基于上海光源X射线相衬显微CT的乳腺癌新生血管密度定量检测方法及应用研究

乳腺癌是妇女常见的，多发的恶性肿瘤之一，其早期诊断是世界性的科学难题。而肿瘤新生血管是肿瘤发生发展及转移过程中最重要的因素，但目前的医学检测手段无法准确、定量的检测肿瘤新生血管，临床上常用的替代指标也存在很多缺陷。同步辐射X射线相衬成像技术由于其独特的优点，很有可能发展成为一种新的乳腺癌早期临床诊断方法。本课题将进一步发展同步辐射X射线相衬显微CT技术，运用影像学的方法，连续观测乳腺癌新生血管生长过程中的动态变化情况；同时，在三维CT图像中，通过模糊聚类等多种图像分割算法的优化组合，建立新的新生血管密度定量检测方法，争取解决现有的替代指标所存在的问题，从而阐明肿瘤生长过程中新生血管形成的生物学作用。本项研究的开展将为乳腺癌早期诊断提供实验基础与理论依据。随着研究的深入，有可能建立乳腺癌新生血管检测的新标准，在乳腺癌早期诊断方面取得若干原创性的成果。

本项目进展顺利，在各个方面都完成了总体目标，包括高水平论文的发表，基于上海光源的相衬成像的新生血管检测方法以及高分辨率肿瘤新生血管分割算法的应用，同时为肿瘤新生血管的定量分析在肿瘤发生发展机制研究领域的应用开辟了新的方向。.本项目组不仅很好地完成了计划任务，实现了预期目标，而且有些研究任务提前或超额完成。主要包括：（1）调研了各种相位恢复（Phase Retrieval）理论和相衬CT 重建理论，改进了基于BR算法的相位恢复算法。（2）获得了不同时期的肿瘤新生血管结构的显微CT图像。（3）提出了适用于肿瘤血管的多尺度分割方法。（4）获得了血管根数、长度、末端分支数、弯曲度和血管密度等指标随肿瘤生长的关系规律。（5）增加了分形维度（FD）指标来研究新生血管与肿瘤发生发展之间的关系。（6）在上海光源开始基于光栅的相衬成像方法研究，取得初步成果，并通过实验的方法比较了同轴相衬成像和光栅相衬成像的特点。（7）通过GPU并行计算的方式开展了光栅成像相位恢复和三维重构的研究。.项目启动以来，截止到2013年12月，在国内外主流学术期刊和会议上，共发表相关论文11篇，其中包括了Journal of Synchrotron Radiation等本领域重要SCI期刊，并参加国际同步辐射医学应用年会，国际医学物理和生物医学工程年会等国际重要学术会议，作了多个学术报告。.在项目执行期间，项目负责人于2011年获得国家公派访问学者项目资助，并于2012年3月至2013年2月赴瑞士保罗谢尔研究所做博士后访问学者，与瑞士光源成像线站建立了良好的关系。同时，本项目培养了硕士生5人，已毕业3人。.在执行过程中，本项目严格按照年度计划使用经费，已通过审计决算。.本项目上海交通大学和中国科学院上海应用物理研究所合作共同完成，取得了良好的结果，在运行过程中，多学科人才聚集在一起，迸发出若干创新点，并在开展合作研究方面取得了一定的经验。但目前肿瘤新生血管检测在从基础研究向临床应用的转化进程上还存在一些问题，离临床应用还有一段距离，需要进行进一步的研究。请求将来在这方面的研究能够给予进一步的资助。