本文關(guān)鍵詞：高分辨率血管內(nèi)光聲成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：目前我國(guó)每年心腦血管病的死亡人數(shù)約350萬(wàn),而易損斑塊破裂是導(dǎo)致急性心腦血管疾病的重要原因,因此臨床上需要一種可有效判別斑塊易損性的診斷工具。臨床上常用的冠狀動(dòng)脈造影、血管內(nèi)超聲、光學(xué)相干斷層成像等方法可提供斑塊的結(jié)構(gòu)信息,但無(wú)法提供化學(xué)成分信息,因而無(wú)法全面判斷斑塊易損性。新興的光聲成像技術(shù)在獲取斑塊組織成分方面表現(xiàn)出巨大潛力,但現(xiàn)有血管內(nèi)光聲成像仍存在分辨率較低、探頭尺寸較大以及成像速度慢的不足,難以滿足斑塊精細(xì)觀察的要求。因此,研究高分辨率血管內(nèi)光聲成像技術(shù)將有利于檢測(cè)易損斑塊。本文從以下幾個(gè)方面介紹了高分辨率血管內(nèi)光聲成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。在光聲理論部分中,文中從光聲信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理、聲波在組織中的傳播特性以及光聲信號(hào)接收方法等方面進(jìn)行分析,為光聲成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與搭建部分中,文中從硬件和控制軟件兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方面,首先根據(jù)提出的設(shè)計(jì)目標(biāo),提出了相應(yīng)的整體設(shè)計(jì)方案;然后通過(guò)對(duì)微小尺寸下光學(xué)聚焦、光聲探測(cè)以及精密拼裝等關(guān)鍵問(wèn)題的研究,設(shè)計(jì)并制作出聚焦光斑約20μm、外徑尺寸0.9 mm以及支持光聲/超聲成像的光聲探頭;最后根據(jù)光纖耦合效率影響因素的分析,設(shè)計(jì)并搭建了由光束整形、準(zhǔn)直、聚焦以及光纖耦合調(diào)節(jié)模塊組成的單模光纖耦合光路。在控制軟件設(shè)計(jì)方面,在系統(tǒng)工作流程的基礎(chǔ)上,根據(jù)系統(tǒng)硬件的同步時(shí)序以及數(shù)據(jù)采集時(shí)序,分別設(shè)計(jì)了控制主程序和數(shù)據(jù)采集程序的流程圖。在此基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了Lab VIEW系統(tǒng)控制界面的編程。基于以上的研究成果,已形成一套完整的高分辨率血管內(nèi)光聲成像系統(tǒng),且成像速度達(dá)到1幀/秒。在實(shí)驗(yàn)研究部分,文中設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試新建系統(tǒng)的性能。首先對(duì)光聲成像的信噪比以及分辨率進(jìn)行測(cè)定;然后對(duì)血管支架進(jìn)行掃描成像實(shí)驗(yàn),得到了三維光聲和超聲圖像;最后設(shè)計(jì)激發(fā)脂質(zhì)仿體產(chǎn)生光聲信號(hào)的實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示系統(tǒng)探測(cè)到了脂肪成分產(chǎn)生的光聲信號(hào),從而驗(yàn)證了對(duì)斑塊脂質(zhì)成分的識(shí)別能力。本文設(shè)計(jì)并搭建了一套高分辨率血管內(nèi)光聲成像系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上得到了血管支架的三維光聲/超聲圖像以及脂質(zhì)仿體的光聲信號(hào),驗(yàn)證了該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用潛力。通過(guò)本文的工作,可以預(yù)見(jiàn)發(fā)展高分辨率血管內(nèi)光聲成像技術(shù)將有利于提高斑塊易損性的診斷,有望為降低急性心腦血管疾病提供幫助。
【關(guān)鍵詞】：血管內(nèi)成像 光聲成像 高分辨率 易損斑塊
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R540.4;O426.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究意義9
• 1.2 易損斑塊的影像學(xué)檢測(cè)方法9-11
• 1.3 光聲成像技術(shù)的介紹11-12
• 1.4 血管內(nèi)光聲成像的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.5 本論文主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 血管內(nèi)光聲成像技術(shù)的理論基礎(chǔ)16-22
• 2.1 光聲信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理16-19
• 2.1.1 光聲效應(yīng)產(chǎn)生條件16-17
• 2.1.2 初始光聲壓力的推導(dǎo)17-18
• 2.1.3 光聲的波動(dòng)方程18-19
• 2.2 光聲信號(hào)在組織中的傳輸19-21
• 2.2.1 基本聲學(xué)參量介紹19-20
• 2.2.2 超聲衰減對(duì)光聲成像的影響20-21
• 2.3 光聲信號(hào)的接收方法21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 血管內(nèi)光聲成像系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)22-37
• 3.1 系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)22-27
• 3.1.1 總體設(shè)計(jì)目標(biāo)22-23
• 3.1.2 總體設(shè)計(jì)方案23-27
• 3.2 高分辨血管內(nèi)光聲成像探頭的設(shè)計(jì)27-31
• 3.2.1 成像探頭的設(shè)計(jì)方案27-29
• 3.2.2 成像探頭的ZEMAX模擬29-31
• 3.2.3 成像探頭的精密拼裝31
• 3.3 單模光纖耦合光路的設(shè)計(jì)31-36
• 3.3.1 耦合光路的設(shè)計(jì)方案31-34
• 3.3.2 耦合光路的搭建與調(diào)節(jié)34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第4章 血管內(nèi)光聲成像系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)37-46
• 4.1 系統(tǒng)的工作流程37-38
• 4.2 系統(tǒng)控制主程序的設(shè)計(jì)38-40
• 4.2.1 硬件同步時(shí)序38-39
• 4.2.2 控制主程序的流程圖39-40
• 4.3 數(shù)據(jù)采集程序的設(shè)計(jì)40-43
• 4.3.1 數(shù)據(jù)采集時(shí)序41
• 4.3.2 數(shù)據(jù)采集程序的流程圖41-43
• 4.4 電動(dòng)平移臺(tái)控制程序的設(shè)計(jì)43-44
• 4.5 Lab VIEW系統(tǒng)控制界面44-45
• 4.6 本章小結(jié)45-46
• 第5章 血管內(nèi)光聲成像系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究46-56
• 5.1 系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)46-50
• 5.1.1 系統(tǒng)分辨率的測(cè)試46-48
• 5.1.2 系統(tǒng)成像范圍的測(cè)試48-50
• 5.2 心臟血管支架的光聲成像研究50-51
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置50-51
• 5.2.2 支架的光聲/超聲圖像51
• 5.3 斑塊脂質(zhì)仿體的光聲成像研究51-55
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)裝置與過(guò)程52-55
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-64
• 致謝64

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 刁健;自聚焦透鏡光學(xué)準(zhǔn)直系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：865243