寬間隔二階導數(shù)光譜分析方法用于體內(nèi)檢測宮頸癌前病變.pdf

1、高光譜成像技術(shù)由于其高效準確性和無創(chuàng)性的優(yōu)點，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)運用于宮頸癌前病變的體內(nèi)檢測。通過開展嚴謹規(guī)范的臨床實驗，利用高光譜影像系統(tǒng)對整個宮頸進行反射光成像，再運用寬間隔的二階導數(shù)光譜分析方法對宮頸組織的反射光譜進行分析處理。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

2、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2nm。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數(shù)方法

3、對宮頸組織反射光譜進行分析。因為導數(shù)光譜有一個顯著的優(yōu)點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

4、段。本文中提出的寬間隔二階導數(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數(shù)值，這個導數(shù)值能夠快速準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行篩選。最終獲得了能夠

5、快速將宮頸組織準確分類的三個波長，分別為620nm，696nm和772nm，波長間隔為76nm。
　　(3)運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)生進行審查。
　　(4)從生物病理學角度分析所選擇的三個特征波長（分別為620nm

6、、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的影響。
　　(5)在350nm和650nm之間對宮頸組織進行光學建模，實現(xiàn)了宮頸組織反射光譜的快速準確重構(gòu)。通過