关键词:
鼻咽癌
太赫兹时域光谱
鉴别诊断
光谱识别
摘要:
鼻咽癌是一种多发于鼻咽腔顶部和侧壁的恶性肿瘤,我国南方地区较为高发,早期治疗对提高患者生存率至关重要。由于其发病位置隐蔽,早期症状类似于鼻部炎症性疾病,容易被忽视,被发现时往往已经处于中晚期。近年来,太赫兹技术因其具有低能量、强穿透和指纹谱等特性,在生物医学癌症检测领域备受关注。以鼻咽癌组织和鼻咽炎组织为研究对象,初步探索太赫兹光谱技术在鉴别鼻咽癌与鼻咽炎症方面的应用。采用太赫兹时域光谱系统采集鼻咽组织在0.6~5.0 THz范围内的光谱,通过参数提取到其吸收光谱,基于光谱数据分析对比鼻咽癌组织与鼻咽炎组织的频谱特征,结合病理学苏木精-伊红(H&E)染色结果图分析两种鼻咽组织的光谱差异来源。采用主成分分析(PCA),对实验采集到的原始功率谱数据进行降维和特征提取,获得样品在第一、二、三主成分构成的三维坐标空间中的散点图。基于该散点图的分析,可以观察到鼻咽癌组织与鼻咽炎组织在特征空间中的显著区分。结果表明,在1.3~3.4 THz内,鼻咽癌组织对太赫兹波的吸收明显高于鼻咽炎组织,2.7 THz是鉴别鼻咽癌组织与鼻咽炎组织的最佳潜在诊断频率。通过主成分分析进一步降维处理,前4个主成分的累计方差贡献率达到了87.45%,对两组鼻咽组织样品具有良好的聚类作用,主成分散点图可以明显区分鼻咽癌组织与鼻咽炎组织。结合K-最近邻算法(KNN)和支持向量机(SVM)构建分类模型,实现了对两种鼻咽组织太赫兹光谱的鉴别分类。相比KNN算法,SVM分类模型的平均分类准确率达到92%。本研究初步验证了太赫兹光谱技术用于鉴别鼻咽癌与鼻咽炎症的有效性,为进一步探讨其临床价值奠定了基础。