课题基金基金详情
基于主成分分析法的血管内光声光谱定量成像的研究
结题报告
批准号:
61475182
项目类别:
面上项目
资助金额:
76.0 万元
负责人:
龚小竞
学科分类:
F0511.生物、医学光学与光子学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘成波、陈健桦、林日强、白晓淞、李岩、王慧娜、闵得龙、陈聪
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
心血管疾病是威胁人类健康的头号杀手,实现对易损斑块的早期诊断是降低该病死亡率的关键。新兴的光声成像技术既可实现高分辨的结构成像,又可借助光声光谱法检测化学成份,是一种非常有应用潜力的血管内成像技术。原有的光声光谱成份分析方法,对复杂样品的定量分析不够准确,甚至会出现无法求解的情况。新近从分析化学领域引入的主成分分析法因其强大的对多成份、未知成份样本的分辨能力,非常适于进行生物组织样本的分析。但是在光声光谱图像的实际处理中,对深层组织的分辨因为光谱的畸变而出现了困难。本项目拟以原有光学分辨血管内成像系统为平台,对斑块仿体进行光声光谱成像实验;分析主成分分析法理论,对算法进行优化,使之适应光声光谱成像数据特点,提高识别和定量分析能力;通过动物模型,评估和验证新的主成分分析法的精确度。预期通过本项目的研究,将会推动易损斑块的光声图像识别的发展,并可能为研究易损斑块中的重要基础科学问题带来突破。
英文摘要
The mortality rate caused by cardiovascular disease is at the top of all disease. And the key to decrease it is to diagnose the vulnerable plaque earlier. Photoacoustic imaging can get high resolution structure information with the components information of the plaque together by the spectroscopic photoacoustic method, which shows the large potential in the clinical application. However, the spectroscopic photoacoustic imaging has not made the quantificational analysis practical. The Principal Component Analysis method(PCA), which has been developed in analytical chemistry for several decades, has powerful ability to analyze the multi-components or unknown-components sample, which is the common situation in biomedical sample. But when it face the photoacoustic image which contains the deep tissue information, the PCA cannot get good results because of spectrum distortion. So, in this proposal, the spectroscopic photoacoustic imaging experiments will be performed based on the optical resolution intravascular system firstly. And the PCA algorithm will be optimized after the research of the theory of PCA and characteristic of photoacoustic signal, which will develop the ability of identification and quantitative analysis. Finally, the optimized PCA algorithm will be inspected by the spectroscopic photoacoustic imaging of animal model, and the order of accuracy will be evaluated.This proposal is aimed to improve the early diagnose for the vulnerable plaque based on intravascular imaging, and to push the research on the key scientific problem of the vulnerable plaque.
心血管疾病严重威胁人类健康,而动脉粥样硬化斑块的破裂是引起急性心脑血管事件的主要因素。但是目前的临床影像技术还很难确定斑块的易损性,也就无法保证治疗的针对性和有效性。因此,精准诊断斑块的易损性是当前临床的重大需求。.新兴的光声成像技术既可实现高分辨的结构成像,又可借助光声光谱法检测化学成份,是一种非常有应用潜力的血管内成像技术。本项目以原有的光学分辨血管内成像系统为基础,首先通过保持光通量的同时提高能量,提高了其信噪比;进一步,研发了光-声共轴式的系统,改善了原系统在不同深度处光声信号强度差异大的问题。这些工作为下一步进行光声光谱解析奠定了平台基础。.在光声光谱解析方面,原有分析方法对包含复杂成分样品的定量分析很难实现,甚至会出现无法求解的情况。对此,我们首先进行了相关性分析法的应用研究。该方法可以针对复杂成分组成的样品,仅分析感兴趣成分对总体信号的相对贡献,而无需知道样本的总体构成。经过实验验证,这是一种快速有效的分析方法,适用于对精度要求不高的半定量分析应用场合。但是该方法的不足是无法获得感兴趣成分的线性浓度信息。针对此,我们进行了主成分分析法的应用尝试。该方法可以在不知道样本实际构成的情况下,分离出组织的主要成分个数。进一步,在获得各组分的光谱信息的条件下,即可通过线性回归,即可得到各成分的浓度。但实际生物样品中,由于存在未知成分的干扰,无法确切获得所有组分的光谱信息。为此,需要在部分成分光谱未知的情况下,对感兴趣成分的浓度进行解析。通过前期调研和分析,我们选择了多元曲线分辨法进行浓度回归。通过实验验证,该方法可以对感兴趣成分进行浓度的高精度定量分析,并可同时对未知成分进行定性和定量分析。通过对脂质仿体、动物模型的离体样本进行光声光谱成像和光谱解析,实现了脂质成分的高精度浓度定量解析和成像,验证了光声光谱成像系统的成像能力和光谱解析方法的有效性。.预期通过本项目的研究,将会推动易损斑块的光声图像识别的发展,并可能为研究易损斑块的发生发展机制、提高临床诊断斑块易损性的精度带来重要的帮助。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2018
期刊:机械工程学报
影响因子:--
作者:燕康;张建辉;张帆;周瑛子;龚小竞
通讯作者:龚小竞
High-speed intravascular spectroscopic photoacoustic imaging at 1000 A-lines per second with a 0.9-mm diameter catheter
使用直径 0.9 毫米的导管以每秒 1000 个 A 线的速度进行高速血管内光谱光声成像
DOI:10.1117/1.jbo.20.6.065006
发表时间:2015-06-01
期刊:JOURNAL OF BIOMEDICAL OPTICS
影响因子:3.5
作者:Li, Yan;Gong, Xiaojing;Song, Liang
通讯作者:Song, Liang
基于Gruneisen弛豫的非线性光声光谱方法用于易损斑块精准识别
国内基金
海外基金