生物组织的光声和热声成像研究

发布时间：2017-05-18 10:18

  本文关键词：生物组织的光声和热声成像研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光声成像和热声成像是新近得以快速发展的两种无损医学成像方法。当用周期性短脉冲电磁波(通常是激光或微波)照射生物组织时,组织因快速吸收电磁能量而产生热膨胀,在空气中产生超声波,此超声波包含了生物组织的电磁波吸收分布信息。在组织周围用超声换能器扫描探测超声波,将获取的超声信号用相应的图像重建算法进行处理,就可以重建出生物组织内的电磁波吸收分布图像。光声成像和热声成像正是基于这样一个过程而产生的。光声、热声成像结合了纯光学或微波成像和纯超声成像的优点,具有高对比度和高空间分辨率的特点。光声成像和热声成像是基于不同的生物组织成分进行成像的,光声成像主要与生物组织的光吸收特性有关,而热声成像主要与生物组织的电导率、介电常数有关。在不久的将来,将两种成像方式结合起来,可以得到更多的组织信息,从而更加有助于进行生物组织的结构、功能成像和疾病检测。本文主要专注于光声、热声两种成像方式对骨关节这一生物组织的初期探索研究,主要内容包括以下几个方面:1、光声和热声成像的研究背景及发展现状,首先介绍了几种目前常用的生物组织成像方式,论述了光声和热声成像的发展历程及特点,之后,陈述了生物组织光声和热声成像的研究现状,并特别对骨关节组织的光声、热声成像的研究现状做了一定的描述。2、光声和热声成像的理论基础,从五个方面对其进行了论述,即光声和热声信号产生的机理,生物组织的声学特性包括衰减、吸收、散射等,光声和热声信号的检测方法、光声和热声图像的重建理论基础、光声和热声图像重建算法如反投影算法、延迟叠加算法等。3、骨关节组织的光声成像研究,先对实验中所用光声成像系统进行了描述,并对基于此系统进行的骨关节组织的离体和活体光声成像研究进行了陈述,对在某些特定位置处获得的光声信号进行了频谱分析,最后对图像重建结果进行了分析。4、骨关节组织的热声成像研究,先就实验室中的热声成像系统做了简单介绍,利用此套系统分别对离体骨关节和活体人的手指骨关节组织进行了热声成像的早期成像研究,对成像过程中获得的离体、活体热声信号进行频谱分析,并对成像结果做了一定的分析。此外,对骨关节组织的光声重建图像和热声重建图像进行对比分析,总结了在生物组织成像方面,光声成像和热声成像两者之间的主要区别。
【关键词】：骨关节组织 光声成像 热声成像 延迟叠加 图像对比
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R312
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景11-16
• 1.1.1 几种常用的医学检测手段11-14
• 1.1.2 光声和热声成像技术概述14-16
• 1.2 生物组织的光声和热声成像研究现状16-19
• 1.2.1 生物组织的光声和热声成像系统及重建算法16-17
• 1.2.2 骨关节组织的光声和热声成像研究现状17-19
• 1.3 本文主要内容19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第二章 光声和热声成像的理论基础21-39
• 2.1 光声和热声信号的产生机理21-22
• 2.2 生物组织的声学特性22-25
• 2.2.1 几种常用的声学参数22-24
• 2.2.2 超声波在生物组织中的衰减、吸收与散射24-25
• 2.3 光声和热声信号的检测方法25-27
• 2.4 光声和热声图像的重建理论基础27-30
• 2.5 光声和热声图像重建算法30-38
• 2.5.1 几种常用的光声和热声图像重建算法30-37
• 2.5.2 上述几种重建算法的特点37-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 骨关节组织的光声成像研究39-54
• 3.1 光声成像实验系统描述40-43
• 3.1.1 激光器的选择41-42
• 3.1.2 超声换能器的选择42-43
• 3.1.3 数据采集卡的选择43
• 3.2 离体骨关节组织的光声成像研究43-49
• 3.3 活体手指骨关节的光声成像研究49-53
• 3.4 离体骨关节和活体骨关节组织的光声成像对比53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 骨关节组织的热声成像研究54-63
• 4.1 热声成像实验系统描述54-56
• 4.2 离体骨关节组织的热声成像研究56-59
• 4.3 活体手指骨关节的热声成像研究59-61
• 4.4 骨关节组织的光声和热声成像对比61-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 本文工作总结63-64
• 5.2 研究前景展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-72
• 攻读硕士期间取得的研究成果72-73

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