超光譜成像技術(shù)在神經(jīng)分類研究中的應(yīng)用
發(fā)布時間:2023-06-09
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在外科神經(jīng)修復(fù)手術(shù)中,斷端神經(jīng)束性質(zhì)的識別成為良好修復(fù)的關(guān)鍵。現(xiàn)有的一些神經(jīng)束識別的方法不太理想。分子超光譜成像技術(shù)同時提供生物組織圖像和光譜兩方面的信息,對檢測目標(biāo)可進行定性、定量和定位的描述。
在外科神經(jīng)修復(fù)手術(shù)中,斷端神經(jīng)束性質(zhì)的識別成為良好修復(fù)的關(guān)鍵。現(xiàn)有的一些神經(jīng)束識別的方法不太理想。分子超光譜成像技術(shù)同時提供生物組織圖像和光譜兩方面的信息,對檢測目標(biāo)可進行定性、定量和定位的描述。
超光譜成像技術(shù)應(yīng)用于坐骨神經(jīng)中運動神經(jīng)和感覺神經(jīng)的識別與分類,通過多次實驗,得到了一些寶貴的經(jīng)驗:
(1)神經(jīng)樣本在運輸過程中需要泡在溶液中,否則神經(jīng)纖維會萎縮。從而不能采集到正常的神經(jīng)光譜圖像數(shù)據(jù)。
(2)空白圖像是作為聯(lián)合輻射校正算法的參考樣本,為消除系統(tǒng)光源強度的差異性,可在同光源強度的情況下采集運動神經(jīng)、感覺神經(jīng)、混合神經(jīng)和空白圖像樣本。
(3)目前采集方式選擇非積分可變波段連續(xù)采集,大大減少采集時間,但運動神經(jīng)與感覺神經(jīng)胞體內(nèi)核的特征光譜在特定波段的亮度值差異還不是太大,進一步的實驗可考慮采用積分可變波段連續(xù)采集模式,盡管增加了采集時間,但增強了光譜的對比度,利于后續(xù)數(shù)據(jù)分析和處理。經(jīng)測試,80圖像數(shù)據(jù)采集耗時3分29秒,即單波段耗時約2.6125?,但圖像亮度增加了4~5倍。
通過大量的實驗數(shù)據(jù)分析,原始的光譜圖像數(shù)據(jù)經(jīng)聯(lián)合輻射校正預(yù)處理和圖像的特征提取之后,單波段圖像和偽彩色圖像上能從形態(tài)的角度定性區(qū)分運動和感覺神經(jīng)。通過比較運動和感覺神經(jīng)胞體,胞體內(nèi)核和胞體的細胞間質(zhì)三種情況下的典型光譜曲線,兩類神經(jīng)胞體內(nèi)核的特征光譜曲線區(qū)分最明顯,透射能量差異較大,因而選擇神經(jīng)胞體內(nèi)核的光譜作為特征光譜。但由于兩類神經(jīng)胞體內(nèi)核的光譜曲線上走勢非常相似,用目前分類算法還不足以區(qū)分。本文提出一種改良的算法,即算法先分類出運動神經(jīng)和感覺神經(jīng),再根據(jù)兩類神經(jīng)透射強度不同,設(shè)計合適的域值加以區(qū)分。
目前的樣本還是針對染色處理的運動神經(jīng)和感覺神經(jīng)樣本,因染色需要時間較長,不利于在臨床上推廣。后續(xù)的工作從兩個方面展開:一方面針對不染色處理的運動神經(jīng)和感覺神經(jīng),或者縮短染色時間(比如染色0.5,1,2和4),用現(xiàn)有的方法看是否能有效區(qū)分運動神經(jīng)和感覺神經(jīng);另一方面在分類算法上展開研究,針對運動神經(jīng)和感覺神經(jīng)的光譜特性,尋找更合適的分類算法。
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