用于宮頸癌篩查的微型快速窄帶多光譜成像方法的研究
發(fā)布時(shí)間:2020-06-03 21:10
【摘要】:全球女性癌癥死亡率高居第二的宮頸癌,若能得到早期診斷,該癌癥是可以實(shí)現(xiàn)根治的。目前臨床上對(duì)宮頸癌的篩查是:在白光陰道鏡采集圖像的指導(dǎo)下進(jìn)行活體組織取樣,并對(duì)樣品染色后顯微鏡下病理檢查來確診,因此整個(gè)過程不僅繁瑣、耗時(shí),還過度依賴醫(yī)生的主觀經(jīng)驗(yàn)。于是,融合了光譜分析和光學(xué)成像的光學(xué)病理診斷技術(shù)成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)之一,該技術(shù)有望成為一種客觀、全面、無創(chuàng)、結(jié)果立時(shí)可得的宮頸癌篩查方法。然而已有光學(xué)病理診斷技術(shù)所形成的儀器普遍存在體積大、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、時(shí)間效率低的問題,而且還少有智能化的診斷功能。因此本文提出一種用于宮頸癌篩查的微型快速窄帶多光譜成像方法。該方法在415nm、450nm、525nm及620nm四個(gè)特征波段處對(duì)宮頸組織進(jìn)行成像,并對(duì)所獲得的多光譜圖像進(jìn)行分析和處理,在此基礎(chǔ)上建立半智能化的宮頸癌多光譜病理診斷算法。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)建立微型快速窄帶多光譜成像方法。具體包括:首先,將微濾片與圖像傳感器集成,形成微型快速窄帶多光譜成像模塊,搭建整個(gè)成像系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)零時(shí)差、快速獲取宮頸組織的四幅特征光譜圖像。其次,開展網(wǎng)格狀虛影校正算法研究,該校正算法可以消除尺寸固定的微濾片與任意型號(hào)的圖像傳感器集成后的多光譜成像模塊所獲取圖像上的網(wǎng)格狀虛影。再次,開展了將多幅特征光譜灰度圖像融合并還原出近自然彩色圖像的算法研究,使得微型快速窄帶多光譜成像方法的融合圖像接近自然彩色,最大限度地滿足醫(yī)生已有的臨床觀察習(xí)慣。最后,建立半智能化的宮頸組織病變分級(jí)算法,醫(yī)生只需手動(dòng)輸入不同類型組織的各一個(gè)區(qū)域,該算法就能對(duì)整個(gè)宮頸組織進(jìn)行判斷是否有病變,如果有病變是屬于那個(gè)級(jí)別的病變,并且還會(huì)給出病變部位的邊界輪廓。(2)對(duì)微型快速窄帶多光譜成像方法進(jìn)行初步臨床驗(yàn)證。使用微型快速窄帶多光譜成像方法對(duì)體外宮頸組織進(jìn)行成像和處理,并將最終的病變類型劃分結(jié)果與組織病理檢查(金標(biāo)準(zhǔn))結(jié)果進(jìn)行客觀對(duì)比,再交由多位經(jīng)驗(yàn)豐富的婦科專家進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法在無需碘和醋酸試劑的輔助下能有效地將宮頸組織劃分為與金標(biāo)準(zhǔn)確診結(jié)果相同的病變類型。尤其是在多種級(jí)別(CIN1,CIN2,CIN3,癌變)病變集中的醫(yī)生難以肉眼區(qū)分的區(qū)域,以及病變的邊緣輪廓醫(yī)生難以定界的地方,該技術(shù)能起到很好的提示與建議作用。通過對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行研究,本課題所突出的創(chuàng)新點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了對(duì)宮頸組織的微型快速窄帶多光譜成像;并建立了一種無創(chuàng)、結(jié)果立等可得的宮頸癌光學(xué)病理診斷方法,在減少對(duì)醫(yī)生主觀經(jīng)驗(yàn)的依賴下,實(shí)現(xiàn)直觀、快速、準(zhǔn)確地劃分出宮頸組織上不同等級(jí)的病變。該課題的研究為光學(xué)病理診斷技術(shù)用于臨床宮頸癌篩查奠定基礎(chǔ),對(duì)縣區(qū)級(jí)醫(yī)療資源相對(duì)落后的地區(qū)宮頸癌篩查的普及宮頸病變精準(zhǔn)治療手術(shù)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。
【圖文】:
誤診率為 1.7%,而常規(guī)陰道鏡檢查誤診率為 22%,所以基于光譜成像技術(shù)的多光譜陰道鏡成像系統(tǒng)提高了宮頸癌篩查的靈敏度和特異性[10];Diebele 等利用Nuance EX 多光譜顯微設(shè)備,對(duì)皮膚內(nèi)的黑色素進(jìn)行檢測(cè),從而區(qū)分出惡性皮膚病和非惡性皮膚病[11]?偠灾,在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域,基于光譜成像的光學(xué)病理診斷技術(shù)的出現(xiàn)為多種腫瘤的早期檢測(cè)提供了新的方法,它可以根據(jù)組織在發(fā)生病變時(shí),細(xì)胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、空間構(gòu)象和數(shù)量都會(huì)產(chǎn)生顯著變化進(jìn)而光譜特征也隨之發(fā)生變化的原理,在分子水平上來篩查早期病變,所以相比于其它診斷方法,光學(xué)病理診斷技術(shù)在臨床腫瘤的輔助、早期、無創(chuàng)診斷中具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。1.2.3 宮頸癌變的演進(jìn)及現(xiàn)有篩查方法大部分惡性腫瘤源于上皮內(nèi),并且伴有逐漸漸變的過程,同樣子宮頸癌也是源于粘膜上皮內(nèi)的病變,,準(zhǔn)確的說是發(fā)生在基底膜處的一種不典型增生病變隨著病變的發(fā)生至惡化,宮頸組織主要經(jīng)歷以下變化階段:正常上皮階段、癌前病變階段(包括:CIN1~3)、癌變階段,如圖 1.1 所示。
圖 1.2 HPV 感染及檢查學(xué)檢查:篩查早期宮頸癌變的重要方法,包括傳統(tǒng)的宮頸巴基細(xì)胞學(xué)檢查。其中巴氏涂片檢測(cè)法因結(jié)果受主觀因素影響間的劃分無嚴(yán)格的客觀標(biāo)準(zhǔn)而逐漸被廢棄。目前較常用的細(xì)基細(xì)胞學(xué)檢查,該檢測(cè)方法是通過收集患者宮頸脫落細(xì)胞,然后放于光學(xué)顯微鏡下觀察細(xì)胞的形態(tài)特征,并根據(jù)細(xì)胞核檢測(cè)宮頸組織的病變,如圖 1.3 所示。該方法的不足之處是得的樣本十分有限,檢測(cè)程序也很繁瑣,效率較低[15]。
【學(xué)位授予單位】:華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2018
【分類號(hào)】:R737.33
【圖文】:
誤診率為 1.7%,而常規(guī)陰道鏡檢查誤診率為 22%,所以基于光譜成像技術(shù)的多光譜陰道鏡成像系統(tǒng)提高了宮頸癌篩查的靈敏度和特異性[10];Diebele 等利用Nuance EX 多光譜顯微設(shè)備,對(duì)皮膚內(nèi)的黑色素進(jìn)行檢測(cè),從而區(qū)分出惡性皮膚病和非惡性皮膚病[11]?偠灾,在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域,基于光譜成像的光學(xué)病理診斷技術(shù)的出現(xiàn)為多種腫瘤的早期檢測(cè)提供了新的方法,它可以根據(jù)組織在發(fā)生病變時(shí),細(xì)胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、空間構(gòu)象和數(shù)量都會(huì)產(chǎn)生顯著變化進(jìn)而光譜特征也隨之發(fā)生變化的原理,在分子水平上來篩查早期病變,所以相比于其它診斷方法,光學(xué)病理診斷技術(shù)在臨床腫瘤的輔助、早期、無創(chuàng)診斷中具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。1.2.3 宮頸癌變的演進(jìn)及現(xiàn)有篩查方法大部分惡性腫瘤源于上皮內(nèi),并且伴有逐漸漸變的過程,同樣子宮頸癌也是源于粘膜上皮內(nèi)的病變,,準(zhǔn)確的說是發(fā)生在基底膜處的一種不典型增生病變隨著病變的發(fā)生至惡化,宮頸組織主要經(jīng)歷以下變化階段:正常上皮階段、癌前病變階段(包括:CIN1~3)、癌變階段,如圖 1.1 所示。
圖 1.2 HPV 感染及檢查學(xué)檢查:篩查早期宮頸癌變的重要方法,包括傳統(tǒng)的宮頸巴基細(xì)胞學(xué)檢查。其中巴氏涂片檢測(cè)法因結(jié)果受主觀因素影響間的劃分無嚴(yán)格的客觀標(biāo)準(zhǔn)而逐漸被廢棄。目前較常用的細(xì)基細(xì)胞學(xué)檢查,該檢測(cè)方法是通過收集患者宮頸脫落細(xì)胞,然后放于光學(xué)顯微鏡下觀察細(xì)胞的形態(tài)特征,并根據(jù)細(xì)胞核檢測(cè)宮頸組織的病變,如圖 1.3 所示。該方法的不足之處是得的樣本十分有限,檢測(cè)程序也很繁瑣,效率較低[15]。
【學(xué)位授予單位】:華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2018
【分類號(hào)】:R737.33
【參考文獻(xiàn)】
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3 于翠榮;王新全;齊敏s
本文編號(hào):2695405
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