《偏振組織光學模型與偏振成像病理診斷方法研究》是依託清華大學，由馬輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：偏振組織光學模型與偏振成像病理診斷方法研究
- 外文名：Study on polarized tissue optical model and polarized imaging method for pathological diagnosis
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：馬輝
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
偏振敏感測量方法可以有效提高強散射生物組織淺表層成像的對比度，並且不同偏振指標對不同類型組織病變有不同的反應，偏振成像在臨床病理檢查，特別是癌變早期診斷方面具有誘人的套用前景。本課題將建立能夠描述各向異性生物組織偏振光散射基本特徵的組織光學模型，並利用蒙特卡洛模擬，以及多種偏振光散射測量與成像實驗手段，研究偏振光在複雜生物組織中的散射傳播規律，確定不同偏振成像方法所得測量結果與生物組織微觀結構和光學性質之間的對應關係，以及與臨床診斷指標之間的聯繫，發展臨床醫學病理檢查、特別是癌變早期診斷的新方法。另外，由於偏振成像對比度主要來自非擴散近似散射光子的貢獻，本課題將探索非擴散近似散射光子的普遍行為。
結題摘要
偏振光散射測量方法可以有效提高強散射生物組織淺表層成像的對比度，並且不同偏振指標對不同類型組織病變有不同的反應，因而偏振成像在臨床病理檢查，特別是癌變早期診斷方面具有誘人的套用前景。通過本項目執行課題組主要研究內容和進展包括：1. 生物組織偏振光散射模型和表征方法研究：課題針對不同生物組織具有的結構特點，建立了球柱雙折射模型，模型中球柱兩種散射體分別代表組織中的各向同性、各向異性散射結構，同時模型中的雙折射代表組織中周邊介質的光學各向異性。課題基於這一模型發展了蒙特卡洛模擬程式、實驗標準樣品，利用模型-模擬-實驗體系，課題對生物組織偏振光散射表征方法進行了系統研究，獲得了大量重要結論。2. 偏振成像方法和套用：通過本課題我們發現穆勒矩陣當中包含了生物組織大量結構信息，由此對穆勒矩陣變換方法進行了發展和完善。穆勒矩陣變換方法在旋轉線偏振方法的思想上更進一步，提供了一組具有明確物理意義的偏振參數。課題將這些參數套用於多種癌變組織，初步演示了其在臨床診斷中的潛在套用價值。課題組嘗試了多種定量分析手段，將定性的二維穆勒矩陣強度分布圖像轉化為頻率分布曲線、中心矩等定量化參數。針對癌變組織的分析結果顯示，這些定量參數能反映組織微觀結構的不同特點。此外對於不同生物醫學樣品實際檢測需求，課題發展了偏振顯微鏡、多波長背向偏振成像裝置等設備，為進一步的套用研究打下了基礎。3. 非擴散散射光子行為的基礎研究：課題在偏振光子散射行為的模擬研究方面取得了一定進展，包括分析了光子在介質中傳播散射過程中的退偏、相位延遲等變化，以及組織通透對光子行為影響等。通過本課題的研究我們在生物組織偏振散射實驗測量、模型模擬方面均取得了較為明顯的進展，利用實驗和模擬課題組從穆勒矩陣中提取了具有明確物理意義的微觀結構參數，並初步套用於不同的癌變組織檢測。本課題所獲得的參數、方法、結論為進一步的套用研究提供了堅實基礎，並將通過後續項目的支持持續開展。
