科研进展简报

高光谱恶性肿瘤检测研究新进展

来源:武汉光电国家研究中心    作者:激光与太赫兹技术功能实验室    发布时间:2018年11月12日

       恶性肿瘤早期检测一直以来是重大的医学问题,由于恶性肿瘤患者早期的存活率较高,发展到中期和晚期的患者往往难以治愈,因此早期检测显得尤为重要。另外恶性肿瘤在早期症状不明显,容易被当成一些简单的疾病进行处理。现有的医学检测方法往往具有操作过程复杂、检测的前期准备繁多,耗时较长等问题,而且肿瘤检测费用十分昂贵,所以很容易错过最佳的治疗时间。因此亟需一种快速、便捷和无损的检测新技术,以解决恶性肿瘤的前期快检难题,以满足医学需求。目前,激光诱导击穿光谱由于具有快速,样品制备简单等独特优点,在生物医疗领域具有广泛的研究价值和应用前景。

       武汉国家光电研究中心激光先进制造技术研究团队LIBS研究组郭连波副教授与武汉协和医院肿瘤中心杨坤禹/金红林课题组通过双方深度合作,从光谱学的角度利用恶性肿瘤和正常对照的血清上的差异对其进行检测。组内成员博士生褚燕武、博士后陈锋和陈通等人, 针对鼻咽癌血清进行高光谱(HSI)检测。由于光谱差异较小,为了提高检测精度和降低检测的硬件成本,采用权重调整的主城份分析方法和支持向量机(WPCA-SVM)结合进行模式识别。结果表明预测集的识别准确率、敏感度和特异性分别从98.49%、97.91%和98.83%提高到99.15%、98.79%和99.36%。同时检测的光谱范围从605.06 nm下降到394.46 nm。WPCA-SVM有效的提高诊断的准确性同时也降低了硬件成本。这有效的推动了高光谱检测在恶性肿瘤诊断的研究和应用。

       2018年10月29日,其研究成果发表在美国光学学会旗下期刊Optics Express上(Y.W. Chu, F. Chen, Y. Tang, T. Chen, YX. Yu, HL. Jin, L.B. Guo, Y.F. Lu, and X.Y. Zeng, " Diagnosis of nasopharyngeal carcinoma from serum samples using hyperspectral imaging combined with a chemometric method," Opt. Express 26, 28661-28671 (2018))

       该项工作得到国家自然科学基金(51429501、61575073和81503026)的资助。

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  图(a)波段的权重分布                          (b)分类识别结果