基于生物组织偏振特性的肝癌检测方法研究

肝细胞性肝癌属于原发性肝癌的一种,在我国发病率较高,且发病隐匿。癌变组织的组织结构和细胞形态会发生改变,这种亚波长微观结构的改变可以通过生物组织的偏振特性进行表达。根据光与生物组织相互作用原理,设计生物组织偏振成像系统,对30 μm厚的未染色肝细胞性肝癌切片进行成像,借助与组织作用后背向散射光的偏振差异来表征生物组织的结构差异。实验结果表明,在各起偏角度的线偏振度图像中,肝癌组织与肝硬化组织的对比度较普通强度图像平均提升91%,最高提升155%,在切片较厚、未染色条件下线偏振度成像方法具有区分癌变组织和非癌变组织的能力,为肝癌的病理检测提供了一种新的思路。     

基于偏振成像的乳腺癌病理切片检测方法

生物组织具有与其结构和功能相关的固有光学特性,偏振成像技术能够根据组织正常和恶性变化之间的微观结构差异,表现出不同的偏振特性,从而实现两者区分。本研究设计了一套采集组织背向散射光Mueller矩阵的自动成像系统,对两种常见的乳腺癌病理组织切片分别进行Mueller矩阵成像实验,并对所得到的Mueller矩阵图像数据采用Mueller矩阵分解方法,分别提取出样本Mueller矩阵中具有清晰物理意义的参数图像。实验结果表明,相应的Mueller矩阵分解参数图像可以区分癌变组织和非癌变组织。这为乳腺癌的快速病理诊断提供了一种新的思路。     

偏振成像的乳腺癌病理切片检测方法

生物组织具有与其结构和功能相关的固有光学特性,偏振成像技术能够根据组织正常和恶性变化之间的微观结构差异,表现出不同的偏振特性,从而实现两者区分。设计了一套采集组织背向散射光Mueller矩阵的自动成像系统,对两种常见的乳腺癌病理组织切片分别进行Mueller矩阵成像实验,并对所得到的Mueller矩阵图像数据采用Mueller矩阵分解方法,分别提取出样本Mueller矩阵中具有清晰物理意义的参数图像。实验结果表明,相应的Mueller矩阵分解参数图像可以区分癌变组织和非癌变组织。这为乳腺癌的快速病理诊断提供了一种新的思路。     

高光谱成像技术用于肝切片癌变信息的提取

利用自主研发高光谱成像仪,展开了对肝癌组织切片的检测研究。实验过程中采集25例肝癌病理切片,每例切片选择3个视野进行分析,每个视野均包含了肿瘤细胞、正常细胞及淋巴细胞。采集的高光谱图像数据合成假彩色图像中,正常细胞区域呈黄绿色,肿瘤细胞区域呈浅紫色,淋巴细胞呈黑紫色。对特定波长图像进行相减、相除多光谱融合处理后,正常细胞区域亮度较大,肿瘤细胞区域呈暗色。对高光谱图像数据进行光谱解混合运算后,正常细胞和肿瘤细胞区域的颜色呈现明显差异。以上结果表明,从肝癌切片高光谱图像数据中可获取一定的癌变信息,为病理人员诊断肿瘤提供一种有效辅助手段。     

基于偏振成像的目标识别技术研究

提出了一种基于偏振特征的目标识别技术.实验采用He-Ne激光作为照明光源,根据目标散射光偏振度的差异,利用DSP图像采集系统获取了目标的偏振图像,并编写程序计算了图像的灰度值.结果显示:偏振成像技术可以提高目标成像的对比度和分辨率;相对于退偏振强的目标,退偏振弱的目标图像亮度变化明显.所以偏振成像技术可以有效地提高目标探测和识别效率.     

三通道偏振成像系统的标定研究

针对现有偏振成像系统无法对天空进行实时性检测的问题,提出一种实时三通道偏振成像系统。对系统存在的误差来源进行详细分析并针对相应误差提出标定方法。利用积分球对CCD线性度进行标定,通过对采集灰度信息的处理,得出光源亮度与图像灰度呈线性关系;同时针对三路独立通道之间灰度响应不一致问题,利用积分球产生完全非偏振光对灰度响应非一致性误差进行了多次重复标定与校正。标定实验结果表明,通过对CCD线性度标定和灰度响应不一致性的标定,灰度响应不一致性得到了明显改善,提高了偏振信息的解析精度,系统偏振角测量误差小于0.6%。     

植物组织石蜡切片不脱蜡染色

一百多年来,石蜡切片一直是研究植物体结构的主要技术。为了显示细胞结构,人们通常用改变光线波长的办法,首先脱去切片中的石蜡,然后再用染料染色。最近,我们试验对不脱蜡的植物组织切片进行直接染色。结果表明:通常所用的染料都能使不脱蜡切片中的植物组织和细胞结构着色。其效果与脱蜡后染色相比並无明显不同。它不仅适用于组织学,而且也适用于细胞学和组织化学的染色。这个方法节省了大量的乙醇,二甲苯。缩短了染色时间,保存了细胞的细微结构不易丢失。本文介绍了这一新的染色方法,我们把它称为植物组织石蜡切片的不脱蜡染色。     

偏振共焦扫描显微镜的研制及其成像研究

根据偏振共焦扫描显微镜的原理,成功研制了一台偏振共焦扫描显微镜,用该偏振共焦扫描显微镜对各种集成电路芯片、生物组织等物体进行透射式成像或反射式成像研究,并分析成像结果,实验表明,该偏振共焦扫描显微镜能够对各种物体进行成像,具有成像方式多样,可逐层扫描,非线性成像等特点。     

基于偏振方向统计特性的目标背景差异特征分析

针对目前使用偏振参量图像分析目标背景差异的传统方法未充分考虑光作用物体后产生独特的偏振属性问题,提出一种基于偏振方向特征统计特性的目标背景差异特征分析方法,从一种新的偏振方向信息分析目标背景差异.首先,通过提取偏振角图像中的偏振方向信息构建偏振方向矢量图像,解决了由于噪声较多导致的偏振角图像无法有效直接利用的问题;其次,分别对4种偏振方向强度图像进行正交差分计算,得到偏振正交差分分量图像,并补充偏振方向周围±α偏振角度强度图像信息,得到偏振方向统计图像,通过提取出4种偏振方向的3种偏振特征图像,解决了传统偏振参量图像复杂背景下目标不突出的问题.实验结果表明,不同材质的物体具有不同的偏振方向,而通过提取偏振方向信息获取的偏振方向特征图像能更清晰地辨别复杂背景中的目标.客观评价指标表明,在偏振方向矢量图像中,目标区域的偏振方向朝向所对应的偏振方向特征图像,表达目标的信息更丰富,与其他偏振方向所对应的偏振方向特征图像相比,更能突出目标的特征.因此,通过偏振矢量图像可以快速提取出目标特征突出的偏振特征图像.     

基于偏振态颜色编码的晶体应力双折射成像

提出了一种基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像新方法.通过分焦面Stokes参量测量与RGB颜色编码相结合,设计并研制了基于双线偏振CCD-全Stokes参量测量的偏振态色度成像系统.利用该系统,获得了晶体模型应力双折射分布的偏振态色度图像,并与传统的光弹性应力测量法进行了比较,偏振态色度成像法不...     

基于图像融合的水下成像技术

开发了一种基于偏振成像和图像融合的新型水下成像技术。该技术是利用小波的多尺度和多分辨率特性,将一组偏振方向相互垂直的两幅源图像分别分解后进行加权融合处理,最后利用小波逆变换重构融合后的偏振图像。用图像的均值、标准差、信息熵和方差等参量对融合效果进行了评价。实验和仿真结果表明该方法十分有效,可极大地提高图像质量。     

大鼠肝癌变的启动、促进、发展和癌形成多阶段中癌基因原位表达的动态观察

用原位分子杂交方法动态观察Ｓｏｌｔ－Ｆａｒｂｅｒ模型实验大鼠肝癌发生的启动、促进、发展,癌形成各阶段ｃ－ｍｙｃ,Ｎ－ｒａｓ的表达及其与病理改变及γ－ＧＴ酶表达的关系。结果,这两种癌基因在促癌阶段出现高表达,继而略下降,诱癌中期以后随增生结节的发展和癌的形成呈增加的趋势,与γ－ＧＴ酶的表达有一定的吻合性。诱癌中晚期ｃ－ｍｙｃ,Ｎ－ｒａｓ的表达增高与癌变关系密切。结果表明,ｃ－ｍｙｃ和Ｎ－ｒａｓ在肝癌的发生中有协同作用,从分子水平进一步证实肝细胞增生结节与肝细胞癌变关系密切。     

基于拉曼光谱对人舌鳞癌动物模型建立的检测

建立人舌鳞癌细胞体外癌变模型, 采用激光共焦显微拉曼光谱仪对其进行检测,从分子层面对其进行分析. 方法: 通过培养CAL-27细胞,然后注射在裸鼠皮下成瘤,在通过激光共焦显微拉曼光谱仪和HE染色观察其癌变的情况. 结果:①正常皮肤组织的切片图上可见,其细胞层次清晰,整齐,但是肿瘤组织发现上皮异常增生,细胞多形性,结构层次非常不清楚;②采用共焦显微拉曼拉曼光谱技术并结合主成分分析法和线性辨别技术分类健康裸鼠和人舌鳞癌细胞体外癌变组织的拉曼光谱得到灵敏度为98.4%,特异性为95%,诊断率为96.7%,并发现该方法可以很好的对该动物模型进行在体的检测.     

一种改进的B-Snake肝癌图像分割算法

针对肝癌CT图像特点,提出了一种改进的B样条曲线的Snake模型图像分割算法,该算法首先对腹部CT图像进行预处理,获得肝脏癌变部分的初始轮廓,再构造闭合B样条Snake模型,最后使用MMSE最小化外力变形模型以实现图像的准确分割。实验结果表明,该方法对于肝癌CT图像取得了肝脏癌变部分目标的良好分割效果。     

大鼠全眼球石蜡组织切片制作方法的改进

目的 探索一种制作大鼠全眼球石蜡组织切片的改进方法。方法 18只SD大鼠,随机分为3组,每组6只;取双眼眼球,分别固定于4%多聚甲醛、10%中性福尔马林和混合固定液中;2 h后左眼眼球于角膜中央用注射器扎一小孔,右眼眼球使用刀片在巩膜处剖一长约0.5 cm小开口;继续固定24 h;制作石蜡组织切片,并行苏木精-伊红染色,应用光学显微镜观察全眼球石蜡组织切片制作效果。结果 采用4%多聚甲醛和10%中性福尔马林组眼球皱缩变形,晶状体结构存留少,存在视网膜脱离,细胞层细胞核连续性差。混合固定液组眼球结构较完整,未见明显视网膜脱离,细胞层细胞核连续性较好;相对于左眼,右眼晶状体结构较完整。结论 采用混合固定液结合眼球侧壁纵剖制作大鼠全眼球石蜡组织切片,结构较完整,方法简便,可在一定范围推广适用。     

乳腺组织的位相衬度成像

将位相衬度成像用于乳腺肿瘤的结构研究后,发现：正常乳腺组织的吸收图像的清晰度比较高,原因是正常乳腺组织比较致密,对于对x射线的吸收相对较强。而位相村度成像在分辨肿瘤组织内部结构方面的优势是比较明显的,能够清晰地显示出乳腺组织中的一些精细结构,并可以反映出正常组织、良性肿瘤组织和癌变组织结构的特异性。在位相衬度成像中,图像的衬度是与样品到探测器的距离有关的,在不同样品到探测器的距离下,位相衬度成像的分辨率是不同的。根据衬度传递函数（CTF）,可以估计出乳腺癌组织中的钙化尺度在30μm左右。     

乳腺组织的位相衬度成像

将位相村度成像用于乳腺肿瘤的结构研究后,发现:正常乳腺组织的吸收图像的清晰度比较高,原因是正常乳腺组织比较致密,对于对X射线的吸收相对较强。而位相衬度成像在分辨肿瘤组织内部结构方面的优势是比较明显的,能够清晰地显示出乳腺组织中的一些精细结构,并可以反映出正常组织、良性肿瘤组织和癌变组织结构的特异性。在位相衬度成像中,图像的村度是与样品到探测器的距离有关的,在不同样品到探测器的距离下,位相村度成像的分辨率是不同的。根据衬度传递函数(CTF),可以估计出乳腺癌组织中的钙化尺度在30μm左右。     

小鼠肝肿瘤细胞原位灌注分离培养方法的建立

摘要: 目的建立一种有效分离小鼠肝肿瘤细胞的原代培养方法,为肝癌发生发展的机制研究提供有效的实验手段。方法以9 月龄H-ras12V 转基因肝癌小鼠为实验材料,采用传统的小鼠肝细胞原代培养的灌注分离法,并对其进行改进,即在灌注的同时,用剪刀剪去肿瘤表面阻塞的血管和组织,疏通灌注液流,达到有效消化肿瘤组织的目的。对用此改良灌注法分离的肝肿瘤细胞和肿瘤周围组织细胞进行成活率计数,并进行后续的原代细胞培养,观察第3、5、7 天的细胞生长状态和形态特征。结果通过对传统的灌注分离肝细胞法进行改良,分离的肝肿瘤细胞成活率由未改良前的10%提升到40%。原代培养的结果表明,分离的肝肿瘤细胞与肝肿瘤周围的正常肝细胞的形态和随时间延长的凋亡变化状态没有显著差异。结论改良的灌注法能够有效的分离小鼠肝肿瘤细胞,并显著提高其存活率和细胞质量,可用于后续的原代细胞培养并开展相关的实验。另外,本文对改良灌注法的详细叙述也为相关的科研工作者提供了切实可行的操作规程。     

基于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正

针对在高光谱偏振成像系统中,由于红外面阵探测器CCD像元响应的不均匀性引起像素误差,提出了一种适于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正的方法。本文采用积分球进行辐射定标,分析输出辐照度和像元响应的关系,提出了曲线拟合方法,此方法加快了运算速度并使得输出非均匀性减小了90%以上。根据实验结果对粗糙度进行对比分析,场景的粗糙度降低了20%以上,得到在单色光和复色光下粗糙度一致,解决了在高光谱全偏振成像时CCD对其造成的影响,从而使得光谱精度更高。     

基于声光可调谐滤波器的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正

针对在高光谱偏振成像系统中,由于红外面阵探测器CCD像元响应的不均匀性引起像素误差,提出了一种适于AOTF的高光谱偏振红外焦平面非均匀性校正的方法。采用积分球进行辐射定标,分析输出辐照度和像元响应的关系,提出了曲线拟合方法;此方法加快了运算速度并使得输出非均匀性减小了90%以上。根据实验结果对粗糙度进行对比分析,场景的粗糙度降低了20%以上,得到在单色光和复色光下粗糙度一致,解决了在高光谱全偏振成像时CCD对其造成的影响,从而使得光谱精度更高。