《偏振散射組織表征方法及其在惡性腫瘤診斷中的套用》是依託清華大學，由曾楠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：偏振散射組織表征方法及其在惡性腫瘤診斷中的套用
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：曾楠
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目致力於發展旋轉線偏振成像方法在惡性腫瘤中的診斷套用，工作從研究組織中細胞器官尺寸、密度、排列方式等結構特徵和雙折射、二色性等光學特徵在偏振光傳輸與散射中的影響出發，對照偏振敏感相干層析技術和穆勒矩陣測量技術,對健康和早中期癌變組織在偏振光學檢測上的差異進行分析和解釋，建立不同類型癌組織的光學模型，提取能夠高對比度劃分癌變手術區域的偏振檢測參數，並結合新型生物組織仿體和蒙特卡羅模擬方法，探討基於偏振檢測參數組的組織病變特徵的反演算法並用於診斷評估。該項工作將對偏振光散射與成像具有基礎研究意義，能夠為惡性腫瘤的診斷與成像形成新方法。
結題摘要
本項目致力於發展偏振成像方法在惡性腫瘤中的診斷套用，工作從研究組織中細胞器官尺寸、密度、排列方式等結構特徵和雙折射、二色性等光學特徵在偏振光傳輸與散射中的影響出發，對照穆勒矩陣分解和變換技術,對癌變組織在偏振光學檢測上的差異進行分析和解釋，建立不同類型癌組織的光學模型，提取能夠高對比度劃分癌變區域的偏振檢測參數，並結合新型生物組織仿體和蒙特卡羅模擬方法，探討基於偏振檢測參數組的組織病變特徵的表征規律並用於診斷評估。 研究內容包括三部分: 首先，在組織光學建模和仿體製備體系上，課題組在組織模型中引入了多組分多性狀的球單元，以及多取向的柱單元，並對組織對應的分層現象、吸收現象、分子極性引起的雙折射和旋光現象進行了模擬設定。研究進一步開展了偏振成像快速斯托克斯測量的研究工作，提出了一種新的基於自聚焦透鏡空間調製型檢偏設計方案和新的基於四象限同步測量的偏振斯托克斯檢測方法。 隨後，在不同偏振成像方式實驗和組織表征規律上，課題組藉助穆勒矩陣分解方法（MMD），重點從退偏和相位延遲中提取了組織模型中微結構尺寸、形態、濃度以及分布規律對應的偏振變化規律。同時從仿體樣本的穆勒矩陣元隨取向的變化規律出發，提取其中取向無關的固有矩陣屬性，基於組織微觀結構的幾個關鍵因素：細胞器尺寸/形態/取向等，發展出一套新的矩陣元數據提取和表征方法——MMT，即穆勒矩陣變換技術，該技術可視為對本項目初始方案——旋轉線偏振成像技術的擴展和提升。課題組同時分析了組織各項異性中纖維狀微觀結構的取向對成像結果的影響，還針對線偏振成像與全偏振成像的差異，從矩陣分解的角度，將線偏振矩陣分解的表征能力和定量差異進行了組織不同微觀結構和不同光學效應上的比較。 最後，在真實組織樣本和活體動物的癌症診斷上，課題組通過和南山醫院病理科聯繫，對皮膚基底細胞癌、乳腺癌和宮頸癌樣本進行了偏振成像實驗，初步的實驗結果表明，基底細胞癌中線粒體等細胞器增生現象會對偏振退偏參數產生明顯減小影響，因此通過識別退偏效應可以區分正常部位和癌變部位；乳腺組織與基底細胞癌組織相似，各向異性度較低，癌變主要影響偏振退偏過程；宮頸腺癌樣本存在纖維狀有序排列被破壞的現象，因因此各向異性結構引起的偏振表征可能適合描述這一類型的癌變
