面向早期乳腺癌檢測(cè)的時(shí)域擴(kuò)散光學(xué)方法研究.pdf

1、早期診斷是提高乳腺癌治愈率和降低病死率的關(guān)鍵。臨床常用的乳腺早期檢測(cè)方法——乳腺X射線攝影術(shù)和超聲影像等方法在靈敏性、特異性、安全性、舒適性等方面存在缺陷，乳腺擴(kuò)散光學(xué)層析成像技術(shù)(DOT)作為一種新興的無(wú)創(chuàng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，因其可提供更豐富的功能性信息而越來(lái)越引起人們的關(guān)注。
　　 本文首先綜述了早期乳腺癌的檢測(cè)方法，提出了面向早期乳腺癌檢測(cè)的時(shí)域擴(kuò)散光學(xué)層析成像方法。該方法基于光與生理指標(biāo)密切而靈敏的聯(lián)系，采用時(shí)間分辨系統(tǒng)測(cè)量邊

2、界上多點(diǎn)的光子流量，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)厘米級(jí)厚度的組織內(nèi)部光學(xué)參數(shù)的有效重建。
　　 基于廣義脈沖譜技術(shù)(GPST)的時(shí)域擴(kuò)散光學(xué)層析成像的正向模型的建立，簡(jiǎn)化了時(shí)域DOT正向問(wèn)題的有限元法(FEM)求解過(guò)程；在擴(kuò)散光學(xué)層析成像的逆向問(wèn)題中，Green函數(shù)方法和修正的GPST法的引入加速了Jacobian矩陣的求解過(guò)程。
　　 針對(duì)實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定問(wèn)題，引入相對(duì)數(shù)據(jù)類型，提出了對(duì)該數(shù)據(jù)類型的Jacobian矩陣的兩種尺度標(biāo)定方

3、法，從理論上推導(dǎo)了兩種標(biāo)定方法對(duì)圖像重建結(jié)果的影響，并通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了Jacobian矩陣的兩種尺度標(biāo)定方法。
　　 探討了網(wǎng)格剖分對(duì)重建圖像性能的影響，提出了網(wǎng)格的疏密程度及網(wǎng)格的剖分方式不僅直接影響到圖像的迭代時(shí)間，更影響到圖像的量化度及空間分辨率等圖像性能指標(biāo)，并采用模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證。
　　 為改善重建圖像的性能，提出了優(yōu)化探頭分布位置策略和圖像分割策略，并分別采用模擬數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。其中優(yōu)

4、化探頭分布位置策略可廣泛應(yīng)用于已知病患位置的條件下，該策略充分利用有限個(gè)光探頭攜帶的內(nèi)部信息，降低系統(tǒng)的病態(tài)型，提高重建圖像的質(zhì)量；而二值圖像分割策略則可廣泛應(yīng)用于乳腺的普查中，該方法的引入可縮小圖像重建的區(qū)域，大量減少待求參量的個(gè)數(shù)，進(jìn)而減小逆問(wèn)題求解過(guò)程中Jacobian矩陣的維數(shù)，有效地降低系統(tǒng)的欠定性和病態(tài)性問(wèn)題。
　　 基于時(shí)間分辨-錐形壓縮掃描方式，搭建了時(shí)域乳腺擴(kuò)散光學(xué)層析成像的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，依據(jù)優(yōu)化探頭分布位置策略測(cè)