基于迈克尔逊干涉仪的光声成像
发布时间：2020-10-02 08:34
光声成像由于成像分辨率高、深度大、能够进行功能成像且不具有电离辐射等优势而引起了广泛的研究。基于迈克尔逊干涉仪探测的光声成像因其具有大带宽及高分辨率等特点而成为目前研究的热点。本论文在研究生物仿体吸收、散射特性的基础上,制作能够模拟人体肌肉组织的生物仿体,利用自行搭建的光声成像系统进行光声信号探测,定量性地研究系统参数与生物仿体参数对光声信号及成像的影响,并探索研究面阵探测CCD对光声信号的检测。制作能够模拟人体肌肉组织的生物仿体,并对其吸收特性及散射特性进行研究;标定生物仿体中吸收物质与散射物质含量,使其光学特性与人体肌肉组织相一致。实验发现:在固定波长为532 nm时,生物仿体吸收系数与约化散射系数会随生物仿体中吸收物质与散射物质含量增加呈现近线性增长的变化,根据此定量的变化规律可以制作不同光学性质的生物仿体。为了得到生物仿体内部的光声压分布,搭建基于声学探测的光声成像系统并对光声信号进行探测,给出系统的成像带宽及轴向分辨率。利用该系统实现对生物仿体的成像,得到仿体内部的光声压分布。进而研究生物仿体中生色团浓度及深度对光声压分布影响的研究。实验发现:生物仿体中生色团浓度及深度均会影响光声压分布的信噪比,除此之外,生色团浓度也会影响光声压分布的范围。将迈克尔逊干涉仪作为探测手段,搭建基于迈克尔逊干涉仪的光声成像系统,实现对光声信号的探测。分析光声信号给出系统成像带宽与轴向分辨率,并通过改变系统参数对成像系统进行优化。实验结果显示:基于迈克尔逊干涉仪的光声成像系统灵敏度远优于基于声学探测的光声成像系统;且光声信号强度及信噪比随泵浦光强度、探测光强度变化呈现正相关关系。基于非聚焦的迈克尔逊干涉光路采用CCD面阵成像器件探测光声信号,初步给出了有效的面阵成像信息。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH744.3
【部分图文】：
图 1-1 光声效应示意图0 年 Bell 利用非连续光照射密闭在腔体内的气声效应，并且首次提出了光声效应这个概念[量描述，受限于当时声信号探测器的灵敏度，们对光声效应的研究兴趣逐渐下降[2]。在此之应一直未得到发展。直到二十世纪六十年代末供了强度较大的光源，Atwood 和 Kreuzer 等体的化学测量与吸收光谱的研究[3][4]。1973 年固体进行研究[5]，为光声效应用于研究生物组纪七十年代到二十世纪八十年代早期，光声效到九十年代中期，随着高能脉冲激光的到来，物医学成像[6]，接下来的几年光声成像相继数的成像[7-10]。多光谱的光声层析成像目前已[14-16]以及心血管疾病的研究[17][18]。
图 1-2 (1) 光声显微镜装置示意图，(2)裸鼠黑色素瘤细胞三维光声成像图，其中(a)为裸鼠黑色素瘤照片，(b)为分别利用 582 nm 及 764 nm 两种波长对血管和黑色素瘤进行光声成像后的合成图，(c)为黑色素瘤三维光声成像图，(d)为黑色素瘤光声成像横截面图，(e) 利用苏木精和伊红染色后黑色素瘤光声成像横截面图[27]2016 年 Junjie Yao 等人利用由环形超声探测器组成的光声成像系统对注射了 BphP1 的裸鼠肾脏进行成像（BphP1 是一种可逆转的、有开关控制的非荧光色素细菌，这种细菌能够在红光以及近红外光之间实现可逆转的光子开关）。BphP1 在肿瘤细胞 U87 中表达并进入左侧肾脏，被表达的细胞具有相对较弱的吸收，分别利用 630 nm、780 nm 两种泵浦光激发进行成像，通过对比得到肿瘤细胞图像[33]，如图 1-3 所示。实现了分辨率为百纳米的高分辨率成像。
图 1-2 (1) 光声显微镜装置示意图，(2)裸鼠黑色素瘤细胞三维光声成像图，其中(a)为裸鼠黑色素瘤照片，(b)为分别利用 582 nm 及 764 nm 两种波长对血管和黑色素瘤进行光声成像后的合成图，(c)为黑色素瘤三维光声成像图，(d)为黑色素瘤光声成像横截面图，(e) 利用苏木精和伊红染色后黑色素瘤光声成像横截面图[27]2016 年 Junjie Yao 等人利用由环形超声探测器组成的光声成像系统对注射了 BphP1 的裸鼠肾脏进行成像（BphP1 是一种可逆转的、有开关控制的非荧光色素细菌，这种细菌能够在红光以及近红外光之间实现可逆转的光子开关）。BphP1 在肿瘤细胞 U87 中表达并进入左侧肾脏，被表达的细胞具有相对较弱的吸收，分别利用 630 nm、780 nm 两种泵浦光激发进行成像，通过对比得到肿瘤细胞图像[33]，如图 1-3 所示。实现了分辨率为百纳米的高分辨率成像。
本文编号：2832173
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TH744.3
【部分图文】：
图 1-1 光声效应示意图0 年 Bell 利用非连续光照射密闭在腔体内的气声效应，并且首次提出了光声效应这个概念[量描述，受限于当时声信号探测器的灵敏度，们对光声效应的研究兴趣逐渐下降[2]。在此之应一直未得到发展。直到二十世纪六十年代末供了强度较大的光源，Atwood 和 Kreuzer 等体的化学测量与吸收光谱的研究[3][4]。1973 年固体进行研究[5]，为光声效应用于研究生物组纪七十年代到二十世纪八十年代早期，光声效到九十年代中期，随着高能脉冲激光的到来，物医学成像[6]，接下来的几年光声成像相继数的成像[7-10]。多光谱的光声层析成像目前已[14-16]以及心血管疾病的研究[17][18]。
图 1-2 (1) 光声显微镜装置示意图，(2)裸鼠黑色素瘤细胞三维光声成像图，其中(a)为裸鼠黑色素瘤照片，(b)为分别利用 582 nm 及 764 nm 两种波长对血管和黑色素瘤进行光声成像后的合成图，(c)为黑色素瘤三维光声成像图，(d)为黑色素瘤光声成像横截面图，(e) 利用苏木精和伊红染色后黑色素瘤光声成像横截面图[27]2016 年 Junjie Yao 等人利用由环形超声探测器组成的光声成像系统对注射了 BphP1 的裸鼠肾脏进行成像（BphP1 是一种可逆转的、有开关控制的非荧光色素细菌，这种细菌能够在红光以及近红外光之间实现可逆转的光子开关）。BphP1 在肿瘤细胞 U87 中表达并进入左侧肾脏，被表达的细胞具有相对较弱的吸收，分别利用 630 nm、780 nm 两种泵浦光激发进行成像，通过对比得到肿瘤细胞图像[33]，如图 1-3 所示。实现了分辨率为百纳米的高分辨率成像。
图 1-2 (1) 光声显微镜装置示意图，(2)裸鼠黑色素瘤细胞三维光声成像图，其中(a)为裸鼠黑色素瘤照片，(b)为分别利用 582 nm 及 764 nm 两种波长对血管和黑色素瘤进行光声成像后的合成图，(c)为黑色素瘤三维光声成像图，(d)为黑色素瘤光声成像横截面图，(e) 利用苏木精和伊红染色后黑色素瘤光声成像横截面图[27]2016 年 Junjie Yao 等人利用由环形超声探测器组成的光声成像系统对注射了 BphP1 的裸鼠肾脏进行成像（BphP1 是一种可逆转的、有开关控制的非荧光色素细菌，这种细菌能够在红光以及近红外光之间实现可逆转的光子开关）。BphP1 在肿瘤细胞 U87 中表达并进入左侧肾脏，被表达的细胞具有相对较弱的吸收，分别利用 630 nm、780 nm 两种泵浦光激发进行成像，通过对比得到肿瘤细胞图像[33]，如图 1-3 所示。实现了分辨率为百纳米的高分辨率成像。
本文编号：2832173
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