超声光散射断层成像(DOT)与乳腺癌血管生成病理学的相关性

目的通过研究乳腺癌超声光散射断层成像(diffused optical tomography,DOT)综合诊断指数(synthesis diagnostic index,SDI)以及CD105、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-lα,HIF-1α)在乳腺癌中的表达,探讨乳腺癌超声DOT-SDI与微血管密度(microvessel density,MVD)、VEGF和HIF-1α表达的关系。方法采用超声DOT系统,研究163例乳腺良性病变(含典型良性病变108例,乳腺导管内乳头状瘤31例,乳腺导管上皮不典型增生24例)和167例乳腺癌(含乳腺导管原位癌37例,乳腺浸润性癌130例),测量超声DOT-SDI。通过受试者工作特征曲线(receiveroperating characteristic curve,ROC曲线)确定乳腺癌的最佳诊断阈值。使用免疫组化法检测乳腺癌CD105标记的MVD、VEGF和HIF-1α的表达强度。分析乳腺癌SDI值、MVD值以及VEGF和HIF-1α表达的关系。结果经ROC曲线分析得出:SDI值的ROC曲线下面积(area under the zone,AZ)为0.879,确定SDI值>140.81作为乳腺癌的最佳诊断阈值。乳腺典型良性疾病、乳腺导管内乳头状瘤、乳腺上皮不典型增生、乳腺导管原位癌、乳腺浸润性癌的SDI值分别为:83.46±37.47、130.46±59.24、142.14±64.33、157.81±31.86、190.43±61.60。乳腺典型良性病变、乳腺浸润性癌与其他各组之间的差异有统计学意义(P<0.05)。乳腺导管内乳头状瘤、乳腺上皮不典型增生、乳腺导管原位癌三者之间的差异无统计学意义(P>0.05)。SDI值与MVD值呈正相关(r=0.682,P<0.05)。VEGF、HIF-1α表达阴性、阳性、强阳性乳腺癌的SDI值之间的差异有统计学意义(P<0.05)。结论 DOT-SDI与乳腺癌MVD、VEGF和HIF-1α表达密切相关,可以间接反映血管生成活性和组织缺氧对乳腺癌的诊断、病情判断具有重要指导意义。

自适应双重点阵DOT图像重建

引入无网格方法替代传统有限元方法(FEM),求解弥散光学层析成像(DOT)正问题,避免了FEM需要人工根据实际形状生成和调整网格的繁琐过程.优化形函数及各项参数,得到精确解.在求解逆问题时引入第2重较稀疏自适应点阵,能够根据重建迭代过程中的结果自适应调整分布和密度,一方面较大限度地减少了计算消耗,提高计算速度,另一方面抑制了问题的病态性,能够得到更鲁棒的结果.逆问题二维仿真实验表明,在噪声抑制、图像分辨率、网格依赖性方面该方法均优于传统方法.三维仿真实验和实物体模实验结果进一步体现了该方法的优势.

面向乳腺诊断的时域扩散光学层析图像重建方法

为了克服传统的X射线乳腺成像术在灵敏度、特异性、安全性和舒适性等方面存在的重大缺陷,提出了一种面向乳腺成像的时域扩散光学层析(diffuse optical tomography,DOT)图像重建技术.该技术以拉普拉斯变换时域扩散方程的有限元(finite element method,FEM)数值解作为正向模型,采用基于牛顿-拉夫逊迭代格式的逆模型框架.通过对锥形压缩乳房光学层析模式的模拟实验研究表明,该方法可有效重构出乳腺肿瘤组织的吸收系数μa和约化散射系数μs′的层析图像,且成像目标的空间位置准确,具有较高的图像质量.

超声光散射断层成像中血红蛋白值与乳腺癌CerbB-2表达相关性的研究

目的:探讨超声光散射断层成像技术中血红蛋白值(HBT)与乳腺癌中原癌基因CerbB-2表达的相关性。方法:87例乳腺癌患者经超声光散射断层成像系统测量HBT值,免疫组化SP法检测CerbB-2在乳腺癌组织中的表达情况,分析HBT值与CerbB-2表达的关系。结果:乳腺癌组织中CerbB-2阴性、阳性的HBT值之间的差异有统计学意义(P<0.05),CerbB-2的表达与HBT值呈正相关(r=0.675,P<0.001)。结论:超声光散射成像作为一种新的功能性乳腺成像技术,其检测的HBT值可为临床上判断肿瘤CerbB-2表达及患者诊疗计划的制定提供有价值的参考。

一种提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的方式

目的 扩散光学层析成像(diffuse optical tomography,DOT)在女性大尺寸乳腺检测时因信噪比低,导致其成像分辨率较低。本文基于计算机断层扫描激光乳腺成像系统(computed tomography laser mammography,CTLM),提出一种提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的方式。方法 本文首先通过仿体实验探讨仿体直径和目标深度对扩散光学层析成像分辨率的影响;其次,本文使用高透性的光敏树脂通过3D打印制作外壳定位件,在验证其对扩散光学层析成像分辨率无显著影响后,利用外壳定位件对被测物进行约束压缩,以减小被测物直径来提高信噪比,优化扩散光学层析成像分辨率。结果 本文通过仿体实验验证了仿体直径的增加和目标深度的变化均会在一定程度上影响成像分辨率,随着仿体直径的增加,其感兴趣区(region of interests,ROIs)宽轴和长轴半高宽基本属于上升趋势;随着目标深度的增加,也会对ROIs宽轴和长轴半高宽产生影响。同时发现仿体直径对ROIs长轴半高宽有显著影响,目标深度对ROIs宽轴半高宽有显著影响。另外通过仿体实验结果验证了外壳定位件对扩散光学层析成像分辨率无显著影响,利用外壳定位件约束压缩后ROIs长轴半高宽降幅明显,降幅达到30%以上,远大于宽轴半高宽的降幅,达到了提高成像分辨率的作用。结论 本文所提出的方式能够达到提高乳腺扩散光学层析成像分辨率的作用,且所使用的材料和方法简单,具有较强的可实施性,为提高乳腺扩散光层析成像分辨率提供了新思路。

基于多区域椭圆参数化描述的形状扩散光学层析成像方法研究

获取生物组织体的光学结构是扩散光学成像模式研究(如扩散光学层析技术和荧光分子成像技术)的核心内容。当假设组织器官中具有均匀光学参数时,光学结构的获取方法可归为基于形状的扩散光学层析成像(DOT)重建技术,该技术致力于同时重建组织器官的边界和内部光学参数。实现了二维的边界元正向模型,并与有限元正向模型的结果进行比较。反演问题中使用了截断奇异值(truncated-SVD)优化算法,并在40 dB噪声水平下用内部具有3个异质体的目标模型进行验证。数值结果表明,提出的图像重建算法具有良好的收敛性能,并能从噪声数据中准确恢复相应区域的形状参数和光学参数。

基于扰动算法的组织光学断层图像重建

为了克服扰动算法初始值选择的局限性,提出了定性重建组织的吸收系数图像的预定标技术。根据由初始猜测值求出的边界上的正问题的解与实际边界测量值的比例关系,对吸收系数的初始值进行修正,使之达到一个合适的值之后再用于求逆运算,并在迭代过程中保持漫射系数的值不变。仿真实验中对组织吸收系数图像在采用和不采用预定标技术的情况下分别进行重建。结果表明,在初始值偏离真实解较远时,只有采用预定标技术才能得到预期结果。可见,预定标技术是对传统扰动算法的一种有效的改进。