面向口腔癌早期诊断的光电联合一体化定量检测关键技术研究
批准号:
82071971
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
张丽敏
依托单位:
学科分类:
医学光学成像
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张丽敏
中文摘要
口腔癌是一种具有严重危害的口腔疾病,由于缺乏行之有效的早期检测手段,导致口腔癌患者的5年生存率仍停留在约50%,且近几十年没有变化,因而迫切需要发展新的无创检测技术来解决这一全球性问题。本研究针对口腔癌早期检测中亟待解决的关键科学问题,致力于发展一种可提高检测灵敏度和特异性的光电联合定量检测技术。主要包括:搭建可实现多波长-多源探距离漫反射光谱测量与生物电阻抗测量的一体化系统,以提高系统的灵敏度、空间分辨以及测量数据的精确性和信息完备性;将CUDA技术引入可视为“金标准”的蒙特卡洛模拟,并加入表征组织体微结构的相位函数高阶参量进行精确、快速建模,在此基础上利用人工神经网络实现多参数准确、高效和高鲁棒性反构,并结合生物电阻抗参数,实现双模态联合诊断以提高现有方法的特异性和灵敏度等主要性能,为早期口腔癌检测和筛查提供新的有力工具。另外,该技术对其它粘膜病变组织检测也具有重要的借鉴意义。
英文摘要
Oral cancer is a serious oral disease,the overall 5-year survival rates for oral cancer have remained low at approximately 50% for the past decades due to the lack of an efficient way for an early detection. Therefore, it is urgent to develop new detection technology to solve this global problem. This project is devoted to developing a quantitative detection technique combined diffuse reflectance spectroscopy and bioelectrical impedance measurement to improve the sensitivity and specificity of detection. It mainly includes: an integrated system combined diffuse reflectance spectroscopy with multi-wave and multi-source-detector distance measurment, and bioelectrical impedance measurement is established to improve the sensitivity and spatial resolution of the system and the accuracy and information completeness of the measured data. CUDA technology is implemented in Monte Carlo simulation regarded as the "gold standard", and the higher-order parameters of the phase function representing the microstructure information of the tissue are added for accurately and rapidly modeling the process of the photon migration in tissue. On this basis, the artificial neural network is used to inversely reconstruct multi-parameters with high accuracy, efficiency and robustness, Furtherly combining with bioelectrical impedance parameters, a joint diagnosis is implemented to improve the specificity and sensitivity, and provide a new powerful tool for the detection and screening of early oral cancer. In addition, this novel method also has important reference significance for the detection of other mucosal pathological tissues.
口腔癌是一种具有严重危害的口腔疾病,由于缺乏行之有效的早期检测手段,导致口腔癌患者的5年生存率仍停留在约50%,且近几十年没有变化,因而迫切需要发展新的非侵入性筛选和检测技术来解决这一全球性问题。漫反射光谱技术和生物电阻抗检测技术具有设备成本低,测量方便,无创,安全、实时、且不依赖于操作者水平等优势,且显示了其在区分正常组织与病变组织的潜力。然而,由于研究人员在研究过程中采用了多种不同的方法,导致其准确性、灵敏度和特异性有较大的差距,且这种方法上的多样性,使其针对结构较复杂的口腔组织检测时缺乏普遍适用性,因而仍需研究和探索许多科学及应用问题。本研究为突破现有口腔癌早期检测方法的壁垒,搭建了可实现多个源探距离探测的空间分辨漫反射光谱测量模式,并从可见光和近红外光波段选取4个可最大程度携带组织体光学特性的波长,基于数字锁相技术实现多波长并行激发与测量,以提高系统的灵敏性、空间分辨率和测量速度。此外,进一步与生物电阻抗测量技术相结合,通过设计合理的电极布配及选择合适的电阻抗参数,在兼顾经济、便携、实用的基础上,通过双模态一体化联合测量方式为提高测量数据的准确性和信息完备性提供保障。针对目前常用漫反射模型无法精确描述口腔粘膜组织亚扩散层反向散射光的缺陷,采用基于CUDA的蒙特卡洛快速建模技术,并加入了在亚扩散层可反映组织体微结构(细胞级)信息的相位函数高阶参量进行精确建模,在此基础上发展和优化适于漫反射光谱测量的人工神经网络技术,以实现多参数的快速、高效、高鲁棒性重建。本研究可获取反映组织体光学特性的吸收系数、约化散射系数,相位函数二阶参量,以及在多波长基础上进一步获取组织体的氧合血红蛋白浓度、还原血红蛋白浓度、血氧饱和度等功能信息,最终联合生物电阻抗测量参数可提供更为准确、深入的病变组织诊断信息,提高检测结果的灵敏度和特异性以及降低医师诊断的主观性。
面向早期乳腺肿瘤诊断的MRI导引扩散光层析成像先进方法
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批准号:81671728
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项目类别:面上项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张丽敏
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依托单位:
基于XCT/FMT成像技术的肿瘤组织荧光剂药代动力学关键技术研究
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批准号:61475115
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2014
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负责人:张丽敏
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依托单位:
基于辐射传输方程高阶近似的时域荧光分子层析方法
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批准号:61108081
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2011
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负责人:张丽敏
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依托单位:
国内基金
海外基金