《基於螢光擴散光相關光譜的血流層析成像技術》是依託西安交通大學，由王晶擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於螢光擴散光相關光譜的血流層析成像技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王晶
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目設計了一套可同時檢測血流及血流中螢光物質的擴散光相關光譜層析成像系統。首先利用血細胞多散射模型結合擴散光相關光譜技術，解決血流檢測只局限在淺表組織層的問題，建立一套具有深度方向解析度，對大血管和微血管血流都保持高靈敏度的組織血流連續無創檢測系統。然後利用多光譜技術，分離注入血流中的螢光物質所激發的螢光和被血細胞本身散射的擴散光，同時得到血流本身的平均擴散速度以及血流中螢光物質的平均擴散速度，利用光纖和光開關切換實現大體積組織從深層到淺表層的活體層析成像，構建組織整體的三維層析圖像。最後利用光動力療法實驗動物模型驗證系統可靠性，探索該成像技術在藥物研發領域的潛力。本項目建立在課題組多年研究工作的基礎上，探索建立一種新的對血流及其中分子螢光事件都敏感的光學成像技術，其完成將推動擴散光學技術在在光動力療法、腫瘤檢測，藥物研製等方面研究的發展。
結題摘要
本項目設計了一套可同時檢測組織中的擴散光及螢光的相關光譜成像系統。利用高光譜成像技術，分離組織中的螢光物質所激發的螢光和主要被血細胞散射的擴散光，結合逆向蒙特卡洛模擬算法，構建組織整體的三維層析圖像。在仿體模型、光動力療法實驗模型上驗證系統可靠性，探索該成像技術在藥物研發領域的潛力。 首先結合血細胞多散射模型搭建了擴散光相關光譜系統，解決血流檢測只局限在淺表組織層的問題，建立一套具有深度方向解析度，對大血管和微血管血流都保持高靈敏度的組織血流連續無創檢測系統。接下來搭建了高光譜系統用於提取組織反射光譜三維數據，通過調節光學鏡頭參數可以採集放大任意倍率的圖像。並設計開發了一套高光譜數據採集系統軟體，提出曝光係數校正方法，能按需連續自動的採集圖像並能實時顯示和保存，效率極高並具有廣泛的適用性。然後構建了正向/逆向蒙特卡洛三維體素模型，提取得到組織的三維光學參數。蒙特卡洛三維體素模型是在多層模型的基礎上建立的，可以匹配高光譜成像技術對空間解析度的要求，提取生物組織三維空間內任一點的光學參數。 在基於光敏劑血卟啉單甲醚(HMME)的豬肉仿體上，驗證了系統提取豬肉組織光學參數的可靠性。最後通過採集基底細胞癌切片和未染色的肝癌切片實驗的顯微高光譜圖像，將預先分類的組織樣本經過深度卷積神經網路模型的訓練學習，能準確的識別癌組織和非癌組織，其識別的準確率都很高，從82.5% 到 98.74%不等。由此驗證了本文建立的套用於高光譜圖像分類的深度卷積神經網路模型的適用性，也展現了高光譜成像技術套用於肝癌在體檢測的潛力。
