清华大学博士学位论文答辩ppt

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1、243 33 13 5主要内容主要内容研究背景和意义研究背景和意义光学偏振方法的优势光学偏振方法的优势光学成像方法：光学成像方法：对生物医学非常重要（非侵入，低损伤）对生物医学非常重要（非侵入，低损伤）光子散射：光子散射：优点优点提供新信息；缺点提供新信息；缺点降低成像质量降低成像质量偏振方法：偏振方法：降低散射影响，获得浅表组织信息降低散射影响，获得浅表组织信息癌变检测：癌变检测：85%癌变起源于上皮组织癌变起源于上皮组织研究背景和意义研究背景和意义现有偏振测癌结果现有偏振测癌结果 Steven L. Jacques et al., JBO, 7（3）, （2002）. 偏振成像检测偏振成像

2、检测基底细胞癌基底细胞癌：n对比度提高，呈现更多癌变区域细节对比度提高，呈现更多癌变区域细节正常图像正常图像偏振图像偏振图像 研究背景和意义研究背景和意义现有偏振测癌结果现有偏振测癌结果正常图像正常图像 偏振图像偏振图像 偏振成像检测偏振成像检测鳞状细胞癌鳞状细胞癌：n对比度提高，呈现更多癌变区域细节对比度提高，呈现更多癌变区域细节研究背景和意义研究背景和意义现有偏振测癌结果现有偏振测癌结果Steven L. Jacques et al., Proc. of SPIE Vol. 6842 684201-2, (2008).正常图像正常图像偏振成像界定癌症边界，用于临床偏振成像界定癌症边界，用于

3、临床偏振图像偏振图像术后效果术后效果偏振成像装置与方法偏振成像装置与方法2. 偏振度偏振度cocrcocrIIDOPII1. 偏振差偏振差cocrDPII研究背景和意义研究背景和意义旋转线偏振成像装置与方法旋转线偏振成像装置与方法3. 旋转线偏振成像方法旋转线偏振成像方法 (RLPI)参数：参数：A、B、C、G、 3/2/GA B123cos(4)cos 2() cos(2)sissABC 研究背景和意义研究背景和意义研究背景和意义研究背景和意义9参数的物理意义：3/2 反映的是样品各向异性的取向角；G 反映的是样品各向异性度，在含纤维的散射体系中，是纤维的有序度；Ran Liao, Nan

4、Zeng, Xiaoyu Jiang, Tianliang Yun, Dongzhi Li, Yonghong He, and Hui Ma, Journal of Biomedical Optics, 15(3), 030614(2010). (SCI) 3/2G普通成像普通成像样品：鸡心样品：鸡心样品：鸡心样品：鸡心3. 旋转线偏振成像方法旋转线偏振成像方法 (RLPI)球散射体、柱散射体、周围介质参数可调散射体：直径、折射率、散射系数、角度分布等周围介质：吸收、折射率等可用于各向同性组织：肝脏、血液、脂肪等； 各向异性组织：牙本质、皮肤等研究背景和意义研究背景和意义生物组织偏振散射模型：

5、球柱偏振散射模型生物组织偏振散射模型：球柱偏振散射模型研究背景和意义研究背景和意义偏振方法、生物组织、模型偏振方法、生物组织、模型有现象有现象?243 33 13 5主要内容主要内容偏振成像癌变样品制备偏振成像癌变样品制备偏振成像癌变组织动物模型的制备与检测结果偏振成像癌变组织动物模型的制备与检测结果癌变体系及病株的选择癌变体系及病株的选择内脏内脏肝转移肝转移CNECNE鼻咽癌鼻咽癌内腔内腔HCT116HCT116结肠癌结肠癌皮肤皮肤B16B16黑色素瘤黑色素瘤各向同性各向同性各向异性各向异性各向同性样本偏振成像检测结果各向同性样本偏振成像检测结果肝转移肝转移CNE鼻咽癌鼻咽癌偏振成像癌变组织

6、动物模型的制备与检测结果偏振成像癌变组织动物模型的制备与检测结果肝转移鼻咽癌肝转移鼻咽癌CNE的偏振参数图像的偏振参数图像各向异性样本偏振成像检测结果各向异性样本偏振成像检测结果皮肤：黑色素瘤皮肤：黑色素瘤偏振成像癌变组织动物模型的制备与检测结果偏振成像癌变组织动物模型的制备与检测结果中症黑色素瘤的光强、中症黑色素瘤的光强、DP和和DOP图像图像DP光强光强A参数参数B参数参数DOPC参数参数3/2G参数参数243 33 13 5主要内容主要内容各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测各向同性癌变检测实验结果实验结果DOP图像图像DP图像图像RLPI B参数图像参数图像光强

7、图像光强图像黄色圆圈处为病灶即癌黄色圆圈处为病灶即癌变区变区参数参数B 在众多参数中对在众多参数中对比度最高，最敏感。比度最高，最敏感。对比度对比度光强光强0.21DP0.17DOP0.03B0.34各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测各向同性癌变检测单组份光学模型单组份光学模型样品正常与病变区组织学图像样品正常与病变区组织学图像单组份模型单组份模型各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测各向同性癌变检测考虑生理结构的模拟结果考虑生理结构的模拟结果各向同性体系偏振参数随浓度比各向同性体系偏振参数随浓度比70cm-1的对比度变化的对比度变化小粒子直径小

8、粒子直径0.7m 大粒子直径大粒子直径7mn单一粒子模型都无法获得与实验对应的结果，应引入双组份模型；单一粒子模型都无法获得与实验对应的结果，应引入双组份模型；n大粒子变化行为对对比度的影响较大，在双组份模型中应以大粒子为主。大粒子变化行为对对比度的影响较大，在双组份模型中应以大粒子为主。双组份光学模型双组份光学模型模拟结果与实验不符，模拟结果与实验不符，单组份模型无法描述单组份模型无法描述实际情况实际情况各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测各向同性癌变检测双组份光学模型双组份光学模型双组份模型双组份模型癌变细胞对比癌变细胞对比正常细胞正常细胞细胞器或细胞细胞器或细胞核

9、尺度的变化核尺度的变化细胞密集程度细胞密集程度的变化的变化散射体粒径散射体粒径的变化的变化散射体散射系数散射体散射系数的变化的变化参照肝脏真实解剖学结构，参照肝脏真实解剖学结构，两种粒子参照线粒体和细两种粒子参照线粒体和细胞核建模，大球直径胞核建模，大球直径7m、小球直径小球直径0. 7m各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测各向同性癌变检测考虑生理结构的模拟结果考虑生理结构的模拟结果双组分体系中各参数对比度随粒子数浓度的变化关系双组分体系中各参数对比度随粒子数浓度的变化关系大小大小粒子浓度比粒子浓度比1:1000大小粒子的散射大小粒子的散射系数比为系数比为3:1模拟得到

10、的各参数对比度排模拟得到的各参数对比度排序与生物实验的结果一致，序与生物实验的结果一致，说明癌变样品的各个偏振参说明癌变样品的各个偏振参数对比度的增加可能是由细数对比度的增加可能是由细胞增生引起的。胞增生引起的。各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测各向同性癌变检测实验和模拟结果分析实验和模拟结果分析固定双组份体系中粒子固定双组份体系中粒子数密度，改变大粒子粒数密度，改变大粒子粒径，四个偏振参数随着径，四个偏振参数随着粒径增加下降，其中粒径增加下降，其中B的的下降速度最快。下降速度最快。n结论：散射体浓度是影响癌变组织偏振测量结果的主要因素结论：散射体浓度是影响癌变组织偏

11、振测量结果的主要因素各向同性癌变检测及机理各向同性癌变检测及机理各向同性癌变体系：偏振成像方法能够使癌症组织边界更各向同性癌变体系：偏振成像方法能够使癌症组织边界更清晰，其中清晰，其中RLPI对比度最高。对比度最高。现有单一组分模型无法解释实验结果，对照癌变的病理特现有单一组分模型无法解释实验结果，对照癌变的病理特征，建立了双组份模型。征，建立了双组份模型。双组份模型模拟结果表明：双组份模型模拟结果表明：n a. RLPI相比普通成像、相比普通成像、DP、DOP具有最高的对比度；具有最高的对比度； 这同实验结果相符这同实验结果相符n b. 散射体浓度是影响癌变组织偏振测量结果的主要因素散射体浓