光谱，所以C-13NMR光谱是可得到的，这样便可区别真假阳性结果。由于血甘油三酯过多造成的假阳性结果可通过C-13光谱特征的显著差别而可靠地区别于真阳性结果。因此，将已从待诊断的可疑病人得到的血浆样品暴露于磁场和射频能量以产生C-13核磁共振光谱。
最初，检验光谱的烯烃区域(120-140ppm)。两个峰将出现，一个在大约128-129ppm，另一个在大约130-131ppm，约相隔2ppm。在128ppm一般区域的共振与在130ppm处的共振之比可确诊癌症。在得自正常对照者和非癌症患者的血浆读数中，上述两种共振(128/130ppm)的高度之比为0.9或更大，即，128ppm处的共振峰约等于或高于130ppm处的共振峰。用计算器从基线噪声的中心至峰顶测量峰高。在得自患有癌症未经治疗的病人的血浆读数中，两个峰高之比小于0.86，或130ppm处的共振峰至少比128ppm处的共振峰高5%。应注意的是在血甘油三酯过多的病人中，共振峰(128/130)的高度之比与正常对照值相同。因此，NMR光谱仪的计算器可计算已测得的峰高之比，如果该比值大于储存值，则诊断出病人是健康的，反之，则诊断出癌症。在一个优选的实施方案中，储存值为0.9。癌症的确诊意味着下一步要对病人作如上所述的MRI扫描。
图5A和5B显示了在125.76MHz时对正常对照者和未经治疗癌症患者宽谱带质子去偶联后获取的光谱的烯烃区域。在图5A中，正常对照者的峰高比值为1.14，在图5B中，未经治疗癌症患者的峰高比值为0.7。在被研究的血甘油三酯过多的病人中，峰高比值在1.05～1.68范围。
在未经治疗癌症患者的光谱的烯烃区域的变化可通过类脂中多聚不饱和脂肪酸链的增加或减少来解释，油酸和亚油酸的水平是最好的指征。
油酸是由人体产生的单不饱和脂肪酸。亚油酸是二不饱和脂肪酸，它不是由人体产生的，而是通过消耗得到的。饮食脂肪酸包括多不饱和酸，例如亚油酸。在128-129ppm的一般区域内的共振峰表明病人体内只有亚油酸。在130-131ppm的一般区域内的共振峰表明病人体内既有油酸又有亚油酸。
现发现相互有关的那些共振峰的高度受患者的一些条件影响。例如具有高甘油三酯水平的人通常具有高的亚油酸与油酸之比由于癌症会引起多不饱和脂肪酸(包括亚油酸)的氧化，因此预计在未治疗的癌症患者体内会具有低水平的亚油酸。这与这种假设是一致的，即由于多不饱和脂肪酸对氧化是最敏感的，因此，类脂会被癌症患者中的羟基游离基氧化。
因此，如果患者具有高的甘油三酯水平和未治疗的癌症，则于130ppm处的共振峰会更高，降低的亚油酸反映在双峰中。但如128ppm处的峰不比130ppm处的短，且短的程度不多于7%，则不存在亚油酸的降低或显著降低，并且由质子NMR谱得到的阳性结果被认为是假阳性。在这种情况下，NMR光谱仪作出无癌症存在的诊断。
另外，在未处理的癌血浆中的48ppm和80ppm间的光谱区远比正常对照或高甘油三酯血的血浆中的更复杂。“更复杂”是指在该区域中有更多的共振峰。如果共振峰的高度在正常试验期间中至少比背景噪声的大50%，则共振峰可由编制的程序计算。正如本领域技术人员所知，收集的数据越长，分辨能力越好。图6A和6B分别表示了正常对照与未处理癌症血浆的区。这些光谱是在125-76MHz，用5mm样品管，及14小时累积，得到的。带有相当信息的C-13谱也可在90.5MHZ、10mm或更长的样品管中、获得。当然，对试验步骤的一些参数进行改变对本领域技术人员来讲是显而易见的。
这些参数包括样品管大小，脉冲宽度，脉冲重现率和由不同因素影响的自由诱导衰退的指数倍数。例如，对本领域技术人员显而易见的是试验的样品越大，所得的适当质量的谱越快。这里所给条件的其它改变对本领域技术人员讲是明显的。
可一开始就给患者做C-13光谱或MRI扫描作为诊断癌症存在的方法，而不必如上所述先得到质子NMR谱。得到质子NMR谱需30秒钟，而C-13谱需1至15小时，因此，C-13谱耗时多且比较昂贵。因此，在优选实施方案中，C-13谱被用来验证由质子NMR谱得到的阳性结果并从统计学和临床上阐明血浆C-13谱的明显差异，从而辨别来自质子水抑制NMR谱实验的真假阳性结果。全身MRI扫描也很昂贵。在MRI扫描前先用C-13谱可避免使用另一种仪器及不必使带假阳性的患者做其它医疗检验步骤。
在优选实施方案中，使用具有恒定磁场强度的NMR光谱仪，NMR信号是由有用的NMR参数(甲基和亚甲基的质子共振和亚油酸的C-13共振在半高度的整个谱线宽度)通过付里叶转换的。
如美国专利申请No833.840中所注，正确的样品制备和制作方法对于成功地进行血浆样品的测量是必要的。在含70ml 15%Na2EDTA溶液的试管中收集血样。血样在4℃保存直至离心。分出血浆并在4℃保存直到用于NMR分析。由于冷冻会破坏脂蛋白的脂结构的完整性，因此血浆样品从不冷冻。排除有任何溶血迹象的样品。
所有谱是在20～22C得到的，磁场强度为360MHz或更大。在质子自由诱导衰退区用计算机对样品进行调节直到水共振的半高度的整个谱线宽度为4Hz或更小。当然，仔细调整是好的NMR实验技术的一重要部分。
从那些实验条件可见，温度和调整对C-13NMR谱来讲不是关键的，因为不需要测量谱线宽度。当然，所用的磁场强度决定了得到光谱所需的时间。另外，准确的诊断需要仔细研究患者的病历。
图9表示的是该方法操作的流程图，其中，样品来自体液并送入到NMR光谱仪中以得到水抑制的H-1谱。然后该仪器选择并测量共振谱线，并将所得的谱线宽度与33Hz(预定的正常值)比较找出平均谱线宽度。如果平均谱线宽度大于33Hz，则仪器表明的是阴性诊断;否则，要测量患者的甘油三酯水平。如果甘油三酯水平小于190mg/dl，则表明癌症的诊断是阳性，患者还要进行全身MRI扫描。但如果甘油三酯水平大于190mg/dl，则要得到样品的C-13谱。然后通过测量128ppm处峰与130ppm处峰的比并计算48ppm至80ppm间的峰数目来分析C-13谱。如果该比例为0.9或大于0.9，则表明诊断结果是阴性的;但如该比例小于0.9或在44ppm至80ppm处有反常高的峰数，则表明患者患有癌症，然后如上所述的对患者进行MRI扫描以定位恶性肿瘤。包括甘油三酯水平和C-13NMR光谱的上述诊断步骤见标题为“用核磁共振(C-13)检测癌症的方法”的Eric T Fossel的共同未决申请，美国申请号，325，773，1989，3，20提出，这里插入作为参考。
图7描述了核磁共振光谱仪2，其在优选方案中能进行质子和C-13NMR光谱并且是优选的，但不是必要的，该类型核磁共振仪能抑制水的NMR信号。为产生重现的H-1或C-13谱，调整是必要的。调整的步骤见图10A中流程图，其中，样品放在机器中，使温度稳定，调整参数，调整接收放大系数，运行调整，水运动频率是H-1水抑制谱，接收放大系数于水抑制谱的抑制质子频率诱导衰退区上调节，得到数据，记入储存器，处理数据。图10B表示的是用于自动进行图10A中步骤的程序(用Bruker DESNER软件程序记入)。图10C表示的是用于调节C-13谱的程序。图10D表示的是图10C中表示的调整程序的步骤8(RJ FQSET)的子程序。图10E表示的是图10B所示程序的步骤6(RJ FQSET)的子程序。光谱仪2适用于样品4的检测，在该实例中的样品是在试管6中的人体血浆。上述步骤见EMZ.T.Fossel的共同未决申请，标题为“用核磁共振检测癌症的仪器和方法”，美国申请号418，182，1989，10，6提出，这里用作参考文献。
根据本发明，光谱仪2含装置8，其用于选择样品4的NMR谱中的至少一条NMR共振谱线并优选多个NMR共振谱线，其还用于测量所选择的单个谱线或多个谱线的谱线宽度。谱线宽度优选在谱线的半高度测量，但这不是必需的，谱线宽度可在任何预定的谱线高度处测量。优选在谱线的半高测量，因为这是NMR谱领域中进行的标准测量。几种市售计算机程序可用于在半高度自动测量整个谱线宽度。
本发明光谱仪2的装置8也能测量C-13NMR谱检测的选择峰。光谱仪2也是常规构造，除所有其它装置外，其包括用于储存数据的装置10。根据本发明，光谱仪2还包括装置12，其用于将直接测量得到或来自众多直接测量得到的谱线宽度与正常患者(即非癌症患者)得到值进行比较。在所储存信息的基础上，装置12也用于将所测得的或衍生的谱线宽度，峰高，峰数目分成正常(即非癌症)或反常(即患癌症)。这可通过比较，减去或任何其它适宜的数学方法进行。
在优选实施方案中，具有选择和测量功能的装置8预先调节以测量C-13NMR谱中的脂蛋白脂的甲基和亚甲基的谱线宽度，峰高和峰数。这包括从样品4的NMR谱中抑制水的信号，或以其它方式直接做，其中光谱仪2这样做时是足够敏感的。
在优选的实施方案中，甲基和亚甲基的谱线宽度通过测量装置8平均以产生组合的谱线宽度，其是两个值的算数平均。该组合谱线宽度与33Hz(该值优选储存在装置10中)比较，通过装置12辨别。当这种比较表明组合的谱线宽度小于33Hz时，则表明样品是反常的(即患有癌症)。
实施例在该实例中，本发明的方法取135个患有可触知或非触知胸部损伤的患者进行胸部活组织检验。对于这种预期的胸部研究，采集血样并保持在4℃直到离心。将血样采集到含70ml 14%Na2EDTA的非硅胶化的空试管中，分出血浆并在4℃储存直到NMR分析。血浆样品从不冷冻，因为冷冻会破坏脂蛋白的脂结构的完整性。任何显有溶血迹象的样品都应被除去。
在整个新鲜血浆样品上测量血浆中甘油三酯浓度(Damon Clinical Laboratories，Wertweed，Massachusstte)。用本发明类型的NMR光谱仪在360MHz和90MHz于21℃得到质子(H-1)和C-13光谱。另外在125.7MHz于11.8T Bruker AM光谱仪中得到C-13光谱。所有研究都是在5mmOD样品试管中(Wilmad，Vineland，New Jersay＃507pp或＃5288pp)进行的。含0.6ml血浆的每个样品在质子自由诱导衰退区(FID)上进行单独调节直到水共振的半高宽度(FWHH)为4Hz或更小。EDTA共振的谱线宽度作为内部质量对照。如果样品制备和调节都进行好的话，EDTA共振的谱线宽度(无指数扩大)应为2Hz或更小并且一般应在1.0-1.5之间。为完成这一任务，大多数控子应失调以避免放射阻尼。使探子失调直到90°射频脉冲为20msec。在8.45T光谱仪中，将导致探子失调约2MHz。样品在Z调节管的调节期间和获取数据期间旋转。这里的H-1谱是用预饱和得到的，该预饱和可抑制水并抑制反向-恢复序列到无任何乳酸甲酯质子存在。预饱和脉冲为4.0秒，180°-90°脉冲的延迟约为0.8秒。8个FIDS被信号平均，然后进行傅里叶转换，随后通过指数倍增导致2Hz的谱线扩大。0.5-1.6ppm的光谱部分被相化以便曲线边缘的基线水平相同，这会导致谱的其它(非曲线化的)部分的不完全相化。
在8.45和11.57信号处，用2000-28.000FIDS均化去偶联的宽谱带质子，根据信号-噪音水平和所需的分辨率，得到C-13谱。除了加100ml D2O用于磁场封闭外，该样品与用于H-1谱的样品相同。现发现最少需2.000FIDS才能产生可靠的共振强度。相当于扩大2.5Hz谱线的指数倍增被用于8.45T得到的光谱中。
在该研究中，我们希望从做胸活组织检查的许多妇女中采集血浆。样品在活组织检查前制备，用NMR分析，结果与病理学报告相关。本研究中包括两组患者，一组是有可触知损害的63个患者，另一组是乳房X射线照相发现的，且非可触知损害需用丝线固定的72个患者。H-1NMR谱评估的结果见图8。在两组中，良性损害与恶性损害(P＜0.0001)可基于质子值清楚地分开。对于那些值，三角区表明样品在C-13中的结果与质子结果冲突。因此，对于展开的符号，样品要从良性栏转到恶性栏或反过来重做。
在该研究中的患者是一组用于评估的非健康妇女(门诊病人)，因为她们的正常胸部检查或鉴定乳房X射线照片反常。在该组中，敏感性和特异性分别是93%和95%。阳性试验的预测值是84%，阴性试验的预测值是98%。在C-13数据基础上重新分类的患者的敏感性和特异性分别上升到97%和98%，阳性试验的预测值为93%。这些数据表明，由C-13比率确认的H-1NMR谱线宽度可用于协助诊断有胸部损害的患者。
这里有5个假阳性和两个假阴性结果。升高的甘油三酯水平(265mg/dl和206mg/dl)与5个假阳性中的两个有关。C-13比率在三个假阳性中是阴性的，这其中的两个具有升高的甘油三酯;在所有5个阳性中，有一个胸部活组织检查是恶性的。C-13表明的一个假阴性，其H-1也是阴性的。虽然具有升高的甘油三酯水平的患者还需要C-13评估，但不是所有具有升高的甘油三酯的患者都具有窄的谱线宽度。
本发明可以在不违背本发明精神或基本特征基础上以其它具体方式实施。因此，本发明实施方案应看作是所描述的所有方面并且没有限制，本发明的范围如所附权利要求书所示，而不是前面的描述，因此，本权利要求书范围内的所有变化都包括在本发明中。
权利要求
1.一种诊断活体患者中癌症存在和位置的且对患者无损害的方法，该方法包括a)从患者中取液样；b)制备用于NMR试验的液样；c)制出质子NMR谱，其中来自体液样品中的不需要信号已被抑制；i)在所述谱中的脂蛋白共振线的预定高度处测量预定宽度；ii)通过与预定标准比较，将预定宽度分为正常宽度类和反常宽度类，反常宽度表明存在癌症；d)当体液样品被鉴定具有反常宽度时，测量所用体液样品的甘油三酯水平；i)将所测得的甘油三酯水平分为正常水平类和超正常水平类，其中正常的甘油三酯水平和反常的光谱表明存在癌症；e)报告癌症诊断是阳性或阴性；f)将阳性癌症诊断的患者进行全身磁共振造影g)分析造影扫描以决定肿块是否存在；和h)报告癌症肿块是否存在。
2.权利要求1的方法，其中体液是血液。
3.权利要求2的方法，其中所述血样是除去其中的血红细胞制备的。
4.权利要求1的方法，其中所抑制的不需要信号是水。
5.权利要求1的方法，其中在预定高度处的预定宽度是在半高度处的整个宽度。
6.权利要求1的方法，其中质子共振在60MHz以上。
7.权利要求6的方法，其中质子共振相当于360MHz或在其以上。
8.权利要求1的方法，其中在预定高度处对预定宽度的测量是由计算机完成的。
9.权利要求1的方法，其中将预定宽度分类是由计算机完成的。
10.一种诊断活体患者中癌症的存在和位置且对患者无损害的方法，该方法包括a)从患者上取液样;b)制备用于NMR试验的液体样品;c)制质子NMR谱，其中来自体液样品的不需要信号已被抑制;ⅰ)在所述谱中于脂蛋白共振线的预定高度处测预定宽度;ⅱ)与预定标准比较，将所测预定宽度分为正常宽度类和反常宽度类，其中反常宽度类表明存在癌症;d)报告预定宽度是否正常;e)当体液样品被定为具有反常的全宽度时，测量所用体液样品的甘油三酯水平;i)将所测量的甘油三酯水平分为正常水平类和超正常水平类;f)报告甘油三酯是否正常;g)当所述体液被定为具有超正常甘油三酯水平时，对所用的体液样品做C-13核磁谱;i)将C-13核磁谱分成正常谱或非正常谱，其中非正常谱表明存在癌症;h)报告C-13核磁谱，其作为癌症是否存在的一指标;i)将癌症诊断阳性的患者进行全身磁共振造影;j)对造影扫描进行分析以决定是否存在肿块和k)报告是否存在癌症肿块。
11.权利要求10的方法，其中体液是血液。
12.权利要求10的方法，其中所述血样是通过除去其中的血红细胞制备的。
13.权利要求10的方法，所抑制的不需要信号是水。
14.权利要求10的方法，其中在预定高度处的预定宽度是位于半高度处的整个宽度。
15.权利要求10的方法，其中质子共振在60MHz以上。
16.权利要求15的方法，其中质子共振相当于360MHz或在其以上。
17.权利要求10的方法，其中在C-13核磁谱的128ppm-130ppm间测的峰比率是用于诊断癌症的。
18.权利要求17的方法，其中在C-13核磁谱的48ppm-80ppm间测的峰比率是用来决定癌症的。
19.权利要求10的方法，其中在预定高度处测量预定宽度是由计算机完成的。
20.权利要求10的方法，其中对预定宽度的分类是由计算机完成的。
21.权利要求10的方法，其中对甘油三酯水平的分类是由计算机完成的。
22.权利要求10的方法，其中对C-13核磁谱的分类是由计算机完成的。
全文摘要
本发明披露了一种用核磁共振(NMR)谱和磁共振造影(MRI)检测并定位癌症的方法，具体讲，测定的是类酯甲基和/或亚甲基的质子的NMR参数并将其与相应的健康患者的值进行比较。
文档编号A61K49/06GK1063360SQ9210018
公开日1992年8月5日 申请日期1992年1月7日 优先权日1991年1月7日
发明者E·T·福斯尔 申请人:比色裂比斯医院协会