基于δ聲波場(chǎng)和近紅外光漫射理論的生物組織光學(xué)斷層成像技術(shù)研究.pdf

1、本文創(chuàng)新的提出一種基于δ聲波場(chǎng)和近紅外光漫射理論實(shí)現(xiàn)生物組織的光學(xué)斷層成像技術(shù)(DSF-DOT),并利用這種技術(shù)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)早期乳腺癌的光學(xué)檢測(cè).各章節(jié)的主要研究?jī)?nèi)容包括:第一章:緒論.本章綜合評(píng)述了在非均勻介質(zhì)中光散射理論和光逆散射理論的發(fā)展背景和國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,并在漫射理論框架內(nèi),闡述了本課題研究的現(xiàn)實(shí)意義和廣泛的應(yīng)用前景,還扼要說明了本論文的主要研究?jī)?nèi)容.第二章:漫射理論.這里簡(jiǎn)要地介紹了輸運(yùn)理論的一些基本概念、基本物理量和介質(zhì)光

2、學(xué)特性參數(shù)的物理意義和定義,得到輸運(yùn)理論的基本微分方程,進(jìn)一步通過對(duì)輸運(yùn)方程作漫射近似推導(dǎo)出適用于描述生物組織中光輸運(yùn)規(guī)律的漫射近似方程.第三章:實(shí)現(xiàn)δ聲波場(chǎng)的構(gòu)造.利用球面換能器把聲波很好地聚焦到生物組織內(nèi)某一微小區(qū)域上,進(jìn)一步通過對(duì)球面換能器激勵(lì)電壓的優(yōu)化設(shè)計(jì)很好地抑制了焦點(diǎn)周邊的振蕩聲壓,而且壓縮了聲壓分布的半寬,提高了聲壓分布的峰值,從而形成一個(gè)理想的δ聲波場(chǎng).第四章:利用δ聲波場(chǎng)和近紅外光實(shí)現(xiàn)乳腺腫瘤的精確定位.通過構(gòu)建一個(gè)δ

3、波形的聲波場(chǎng),作用到乳腺組織中從而改變組織內(nèi)某一點(diǎn)的光學(xué)特性參數(shù),這種改變對(duì)組織表面光分布的影響可以視為微擾,通過控制其作用點(diǎn)在深度上掃描,測(cè)得一系列乳腺組織表面一級(jí)微擾光分布,從中提取腫瘤與正常組織的差異特性,實(shí)現(xiàn)乳腺腫瘤的精確定位和大小測(cè)定.第五章:基于δ聲波場(chǎng)的生物組織光學(xué)斷層成像.通過構(gòu)建一個(gè)δ聲波場(chǎng)并作用到生物組織中,僅改變組織內(nèi)作用點(diǎn)上的光學(xué)特性參數(shù),并影響近紅外光在組織中的傳播特性而改變組織表面的光強(qiáng)分布.利用組織表面光強(qiáng)

4、改變量與作用點(diǎn)上組織光學(xué)參數(shù)改變量之間的內(nèi)在關(guān)系,可以通過對(duì)δ聲波場(chǎng)作用點(diǎn)上組織的掃描實(shí)現(xiàn)組織內(nèi)部的斷層成像.第六章:利用DSF-DOT實(shí)現(xiàn)早期乳腺腫瘤邊界的無損測(cè)定.利用基于δ聲波場(chǎng)和近紅外漫射理論的光學(xué)層析成像技術(shù)(DSF-DOT),很好的實(shí)現(xiàn)了在不同邊界模型下早期乳腺腫瘤邊界的測(cè)定,并考察了δ聲波場(chǎng)作用區(qū)域的大小對(duì)腫瘤邊界重構(gòu)的影響特性.第七章:δ聲波場(chǎng)對(duì)DSF-DOT成像分辨率的影響特性.利用漫射光層析成像(DOT)理論,引入一

5、個(gè)δ聲波場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)乳腺腫瘤圖像的重構(gòu),然后詳細(xì)考察了δ聲波場(chǎng)的模型結(jié)構(gòu)對(duì)早期乳腺腫瘤邊界重構(gòu)精度的影響.第八章:DSF-DOT技術(shù)中聲光系數(shù)的無損測(cè)定聲光系數(shù)(η)是DSF-DOT中一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)參數(shù),本章導(dǎo)出一種可以檢測(cè)均勻生物組織聲光系數(shù)的無損測(cè)量方法,其基本思想為:在生物組織中作用一個(gè)適當(dāng)頻率和相位的聲波后,將改變生物組織中光學(xué)參數(shù)的空間分布,從而改變組織表面的光強(qiáng)分布,故而利用測(cè)定聲波場(chǎng)作用前后組織表面一點(diǎn)處的光強(qiáng)改變量,就能測(cè)