超光谱成像技术应用于神经分类的研究.pdf

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1、第20351卷5年，第11期月光谱学与光谱分析Vo1．35，No．1，pp38-43SpectroscopyandSpectralAnalysisJanuary，2015超光谱成像技术应用于神经分类的研究刘洪英，顾文荃，李庆利，王依婷，陈增淦。，徐沁同。1．华东师范大学极化材料与器件教育部重点实验室，上海2002412．华东师范大学科学与技术跨学科高等研究院，上海2000623．复旦大学附属中山医院骨科，上海200032摘要在外科神经修复手术中，断端神经束性质的识别成为良好修复的关键。现有的一些神经束识别的方法不太理想。分子超光谱成像技术同时提供生物组织图像

2、和光谱两方面的信息，对检测目标可进行定性、定量和定位的描述，可对不同的生物组织从光谱特性的角度识别、分类并在图像上定位；相比较于其他医学成像技术，具有独特的优势。本研究把超光谱成像技术应用于神经束的识别和分类研究中，以期通过不同神经束的特征光谱来识别并分类神经束，并借助图像光谱信息确定神经束在图像中的定位，以便更好的辅助外科手术人员开展神经修复手术。研究意义在于：提出一种全新的神经束识别和定位的方法，辅助外科人员提高神经修复的疗效；储备超光谱成像技术应用于生物组织的定性定量定位分析和研究的技术，加快超光谱成像技术向实用阶段进展的步伐。关键词超光谱成像；神经分

3、类；定量分析；定位分析中图分类号：0433．4文献标识码：AI)Ol：10．3964~．issn．1000—0593(2015J01—0038—06神经束的定位上很难综合考虑到神经束的整个横切面。引言近年来超光谱成像技术在生物医学领域的应用逐渐成为人们研究的热点[11,1g]。这项技术可同时提供生物组织样本图周围神经中主要包含感觉与运动神经纤维，进行神经损谱两方面的信息，对检测目标可进行定性、定量和定位的描伤修复时，只有将远端和近端相匹配的神经对应地进行镜面述，相比较于其他医学成像技术，具有独特的优势“]。吻合，即两断端感觉束对感觉束、运动束对运动束，才能减

4、根据光在生物组织中的输运理论，生物组织的光谱特征少再生神经纤维迷走所致的无效再生，保证神经修复的效取决于生物组织的光学特征(吸收、放射、反射和各向异位果。因此在外科神经修复手术中，神经束性质的识别成为良等)。不同生物组织的生化组成和形态结构存在差异，因而好修复的关键。探求一种快速、准确而又简便的方法来鉴别具有独特的光学特征和光谱特征。从组织化学法中可知，运神经束的功能成分，使相同功能神经束配对吻合，提高神经动神经的内核易被胆碱酯酶(CE)染色，而感觉神经内核不修复的疗效，一直是显微外科医生们面临的重大课题。易被胆碱酯酶(CE)染色[，这说明两类神经内核在生物

5、组针对这一难题，国内外学者们都经过长期的探索和研分上有差异，它们的光谱特性一定存在差异，因而可根据光究。但现有的方法都有一定的局限性，比如解剖组织形态学谱的差异性来对其识别和分类。神经束定位法要求术者能精确了解神经于内的结构，需要较本研究在充分考虑现有神经分类方法局限性的基础上，高的手术经验。为精确了解神经结构，目前有不少学者进行结合超光谱成像技术在生物医学领域良好的应用前景，提出了大量周围神经可视化研究l1；电生理法依赖患者的主观把光谱成像技术应用于神经识别和分类，以期通过不同神经感受，同时电流刺激本身也会给患者带来不适感¨3“；组织柬的特征光谱来识别并分

6、类神经束，借助丰富的图像光谱信化学法染色处理耗时非常长_5问；同位素法的试剂有一定放息对神经束在图像中做到良好定位，使近端与远端神经断面射性『7；近红外光谱分析_g]和显微激光喇曼光谱分析[1O3都达到良好的“镜面吻合”，以便更好的辅助外科手术人员开展仅从光谱差异的角度来分类识别运动神经和感觉神经，但在神经修复手术，提高神经修复的成功率。收稿日期：2013-08—09．。修订日期：2013—12—28基金项目：国家自然科学基金项目(61240006，61177011，61377107)资助作者简介：刘洪英，女，1975年生，华东师范大学副教授e-mail：h

7、yliu@ee．ecnu．edu．cn*通讯联系人e-mail：qlli@CS．ecnu．edu．ell第1期光谱学与光谱分析43[1]CHENZeng-gan，CHENTong-yi，ZHANGJian，etal(陈增淦，陈统一，张键)．ChineseJournalofOrthopaedics(中华骨科杂志)，2004，24(8)：462．[2]SunK，ZhangJChenT．Microsurgery，2009，29(7)：573．r3]HakstianRW．J．Bone．JointSurg．，1968，50：1178．[4]GaulJJ．HandSur

8、g．Am．，1983，8(3)：289．[5]Kar