作者单位
摘要
浙江大学生物医学工程与仪器科学学院,浙江 杭州 310027
乳腺癌早期筛查、精准诊断、有效治疗是提高患者生存率的重要因素,而影像学是筛查、诊断、治疗评估的主要手段。基于现有的影像技术,乳腺临床诊治流程虽然已逐步规范化,但在高效灵敏筛查、无创精准诊断以及治疗监测评估等方面仍存在核心局限。例如,传统的医学影像技术存在诊断特异性低、成像速度慢、使用电离辐射或注射造影剂等局限,仍存在重大临床诉求。光声成像作为一项新兴的医学影像技术,可以与传统技术形成优势互补,提供快速(如10~15 s完成全乳腺扫描)、高分辨率、信息丰富的医学影像。其光学对比度和声学分辨率使之具备揭示肿瘤微环境结构、功能、分子细节特征的能力。本文简述了光声成像的技术原理和主要设计形态,概述并评价了乳腺肿瘤筛查、诊断和治疗评估领域的代表性光声成像研究。最后讨论了光声成像在乳腺临床上的应用前景,其有望成为继钼靶、超声、核磁共振之后的“第四大”乳腺成像技术。
医用光学 光声成像 乳腺肿瘤微环境 乳腺癌筛查 早期精准诊断 新辅助化疗评估 肿瘤切缘检测 
中国激光
2024, 51(9): 0907003
作者单位
摘要
探究乳腺癌调强放射治疗影像引导锥形束CT(Cone-beam CT,CBCT)匹配区域的选择对靶区精度的影响,为临床应用提供参考。回顾性分析2020年1月至10月乳腺癌保乳术后行放疗患者22名,比较入组病例不同匹配框对靶区匹配精度的影响,设置胸骨组(对照组1)、胸椎组(对照组2)与胸骨胸椎+靶区组(研究组)3种不同匹配区域进行配准,每组测量记录匹配误差、CBCT与定位CT靶区术腔边界金属夹位移数据。共获得匹配误差与靶区金属夹位移数据各528组,对所得数据采用独立样本非参数检验分析并计算3组金属夹的3D矢量距离。胸骨组与研究组匹配误差除旋转误差X轴方向差异有统计学意义,其余方向差异均无统计学意义(p>0.05),胸椎组与研究组的匹配误差均无统计学意义(p>0.05)。胸骨组与研究组靶区金属夹在X、Y、Z三个方向位移分别为:(1.59±1.61)mm与(1.23±1.19)mm(p=0.045)、(1.65±1.44)mm与(1.89±1.52)mm(p =0.006)、(1.13±1.18)mm与(1.37±1.31)mm(p=0.999);胸椎组与研究组靶区金属夹在X、Y、Z三个方向的位移分别为:(1.51±1.83)mm与(1.23±1.19)mm(p =0.002)、(1.69±1.84)mm与(1.89±1.52)mm(p<0.001)、(0.91±1.28)mm与(1.37±1.31)mm(p=0.003)。三组靶区金属夹3D矢量距离分别为:(3.16±1.92)mm、(3.62±1.92)mm、(2.52±1.53)mm。乳腺癌调强放疗CBCT自动配准最佳匹配区域应包括胸骨、胸椎与患侧靶区,术腔放置金属夹能提高乳腺癌放疗靶区匹配精准度。
乳腺肿瘤/调强放射疗法 摆位误差 CBCT匹配区域 自动配准 Breast tumor/intensity modulated radiotherapy Position error Matching reference points Automatic registration 
辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(6): 060301
严剑锋 1李嘉源 1张幸 2谭俊 1[ ... ]张普生 2,**
作者单位
摘要
1 广州大学物理与材料科学学院,广东 广州 510006
2 南方医科大学珠江医院乳腺外科,广东 广州 510280
3 广东药科大学附属第一医院乳腺科,广东 广州 510080
乳腺癌手术中常因缺乏快速准确的组织性质检测手段而导致组织过度切除或手术时间延长。利用组织自体光谱的检测手段因具有速度快、灵敏度高、选择性强以及无创性等优势而受到越来越多的关注。因此,针对乳腺癌寻求高效精准的光谱诊断特征并研究其内在根源具有重要意义。笔者以355 nm亚纳秒序列脉冲激光作为激发光源,采用自主搭建的激光诱导稳态荧光光谱系统对多例乳腺恶性肿瘤组织和正常乳腺组织开展自体荧光光谱实验研究。对两类组织样本的光谱特征进行比较分析,提出了基于430 nm附近光谱特征差异的特异性甄别方法,并比较了三种荧光比值法的甄别效果。进一步的光谱拟合分析揭示了实验测得的乳腺组织自体荧光主要来自4种内源性荧光物质的贡献,而癌变组织的光谱特征变化主要源于还原型辅酶Ⅰ(NADH)的增加以及NADH结合性蛋白的减少。本文提出的乳腺癌变光谱甄别方法特异性显著,生物学根源清晰,能够为临床快速检测应用提供新的技术方法参考,尤其是能为保乳手术中的切缘快速检测提供崭新的视角。
医用光学 自体荧光 乳腺肿瘤 稳态光谱 特异性甄别 
中国激光
2023, 50(21): 2107201
作者单位
摘要
1 天津大学 国际工程师学院,天津 300072
2 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
3 天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室,天津 300072
针对传统扩散光学层析(DOT)成像方法获取的图像精度较低,且主要对规则的圆形异质体进行重建的问题,本文利用解剖图像提供的结构先验信息并结合具有网络模型简单、需要调整的网络参数少、网络训练速度快等优点的栈式自编码(SAE)网络,发展了基于多信息融合和SAE网络的DOT图像重建方法。为验证所提方法的可行性和有效性,进行了一系列的数值模拟和定量评估。实验结果表明,与无先验信息方法相比,该方法可有效提高低吸收对比度(1.5)情况下的图像质量,使得平均绝对误差降低62%,均方误差降低11%,定量重建率值由139%降低为107%更接近100%。对单目标和双目标椭圆形异质体重建时,融合先验信息的方法获得重建图像的位置、尺寸、形状以及吸收系数更接近真实值,与无先验信息方法相比平均绝对误差至少降低8%,均方误差至少降低5%,定量重建率值更接近100%。
扩散光学层析成像技术 先验信息 栈式自编码神经网络 乳腺肿瘤 图像重建 Diffuse optical tomography Prior information Stacked auto-encoder neural network Breast tumor Image reconstruction 
光子学报
2022, 51(12): 1217001
作者单位
摘要
1 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室, 山西 太原 030051
2 中北大学理学院, 山西 太原 030051
乳腺癌是全球女性死亡率最高的恶性肿瘤之一,早期发现有助于提升患者的存活率。本文利用深度学习中的目标检测网络对乳腺X线图像中的肿瘤病变区域进行定位和分类;然后选取Mask R-CNN网络作为目标检测模型,对Mask R-CNN的基准网络D-ShuffleNet进行改进,提出了一种新的网络——Mask R-CNN-II网络,并在Mask R-CNN-II网络中应用迁移学习算法。通过实验验证了Mask R-CNN-II网络比Mask R-CNN网络的检测精度更高,而且验证了所提基准网络、所使用的融合图像的思想以及迁移学习算法是有效的。Mask R-CNN-II有利于提高乳腺肿瘤的定位与分类,可为放射科医生提供辅助诊断意见,具有一定的临床应用价值。
测量 乳腺肿瘤 目标检测 基准网络 迁移学习 
光学学报
2021, 41(2): 0212004
武丽敏 1,2廖彬 3徐德刚 1,2王与烨 1,2,3,*[ ... ]姚建铨 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院激光与光电子研究所,天津300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津300072
3 陆军军医大学第一附属医院神经外科,重庆400038
4 天津大学生命科学学院天津市微纳生物材料与检疗工程技术中心,天津300072
乳腺癌是女性常见癌症之一,乳腺癌区域的精准检测对乳腺癌的治疗有至关重要的作用。本文采用频率为2.52THz的连续太赫兹波反射式成像系统,对小鼠在体皮下乳腺癌模型进行了太赫兹波成像检测。研究结果表明,太赫兹波成像可以清晰识别出乳腺癌区域,且与肉眼可见肿瘤区域一致。在体乳腺癌区域的太赫兹波相对反射率高于正常组织,两者相对反射率差值高达15%。进一步,对距离皮肤表面不同深度的离体乳腺癌组织进行切片和苏木精-伊红(H&E)染色,作为金标准对照。结果发现乳腺癌区域的面积随着距离皮肤表面深度的增加而增大。通过将太赫兹波成像与H&E染色结果对比可知,在距离皮肤表面约460μm处,太赫兹波图像和H&E染色图中的肿瘤区域面积相等。由此可知,太赫兹波对在体皮下乳腺癌的探测深度大约在460μm左右,太赫兹波有望实现深部肿瘤的检测。
乳腺癌 连续太赫兹波 反射成像 乳腺肿瘤诊断 Breast cancer continuous terahertz wave reflection imaging breast tumor diagnosis 
红外与毫米波学报
2020, 39(5): 553
作者单位
摘要
兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
为了进一步提高乳腺肿瘤分割的精确度,提出了一种基于简单线性迭代聚类(SLIC)和梯度矢量流(GVF)Snake算法相结合的乳腺肿瘤分割模型。该模型首先对图像进行预处理以减少冗余信息提高后续的分割效率;其次结合图像的纹理特征提出了一种自适应K值方法,并对图像利用SLIC算法进行粗分割,描绘出乳腺肿块的初始轮廓;最后,利用GVF Snake算法加大对轮廓边缘信息的捕捉范围,进行细分割得到分割结果图。实验验证表明,该分割模型可以有效地提高分割效率和准确度,在一定程度上优于传统的分割算法,得到了较为理想的分割结果。
图像处理 简单线性迭代聚类 乳腺肿瘤 梯度矢量流Snake算法 图像分割 
激光与光电子学进展
2020, 57(14): 141023
作者单位
摘要
天津大学电气自动化与信息工程学院, 天津 300072
乳腺肿瘤计算机辅助诊断(CAD)系统在医学检测和诊断中的应用日益重要。为了区分核磁共振图像(MRI)中肿瘤与非肿瘤,利用深度学习和迁移学习方法,设计了一种新型乳腺肿瘤CAD系统:1)对数据集进行不平衡处理和数据增强;2)在MRI数据集上,利用卷积神经网络(CNN)提取CNN特征,并利用相同的支持向量机分类器,计算每层CNN的特征图的分类F1分数,选取分类性能最高的一层作为微调节点,其后维度较低层为连接新网络节点;3)在选取的网络接入节点,连接新设计的两层全连接层组成新的网络,利用迁移学习,对新网络载入权重;4)采用固定微调节点前的网络层不可训练,其余层可训练的方式微调。分别基于深度卷积网络(VGG16)、Inception V3、深度残差网络(ResNet50)构建的CAD系统,性能均高于主流的CAD系统,其中基于VGG16和ResNet50搭建的系统性能突出,且二次迁移可以提高VGG16系统性能。
图像处理 乳腺肿瘤诊断 图像分类 深度卷积神经网络 计算机辅助诊断系统 迁移学习 
激光与光电子学进展
2018, 55(8): 081001
作者单位
摘要
激光生命科学教育部重点实验室暨激光生命科学研究所, 生物光子学研究院, 华南师范大学, 广东 广州 510631
本文报道了一种一体化光声乳腺成像系统, 利用光纤束与柔性探测器相匹配形成一体化光声激发-耦合-探测, 因此与传统的光声成像系统相比, 该系统具有形态适应性的优势, 并可以实现大视场的光声成像。本文通过样品实验和离体乳腺肿瘤成像实验, 探究该系统的成像能力, 证明该系统具有大规模临床乳腺肿瘤筛查的潜力。
光声成像 乳腺肿瘤检测 光纤分束 photoacoustic imaging breast tumor detection fiber splitting 
激光生物学报
2017, 26(6): 512
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室, 天津 300072
为了获得乳腺诊断的功能影像信息,设计了一套面向乳腺肿瘤早期诊断的血氧扩散光学层析(DOT)成像系统。该时域测量系统采用时间相关单光子计数技术,获得溢出目标体表面的光子随时间变化的分布信息,为了兼顾测量时间和系统成本,采用了四通道并行测量模块与光开关相结合的架构,能够降低不同通道之间的性能差异,减少伪像对诊断的干扰。采用基于广义脉冲谱技术的特征数据算法实现了光学参数(吸收系数、约化散射系数)的同时重建。通过仿体实验和初步临床研究对所提出的时域血氧DOT方法进行了验证,结果表明,该方法可以有效重建乳腺组织中光学参数的空间分布,进而获得乳腺组织功能信息,用于乳腺肿瘤的早期检测。
医用光学 成像系统 乳腺肿瘤早期诊断 三维时域扩散光学层析 功能影像重建 
光学学报
2013, 33(6): 0617001

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