基于多元阵列探测器的快速光声层析成像.pdf

华南师范大学
硕士学位论文
基于多元阵列探测器的快速光声层析成像
姓名:尹邦政
申请学位级别:硕士
专业:光学
指导教师:邢达
20040601
中文摘要咚偈莶杉硐低常丝ú捎肬的总线接口协议,每秒传输速率面讨论了该系统的设计,并给出了在卸酝獠慷涌獾牡饔梅椒以及绦虻纳杓品椒ā4瞬杉ㄓτ糜诔⑷醴⒐獾ス庾蛹剖赴法与现有的成像方法比较,具有快速方便的特点,将它应用于生物组织的光声成现光声成像,同时能够实现超声成像,还能够实现光声和超声结合成像,这种结小不同的物体应该采用不同带宽探测器采集光声信号或者取宽带探测器的不同本工作首先设计开发了以图形化编程语言Sτ贸绦蚩7⑵教ǖ达/罡卟裳饰唤瞿芄皇迪侄阅D庑藕诺母咚俨杉般的输入输出功能,而且能够实现高速的计数功能。着重从硬件和软件方能分析仪,实现了相关检测的全程自动化测量,该仪器能够灵敏、直接并有对照性地检测超微弱化学发光。其次,在高速采集卡的基础上设计研制了基于多元线性阵列探测器系统的快速光声层析成像装置,首次实现了基予多元阵列探测器的光声成像。该装置和方像,有望成为一种组织功能在体成像的新方法,并发展成为一种低成本的实用的临床诊断装置。最后,在基于相控聚焦的多元线性阵列探测器进行快速光声层析成像的方法和装置上,实现了模拟物质的光声层析成像。实验中采用波长为隹砦谋镀礠—す馄髯魑<し⒐庠础6嘣O咝哉罅刑讲馄饔个振元组成,采用相控聚焦的方法成像,每次由个振群的探测器接受信号并合并罚一幅图像由“路这样的信号组成。实验结果能够正确反映样品中的光学吸收分布。文中详细讨论了多元线性阵列探测器系统的组成和实现方法以及实验装置的组成,相控聚焦的成像算法在多元线性阵列探测器中的应用。该系统不仅能够实合成像为生物组织的功能成像提供更丰富的信息,并进行了光声和超声结合的成像实验。同时讨论了不同频带的光声信号对光声成像的影响,当探测器的带宽范围与光声压频谱范围基本吻合时,损失的频率成份较少,成像效果较好。针对大的频带范围进行重建。总之,利用:际跏迪帜D夂褪中藕诺目焖俨杉⒄氚缘挠
用到实验仪器中实现便捷式采集。在此基础上研制的细胞功能分析仪将在细胞的化学发光检测以及相关的临床应用方而具有重要的应用前景,同时开发的多元阵列探测器系统在生物组织的光声成像以及无损检测方面有着同样的应用前景。关键词:琇,高速数据采集,光声成像,线性阵列探测器,相控聚焦中文摘要
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第一章序论课题研究的目的及意义和地址、中断资源的限制不可能挂接很多设备。而通用串行总线事件触发后一段有限时间长度的有效数据的场合,比如光声成像,需要的是激光其内部的状况,这种方法与传统的超声探测或跋穹椒ㄏ啾龋梢郧稚在工业生产和科研的各行业,常常利用或工控机列各种数据进行采集。这其中有很多地方需要对各种数据进行采集,如液位、温度、压力、频率等。现在常用的采集方式是数据采集板卡,常用的有疍卡以及等总线板卡。采用板卡不仅安装麻烦,容易受机箱内环境的干扰,而且由于受计算机插槽数量虺芔某鱿浚芎玫亟饩隽艘陨险庑┏逋唬芄缓苋菀椎厥迪值成本、高可靠性、多点的数据采集系统。哂兴俣瓤最高传输速度达易于扩展、能够采用总线供电、使用灵活等主要优点口】,使得莶杉ㄔ诒憬菔缴璞钢械玫焦惴旱挠τ谩;⒒赨的高速采集卡具有较高的实用价值。,但不能提供实时传输,因此适合应用到采样率要求高,照射后较短的一段时间内的光声信号奔涑ざ逃胙返拇笮〖吧吹教讲馄鞯距离以及声波在介质中的传播速度有关近年来,光声层析成像技术的研究受到越来越多的关注【霉馍藕攀现生物组织的层析成像,因为不同位置的吸收体产生的光声信号能通过一定的算法重建出来。由于光声信号携带了其内部丰富的特征信息,可以用来判断和甄别阻抗或者湎叩奈障嗤庋Р问煌拇庋罚庖坏愣栽缙诘牟”组织特别重要,因为早期的病变组织的缛橄侔声阻抗和湎叩奈特性和周围正常组织没有明显的差异,但是由于病变组织的代谢比周围的正常组织有很大的差异口焕纾缙诎┍渥橹芪У拿秆9芫蚅常组织要丰富得多,而且血氧含量高,这就导致它与周围正常组织的光学特性有较大差异,利用光声信号就可以根据生物病变组织和正常组织的代谢功能差异来成像,从而可做出诊断,提高诊断的准确度;但是由于生物组织很复杂,对生物组织中光声信号痵⑸璞赴沧昂团渲萌菀住
本研究领域的发展及现状的精确测量是对其特征进行分析、诊断和成像的前提。目前一般用单探测器测量在测量点的叠加,因此再重建被测体内光声图像或判断其内部确切点的信号比较困难,需要多点测量和复杂的算法处理数据,计算量非常大;而且对于生物组织息:第二,通过多元的相控