1 浙江大学 光电科学与工程学院，浙江杭州30027
2 之江实验室 超级感知研究中心，浙江杭州311100
临床上诊断消化道早期癌症主要依赖于电子内镜活检术，但是其诊断周期长。细胞内镜是一种具有超高放大倍率的内窥镜，配合术中染色可以直接在体内观察到病灶的细胞核等病理结构。为了使内窥镜医生能够在术中更准确地分析细胞核病理特征，基于已研制的高倍率细胞内镜系统在猪食管黏膜组织上开展了细胞核染色及分割方法研究。利用1%浓度的甲苯胺蓝水溶液对猪食管黏膜进行细胞核染色，并成功在细胞内镜显微成像模式下观察到染色的细胞核。在此基础上，采用深度学习方法训练了细胞核分割模型，有效实现了染色细胞核的分割提取，分割准确度达到了99.23%，特异性达到了99.54%，敏感性达到了84.37%，Dice系数达到了0.813 8，为细胞内镜的AI辅助诊断算法研究奠定了基础。
生物医学光学 细胞内镜 细胞核分割 深度学习 biomedical optics endocytoscopy nuclear segmentation deep learning 光学 精密工程
2021, 29(11): 2574
1 浙江大学光电科学与工程学院, 浙江 杭州 310027
2 之江实验室超级感知研究中心, 浙江 杭州 311100
细胞内镜是一种具有超高放大倍率的内窥镜,能够在体内直接观察到染色的细胞核,对早期癌症的诊断具有重要意义,目前仅日本奥林巴斯公司拥有相应的技术。细胞内镜的核心是其头端部的光学成像系统,现有的细胞内镜成像系统在高倍率成像时视场范围较小,检查效率低。本文提出了一种高倍率大视场细胞内镜成像系统,采用6片球面系统实现了高性能低成本的大视场变焦内窥物镜,并基于此搭建了细胞内镜成像系统。实验结果表明:该系统的物方分辨率达到了181.0 lp/mm,放大倍数约为500倍,显微成像视场范围显著增大至1200 μm×670 μm,是现有细胞内镜成像系统的2倍以上。在此基础上,采用深度学习方法为系统增添了细胞核分割功能,分割准确度达到了96.58%,验证了所搭建的成像系统对细胞核形态细节的成像能力。
光学学报
2021, 41(17): 1717001
