体表组织内高谱图%3a成分信息和结构信息同步检测新技术VIP免费

第31卷，第1期2011年1月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysisV01．31，No．1。pp201‘204January，2011体表组织内高谱图：成分信息和结构信息同步检测新技术林凌，吴红杰，吴晓爽，李刚天津大学，精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072摘要利用光学手段对体表组织信息的检测主要有光谱技术(OST)和光学相干层析技术(OCT)，OST以元创、快速和灵敏的特点用于化学成分分析；oCT因其高分辨率、断层成像的特点，在组织结构探测上研究广泛。但两种技术只注莺单一光谱或图像信息的获取和分析，缺乏多元性和系统性，对组织成分和位置的探测不足，使得l临床应用具有局限性。基于此，该文提出体表组织内高谱图技术，得到组织光谱和图像的多元信息，对组织的成分和结构同时系统分析；采用数据挖掘手段，对数据和病症直接分析建模，挖掘出组织的光谱、图像以及二者交互项与疾病的关系。该技术为临床体表疾病的检测提供更多的信息，能够更准确地反应体表组织生理、生化和病理的状况和改变，同时也降低了系统设备成本和简化了操作步骤。关键词高光谱；成分信息；结构信息；数据挖掘中图分类号：R318；TP391文献标识码：ADOI：10．3964／j．issrL1000--0593(2011)01-0201-04引言皮肤作为人体内部与外部环境的屏障，保护机体免受外界机械损伤、有毒物质或微牛物的入侵和辐射的伤害等【1]。皮肤一旦受到伤害，机体的健康乃至牛命也将受到威胁。随着人口老龄化，老年医疗保健成为国际问题，皮肤病在中老年人群中患病概率比较高，而对老年皮肤病的研究数据较少口一]。据调查，美国每年平均有70万人患上皮肤癌，黄种人虽然患病概率比白种人低，但也不能忽略皮肤癌的危险性。光学技术以其安全、廉价、无创等优点，在皮肤病的无创诊断和治疗中发挥着重要作用。目前采用光学技术进行皮肤疾病诊断主要分为两个方向：光谱技术OST(opticalspec-traltechnique)和光学相干层析技术OCT(opticalcoherencetomography)。其中OST技术主要是基于组织对光特定的吸收、反射、散射等作用，由探测到的光谱信息对组织的异常或病变情况进行判断。在皮肤疾病的检测中，已通过探测皮肤的反射光谱[4]、吸收光谱[引、荧光光谱及反射光谱[6]实现了白癜风、黑色素沉着病，恶性黑色素瘤，和由组织血液引起的鲜红斑痣、银屑病、红斑狼疮等疾病的成分信息检测分析。()CT技术则利用生物组织对近红外光的弱吸收性和强散射性，从牛物组织的背向散射光中通过相干法实现对被测生物组织的结构成像[7]，初步实现了良恶性黑色素皮肤损伤[8’9|、基底细胞癌【l0’11。、大疱性皮肤病L12J等皮肤组织疾病的图像信息诊断。但目前临床上尚未有较完善的光学技术应用于皮肤病的无创诊断，OST因其仅得到组织成分的光谱信息，在组织深度探测和结构信息的获得上存在明显的不足；()CT则仅在体表组织深度上达到r较满意的图像探测．但对组织成分的光谱信息却没有涉及。由于生物组织的复杂性以及光与组织作用的多样性和不确定性，使得这两种方法在特征提取的过程中都造成某种程度的信息鼍丢失，对疾病的准确诊断和治疗造成一定的阻碍。为弥补oST和()CT技术的不足，本文提出体表组织内部高谱图技术，该技术将同时探测到皮肤组织的成分光谱信息和位置结构信息。体表组织内部高谱图技术体表组织内部高谱图技术结合了0趼无创和快速、灵敏的成分检测特点和0CT高分辨率、特定层深度的横断面成像的特点，同时探测到组织的光谱信息和图像信息以及二者的交互信息，为疾病的检测提供更全面的组织成分和结构信息，实现更为准确的诊断。1．1技术的原理对入射光『Ili言，皮肤组织可以看作是致密、非均匀、高散射的浑浊光学介质，当光入射到皮肤组织时，光能主要分为兰部分：反射光(镜面反射、漫反射以及皮肤组织内的后向散射)}透射光(弹道直射光、蛇形散射光、前向散射光)；收稿日期：2010-03—22。修订日期：2010-06—28基金项目：国家自然科学基金项目(60674111，30973964)资助作者简介：林凌。女，1961年生。天津大学精密仪器与光电子工程学院副教授e-nmil：linling@tjtl-edu．∞万方数据光I*学一j光懈分析帮31卷暇收兜3。光r在虚腔绷gl中的f々输叮...