时间：2022-08-31
口腔癌是世界上常见的口腔颌面部恶性肿瘤之一，其患者的5 年生存率约50%，且近几十年没有变化。为提高口腔癌患者的生存率，如何早期发现口腔黏膜的异常改变尤为重要，也是目前口腔癌检测技术研究的重点之一。无创光学检测技术能够从分子、细胞、组织三个层面的特性上反映组织体的结构性和生理性变化，被视为“光学活检”。因其具有设备成本低，测量方便，无创伤，安全、连续、实时、且不依赖于操作者水平等优势，受到越来越广泛的关注。其中，漫反射光谱（Diffuse Reflectance Spectroscopy, DRS）技术是一种较为成熟的光学参数检测方法，其利用病变组织因血管增生和乏氧而导致吸收系数变化的特点，以及微观结构因发生改变而导致散射系数变化的特性，无创地量化组织的光学参数。但由于黏膜组织的病变通常起源于平均厚度仅为200~350μm的上皮组织，即病变多发生在亚扩散域（光源与探测器距离接近几个输运平均自由程的近光源区），漫反射近似理论不再适用。因此，传统的基于漫反射近似光子传输理论的漫反射光谱技术在口腔黏膜病变的早期诊断过程中存在不足。
为此，本研究发展了一套多波长、高分辨亚扩散光谱（Sub-diffusive Reflectance Spectroscopy, sDRS）测量系统和方法。该系统从可见光和近红外光波段选取4个可最大程度携带组织体光学特性的波长（520nm, 650nm, 785nm, 830nm），采用可实现多个源-探距离探测的空间分辨测量模式，通过数字锁相技术实现了多波长并行激发与测量。此外，采用基于CUDA的蒙特卡洛快速建模技术，并加入了在亚扩散层可反映组织体微结构（细胞级）信息的相位函数高阶参量进行精确建模，在此基础上发展和优化适于漫反射光谱测量的人工神经网络等技术，获取多参数的快速、高效、高鲁棒性重建，从而为口腔黏膜病变组织的诊断提供了更为准确的信息。
图1 系统结构图
图2系统实物图
承担课题：
l 面向口腔癌早期诊断的光电联合一体化定量检测关键技术研究，国家自然科学基金面上项目（82071971），2021.01~2024.12.
发表的论文：
l 张琪,张丽敏,王佳玉,安敬仪,王静,陈晨,高峰.面向黏膜组织病变识别的亚扩散域空间分辨漫反射测量系统[J].中国激光,2021,48(20):128-136.
