基于穆勒矩阵的术中活检组织癌变检测的研究

作     者：陈思阳 

作者单位：长春理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄丹飞

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 100214[医学-肿瘤学] 0802[工学-机械工程] 10[医学] 

主      题：活检检测 偏振成像 穆勒矩阵 穆勒矩阵极化分解 频率直方图 

摘      要：全球癌症发病率的逐年增高导致肿瘤切除手术的需求越来越多,加快肿瘤切除的手术速度及提高手术成功率已成为临床亟需解决的重要问题。传统的病理检测需要观察经染色处理后的病理切片才能判定肿瘤是否切除完全,染色处理以及制作切片的过程大约需要40分钟,检测时间过长,影响了手术时间。研制一套活检组织偏振成像系统,实现癌变组织性质的快速检测,提高肿瘤切除手术的速度和成功率,具有非常重要的临床意义。本文针对活检组织样本表面、形状不规则等特点设计了一套完整的穆勒矩阵偏振成像系统,主要包括系统的光路设计、控制电路设计和图像计算等软件设计。光路设计中依据活检样本的特点,选择相应的激光光源,采用双旋转波片和垂直分光的方法,完成对活检样本的成像;控制电路用于控制波片旋转以及相机的曝光与采集;软件设计实现了软件对硬件的控制以及图像的计算,达到了系统的智能化、自动化和结果的可视化,并采用无染色病理切片进行了本系统区分癌变与非癌变区域的可行性验证实验,乳腺癌切片的区分准确率达到85.2%,肺癌、肝癌、甲状腺癌切片的区分准确率达到93.3%,实验结果验证了系统和方法的可行性。为了量化癌变与非癌变区域的区分能力,本文提出了穆勒矩阵频率直方图的偏态系数和峰态系数与相位延迟参量的频率直方图统计相结合的癌变组织分析新方法。在分析穆勒矩阵时,引入频率直方图的统计算法,分析频率直方图的偏态系数和峰态系数得到癌变区域和非癌变区域的分布特点,通过相位延迟参量的频率直方图得到癌变阈值。在本文的数据组中,活检组织检测非癌变区域的平均准确率达到89.7%。说明此方法可以有效区分活检组织的癌变与非癌变区域,在提高手术效率的同时保证其准确率。