宽间隔二阶导数光谱分析方法用于体内检测宫颈癌前病变

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2、ctralwidegapsecondderivativeanalysisforinvivodetectionofcervicalintraepithelialneoplasiaAuthor'sName：：：中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研宄成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名签字日期：？中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科

3、学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。公开口保密（—年）作者签名：导师签名签字日期：签字日期：摘要摘要高光谱成像技术由于其高效准确性和无创性的优点对于改善宫颈癌前病变的检测现状具有很大的潜力。近年来，高光谱成像技术的这一应用也吸引了国内外很多课题组对此展开了研究。本文研宂了高光谱成像技术运用于宫颈癌

4、前病变的体内检测。通过开展严谨规范的临床实验，利用高光谱影像系统对整个宫颈进行反射光成像，再运用宽间隔的二阶导数光谱分析方法对宫颈组织的反射光谱进行分析处理。最后，结合最小距离图像分割算法将整个宫颈按照病变程度划分为正常，炎症和高度宫颈上皮内瘤变（三个部分，这里的高度宫颈上皮内瘤变主要针对的是第二阶段和第三阶段和的较深度病变。具体研究内容包括：本课题旨在直观快速地获得宫颈组织的病变情况，所以采取了对整个宫颈组织在波长为到范围内成像的方法，波长间隔为。在宽视场成像方法中，光照的不均匀性成为了不可避免的问题。这极大地影响了研宂人员观察和获取宫颈组织反射光谱的光谱

5、特征。因此我们提出了采用宽间隔的二阶导数方法对宫颈组织反射光谱进行分析。因为导数光谱有一个显著的优点就是相比于其他分析方法，它对光照的不均匀性比较不敏感。它能够有效地优化背景噪声，从而更好地对光谱特征进行匹配，提高数据之间的分离性。高光谱影像系统不仅笨重昂贵，而且整个成像过程比较耗时。这些不仅会阻碍这套仪器设备的推广，而且相对耗时的高光谱成像过程有可能使影像质量受到干扰，例如组织和相机的相对位置发生改变。因此，我们希望通过寻找有效的光谱特征来尽可能减少所使用的波段。本文中提出的宽间隔二阶导数光谱分析方法在其计算过程中，每个特定间隔的二阶导数值的计算仅仅需要三

6、个特定的波长。所以，我们希望能获得一个最佳的二阶导数值，这个导数值能够快速准确地将宫颈组织划分为与活检病理结果相符合的组织分类结果。在二阶导数光谱分析方法的基础上，实验中所用到的到的波段按照不同的波段间隔能够组成数量庞大的波段组合。因此，我们设计了一个波段组合筛选器，对这些波段组合按照类的可分离性进行筛选。最终获得了能够快速将宫颈组织准确分类的三个波长，分别为和波长间隔为。运用所选择的三个特征波长（分别为、和波长间隔为结合基于欧几里得距离的最小距离图像分割算法，将宫颈组织划分为正常，炎症和高度病变三种组织类型。分类结果与活检病理结果对照，并由病理科医生和门诊

7、医生进行审查。从生物病理学角度分析所选择的三个特征波长（分别为、和，波长间隔为是如何影响宫颈组织的反射光谱。我们查找了大量现有的文献和数据，在到之间，对宫颈组织反射光谱随着病变的发展而发生的变化进行深入研宂分析。通过深入地了解宫颈组织构造和在病变过程中宫颈组织成分含量的变化，结合所选择的特征波长分析这些变化对宫颈组织整体的光谱响应的影响。在和之间对宫颈组织进行光学建模，实现了宫颈组织反射光谱的快速准确重构。通过宫颈组织的光学建模研究来分析宫颈组织在其病变过程中是如何改变其整体的光学特性，通过定量的结果来理解组织的生理病变如何影响其整体的光谱响应。关键词：高光

8、谱成像技术宽间隔二阶导数光谱分析法光照不均匀性高度宫