動態(tài)擴散光層析成像中多波長數(shù)字鎖相光電檢測技術(shù)研究.pdf

1、擴散光學(xué)層析成像(Diffuse Optical Tomography,DOT)技術(shù)是在生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)理論基礎(chǔ)和現(xiàn)代光電子技術(shù)上發(fā)展起來的新型生物醫(yī)學(xué)成像模態(tài),其目標(biāo)是重建高散射媒質(zhì)光學(xué)特性的空間分布,如何實現(xiàn)動態(tài)、快速、準(zhǔn)確的成像性能已成為DOT成像技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵問題之一。
　　 DOT系統(tǒng)中采用多波長測量可以量化氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白以及其他組織結(jié)構(gòu)或外加的造影劑的含量,提高診斷的特異性和靈敏度。本文將多波長測量與數(shù)字

2、鎖相技術(shù)相結(jié)合,通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)字鎖相、均值濾波以及特定的調(diào)制和采樣約束條件設(shè)置,以求實現(xiàn)對多個波長和掃描位置下光電信號的并行測量和有效分離,大大提高多波長DOT成像的動態(tài)測量時間分辨率,并有效抑制系統(tǒng)的多種噪聲。
　　 作為動態(tài)DOT系統(tǒng)中數(shù)字鎖相檢測技術(shù)研究的重要任務(wù),本文設(shè)計了多通道直接數(shù)字頻率合成(Direct digital synthesis,DDS)信號發(fā)生器,以滿足多波長數(shù)字鎖相檢測對多頻率正弦調(diào)制源的需求。DD

3、S是采用數(shù)字技術(shù)產(chǎn)生頻率和相位可調(diào)信號的一種技術(shù),它的主要優(yōu)點是輸出頻率和相位能夠在數(shù)字處理器的控制下精確而快速地變換,可以實現(xiàn)兩個頻率間的跳變并保持相位連續(xù)性。本多通道直接數(shù)字頻率合成器主要由PC機、單片機控制模塊、DDS芯片AD9831、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、可編程放大電路、電源管理、串行通信、LabVIEW控制界面等幾個模塊組成。它可以在LabVIEW控制界面的控制下產(chǎn)生多通道、多頻率、多幅值的正弦信號。
　　 作為多波長數(shù)字

4、鎖相檢測研究工作的重點,本文編寫了數(shù)字鎖相算法程序,搭建了包括半導(dǎo)體激光二極管光源,DDS信號調(diào)制源,聚丙烯仿體,硅光電二極管探測器,數(shù)據(jù)采集卡等的光電檢測平臺,對數(shù)字鎖相算法進(jìn)行了基于MATLAB的仿真模擬和面向動態(tài)DOT系統(tǒng)的實驗驗證。通過不同數(shù)量的調(diào)制頻率效果對比、采樣約束條件有效性驗證、歸一化測量值與理論值對比等一系列實驗,表明本文中的多波長數(shù)字鎖相檢測技術(shù)具有較高的算法準(zhǔn)確度,每個調(diào)制頻率相應(yīng)的測量結(jié)果不受其他調(diào)制源影響,實現(xiàn)