基于黑色素瘤早期诊断的多模态共聚焦显微成像系统的研究

摘要

由于组织病理学可以直观看出癌变细胞的形貌学特征变化，比如细胞变小排列变密，新陈代谢更加旺盛，细胞核质比变大等，因此被认为是癌症临床诊断的金标准。然而，由于皮肤特殊的美容性，组织病理学的应用受到限制。光学3-D影响诊断方法，比如共聚焦显微镜(Confocal microscopy)、多光子(Multiphoton microscopy)显微镜、光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)光声(Photoacoustic)成像已经广泛适用于无创“活检”中。其中，反射式共聚焦显微系统由于其独有的优势也已经成功应用于皮肤成像，为疾病的诊断提供了有效依据。
　　第一章从共聚焦显微成像系统的概况及应用出发，简要介绍了共聚焦显微镜的发展过程并论述了其在生物医学中的应用。
　　第二章主要介绍了共聚焦显微镜的基本原理，并比较了不同类型共聚焦显微镜的差异。
　　第三章进行了多模态共聚焦系统应用于黑色素瘤早期诊断的研究，并对裸鼠不同组织进行了成像，得到了直接的成像结果并给出了衰减系数随成像深度的变化关系，在此基础上，求得了信号衰减系数以及以衰减系数为统计参数的灵敏性和特异性。
　　第四章总结全文，给出本文结论以及对未来工作的展望。
　　我们搭建了一套多模态共聚焦显微成像系统(CRAFT)，可以在体同时获得皮肤的反射信号和荧光信号，对长有肿瘤的裸鼠皮肤和正常裸鼠皮肤分别进行了对比成像。结果表明细胞密度和反射信号的强度在不同组织内有所不同。通过对所得数据的拟合，得到了NAD(P)H信号的平均衰减系数在癌症中为86.2cm-1在正常组织中为52.1 cm-1，我们发现癌症组织信号的衰减系数为正常组织的1.65倍并得出97.8％的癌症诊断灵敏度和特异度。最终的组织切片结果也验证了这一结果。因此，我们认为CRAFT系统有可能作为一种新型的在体、无创诊断方法应用于癌症的早期诊断中。

目录

声明

摘要

1 概述

1．1 共聚焦显微技术概述

1．2 共聚焦显微镜的发展情况

1．3 共聚焦系统在生物医学中的应用

1．4 本文研究的目的及意义

1．6 小结

2 共聚焦显微成像系统的基本原理

2．1 引言

2．2 共聚焦显微镜工作原理

2．3 共聚焦系统的结构

2．3．1 反射式共聚焦显微镜

2．3．2 荧光式共聚焦显微镜

2．4 共聚焦系统的成像理论及分辨率

2．4．2 对比度和分辨率

2．4 小结

3 多模态共聚焦系统应用于黑色素瘤早期诊断的研究

3．1 引言

3．2 皮肤的结构及光学参数

3．3 多模态共聚焦系统

3．3．1 激光光源的选择

3．3．2 扫描装置

3．3．3 探测装置

3．3．4 控制和图像处理系统

3．4 多模态共聚焦系统用于癌症早期诊断

3．4．1 实验系统

3．4．2 实验动物

3．5 理论模型及数据分析

3．6 小结

4 结论与展望

4．2 展望

致谢

参考文献

附录