扩散光学成像硬件系统构建与性能测试

发布时间：2021-01-09 15:43

　　扩散光学层析成像（diffuse optical tomography,DOT）对组织功能的变化具有特异性、动态性和灵敏性,而且还具有使用安全、可靠,低成本等优势。因此,近红外扩散光学层析成像技术具有广泛的应用潜力和研究价值。目前,DOT技术主要的应用方面是脑功能成像和乳腺成像等。对于乳腺成像,如果组织发生癌变,就会具有明显的血管化特征,与正常组织相比对光的吸收较强,因此,DOT技术可以利用对乳腺内血红蛋白、水、脂类等内源性物质显像可以获得肿瘤组织与正常组织间生理参数的差异。针对DOT成像的优势,本文通过设计搭建DOT成像原型系统,旨在进一步研究DOT成像,将该技术应用于乳腺成像。在此基础上主要完成了以下几方面的工作:1.设计开发了一套DOT成像系统,包括硬件系统的实现和软件系统的开发。硬件系统主要包括三个部分,分别是激发模块、传输模块和探测模块,硬件系统的实现包括整体系统结构设计和硬件各模块器件选型。软件系统主要包括光开关控制程序与数据采集程序。2.系统设计过程中为了使用PMT模块的高动态范围,提出了PMT模块增益自动控制方法,使PMT模块可以根据探测位置不同使用不同的增益,从而提高... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【图文】：

氧合和脱氧血红蛋白的摩尔消光系数与波长的关系

第二章 组织体光学特性与光学系统结构设计15图2.5 近红外波段的组织主要发色团的吸收光谱如图 2.5 所示，组织体中具有吸收特性的发色团主要包括水、含氧血红蛋白（HbO）、血红蛋白（Hb）等[44]；从图中可以看出，波长范围在 750-850nm 处，含氧血红蛋白与血红蛋白的吸收特性高于水的吸收特性，而且水的吸收特性接近于零，因此，在该波段下，我们主要考虑含氧血红蛋白（HbO）和血红蛋白（Hb）两种发色团。其他发色团的影响相比含氧血红蛋白（HbO）和血红蛋白（Hb）可以近似忽略；或者将其他发色团视为背景吸收物质，可以通过多波长检测降低影响。多波长检测可以恢复血红蛋白浓度，由于正常组织与发生癌变的组织具有不同的血红蛋白浓度，所以我们可以将血红蛋白的浓度值作为临床医学检测的一个重要指标。组织体具有的散射特性与组织体的内部结构和排布密切相关

西安电子科技大学硕士学位论文16图2.6 激光二极管模块2.4 传输模块传输模块主要包括光开关与光纤，光开关的主要目的是激发与接收通道之间的切换，有利于数据的快速采集，可以实现部分器件复用，降低系统成本；光纤的主要目的是作为光传输的媒介，保障光信号到组织体与光信号到 PMT 模块之间信号的传输，尤其是我们设计的激发与接收二合一光纤，有效的降低了结构复杂度。2.4.1 激发与接收光纤设计在本系统中，我们总共采用了 16 根源光纤与 16 根探测光纤，分别对应于成像腔表面的 16 个源/探测位置。如图 2.7 所示

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2966947