一种胶质母细胞瘤MGMT启动子甲基化检测方法及装置与流程

本申请涉及拉曼光谱检测领域，特别是涉及一种胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法及装置。

背景技术：

1、脑胶质瘤是最常见的中枢神经系统肿瘤，发病率约占所有原发性脑恶性肿瘤的70%，是病死率和致残率均较高的重大脑疾病之一，其中恶性程度高的胶质母细胞瘤患者中位生存时间仅12~14个月。对于胶质母细胞瘤迄今尚无令人满意的治疗方法，患者对化疗药物耐药是治疗效果欠佳的重要原因之一。

2、o6-甲基鸟嘌呤-dna甲基转移酶（mgmt）启动子甲基化状态与脑胶质瘤化疗耐药显著相关。mgmt启动子甲基化既是评价胶质母细胞瘤患者对烷化剂是否敏感、从而制定个性化精准治疗方案的重要依据，也是评估预后、鉴别复发与假性进展的参考指标。目前检测mgmt启动子甲基化依赖于手术取病理组织后进行基因分析，存在成本高、有创、结果不准确等不足，患者普遍难以接受高昂的检测费用。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法及装置，可实现低成本、非破坏性、准确的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化状态检测。

2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案。

3、第一方面，本申请提供了一种胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法，包括：对待测胶质瘤组织样本进行拉曼光谱扫描，得到拉曼光谱数据；对所述拉曼光谱数据进行预处理，得到归一化的拉曼光谱数据；从所述归一化的拉曼光谱数据中提取特征位移处的强度值；所述特征位移包括拉曼位移1518cm-1、1664cm-1、2895cm-1、2945cm-1和3176cm-1；将所述特征位移处的强度值输入分类模型，计算得到分类预测值；所述分类模型表征分类预测值与特征位移处的强度值的关系；所述分类预测值用于辅助判定所述待测胶质瘤组织样本的mgmt启动子甲基化状态；所述mgmt启动子甲基化状态包括mgmt启动子甲基化阳性和mgmt启动子甲基化阴性。

4、可选地，对所述拉曼光谱数据进行预处理，得到归一化的拉曼光谱数据，包括：对所述拉曼光谱数据进行去除荧光背景处理，得到去除荧光背景的拉曼光谱数据；对所述去除荧光背景的拉曼光谱数据进行平滑降噪处理，得到平滑降噪的拉曼光谱数据；对所述平滑降噪的拉曼光谱数据进行归一化处理，得到归一化的拉曼光谱数据。

5、可选地，所述分类模型基于逻辑回归算法和最大相关最小冗余算法确定；所述分类模型的确定过程包括：获取若干标注有mgmt启动子甲基化状态的拉曼光谱样本，并进行预处理和提取特征光谱信息，构建样本数据集；所述样本数据集包括若干归一化的拉曼光谱样本对应的特征光谱信息和mgmt启动子甲基化状态；所述特征光谱信息包括若干拉曼位移处的强度值；所述mgmt启动子甲基化状态包括1和0，其中，1表示mgmt启动子甲基化阳性，0表示mgmt启动子甲基化阴性；以所述mgmt启动子甲基化状态为目标变量，以所述特征光谱信息为特征变量，构建线性回归模型；根据所述样本数据集，采用最大相关最小冗余算法筛选特征位移，并采用逻辑回归算法对所述线性回归模型进行训练，得到分类模型。

6、可选地，所述分类模型的表达式为：；s = -0.2675 +(-1.9564 × i1518) + 0.7958 × i1664+ 0.5511× i2895+ 1.3966 × i2945+ (-1.4758×i3176)；其中，s表示回归算法输出值；σ( )表示sigmoid函数；e表示自然常数；p表示分类预测值，当p≥0.5时，判定为mgmt启动子甲基化阳性的胶质母细胞瘤，当p<0.5时，判定为mgmt启动子甲基化阴性的胶质母细胞瘤；i1518表示在拉曼位移1518cm-1处的强度值；i1664表示在拉曼位移1664cm-1处的强度值；i2895表示在拉曼位移2895cm-1处的强度值；i2945表示在拉曼位移2945cm-1处的强度值；i3176表示在拉曼位移3176cm-1处的强度值；各特征位移处的强度值前的回归系数代表该特征位移的重要性。

7、可选地，对所述拉曼光谱数据进行去除荧光背景处理，得到去除荧光背景的拉曼光谱数据，包括：采用自适应迭代重加权惩罚最小二乘法对所述拉曼光谱数据进行去除荧光背景处理，得到去除荧光背景的拉曼光谱数据。

8、可选地，对所述去除荧光背景的拉曼光谱数据进行平滑降噪处理，得到平滑降噪的拉曼光谱数据，包括：采用savitzky-golay平滑算法对所述去除荧光背景的拉曼光谱数据进行平滑降噪处理，得到平滑降噪的拉曼光谱数据。

9、可选地，对所述平滑降噪的拉曼光谱数据进行归一化处理，得到归一化的拉曼光谱数据，包括：采用最大最小归一化算法对所述平滑降噪的拉曼光谱数据进行归一化处理，得到归一化的拉曼光谱数据。

10、第二方面，本申请提供了一种胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测装置，采用上述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法，包括：激光器，用于向待测胶质瘤组织样本发射激光；光谱仪，用于采集所述待测胶质瘤组织样本散射的拉曼光，得到拉曼光谱数据；计算机，与所述光谱仪连接，用于对所述拉曼光谱数据进行预处理，得到归一化的拉曼光谱数据，从所述归一化的拉曼光谱数据中提取特征位移处的强度值，以及将所述特征位移处的强度值输入分类模型，计算得到分类预测值。

11、可选地，所述胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测装置还包括：光纤探头，分别与所述激光器和所述光谱仪连接，用于将所述激光器发射的激光传输至所述待测胶质瘤组织样本的表面，以及将所述待测胶质瘤组织样本的表面散射的拉曼光传输至所述光谱仪。

12、可选地，所述胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测装置还包括：显示器，与所述计算机连接，用于显示所述分类预测值和辅助判定结果；所述辅助判定结果基于所述分类预测值确定。

13、可选地，所述胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测装置还包括：检测平台，用于放置所述待测胶质瘤组织样本，以及调节所述待测胶质瘤组织样本的位置和高度。

14、可选地，所述激光器的激发波长为532nm，积分时间为3秒。

15、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：本申请提供了一种胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法及装置，首先对待测胶质瘤组织样本进行拉曼光谱扫描，得到拉曼光谱数据，然后对拉曼光谱数据进行预处理以及特征提取，得到特征位移处的强度值，最后将特征位移处的强度值输入至预先训练的分类模型中，计算得到分类预测值，用以辅助判定待测胶质瘤组织样本的mgmt启动子甲基化状态。与现有技术相比，本申请利用拉曼光谱技术，通过对待测胶质瘤组织样本进行拉曼光谱分析，结合训练好的分类模型，实现了低成本、非破坏性、准确的mgmt启动子甲基化状态检测，能够部分替代高成本的肿瘤基因检测分析功能。

技术特征：

1.一种胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法，其特征在于，对所述拉曼光谱数据进行预处理，得到归一化的拉曼光谱数据，包括：

3.根据权利要求1所述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法，其特征在于，所述分类模型基于逻辑回归算法和最大相关最小冗余算法确定；所述分类模型的确定过程包括：

4.根据权利要求1所述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法，其特征在于，所述分类模型的表达式为：

5.根据权利要求2所述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法，其特征在于，采用自适应迭代重加权惩罚最小二乘法对所述拉曼光谱数据进行去除荧光背景处理；采用savitzky-golay平滑算法对所述去除荧光背景的拉曼光谱数据进行平滑降噪处理；采用最大最小归一化算法对所述平滑降噪的拉曼光谱数据进行归一化处理。

6.一种胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测装置，采用如权利要求1所述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测装置，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求6所述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测装置，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求6所述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测装置，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求6所述的胶质母细胞瘤mgmt启动子甲基化检测装置，其特征在于，所述激光器的激发波长为532nm，积分时间为3秒。

技术总结本申请公开了一种胶质母细胞瘤MGMT启动子甲基化检测方法及装置，涉及拉曼光谱检测领域，该方法包括：对待测胶质瘤组织样本进行拉曼光谱扫描，得到拉曼光谱数据；对拉曼光谱数据进行预处理，得到归一化的拉曼光谱数据；从归一化的拉曼光谱数据中提取特征位移处的强度值；将特征位移处的强度值输入分类模型，计算得到分类预测值，用以辅助判定待测胶质瘤组织样本的MGMT启动子甲基化状态。本申请能够实现低成本、非破坏性、准确的胶质母细胞瘤MGMT启动子甲基化状态检测。技术研发人员：严泽亚,王引言,胡杰,暴洪博,江涛受保护的技术使用者：北京市神经外科研究所技术研发日：技术公布日：2024/12/2