基于圆周扫描的内窥式频域检测系统及成像实验研究 生物医学工程专业论文.docx

ircumferentialScanandtheExperimentalStudywithImaging学科专业:生物医学工程研究生:杨彦双指导教师:赵会娟教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一二年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名: 导师签名:签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日摘要内窥式近红外漫射光成像技术是一种可用于内部器官癌症检测的新型光学测量技术,因其具有实时、无创的特点在癌症的早期诊断方面发挥着重要作用。为了有效的实现对早期宫颈癌的检测,本文在原有频域系统的基础上,建立了基于有效探测区理论(EffectiveDetectionRange,EDR)的内窥式圆周扫描成像系统。首先,为了实现基于EDR的内窥检测,设计了一种新型的内窥式旋转探头,仅用一根源光纤和一根探测光纤即可实现圆周扫描成像,简化了系统并降低成本。并利用蒙特卡洛模拟对光纤参数的选择提供理论指导。为了实现光垂直照射到宫颈内壁并垂直接收,探头的源光纤顶端加上一端切成45°斜面的自聚焦透镜,对光实现准直和偏折90°的作用,探测光纤直接将光纤顶端切成45°斜面,用于接收垂直于组织体壁的光。内窥探头的旋转精度的实验结果表明:%%,%%。其次,为了实现频域系统的自动化控制,本文在LabVIEW平台下,将内窥旋转探头和频域系统结合进行软件集成,从而节省人力和时间。并在不同的源探距离下验证了基于内窥探头频域系统的精度,实验结果表明,%%,另外,针对上述结果,本文对系统可能存在的误差原因及改进措施进行了分析和阐述。最后,在上述内窥式频域系统的基础上,本文分别利用固体仿体和仿宫颈组织对系统的成像能力进行了验证。在固体仿体实验中,分别对单目标仿体和双目标仿体的异质体进行了重构实验,结果表明:重构的目标体的位置和大小和实际的目标体基本一致,双异质体可被清晰分开,吸收和约化散射系数的量化度(QuantitativeRatio,QR)分别可达到25%和20%以上。仿宫颈组织的实验结果表明:重构异质体的位置正确,%%。综上所述,基于EDR的内窥式圆周扫描成像系统可获得合理的成像质量,为临床实验的实施打下了坚实基础。关键词:ear-InfraredDiffuseOpticalImagingTechnology(DOT)ans,whichplaysanimportantroleinearlycancerdiagnosisbecauseofitsreal-time,non--domainopticaldiffusetomographicimageofthecervix,anendoscopicimagingsystemofcircumferencescanningineffectivedetectionrange(EDR)hasbeendeveloped,whichisbasedonafrequency-,toachieveendoscopicdetection,,the