声辐射力增强的近红外光血流测量技术研究
发布时间：2020-12-12 10:37
漫射相关光谱(Diffuse Correlation Spectroscopy,DCS)是一项利用光场的时间自相关信号测量微血管系统血流(Blood Flow Index,BFI)的新兴技术。在某些情况下,正常组织和病理组织的血流差异不十分明显,本文目的是通过超声技术来增强DCS血流测量的对比度,分析了不同超声模式下声辐射力(Acoustic Radiation Force,ARF)与BFI的对应关系,主要工作如下:(1)建立了超声发射与声波在生物组织中传播过程的有限元仿真模型。首先在有限元仿真软件COMSOL Multiphysics中建立超声换能器阵列与传播介质的几何模型,添加相应的物理场和边界条件实现物理场耦合。然后使用MATLAB编程产生参数可控的正弦脉冲或矩形脉冲,驱动有限元模型中的换能器阵列发射平面波束或聚焦波束。最后以可视化的形式仿真声波在介质中传播时声学参数的变化情况,取得目标探针处的声压变化情况,并导出不同超声模式下ARF的大小关系。(2)完成了声辐射力作用下的DCS血流测量仿体实验。首先在超声研究平台Verasonics Vantage 64 LE上进行超声序列编程...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
使用UTL技术对自相关曲线的调制效果
超声仿真与实验对应关系
中北大学学位论文16研究中使用的近红外漫射相关光谱（DCS）血流测量仪由实验室自行组建，依据DCS血流测量原理，通过光子在组织中的漫射时携带的信息进行血流提龋本仪器包含8个数据通道，可以在8个探测点同时进行数据采集，仪器的硬件系统主要由近红外激光器、光子探测器、数字相关器以及数据采集卡等模块组成，软件系统主要由控制显示界面和数据处理程序组成，能够实现硬件控制、数据采集处理与数据保存操作，最终通过算法处理取得自相关函数曲线或者血流信息（图2-2）。图2-2DCS仪器系统整体结构图Fig.2-2OverallchartofDCSinstrumentsystem2.3.1DCS血仪流测量仪硬件模块（1）近红外激光器DCS血流测量仪通过采集光强的归一化的自相关函数（g2）提取血流值，近红外激光器是光学探测中使用的关键器件。本仪器中使用的红外光激光器（DL-785-120-SO）波长为785nm，相干长度为5米，远大于实际测量时的光子路径长度，输出功率为120mW。（2）单光子探测器光探测过程通过快速的光子计数实现，本仪器中使用的是购自加拿大Excelitas公司的单光子计数器（SPCM-780-13-FC），内部关键器件为APD，具有低噪声，高灵敏度的优点，当探测光纤将从组织逸出的光子收集并传输到APD时，光信号将被转换成电信号，光子转换为光电子，探测器将光子信号转换为TTL电平脉冲信号进行输出。2.3DCS血流测量仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]声辐射力弹性成像联合超声造影对甲状腺滤泡型肿瘤的诊断价值[J]. 李宁,杨丽春,王丽伟,丁林. 放射学实践. 2020(05)
[2]驻波声场中悬浮临界密度及稳定性研究[J]. 金硕,严琪琪,李成翊,张兆航,黄安平. 大学物理. 2020(05)
[3]可穿戴式持续葡萄糖监测设备的研究现状[J]. 徐晓慧,李晖,王彬,曾冬冬. 中国医学物理学杂志. 2020(04)
[4]彩色多普勒超声联合高频超声在下肢深静脉血栓诊断中的应用[J]. 张艳,杨俊萍,张均. 血栓与止血学. 2020(02)
[5]光学相干断层成像技术在消化道疾病中的应用[J]. 李晓讴,刘芳,陈岩,杜时雨. 中日友好医院学报. 2020(02)
[6]ARFI技术在肝脏占位性病变鉴别诊断中的应用价值[J]. 肖蕾,王佳佳,张靖,王金萍. 影像研究与医学应用. 2020(05)
[7]辐射力天平法测量相控阵超声换能器的声功率（英文）[J]. 寿文德,贾龙洋,吉祥,胡兵. 声学技术. 2019(06)
[8]声辐射力的原理与应用[J]. 臧雨宸. 邵阳学院学报(自然科学版). 2019(04)
[9]一种时间相关吸收光谱技术分析新方法[J]. 周海波,邵杰,钱惠国,应朝福,张逸彪. 光谱学与光谱分析. 2019(03)
[10]结合Tikhonov正则化方法的近红外漫射光血流成像技术[J]. 张晓娟,徐金荣,桂志国,白馨,左佳,刘祎,尚禹. 中国医疗设备. 2018(12)
博士论文
[1]超声调制光学成像中声光作用机制及在血糖检测的应用[D]. 朱莉莉.福建师范大学 2013
硕士论文
[1]蒙特卡洛仿真在漫射光层析成像中的应用[D]. 郭则飞.浙江大学 2013
[2]基于DSP的超声多普勒血流频谱分析系统研究与实现[D]. 赵振华.云南大学 2010
本文编号：2912393
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
使用UTL技术对自相关曲线的调制效果
超声仿真与实验对应关系
中北大学学位论文16研究中使用的近红外漫射相关光谱（DCS）血流测量仪由实验室自行组建，依据DCS血流测量原理，通过光子在组织中的漫射时携带的信息进行血流提龋本仪器包含8个数据通道，可以在8个探测点同时进行数据采集，仪器的硬件系统主要由近红外激光器、光子探测器、数字相关器以及数据采集卡等模块组成，软件系统主要由控制显示界面和数据处理程序组成，能够实现硬件控制、数据采集处理与数据保存操作，最终通过算法处理取得自相关函数曲线或者血流信息（图2-2）。图2-2DCS仪器系统整体结构图Fig.2-2OverallchartofDCSinstrumentsystem2.3.1DCS血仪流测量仪硬件模块（1）近红外激光器DCS血流测量仪通过采集光强的归一化的自相关函数（g2）提取血流值，近红外激光器是光学探测中使用的关键器件。本仪器中使用的红外光激光器（DL-785-120-SO）波长为785nm，相干长度为5米，远大于实际测量时的光子路径长度，输出功率为120mW。（2）单光子探测器光探测过程通过快速的光子计数实现，本仪器中使用的是购自加拿大Excelitas公司的单光子计数器（SPCM-780-13-FC），内部关键器件为APD，具有低噪声，高灵敏度的优点，当探测光纤将从组织逸出的光子收集并传输到APD时，光信号将被转换成电信号，光子转换为光电子，探测器将光子信号转换为TTL电平脉冲信号进行输出。2.3DCS血流测量仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]声辐射力弹性成像联合超声造影对甲状腺滤泡型肿瘤的诊断价值[J]. 李宁,杨丽春,王丽伟,丁林. 放射学实践. 2020(05)
[2]驻波声场中悬浮临界密度及稳定性研究[J]. 金硕,严琪琪,李成翊,张兆航,黄安平. 大学物理. 2020(05)
[3]可穿戴式持续葡萄糖监测设备的研究现状[J]. 徐晓慧,李晖,王彬,曾冬冬. 中国医学物理学杂志. 2020(04)
[4]彩色多普勒超声联合高频超声在下肢深静脉血栓诊断中的应用[J]. 张艳,杨俊萍,张均. 血栓与止血学. 2020(02)
[5]光学相干断层成像技术在消化道疾病中的应用[J]. 李晓讴,刘芳,陈岩,杜时雨. 中日友好医院学报. 2020(02)
[6]ARFI技术在肝脏占位性病变鉴别诊断中的应用价值[J]. 肖蕾,王佳佳,张靖,王金萍. 影像研究与医学应用. 2020(05)
[7]辐射力天平法测量相控阵超声换能器的声功率（英文）[J]. 寿文德,贾龙洋,吉祥,胡兵. 声学技术. 2019(06)
[8]声辐射力的原理与应用[J]. 臧雨宸. 邵阳学院学报(自然科学版). 2019(04)
[9]一种时间相关吸收光谱技术分析新方法[J]. 周海波,邵杰,钱惠国,应朝福,张逸彪. 光谱学与光谱分析. 2019(03)
[10]结合Tikhonov正则化方法的近红外漫射光血流成像技术[J]. 张晓娟,徐金荣,桂志国,白馨,左佳,刘祎,尚禹. 中国医疗设备. 2018(12)
博士论文
[1]超声调制光学成像中声光作用机制及在血糖检测的应用[D]. 朱莉莉.福建师范大学 2013
硕士论文
[1]蒙特卡洛仿真在漫射光层析成像中的应用[D]. 郭则飞.浙江大学 2013
[2]基于DSP的超声多普勒血流频谱分析系统研究与实现[D]. 赵振华.云南大学 2010
本文编号：2912393
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