论文题目: 5-ALA-PpⅨ在SD大鼠组织内的分布及激光诱导荧光光谱结肠早癌诊断方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 生物信息物理学
作者: 夏代林
导师: 何继善,张阳德
关键词: 原卟啉,结肠早癌,荧光光谱,神经网络,主成分分析,小波分析
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 肿瘤的早发现早诊断早治疗是提高癌症治愈率和患者存活率的关键。激光诱导荧光光谱技术是一种极有潜力的结肠早癌检测方法,外源性5-ALA有望能增强激光诱导的组织荧光,提高诊断率,因而其作用机理、剂量与时间优化及荧光光谱的分类方法研究已成为该领域的研究热点。本文以SD大鼠各期结肠癌为模型,系统研究了外源性5-ALA-PpⅨ在结肠组织内选择性积聚机理和5-ALA使用剂量与作用时间优化问题,设计了多种荧光光谱特征提取与模式分类方法,并对分类效果进行了对比分析。 1.化学诱导法建立了结肠癌动物模型。对100只SD大鼠连续20周腹腔注射化学致癌试剂1,2-DMH,建立了205个进展期癌、121个早癌、88个非典型增生及228个正常组织等各期结肠癌动物模型。 2.采用荧光分光定量提取法和激光诱导荧光光谱直接测量法定量测定了5-ALA-PpⅨ在SD大鼠血液和组织内的含量,比较讨论了5-ALA使用剂量和作用时间对组织内5-ALA-PpⅨ生成率的影响,详细分析了25mg/kg体重剂量2.5小时后5-ALA-PpⅨ在结肠正常组织、非典型增生、早癌及进展期癌组织内的分布积聚特性。结果表明:采用静脉注射5-ALA时,25mg/kg体重剂量为最佳5-ALA使用剂量,2.5小时为最佳作用时间:此时SD大鼠进展期癌和早癌组织与正常组织的5-ALA-PpⅨ浓度比率为1.35和1.22,荧光强度比率分别为4.56和2.04,显示5-ALA-PpⅨ在肿瘤组织内具有一定的积聚性;证实了Peng等提出的外源性5-ALA及其诱导原卟啉Ⅸ在小肠、结肠、肝及肾等组织器官内的分布与代谢假设。 3.对于实验中活体采集的大量荧光光谱采取“荧光光谱预处理——特征提取——模式分类”处理模式,并对每一过程设计了相应的处理方法。 4.对荧光光谱预处理过程采用了光谱面积均值归一化方法,恰当地放大了微弱的组织荧光信号,并使不同SD大鼠个体及同一个体内不同组织类型之间的荧光信号具有可比性。 5.针对荧光谱特征提取过程研究了两种方法:主成分分析法和小波多尺度分析法。对于主成分分析法,对比了主成分提取的自适应神经网络法和协方差法,结果表明前者能更充分地提取荧光光谱信息。对于小波多尺度分析法,结合荧光光谱特点,获取了最能反映SD大鼠结肠组织激光诱导5-ALA-PpⅨ荧光光谱特征的四个特征谱带,三个小波尺度上共得到12个特征谱带荧光能量均值特征量。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 激光诱导组织荧光光谱的产生机理
1.2.1 组织自体荧光的产生
1.2.2 大肠组织自体荧光光谱的畸变
1.3 组织荧光检测胃肠道早癌技术的发展及研究现状
1.4 5-氨基乙酰丙酸的作用机理及影响因素分析
1.4.1 外源性5-ALA诱导PpⅨ选择性积聚的机理
1.4.2 外源性5-ALA诱导PpⅨ代谢与分布
1.4.3 外源性5-ALA诱导PpⅨ的光漂白作用
1.4.4 外源性5-ALA诱导PpⅨ的毒副作用
1.4.5 外源性5-ALA诱导PpⅨ细胞内合成的影响因素
1.5 激光诱导荧光光谱模式分类方法研究现状
1.6 本文研究内容
第二章 SD大鼠大肠早癌动物模型及实验设计
2.1 概述
2.2 建立动物模型
2.2.1 材料与方法
2.2.2 结果
2.3 大肠早癌激光诱导荧光在体检测系统
2.3.1 系统构成
2.3.2 系统性能分析
2.3.3 系统校准
2.4 本章小结
第三章 外源性5-ALA及其诱导原卟啉Ⅸ在SD大鼠血液及组织内的分布
3.1 概述
3.2 化学提取SD大鼠血液及组织内的原卟啉Ⅸ定量分析法
3.2.1 材料与方法
3.2.2 结果
3.3 激光诱导5-ALA-原卟啉Ⅸ荧光光谱分析法
3.3.1 材料与方法
3.3.2 结果
3.4 讨论
3.4.1 外源性5-ALA的使用方式
3.4.2 外源性5-ALA作用时间与使用剂量的选择
3.4.3 外源性5-ALA的吸收与代谢
3.5 本章小结
第四章 荧光光谱分组及光谱预处理
4.1 概述
4.2 荧光光谱分组
4.3 荧光光谱预处理
4.3.1 去噪音
4.3.2 归一化荧光差值
4.3.3 典型荧光光谱及其预处理
4.3.4 讨论
4.4 本章小结
第五章 荧光光谱特征信息提取
5.1 概述
5.2 主成分分析法
5.2.1 主成分分析基本思想
5.2.2 主成分定义及计算方法
5.2.3 自适应神经网络提取主成分
5.2.4 荧光光谱主成分特征提取
5.3 荧光光谱小波多尺度分析特征提取
5.3.1 理论基础
5.3.2 小波变换
5.3.3 小波多分辨分析与Mallat算法
5.3.4 荧光光谱小波特征提取
5.4 讨论
5.5 本章小结
第六章 荧光光谱模式分类研究
6.1 概述
6.2 主成分-Logistic回归分类判别法
6.2.1 Logistic回归分类判别模型
6.2.2 Logistic回归模型二分类结果
6.2.3 讨论
6.3 BP神经网络模式分类法
6.3.1 BP神经网络及其优化算法
6.3.2 荧光光谱BP神经网络模式分类结构
6.3.3 荧光光谱BP神经网络模式分类结果
6.3.4 讨论
6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 研究工作展望
参考文献
附录 胃肠道早癌荧光图像检测系统
致谢
攻读学位期间主要的研究成果目录
发布时间: 2006-03-28
相关论文
- [1].ALA光动力诊断与光动力治疗恶性脑肿瘤的疗效及机制研究[D]. 肖虹.第三军医大学2009
- [2].激光诱导荧光检测大肠癌变组织的理论与方法研究[D]. 唐贵林.国防科学技术大学2001
- [3].大鼠大肠粘膜不典型增生及各期大肠癌组织自体荧光光谱特征分析及机制研究[D]. 黄秋林.中南大学2004
- [4].LIAF光谱早期诊断大肠癌的分子生物学机制及初步临床研究[D]. 彭健.中南大学2004
- [5].5-氨基乙酰丙酸介导的光动力治疗人脑胶质瘤[D]. 丁涟沭.第一军医大学2005
- [6].自体荧光法诊断早期胃肠癌的方法和理论研究[D]. 陈晓冬.天津大学2001
- [7].激光诱导荧光诊断大肠癌的实验研究和临床初步研究[D]. 李异凡.中南大学2006
- [8].5-氨基乙酰丙酸介导光动力学治疗人胃癌的实验研究[D]. 周广军.第一军医大学2006
- [9].DFO、5-ALA联合诱导大鼠大肠癌组织原卟啉Ⅸ聚积的实验研究[D]. 王自明.中南大学2006
- [10].5-ALA-光动力治疗鼻咽癌的实验研究[D]. 谢莹.广西医科大学2007