面向早期乳腺癌檢測的時域擴散光學(xué)方法研究.pdf

1、早期診斷是提高乳腺癌治愈率和降低病死率的關(guān)鍵。臨床常用的乳腺早期檢測方法——乳腺X射線攝影術(shù)和超聲影像等方法在靈敏性、特異性、安全性、舒適性等方面存在缺陷，乳腺擴散光學(xué)層析成像技術(shù)(DOT)作為一種新興的無創(chuàng)光學(xué)檢測技術(shù)，因其可提供更豐富的功能性信息而越來越引起人們的關(guān)注。
　　 本文首先綜述了早期乳腺癌的檢測方法，提出了面向早期乳腺癌檢測的時域擴散光學(xué)層析成像方法。該方法基于光與生理指標密切而靈敏的聯(lián)系，采用時間分辨系統(tǒng)測量邊

2、界上多點的光子流量，可以實現(xiàn)對厘米級厚度的組織內(nèi)部光學(xué)參數(shù)的有效重建。
　　 基于廣義脈沖譜技術(shù)(GPST)的時域擴散光學(xué)層析成像的正向模型的建立，簡化了時域DOT正向問題的有限元法(FEM)求解過程；在擴散光學(xué)層析成像的逆向問題中，Green函數(shù)方法和修正的GPST法的引入加速了Jacobian矩陣的求解過程。
　　 針對實際測量系統(tǒng)的標定問題，引入相對數(shù)據(jù)類型，提出了對該數(shù)據(jù)類型的Jacobian矩陣的兩種尺度標定方

3、法，從理論上推導(dǎo)了兩種標定方法對圖像重建結(jié)果的影響，并通過模擬和實驗數(shù)據(jù)驗證了Jacobian矩陣的兩種尺度標定方法。
　　 探討了網(wǎng)格剖分對重建圖像性能的影響，提出了網(wǎng)格的疏密程度及網(wǎng)格的剖分方式不僅直接影響到圖像的迭代時間，更影響到圖像的量化度及空間分辨率等圖像性能指標，并采用模擬實驗進行了相關(guān)驗證。
　　 為改善重建圖像的性能，提出了優(yōu)化探頭分布位置策略和圖像分割策略，并分別采用模擬數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)進行了驗證。其中優(yōu)

4、化探頭分布位置策略可廣泛應(yīng)用于已知病患位置的條件下，該策略充分利用有限個光探頭攜帶的內(nèi)部信息，降低系統(tǒng)的病態(tài)型，提高重建圖像的質(zhì)量；而二值圖像分割策略則可廣泛應(yīng)用于乳腺的普查中，該方法的引入可縮小圖像重建的區(qū)域，大量減少待求參量的個數(shù)，進而減小逆問題求解過程中Jacobian矩陣的維數(shù)，有效地降低系統(tǒng)的欠定性和病態(tài)性問題。
　　 基于時間分辨-錐形壓縮掃描方式，搭建了時域乳腺擴散光學(xué)層析成像的實驗系統(tǒng)，依據(jù)優(yōu)化探頭分布位置策略測