【摘要】：自20世紀(jì)末期,光聲效應(yīng)再次進(jìn)入人們的視線以來,光聲成像技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展,其主要是因?yàn)殡S著各類激光器的革命性研究成果的出現(xiàn)。之所以光聲技術(shù)引起如此高的關(guān)注度,首先是由于光聲成像技術(shù)是基于吸收的一種成像手段,它依賴于組織對(duì)不同波長的吸收強(qiáng)度,以形成圖像的對(duì)比度;其次,光聲成像技術(shù)涉及了兩個(gè)領(lǐng)域,包括光學(xué)和聲學(xué),其中,組織對(duì)光的散射使得純光學(xué)成像的成像深度遠(yuǎn)小于超聲成像,而超聲成像的對(duì)比度依賴于不同組織之間的密度差異,其通過超聲發(fā)射裝置產(chǎn)生超聲波,并射入組織內(nèi)部,通過檢測超聲回波,反演算信號(hào)的分布,得到組織內(nèi)的信息;對(duì)于光聲成像來說,由于其是依賴組織吸收光能所產(chǎn)生的超聲波,故它有效的避開了上述兩種成像方式的短板,其結(jié)合了純光成像的高對(duì)比度(依賴吸收分布)以及純聲學(xué)成像的成像深度(依賴組織密度差異),正是光聲成像的高對(duì)比度且依賴于光吸收分布的特點(diǎn),已經(jīng)成為國內(nèi)外醫(yī)療成像技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一,該技術(shù)有望成為分析與研究、監(jiān)測與診斷皮下甚至體內(nèi)病因機(jī)理的強(qiáng)有力手段。本文簡述了光聲成像技術(shù)的研究背景及基本原理,分析時(shí)域以及頻域特性,介紹了幾種常見的光聲成像技術(shù)的構(gòu)建方式、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并介紹了幾種典型的基于半導(dǎo)體激光器的光聲成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)建模式以及其機(jī)制,闡述了半導(dǎo)體激光器相對(duì)于傳統(tǒng)固體激光器的優(yōu)勢,例如體積緊湊、價(jià)格低廉、穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)勢,目前將半導(dǎo)體激光器作為光聲成像系統(tǒng)的激發(fā)源已經(jīng)逐漸成為光聲成像技術(shù)研究的熱點(diǎn)方向之一,并引申出本文所研究的內(nèi)容的出發(fā)點(diǎn),本文正是基于良好的半導(dǎo)體激光器的性能,搭建了一套基于血管組成物質(zhì)強(qiáng)吸收波段藍(lán)光波段的半導(dǎo)體激光器的光聲顯微成像系統(tǒng),在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建部分,使用了LabVIEW作為整個(gè)成像系統(tǒng)的控制軟件平臺(tái)、MATLAB編寫光聲圖像重建程序,完成了三維電動(dòng)位移平臺(tái)與PCI8520數(shù)據(jù)采集卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)協(xié)同工作的光聲顯微成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),通過對(duì)碳纖維原絲及頭發(fā)等實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性以及穩(wěn)定性,同時(shí)驗(yàn)證了該系統(tǒng)對(duì)小鼠腹部皮下血管的光聲成像的能力,為本課題組開展利用基于藍(lán)光波段半導(dǎo)體激光器的光聲成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)高對(duì)比度的人體皮下毛細(xì)血管的快速檢測等研究,做出了理論以及實(shí)驗(yàn)可行性方面的驗(yàn)證工作。
【學(xué)位授予單位】：江西科技師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;TN248.4
【圖文】：

聲波傳輸位置幅值與傳播時(shí)間的關(guān)系可以用光 222 21,, ,ppH tp t p tc t C t rr r c 為聲速，pC 為溶液比熱容，p 為等壓膨脹系數(shù)，H( r , t )質(zhì)中沉積的熱量的函數(shù)， p r ,t 依賴于各種力學(xué)、熱力學(xué)取決于 Gr u neisen系數(shù) (r)和組織的吸收系數(shù)。在光聲成像中，通常認(rèn)為不同組織類型之間的力學(xué)和熱力可以近似認(rèn)為它們是空間不變的。可以假設(shè)圖像對(duì)比度是射特性所決定的。事實(shí)上，光學(xué)吸收往往占主導(dǎo)地位，因?yàn)椤盎谖铡钡某上穹绞健Ｈ欢�，重要的是要認(rèn)識(shí)到這與吸收系數(shù)成正比。如式（2.1）可得知，產(chǎn)生的超聲波在緊密的聯(lián)系，即組織對(duì)光的吸收系數(shù)一定程度上決定了

這些因素并不會(huì)影響光聲信號(hào)的頻率特性，聲換能器的空間分布會(huì)直接影響系統(tǒng)的頻域信息，對(duì)信號(hào)的頻域分析是目前光聲技術(shù)的術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)方式聲成像技術(shù)的不斷發(fā)展，主要分為了兩類典顯微，其中光聲層析成像技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下二維圓柱形檢測幾何結(jié)構(gòu)在實(shí)際中很少用于方式，只需在圓形或圓弧上記錄，就可以以人員歡迎，源于其易于實(shí)現(xiàn)性和能獲得高保樣品，可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè) 360°角度孔徑的高幀速率運(yùn)行，它也可以實(shí)現(xiàn)為使用單個(gè)機(jī)的光聲成像實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。雖然其被廣泛使用，求。

如圖2-2（c）所示，聲學(xué)分辨率的光束斑大于聲焦點(diǎn)，其導(dǎo)致橫向分辨率由聲學(xué)焦斑尺寸決定。（a） （b） （c）圖 2-2 幾點(diǎn)典型的光聲顯微成像系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式[82]2.3.1 幾種基于半導(dǎo)體激光器的光聲成像系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)本文基于半導(dǎo)體激光器搭建光聲顯微成像系統(tǒng)，故介紹幾種基于半導(dǎo)體激光器的光聲成像系統(tǒng)的典型呈現(xiàn)方式�；诎雽�(dǎo)體激光器的光聲成像技術(shù)的主要實(shí)現(xiàn)方式包括兩種，但是其所使用的光源能量更低，得到的圖像信噪比較小，使得圖像的對(duì)比度較差，這也是近幾年光聲顯微成像技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。關(guān)于使用半導(dǎo)體激光器的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其一典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-3所示[74][75]，該系統(tǒng)為基于半導(dǎo)體激光的光聲斷層成像系統(tǒng)，開發(fā)了一種基于圓周掃描的LD-PAT 系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含四個(gè) 905nm 脈沖激光二極管，可實(shí)現(xiàn) 175W 峰值輸出功率、0.1%占空比和 500ns 脈沖持續(xù)時(shí)間。每一個(gè)半導(dǎo)體激光器輸出光耦合到光纖中，以照射到樣品表面。采用了脈沖寬度為 500ns 的激光二極管對(duì)光聲信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)，一個(gè) 3.5 MHz 聚焦的傳感器圍繞樣品旋轉(zhuǎn)

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳力,張淑儀;光聲顯微鏡對(duì)集成電路的分層成象[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);1988年03期

2 明長江;王連杰;;激光光聲技術(shù)應(yīng)用研究的若干進(jìn)展[J];紅外技術(shù);1988年03期

3 李存智 ,杜旭榮;脈沖固體光聲的實(shí)驗(yàn)研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1989年01期

4 張貴忠,俞鋼,李增發(fā),張光寅;變溫光聲附件的研制和應(yīng)用[J];光譜學(xué)與光譜分析;1989年06期

5 張倩;;感受初二[J];初中生輔導(dǎo);2007年08期

6 程剛;曹淵;劉錕;曹亞南;陳家金;高曉明;;光聲光譜檢測裝置中光聲池的數(shù)值計(jì)算及優(yōu)化[J];物理學(xué)報(bào);2019年07期

7 高麗麗;陶衛(wèi);趙輝;周倩;;用于無創(chuàng)血糖檢測的光聲池設(shè)計(jì)與研究[J];光學(xué)儀器;2012年02期

8 楊志強(qiáng);光聲控制打穴機(jī)[J];廣西農(nóng)業(yè)機(jī)械化;2004年05期

9 楊志強(qiáng);光聲控制打穴機(jī)[J];農(nóng)機(jī)科技推廣;2004年05期

10 章肖融;第九屆國際光聲光熱會(huì)議在南京舉行[J];應(yīng)用聲學(xué);1997年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉炎炎;;基于稀疏輪廓掃描的滑動(dòng)焦點(diǎn)光聲顯微成像方法[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

2 袁毅;楊思華;邢達(dá);;基于振鏡掃描的光聲顯微鏡用于細(xì)胞和血管成像[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

3 張建;袁毅;楊思華;邢達(dá);;光聲內(nèi)窺成像[A];中國光學(xué)學(xué)會(huì)2011年學(xué)術(shù)大會(huì)摘要集[C];2011年

4 楊思華;;活體光聲顯微鏡技術(shù)及其臨床應(yīng)用[A];廣東省生物物理學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

5 楊思華;;活體光聲顯微鏡技術(shù)及其臨床應(yīng)用[A];廣東省生物物理學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

6 邢達(dá);;生物組織的光聲與微波熱聲成像技術(shù)[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊）[C];2007年

7 邢達(dá);;在體多維度光聲分子成像的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用[A];第八屆全國光生物學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2013年

8 簡嘉;王志剛;;包裹印度墨水的多功能相變型造影劑雙模態(tài)顯像及光聲治療實(shí)驗(yàn)研究[A];中國超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)第三屆全國介入超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文匯編[C];2015年

9 簡嘉;王志剛;;包裹印度墨水的多功能相變型造影劑雙模態(tài)顯像及光聲治療實(shí)驗(yàn)研究[A];中國超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)成立30周年暨第十二屆全國超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)大會(huì)論文匯編[C];2014年

10 邢達(dá);;內(nèi)源分子特異性吸收的光聲無損醫(yī)學(xué)影像技術(shù)[A];“廣東省光學(xué)學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)交流大會(huì)”暨“粵港臺(tái)光學(xué)界產(chǎn)學(xué)研合作交流大會(huì)”會(huì)議手冊論文集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前2條

1 本報(bào)記者 張思瑋 通訊員 傅譚娉;借“光聲慧眼” 察臨床診療難點(diǎn)[N];中國科學(xué)報(bào);2019年

2 記者 張建列 通訊員 馮春;可實(shí)現(xiàn)光聲引導(dǎo)的腫瘤光熱治療[N];廣東科技報(bào);2016年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 孔慶霖;頻率域光聲斷層成像高性能重建算法研究[D];西安電子科技大學(xué);2019年

2 彭冬;光聲與光學(xué)多模融合成像方法及應(yīng)用研究[D];西安電子科技大學(xué);2017年

3 程任翔;光聲斷層成象系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用[D];南京大學(xué);2017年

4 陳浩;時(shí)間分辨光聲量熱法研究生物分子的瞬態(tài)光解反應(yīng)和納米生物材料的制備、表征及應(yīng)用[D];南京大學(xué);2003年

5 胡斌;稀土固態(tài)配合物的光聲位相分析及新型光聲池研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

6 劉婷;基于稀疏采樣的光聲顯微成像方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

7 伍政華;基于稀疏優(yōu)化重建方法的光聲圖像分辨率增強(qiáng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

8 趙斌興;基于壓電檢測的光聲技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

9 劉學(xué)彥;有限視角光聲斷層成像的迭代重建算法研究[D];東北大學(xué);2013年

10 李勇;橢球生物顆粒光聲波產(chǎn)生的理論及數(shù)值計(jì)算研究[D];南開大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 丁宇;基于光聲技術(shù)的血糖無損檢測與成像研究[D];江西科技師范大學(xué);2019年

2 姚清凱;基于脈沖二極管的光聲顯微成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];江西科技師范大學(xué);2019年

3 冷官冀;基于快速稀疏采樣的光聲顯微成像方法及系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2018年

4 賈藝璇;生物光聲內(nèi)窺成像中組織聲學(xué)異質(zhì)性的研究[D];華北電力大學(xué);2019年

5 陳懂;聲學(xué)分辨率光聲顯微成像系統(tǒng)的構(gòu)建與研究[D];云南大學(xué);2018年

6 王柏權(quán);透射共軸式光聲內(nèi)窺成像方法的研究[D];廣州大學(xué);2019年

7 赫明;基于光聲的手指關(guān)節(jié)成像系統(tǒng)研究[D];電子科技大學(xué);2019年

8 陳寧波;多光譜高分辨光聲顯微成像方法與實(shí)驗(yàn)研究[D];廣州大學(xué);2019年

9 金天;手持式光學(xué)分辨率光聲顯微鏡[D];電子科技大學(xué);2019年

10 季焱;中紅外LED光聲光譜法與微量乙烷氣體測量[D];武漢理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2765660