活體光聲流式細(xì)胞儀光聲信號(hào)的算法處理.pdf

1、本碩士課題為對(duì)活體光聲流式細(xì)胞儀光聲信號(hào)的算法處理。
　　生物組織有光聲效應(yīng)。當(dāng)活體組織受到激光的照射后，靶細(xì)胞會(huì)吸收電磁波的能量，組織溫度升高，體積發(fā)生膨脹，在此過程中會(huì)向外發(fā)射超聲波。基于光聲效應(yīng)，我們自主搭建了活體光聲流式細(xì)胞儀（In Vivo Photoacoustic Flow Cytometry，PAFC）。該儀器可以在體檢測(cè)活體動(dòng)物體內(nèi)靶細(xì)胞的光聲信號(hào)。
　　在腫瘤轉(zhuǎn)移灶形成過程中，會(huì)有循環(huán)腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)在血液循

2、環(huán)或者淋巴循環(huán)中。因此，惡性循環(huán)腫瘤細(xì)胞的早期檢測(cè)，對(duì)于及時(shí)治療、降低癌癥死亡率有著顯著的作用。PAFC可以有效地檢測(cè)循環(huán)中的黑色素瘤細(xì)胞，得到細(xì)胞的光聲信號(hào)。通過對(duì)光聲信號(hào)的分析處理，我們可以得到腫瘤細(xì)胞光聲信號(hào)的特征，確定信號(hào)的來源，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的早期檢測(cè)。
　　首先對(duì)測(cè)得的光聲信號(hào)做去噪處理，方法包括小波去噪和平均去噪。小波去噪可以有效地濾除信號(hào)中的各種噪聲，使信號(hào)更加明確；平均去噪可以有效地提高信號(hào)的信噪比。對(duì)信號(hào)的處理分為

3、時(shí)域處理和頻域處理。時(shí)域處理包括閾值判斷和相關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)。閾值的設(shè)定使用了公式法，統(tǒng)計(jì)的參數(shù)主要包括信號(hào)峰的半高全寬（FWHM）和峰谷差距值。在頻域中，我們使用的方法包括快速傅里葉變換（FFT）及濾波、計(jì)算功率譜、頻譜圖形狀的分析、計(jì)算包絡(luò)曲線及其拖尾因子、計(jì)算統(tǒng)計(jì)信號(hào)頻譜圖中的FWHM。在這些方法中，F(xiàn)FT的變換點(diǎn)數(shù)和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可調(diào)，濾波的目的是為了找到不同信號(hào)的特異性頻帶；計(jì)算功率譜時(shí)使用了不同的窗函數(shù)；對(duì)于頻譜圖形狀的分析主要是針對(duì)

4、頻譜圖中峰值的最高峰位置以及其與多個(gè)峰之間的間距；包絡(luò)曲線的計(jì)算使用了希爾伯特變換法和線性插值法，之后計(jì)算曲線的拖尾因子并做了統(tǒng)計(jì)；最后計(jì)算了頻譜圖中信號(hào)峰的FWHM，用來對(duì)比不同靶細(xì)胞信號(hào)之間的差異。
　　經(jīng)過以上的計(jì)算和分析，我們發(fā)現(xiàn)：通過時(shí)域中的閾值法做判斷，使用“三倍標(biāo)準(zhǔn)差”的閾值判斷方法判別是否有峰值信號(hào)的出現(xiàn)，再結(jié)合頻域中峰值信號(hào)的FWHM值是否集中在某一頻率范圍，我們可以確定PAFC檢測(cè)到的信號(hào)來自于黑色素瘤細(xì)胞，從