面向臨床應(yīng)用的激光散斑血流成像系統(tǒng)研究.pdf

1、血流作為反映生物組織血液動(dòng)力變化的一個(gè)重要參數(shù),實(shí)現(xiàn)對其監(jiān)測在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究及疾病臨床診治等方面都具有重要意義。激光散斑血流成像技術(shù)相比于其他已有的血流監(jiān)測手段,具有實(shí)時(shí)、全場、高時(shí)空分辨率的優(yōu)勢,且可對血流變化進(jìn)行定量分析,因此,激光散斑血流成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用愈發(fā)引起重視,并將具有重大發(fā)展前景。但已有研究中,缺乏對激光散斑血流成像系統(tǒng)影響因素的綜合性分析,其應(yīng)用目前也往往局限于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究。因此,本文通過散斑圖像數(shù)值模擬與模型實(shí)驗(yàn)

2、相結(jié)合的方法,系統(tǒng)性分析了影響激光散斑成像系統(tǒng)性能的多個(gè)參數(shù),以此為指導(dǎo)設(shè)計(jì)構(gòu)建了應(yīng)用于大視場的同軸激光散斑成像系統(tǒng)并將其應(yīng)用于臨床皮膚病血流監(jiān)測,進(jìn)一步分析了與纖維內(nèi)窺鏡結(jié)合的內(nèi)窺激光散斑血流成像系統(tǒng)中傳光、傳像的問題,以實(shí)現(xiàn)生物體腔內(nèi)組織或深層組織的血流成像。
　　本文取得的主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過散斑圖像數(shù)值模擬和模型實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法系統(tǒng)性分析了影響激光散斑成像系統(tǒng)性能的多個(gè)參數(shù)及其影響規(guī)律。指出:在滿足一定

3、圖像信噪比的條件下,激光光強(qiáng)對散斑圖像的襯比影響很小,但光源相干性、偏振度下降,會(huì)增大成像系統(tǒng)的系統(tǒng)因子β;系統(tǒng)成像模塊的放大倍數(shù)和光圈數(shù)均會(huì)通過影響散斑圖像散斑顆粒大小而影響系統(tǒng)因子β,為滿足采樣定理,要求單個(gè)散斑應(yīng)至少占據(jù)兩個(gè)像素,但散斑顆粒增大會(huì)降低圖像空間分辨率和襯比計(jì)算精度;系統(tǒng)圖像采集模塊的噪聲水平升高會(huì)增大系統(tǒng)因子β,其曝光時(shí)間會(huì)影響系統(tǒng)的速度線性響應(yīng)范圍;實(shí)際應(yīng)用中,需考慮不同成像系統(tǒng)間、同一成像系統(tǒng)不同參數(shù)設(shè)置下系統(tǒng)因

4、子β的差異以實(shí)現(xiàn)流速測量結(jié)果的比對。由上述分析,為激光散斑血流成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了綜合指導(dǎo)。
　　(2)根據(jù)大視場的應(yīng)用需求設(shè)計(jì)構(gòu)建了同軸激光散斑血流成像系統(tǒng),分析了系統(tǒng)不同應(yīng)用條件對流速測量結(jié)果分析的影響:工作距離基本不影響流速相對變化的分析,但工作距離增大會(huì)使系統(tǒng)速度線性響應(yīng)范圍向高速方向發(fā)展;曝光時(shí)間不影響流速相對變化分析,針對大視場成像系統(tǒng)曝光時(shí)間不宜設(shè)置過短;觀測角度改變基本不影響流速相對變化的分析,但觀測角度增大

5、會(huì)降低視野范圍內(nèi)不同觀測點(diǎn)間的可比性;在滿足一定圖像信噪比條件下,強(qiáng)度均值對流速相對變化分析影響很小。進(jìn)而將該系統(tǒng)應(yīng)用于臨床皮膚病血流監(jiān)測,對病灶的定位與分級、治療效果評價(jià)及治療方案及時(shí)調(diào)整發(fā)揮了重要指導(dǎo)作用。
　　(3)為實(shí)現(xiàn)對生物體深層組織或腔內(nèi)組織進(jìn)行血流成像,將激光散斑血流成像技術(shù)與纖維內(nèi)窺鏡結(jié)合;提出了一種歸一化襯比分析方法(nLSSCA),克服了傳像光纖空間非連續(xù)采樣對散斑圖像空間統(tǒng)計(jì)特性的干擾,且相比于時(shí)間襯比分析方