本文關(guān)鍵詞：寬間隔二階導(dǎo)數(shù)光譜分析方法用于體內(nèi)檢測宮頸癌前病變，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高光譜成像技術(shù)由于其高效準(zhǔn)確性和無創(chuàng)性的優(yōu)點(diǎn),對于改善宮頸癌前病變的檢測現(xiàn)狀具有很大的潛力。近年來,高光譜成像技術(shù)的這一應(yīng)用也吸引了國內(nèi)外很多課題組對此展開了研究。本文研究了高光譜成像技術(shù)運(yùn)用于宮頸癌前病變的體內(nèi)檢測。通過開展嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的臨床實驗,利用高光譜影像系統(tǒng)對整個宮頸進(jìn)行反射光成像,再運(yùn)用寬間隔的二階導(dǎo)數(shù)光譜分析方法對宮頸組織的反射光譜進(jìn)行分析處理。最后,結(jié)合最小距離圖像分割算法將整個宮頸按照病變程度劃分為正常,炎癥和高度宮頸上皮內(nèi)瘤變(CIN)三個部分,這里的高度宮頸上皮內(nèi)瘤變主要針對的是第二階段和第三階段(CIN2和CIN3)的較深度病變。具體研究內(nèi)容包括： (1)本課題旨在直觀快速地獲得宮頸組織的病變情況,所以采取了對整個宮頸組織在波長為600nm到800nm范圍內(nèi)成像的方法,波長間隔為2nnm。在寬視場成像方法中,光照的不均勻性成為了不可避免的問題。這極大地影響了研究人員觀察和獲取宮頸組織反射光譜的光譜特征。因此我們提出了采用寬間隔的二階導(dǎo)數(shù)方法對宮頸組織反射光譜進(jìn)行分析。因為導(dǎo)數(shù)光譜有一個顯著的優(yōu)點(diǎn)就是相比于其他分析方法,它對光照的不均勻性比較不敏感。它能夠有效地優(yōu)化背景噪聲,從而更好地對光譜特征進(jìn)行匹配,提高數(shù)據(jù)之間的分離性。 (2)高光譜影像系統(tǒng)不僅笨重昂貴,而且整個成像過程比較耗時。這些不僅會阻礙這套儀器設(shè)備的推廣,而且相對耗時的高光譜成像過程有可能使影像質(zhì)量受到干擾,例如組織和相機(jī)的相對位置發(fā)生改變。因此,我們希望通過尋找有效的光譜特征來盡可能減少所使用的波段。本文中提出的寬間隔二階導(dǎo)數(shù)光譜分析方法在其計算過程中,每個特定間隔的二階導(dǎo)數(shù)值的計算僅僅需要三個特定的波長。所以,我們希望能獲得一個最佳的二階導(dǎo)數(shù)值,這個導(dǎo)數(shù)值能夠快速準(zhǔn)確地將宮頸組織劃分為與活檢病理結(jié)果相符合的組織分類結(jié)果。在二階導(dǎo)數(shù)光譜分析方法的基礎(chǔ)上,實驗中所用到的600nm到800nm的波段按照不同的波段間隔能夠組成數(shù)量龐大的波段組合。因此,我們設(shè)計了一個波段組合篩選器,對這些波段組合按照類的可分離性進(jìn)行篩選。最終獲得了能夠快速將宮頸組織準(zhǔn)確分類的三個波長,分別為620nm,696nm和772nm,波長間隔為76nm。 (3)運(yùn)用所選擇的三個特征波長(分別為620nm、696nm和772nm,波長間隔為76nm)結(jié)合基于歐幾里得距離的最小距離圖像分割算法,將宮頸組織劃分為正常,炎癥和高度CIN病變?nèi)N組織類型。分類結(jié)果與活檢病理結(jié)果對照,并由病理科醫(yī)生和門診醫(yī)生進(jìn)行審查。 (4)從生物病理學(xué)角度分析所選擇的三個特征波長(分別為620nm、696nm和772nm,波長間隔為76nm)是如何影響宮頸組織的反射光譜。我們查找了大量現(xiàn)有的文獻(xiàn)和數(shù)據(jù),在600nm到800nm之間,對宮頸組織反射光譜隨著病變的發(fā)展而發(fā)生的變化進(jìn)行深入研究分析。通過深入地了解宮頸組織構(gòu)造和在病變過程中宮頸組織成分含量的變化,結(jié)合所選擇的特征波長分析這些變化對宮頸組織整體的光譜響應(yīng)的影響。 (5)在350nm和650nmm之間對宮頸組織進(jìn)行光學(xué)建模,實現(xiàn)了宮頸組織反射光譜的快速準(zhǔn)確重構(gòu)。通過宮頸組織的光學(xué)建模研究來分析宮頸組織在其病變過程中是如何改變其整體的光學(xué)特性,通過定量的結(jié)果來理解組織的生理病變?nèi)绾斡绊懫湔w的光譜響應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：高光譜成像技術(shù) 寬間隔二階導(dǎo)數(shù)光譜分析法 光照不均勻性 高度宮頸上皮內(nèi)瘤變(CIN) 光學(xué)建模
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R737.33;TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 引言10-11
• 1.2 研究背景11-19
• 1.2.1 光譜技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用分類11-14
• 1.2.2 宮頸組織介紹及其病變演進(jìn)14-15
• 1.2.3 光譜技術(shù)運(yùn)用于宮頸組織癌前病變檢測的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3 課題意義和主要研究內(nèi)容19-24
• 1.3.1 課題意義19-21
• 1.3.2 課題主要研究內(nèi)容21
• 1.3.3 論文的結(jié)構(gòu)組織21-24
• 第2章 高光譜影像系統(tǒng)的搭建與臨床實驗24-30
• 2.1 引言24
• 2.2 高光譜相機(jī)的選擇24-27
• 2.3 材料和方法27-28
• 2.3.1 臨床數(shù)據(jù)采集27-28
• 2.3.2 臨床試驗步驟28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第3章 算法研究30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 數(shù)據(jù)校正30-32
• 3.3 光譜分析32-41
• 3.4 圖像分割41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第4章 試驗結(jié)果分析44-58
• 4.1 引言44
• 4.2 圖像分割結(jié)果44-46
• 4.3 分類結(jié)果分析46-50
• 4.4 光學(xué)建模50-56
• 4.5 本章小結(jié)56-58
• 第5章 工作總結(jié)與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 致謝66-68
• 在讀期間發(fā)表的論文68

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：263378