光聲成像是近年來(lái)發(fā)展的一種新型的成像技術(shù)。該技術(shù)以光聲效應(yīng)為基礎(chǔ),通過(guò)檢測(cè)樣品產(chǎn)生的光聲信號(hào)來(lái)重建被測(cè)樣品的內(nèi)部信息。它同時(shí)具備了光學(xué)成像技術(shù)分辨率高和聲學(xué)成像技術(shù)穿透深度深的優(yōu)點(diǎn),可以提供高分辨率、高對(duì)比度的二維/三維圖像。論文開發(fā)了一套光聲顯微鏡機(jī)電控制系統(tǒng),并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件和軟件。然后,通過(guò)生物醫(yī)學(xué)成像實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的性能及可靠性。論文的主要工作如下:1、根據(jù)光聲成像的原理設(shè)計(jì)了光聲顯微鏡機(jī)電控制系統(tǒng)的技術(shù)方案。然后,對(duì)方案的各個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)地論證和設(shè)計(jì)。2、實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件控制部分和數(shù)據(jù)處理部分。其中,硬件部分主要包括:二維掃描平臺(tái)的控制、光纖光路的搭建、光聲信號(hào)的捕捉和信號(hào)的采集。3、采用商業(yè)LabVIEW軟件,編寫程序代碼實(shí)現(xiàn)了光聲成像系統(tǒng)的用戶控制面板和圖像顯示功能,包括二維掃描控制、串口通信、數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)。同時(shí),設(shè)計(jì)了命令控制軟件包,實(shí)現(xiàn)了對(duì)掃描平臺(tái)和上位機(jī)串口通信的控制。4、設(shè)計(jì)樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)試了整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上,采用該系統(tǒng)開展了光聲成像技術(shù)在微血管成像、器官成像等方面的初步研究。論文成功搭建了一套光聲顯微成像機(jī)電控制系統(tǒng)。然后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)在微... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光聲效應(yīng)示意圖

圖 2. 2 石墨烯材料的光聲信號(hào)成像理論程中，由于樣品吸收激光能量而產(chǎn)生局部的溫度上升，局部溫度的。壓力對(duì)組織的影響就會(huì)以壓力波（光聲信號(hào)）的形式進(jìn)行傳播，器陣列所接收。在壓力波產(chǎn)生的過(guò)程中有兩個(gè)重要的時(shí)間標(biāo)尺：熱弛s [39]。其中th 表示體元的熱擴(kuò)散時(shí)間，其定義為thcthd 2 像的空間分辨率，th 表示熱擴(kuò)散系數(shù)（m2/s）。體元的壓力弛豫時(shí)scsvd 速（m/s）。生物組織受到激光照射后，被照射區(qū)域受熱產(chǎn)生的膨脹

圖 2. 3 光聲斷層成像系統(tǒng)[58]2.4.2 光聲顯微成像系統(tǒng)光聲顯微成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)裝置如圖 2.4 所示�？烧{(diào)諧脈沖激光器（重復(fù)頻率為 20 Hz）的出射光束首先經(jīng)過(guò)分光鏡將光路分成兩個(gè)部分：一部分被光電二極管接收，作為參考信號(hào)并對(duì)檢測(cè)到的光聲信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；另一部分光束經(jīng)過(guò)圓錐透鏡后被發(fā)散，從而繞過(guò)了跟樣品保持共軸的超聲換能器，然后光束經(jīng)過(guò)一個(gè)設(shè)計(jì)的光學(xué)聚光鏡將光會(huì)聚到待測(cè)樣品上。調(diào)整超聲換能器相對(duì)于光學(xué)聚光鏡的垂直位置，從而保證光學(xué)焦點(diǎn)和聲學(xué)焦點(diǎn)重合，此時(shí)樣品所產(chǎn)生的光聲信號(hào)幅值最大、信號(hào)最強(qiáng)。光聲信號(hào)被超聲換能器所接收，再經(jīng)過(guò)放大器放大和數(shù)據(jù)采集卡 A/D轉(zhuǎn)換后送至上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖像重建。二維掃描平臺(tái)根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的同步信號(hào)，帶動(dòng)整個(gè)光路分別作 x 方向和 y 方向上的 B 掃描。當(dāng)系統(tǒng)掃描完成后，根據(jù)采集到的光聲數(shù)據(jù)即可重構(gòu)出樣品的三維光聲圖像。光聲顯微成像主要是通過(guò)聲聚焦或者光學(xué)聚焦，來(lái)追求成像系統(tǒng)的空間分辨率。由于它是通過(guò)逐點(diǎn)掃描的方式獲得光聲信號(hào)，因此不需要復(fù)雜的圖像重建算法。但是由于組織對(duì)光子的強(qiáng)散射作用，光聲顯微成像系統(tǒng)無(wú)法獲得深層組織的高分辨率成像。


本文編號(hào)：3306839