امروزه استاندارد طلایی جهت تشخیص بیماری سرطان، نمونه برداری و به دنبال آن آزمایش هیستوپاتولوژی است. علیرغم توانایی های بسیار آزمایش هیستوپاتولوژی در تشخیص های بالینی، این روش در اجرا با مشکلاتی همچون تهاجمی بودن، زمان پاسخ طولانی و نتایج وابسته به فرد روبروست. لذا تا کنون تحقیقات بسیاری در توسعه روشهای جایگزین، به ویژه روشهای نوری، به دلیل قابلیت به کارگیریشان به صورت غیر تهاجمی، صورت گرفته است. در این میان طیف سنجی رامان از آنجا که به ساختارهای مولکولی حساس است، قابلیت بسیاری در تشخیص سرطان از خود نشان داده است. علیرغم توانایی های این روش، همچنان یکی از مهمترین چالش های این تکنیک در زمینه پزشکی، کاربردی شدن این تکنیک در تشخیص های بالینی می باشد که به دلیل وجود مشکلاتی همچون عدم پایداری الگوریتم های تشخیصی ارائه شده نسبت به تغییرات سیستم و بافت و نیز عدم حساسیت الگوریتم های تشخیصی ارائه شده در تکمیل طبقه بندی سرطان در سطح سارکوم و کارسینوم، تا کنون عملی نشده است. هدف از این تحقیق، توسعه الگوریتمی است که قادر به تشخیص سرطان به صورت مستقل از سیستم طیف سنجی و بافت باشد و از حساسیت لازم در طبقه بندی سرطان در سطح سارکوم و کارسینوم برخوردار باشد. در راستای دستیابی به چنین الگوریتمی، سه مساله تنوع سیستمی، تنوع بافتی و نوع بدخیمی هر یک در بخشهای جداگانه ای در این پژوهش مورد آنالیز و بررسی قرار گرفته اند. در بررسی مساله تنوع سیستمی، سه سیستم طیف سنجی رامان متفاوت در بررسی تشخیص سرطان پستان در سه کلاس نرمال، ضایعه خوش خیم و ضایعه بدخیم (سرطان) بکار گرفته شده است. سپس با آنالیز تفاوتهای طیفی ناشی از تفاوتهای سیستمی موجود بین این سیستم ها، الگوریتم جامعی به منظور رفع تفاوتهای سیستمی در عین حفظ تفاوتهای بین کلاسی ارائه شده و کارایی آن در حالت های مختلف ممکن مورد ارزیابی قرار گرفته است. در بررسی مساله تنوع بافتی، پنج بافت، شامل پستان، روده بزرگ، پانکراس، تیروئید و پوست مورد بررسی قرار گرفته و نشانگرهای رامان متمایز کننده حالت نرمال از سرطانی در آنها جستجو شده اند. سپس به یافتن نشانگرهای مشترک سرطان و بررسی وجود سطح تمایز مشترک بین حالت نرمال و سرطانی در این بافتها اقدام شده است. این بررسیها به معرفی چهار نشانگر مشترک سرطان در تمام بافتهای مورد مطالعه بجز بافت پوست منجر شده است، که هر یک به تنهایی قادر به تمایز نمونه های نرمال از سرطانی در چهار بافت نخست با صحتی بیش از 90% بوده اند. همچنین در ادامه با ترکیب این نشانگرها در یک گام و اصلاح روشهای استخراج ویژگی در گام بعد با شمول بافت پوست نیز درجه تمایزی برابر با 91.7% در تمایز نمونه های نرمال از سرطانی بدست آمده است. سرانجام در سومین بخش از پژوهش، در راستای تکمیل طبقه بندی سرطان، نشانگرهای متمایز کننده دو نوع اصلی سرطان یعنی سارکوم و کارسینوم، مورد بررسی قرار گرفته است. این مطالعه بر روی دو نوع سارکوم ویک نوع کارسینوم نشان داده است که میزان مشارکت پیوندهای متناظر با چربیها می تواند به عنوان نشانگر متمایز کننده این دو نوع سرطان (با صحتی بیش از90%) بکار گرفته شود. به طوریکه میزان چربی در نمونه های سارکوم نسبت به کارسینوم کمتر است.