活體光聲流式細胞儀光聲信號的算法處理.pdf

1、本碩士課題為對活體光聲流式細胞儀光聲信號的算法處理。
　　生物組織有光聲效應。當活體組織受到激光的照射后，靶細胞會吸收電磁波的能量，組織溫度升高，體積發(fā)生膨脹，在此過程中會向外發(fā)射超聲波?；诠饴曅覀冏灾鞔罱嘶铙w光聲流式細胞儀（In Vivo Photoacoustic Flow Cytometry，PAFC）。該儀器可以在體檢測活體動物體內(nèi)靶細胞的光聲信號。
　　在腫瘤轉(zhuǎn)移灶形成過程中，會有循環(huán)腫瘤細胞出現(xiàn)在血液循

2、環(huán)或者淋巴循環(huán)中。因此，惡性循環(huán)腫瘤細胞的早期檢測，對于及時治療、降低癌癥死亡率有著顯著的作用。PAFC可以有效地檢測循環(huán)中的黑色素瘤細胞，得到細胞的光聲信號。通過對光聲信號的分析處理，我們可以得到腫瘤細胞光聲信號的特征，確定信號的來源，實現(xiàn)對腫瘤的早期檢測。
　　首先對測得的光聲信號做去噪處理，方法包括小波去噪和平均去噪。小波去噪可以有效地濾除信號中的各種噪聲，使信號更加明確；平均去噪可以有效地提高信號的信噪比。對信號的處理分為

3、時域處理和頻域處理。時域處理包括閾值判斷和相關(guān)參數(shù)的統(tǒng)計。閾值的設定使用了公式法，統(tǒng)計的參數(shù)主要包括信號峰的半高全寬（FWHM）和峰谷差距值。在頻域中，我們使用的方法包括快速傅里葉變換（FFT）及濾波、計算功率譜、頻譜圖形狀的分析、計算包絡曲線及其拖尾因子、計算統(tǒng)計信號頻譜圖中的FWHM。在這些方法中，F(xiàn)FT的變換點數(shù)和數(shù)據(jù)長度可調(diào)，濾波的目的是為了找到不同信號的特異性頻帶；計算功率譜時使用了不同的窗函數(shù)；對于頻譜圖形狀的分析主要是針對

4、頻譜圖中峰值的最高峰位置以及其與多個峰之間的間距；包絡曲線的計算使用了希爾伯特變換法和線性插值法，之后計算曲線的拖尾因子并做了統(tǒng)計；最后計算了頻譜圖中信號峰的FWHM，用來對比不同靶細胞信號之間的差異。
　　經(jīng)過以上的計算和分析，我們發(fā)現(xiàn)：通過時域中的閾值法做判斷，使用“三倍標準差”的閾值判斷方法判別是否有峰值信號的出現(xiàn)，再結(jié)合頻域中峰值信號的FWHM值是否集中在某一頻率范圍，我們可以確定PAFC檢測到的信號來自于黑色素瘤細胞，從