胃癌组织的太赫兹光谱特性研究

发布时间：2017-05-01 05:10

  本文关键词：胃癌组织的太赫兹光谱特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：太赫兹时域光谱(Terahertz Time-domain Spectroscopy,THz-TDS)技术是一种新兴的相干探测技术,近年来在生物和医学领域得到了广泛的关注。太赫兹波能量很低,利用太赫兹波对生物组织进行探测不会造成电离破坏。此外,许多生物大分子振动能级对应的特征谱正好位于太赫兹波的频带范围内,因此太赫兹光谱技术可以从分子水平对生物组织进行研究。当前世界癌症发病率逐年增加,而胃癌又是死亡率排名居前的三大癌症之一。随着对癌症的不断认识,人类逐渐意识到预防和及早发现是治疗癌症的最好方法。为了实现胃癌的准确快速诊断,本文利用太赫兹时域光谱技术,分析胃癌变组织和正常组织的光谱特性,研究癌变对太赫兹波吸收差异性影响以及相应的判别技术,以验证太赫兹时域光谱技术在胃癌诊断中的可行性,旨在探索一种简便、高敏的胃癌诊断新方法。具体研究内容如下:(1)介绍了太赫兹波的特性、产生和探测方法及太赫兹时域光谱系统,并结合相关的生物医学理论,对太赫兹技术应用于癌变组织检测的机理做了简要解析。(2)收集胃癌患者的胃部癌变组织和正常组织样品,通过低温冷冻干燥的方法制备切片用于太赫兹光谱分析,并利用太赫兹时域光谱系统获取样品的光谱数据。研究发现同一患者的正常组织与胃癌组织光谱特性、不同患者正常组织光谱特性之间均存在显著的差别,但不同患者的胃癌组织吸收光谱具有共同特征,即在0.5-0.8THz和1.4-1.7THz范围内会同时出现吸收峰,可能是癌变过程中组织结合水、谷氨酸和色氨酸等含量的升高引起的。(3)为实现胃癌的准确诊断,研究了基于正则极限学习机的癌变组织与正常组织判别方法。首先运用主成分分析法对样品太赫兹吸收光谱数据进行降维,再利用正则极限学习机对正常和癌变组织进行分类。结果表明,与传统的线性判别分析法和支持向量机相比,基于正则极限学习机的判别方法具有更高的准确率,能够较好地实现胃癌组织和正常组织的识别。以上研究表明基于太赫兹时域光谱技术的胃癌诊断方法能够有效区分正常与癌变组织,在胃癌诊断方面具有较好的应用前景。
【关键词】：太赫兹波 时域光谱 胃癌诊断 正则极限学习机
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R735.2
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 1 绪论15-20
• 1.1 课题研究背景及意义15-16
• 1.2 太赫兹技术在生物医学领域的研究现状16-17
• 1.3 太赫兹技术用于癌症诊断的研究进展17-18
• 1.4 论文主要内容及章节安排18-20
• 2 太赫兹科学技术综述20-30
• 2.1 太赫兹波20-23
• 2.1.1 太赫兹波简介20
• 2.1.2 太赫兹波的独特性质20-21
• 2.1.3 太赫兹波的应用21-23
• 2.2 太赫兹波的产生和探测23-24
• 2.2.1 太赫兹波的产生23
• 2.2.2 太赫兹波的探测23-24
• 2.3 太赫兹时域光谱技术24-28
• 2.4 太赫兹波应用于癌症诊断的机理解析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 实验方案设计及组织样品的制备30-35
• 3.1 实验方案设计30-31
• 3.2 组织样品的制备31-34
• 3.2.1 胃癌组织的介绍31
• 3.2.2 探测样品的制备31-34
• 3.3 本章小结34-35
• 4 胃癌组织和正常组织的太赫兹光谱实验35-56
• 4.1 太赫兹光谱探测的实验步骤35-37
• 4.2 探测实验的结果与分析37-55
• 4.2.1 理论计算方法37-38
• 4.2.2 光谱分析38-54
• 4.2.3 吸收曲线机理探讨54-55
• 4.3 本章小结55-56
• 5 基于正则极限学习机的太赫兹光谱分析56-69
• 5.1 主成分分析56-60
• 5.1.1 主成分分析原理56-58
• 5.1.2 应用结果及分析58-60
• 5.2 正则极限学习机分类60-68
• 5.2.1 极限学习机原理60-62
• 5.2.2 正则极限学习机62-64
• 5.2.3 应用结果及分析64-68
• 5.3 本章小结68-69
• 6 总结和展望69-71
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 作者简介75

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