模擬生物組織頻域光聲成像檢測試驗研究.pdf

1、光聲成像（Photoacoustic imaging PAI）檢測具有非接觸、高對比度、高分辨率及深度探測等優(yōu)點，在生物組織醫(yī)學(xué)圖像診斷領(lǐng)域具有巨大潛力。頻域光聲成像（Frequency-Domain PAI）檢測技術(shù)采用低能量連續(xù)調(diào)制激光對樣品進行激發(fā)，利用聲探測器對調(diào)制激光誘發(fā)的調(diào)制聲波信號進行探測，通過對調(diào)制聲波信號特征（幅值與相位）進行分析，實現(xiàn)生物組織或材料特性的無損檢測，PAI兼具光學(xué)成像對比度大與聲學(xué)成像深度大的優(yōu)點，在生

2、物組織病變診斷及材料特性分析具有重要優(yōu)勢。本文針對模擬生物組織的頻域光聲成像檢測技術(shù)開展研究，主要開展了調(diào)制激光誘導(dǎo)光聲壓的一維數(shù)學(xué)模型建立、光聲頻域特性仿真分析、光聲頻域與位置掃描成像檢測系統(tǒng)研制及模擬生物組織的頻域掃描與位置掃描成像檢測試驗等研究。
　　首先，本文將生物組織模擬為半透明光散射介質(zhì)，基于漫射傳輸近似理論、熱傳導(dǎo)方程及彈性波動理論建立一維頻域光聲壓數(shù)學(xué)模型，利用該模型仿真分析了介質(zhì)吸收層特性參數(shù)（光吸收系數(shù)、散射系

3、數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴散系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、體積模量及吸收層厚度）對光聲信號頻域特性的影響及規(guī)律，同時利用Monte Carlo法對生物組織內(nèi)部光場分布進行仿真，研究組織參數(shù)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)對光場分布的影響。
　　其次，本文研制了頻域光聲掃描成像檢測試驗系統(tǒng)，其中包括光聲成像檢測試驗系統(tǒng)平臺搭建、掃描移動平臺驅(qū)動與自動控制編程和基于LabVIEW平臺光聲信號幅頻與相頻特性采集、分析及處理軟件系統(tǒng)開發(fā)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)位置掃描路徑規(guī)劃與選擇、頻域掃