《太赫兹波精准脑外科手术在体成像系统》

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脑胶质瘤是高致死致残率的神经系统肿瘤,呈浸袭性生长,手术后复发率高且90%在原位复发。因此,脑外科手术的关键在于尽力保护脑功能的基础上尽量切除病变组织,所以,脑胶质瘤的术中原位识别胶质瘤与周围正常神经结构的范围和边界是精准医学领域的难点与热点。主要研究内容:针对脑外科术中快速辨别肿瘤残余情况、精准识别肿瘤边界的需求,基于THz波对正常脑组织和肿瘤组织特征谱线的差异性原理,采用THz波多光谱成像技术,研发THz波精准脑外科在体成像数字诊疗装备,实现在体脑胶质瘤的原位精确识别,为临床在体肿瘤原位诊断提供新型的THz波成像技术。项目以提高临床生物组织在体环境THz波成像检测灵敏度为关键技术问题,采用扫频主动光源多光谱成像原理,通过THz波衰减全反射和表面反射相结合的双模式成像方法,有效提取在体脑组织复杂环境中的图谱信息;通过建立正常脑组织、胶质瘤(及其组分)与周围正常神经结构的THz特征波谱数据库,创建波谱特征与图像重建相结合的解析模型,探索出具有多光谱图像的融合及特征区域选择性可视化特点的新技术,实现肿瘤分布信息的原位精确识别;通过系统集成化设计并与临床应用进行兼容优化,为外科术中有效快速准确辨别肿瘤残余情况提供新型的医疗诊断装备。为了完成上述总目标,设置4个课题:多光谱双模式THz波成像关键技术研究;脑功能区胶质瘤THz波谱识别数据库;在体成像系统原理样机研发;医学验证与临床应用方案研究。各课题的设置紧密围绕THz波精准脑外科手术在体成像系统开展研究,体现互相配合和协同创新的特点。项目的成果既可构成完整的医疗手术诊断体系,满足脑外科术中肿瘤残余情况快速辨别与精准治疗的需求,也可为THz波在各医疗学科的临床应用提供共性关键技术。

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