用于宫颈癌筛查的微型快速窄带多光谱成像方法的研究

发布时间：2020-06-03 21:10

【摘要】：全球女性癌症死亡率高居第二的宫颈癌,若能得到早期诊断,该癌症是可以实现根治的。目前临床上对宫颈癌的筛查是:在白光阴道镜采集图像的指导下进行活体组织取样,并对样品染色后显微镜下病理检查来确诊,因此整个过程不仅繁琐、耗时,还过度依赖医生的主观经验。于是,融合了光谱分析和光学成像的光学病理诊断技术成为当今研究热点之一,该技术有望成为一种客观、全面、无创、结果立时可得的宫颈癌筛查方法。然而已有光学病理诊断技术所形成的仪器普遍存在体积大、结构不稳定、时间效率低的问题,而且还少有智能化的诊断功能。因此本文提出一种用于宫颈癌筛查的微型快速窄带多光谱成像方法。该方法在415nm、450nm、525nm及620nm四个特征波段处对宫颈组织进行成像,并对所获得的多光谱图像进行分析和处理,在此基础上建立半智能化的宫颈癌多光谱病理诊断算法。主要研究内容如下:(1)建立微型快速窄带多光谱成像方法。具体包括:首先,将微滤片与图像传感器集成,形成微型快速窄带多光谱成像模块,搭建整个成像系统,实现零时差、快速获取宫颈组织的四幅特征光谱图像。其次,开展网格状虚影校正算法研究,该校正算法可以消除尺寸固定的微滤片与任意型号的图像传感器集成后的多光谱成像模块所获取图像上的网格状虚影。再次,开展了将多幅特征光谱灰度图像融合并还原出近自然彩色图像的算法研究,使得微型快速窄带多光谱成像方法的融合图像接近自然彩色,最大限度地满足医生已有的临床观察习惯。最后,建立半智能化的宫颈组织病变分级算法,医生只需手动输入不同类型组织的各一个区域,该算法就能对整个宫颈组织进行判断是否有病变,如果有病变是属于那个级别的病变,并且还会给出病变部位的边界轮廓。(2)对微型快速窄带多光谱成像方法进行初步临床验证。使用微型快速窄带多光谱成像方法对体外宫颈组织进行成像和处理,并将最终的病变类型划分结果与组织病理检查(金标准)结果进行客观对比,再交由多位经验丰富的妇科专家进行主观评价。实验结果表明,该方法在无需碘和醋酸试剂的辅助下能有效地将宫颈组织划分为与金标准确诊结果相同的病变类型。尤其是在多种级别(CIN1,CIN2,CIN3,癌变)病变集中的医生难以肉眼区分的区域,以及病变的边缘轮廓医生难以定界的地方,该技术能起到很好的提示与建议作用。通过对上述内容进行研究,本课题所突出的创新点是实现了对宫颈组织的微型快速窄带多光谱成像;并建立了一种无创、结果立等可得的宫颈癌光学病理诊断方法,在减少对医生主观经验的依赖下,实现直观、快速、准确地划分出宫颈组织上不同等级的病变。该课题的研究为光学病理诊断技术用于临床宫颈癌筛查奠定基础,对县区级医疗资源相对落后的地区宫颈癌筛查的普及宫颈病变精准治疗手术的实现具有重要意义。
【图文】：

宫颈组织,癌前病变,癌变,宫颈癌

误诊率为 1.7%，而常规阴道镜检查误诊率为 22%，所以基于光谱成像技术的多光谱阴道镜成像系统提高了宫颈癌筛查的灵敏度和特异性[10]；Diebele 等利用Nuance EX 多光谱显微设备，对皮肤内的黑色素进行检测，从而区分出恶性皮肤病和非恶性皮肤病[11]。总而言之，在医学诊断领域，基于光谱成像的光学病理诊断技术的出现为多种肿瘤的早期检测提供了新的方法，它可以根据组织在发生病变时，细胞内化学物质的结构、空间构象和数量都会产生显著变化进而光谱特征也随之发生变化的原理，在分子水平上来筛查早期病变，所以相比于其它诊断方法，光学病理诊断技术在临床肿瘤的辅助、早期、无创诊断中具有不可替代的优势。1.2.3 宫颈癌变的演进及现有筛查方法大部分恶性肿瘤源于上皮内，并且伴有逐渐渐变的过程，同样子宫颈癌也是源于粘膜上皮内的病变，，准确的说是发生在基底膜处的一种不典型增生病变随着病变的发生至恶化，宫颈组织主要经历以下变化阶段：正常上皮阶段、癌前病变阶段（包括：CIN1~3）、癌变阶段，如图 1.1 所示。

早期宫颈癌,筛查,细胞学检查,基细胞

图 1.2 HPV 感染及检查学检查：筛查早期宫颈癌变的重要方法，包括传统的宫颈巴基细胞学检查。其中巴氏涂片检测法因结果受主观因素影响间的划分无严格的客观标准而逐渐被废弃。目前较常用的细基细胞学检查，该检测方法是通过收集患者宫颈脱落细胞，然后放于光学显微镜下观察细胞的形态特征，并根据细胞核检测宫颈组织的病变，如图 1.3 所示。该方法的不足之处是得的样本十分有限，检测程序也很繁琐，效率较低[15]。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R737.33

【参考文献】