基于邁克爾遜干涉儀的光聲成像
發(fā)布時(shí)間：2020-10-02 08:34
光聲成像由于成像分辨率高、深度大、能夠進(jìn)行功能成像且不具有電離輻射等優(yōu)勢(shì)而引起了廣泛的研究�；谶~克爾遜干涉儀探測(cè)的光聲成像因其具有大帶寬及高分辨率等特點(diǎn)而成為目前研究的熱點(diǎn)。本論文在研究生物仿體吸收、散射特性的基礎(chǔ)上,制作能夠模擬人體肌肉組織的生物仿體,利用自行搭建的光聲成像系統(tǒng)進(jìn)行光聲信號(hào)探測(cè),定量性地研究系統(tǒng)參數(shù)與生物仿體參數(shù)對(duì)光聲信號(hào)及成像的影響,并探索研究面陣探測(cè)CCD對(duì)光聲信號(hào)的檢測(cè)。制作能夠模擬人體肌肉組織的生物仿體,并對(duì)其吸收特性及散射特性進(jìn)行研究;標(biāo)定生物仿體中吸收物質(zhì)與散射物質(zhì)含量,使其光學(xué)特性與人體肌肉組織相一致。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在固定波長(zhǎng)為532 nm時(shí),生物仿體吸收系數(shù)與約化散射系數(shù)會(huì)隨生物仿體中吸收物質(zhì)與散射物質(zhì)含量增加呈現(xiàn)近線性增長(zhǎng)的變化,根據(jù)此定量的變化規(guī)律可以制作不同光學(xué)性質(zhì)的生物仿體。為了得到生物仿體內(nèi)部的光聲壓分布,搭建基于聲學(xué)探測(cè)的光聲成像系統(tǒng)并對(duì)光聲信號(hào)進(jìn)行探測(cè),給出系統(tǒng)的成像帶寬及軸向分辨率。利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)生物仿體的成像,得到仿體內(nèi)部的光聲壓分布。進(jìn)而研究生物仿體中生色團(tuán)濃度及深度對(duì)光聲壓分布影響的研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):生物仿體中生色團(tuán)濃度及深度均會(huì)影響光聲壓分布的信噪比,除此之外,生色團(tuán)濃度也會(huì)影響光聲壓分布的范圍。將邁克爾遜干涉儀作為探測(cè)手段,搭建基于邁克爾遜干涉儀的光聲成像系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)光聲信號(hào)的探測(cè)。分析光聲信號(hào)給出系統(tǒng)成像帶寬與軸向分辨率,并通過(guò)改變系統(tǒng)參數(shù)對(duì)成像系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:基于邁克爾遜干涉儀的光聲成像系統(tǒng)靈敏度遠(yuǎn)優(yōu)于基于聲學(xué)探測(cè)的光聲成像系統(tǒng);且光聲信號(hào)強(qiáng)度及信噪比隨泵浦光強(qiáng)度、探測(cè)光強(qiáng)度變化呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系�；诜蔷劢沟倪~克爾遜干涉光路采用CCD面陣成像器件探測(cè)光聲信號(hào),初步給出了有效的面陣成像信息。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：TH744.3
【部分圖文】：
圖 1-1 光聲效應(yīng)示意圖0 年 Bell 利用非連續(xù)光照射密閉在腔體內(nèi)的氣聲效應(yīng)，并且首次提出了光聲效應(yīng)這個(gè)概念[量描述，受限于當(dāng)時(shí)聲信號(hào)探測(cè)器的靈敏度，們對(duì)光聲效應(yīng)的研究興趣逐漸下降[2]。在此之應(yīng)一直未得到發(fā)展。直到二十世紀(jì)六十年代末供了強(qiáng)度較大的光源，Atwood 和 Kreuzer 等體的化學(xué)測(cè)量與吸收光譜的研究[3][4]。1973 年固體進(jìn)行研究[5]，為光聲效應(yīng)用于研究生物組紀(jì)七十年代到二十世紀(jì)八十年代早期，光聲效到九十年代中期，隨著高能脈沖激光的到來(lái)，物醫(yī)學(xué)成像[6]，接下來(lái)的幾年光聲成像相繼數(shù)的成像[7-10]。多光譜的光聲層析成像目前已[14-16]以及心血管疾病的研究[17][18]。
圖 1-2 (1) 光聲顯微鏡裝置示意圖，(2)裸鼠黑色素瘤細(xì)胞三維光聲成像圖，其中(a)為裸鼠黑色素瘤照片，(b)為分別利用 582 nm 及 764 nm 兩種波長(zhǎng)對(duì)血管和黑色素瘤進(jìn)行光聲成像后的合成圖，(c)為黑色素瘤三維光聲成像圖，(d)為黑色素瘤光聲成像橫截面圖，(e) 利用蘇木精和伊紅染色后黑色素瘤光聲成像橫截面圖[27]2016 年 Junjie Yao 等人利用由環(huán)形超聲探測(cè)器組成的光聲成像系統(tǒng)對(duì)注射了 BphP1 的裸鼠腎臟進(jìn)行成像（BphP1 是一種可逆轉(zhuǎn)的、有開(kāi)關(guān)控制的非熒光色素細(xì)菌，這種細(xì)菌能夠在紅光以及近紅外光之間實(shí)現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)的光子開(kāi)關(guān)）。BphP1 在腫瘤細(xì)胞 U87 中表達(dá)并進(jìn)入左側(cè)腎臟，被表達(dá)的細(xì)胞具有相對(duì)較弱的吸收，分別利用 630 nm、780 nm 兩種泵浦光激發(fā)進(jìn)行成像，通過(guò)對(duì)比得到腫瘤細(xì)胞圖像[33]，如圖 1-3 所示。實(shí)現(xiàn)了分辨率為百納米的高分辨率成像。
圖 1-2 (1) 光聲顯微鏡裝置示意圖，(2)裸鼠黑色素瘤細(xì)胞三維光聲成像圖，其中(a)為裸鼠黑色素瘤照片，(b)為分別利用 582 nm 及 764 nm 兩種波長(zhǎng)對(duì)血管和黑色素瘤進(jìn)行光聲成像后的合成圖，(c)為黑色素瘤三維光聲成像圖，(d)為黑色素瘤光聲成像橫截面圖，(e) 利用蘇木精和伊紅染色后黑色素瘤光聲成像橫截面圖[27]2016 年 Junjie Yao 等人利用由環(huán)形超聲探測(cè)器組成的光聲成像系統(tǒng)對(duì)注射了 BphP1 的裸鼠腎臟進(jìn)行成像（BphP1 是一種可逆轉(zhuǎn)的、有開(kāi)關(guān)控制的非熒光色素細(xì)菌，這種細(xì)菌能夠在紅光以及近紅外光之間實(shí)現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)的光子開(kāi)關(guān)）。BphP1 在腫瘤細(xì)胞 U87 中表達(dá)并進(jìn)入左側(cè)腎臟，被表達(dá)的細(xì)胞具有相對(duì)較弱的吸收，分別利用 630 nm、780 nm 兩種泵浦光激發(fā)進(jìn)行成像，通過(guò)對(duì)比得到腫瘤細(xì)胞圖像[33]，如圖 1-3 所示。實(shí)現(xiàn)了分辨率為百納米的高分辨率成像。
本文編號(hào)：2832173
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類(lèi)】：TH744.3
【部分圖文】：
圖 1-1 光聲效應(yīng)示意圖0 年 Bell 利用非連續(xù)光照射密閉在腔體內(nèi)的氣聲效應(yīng)，并且首次提出了光聲效應(yīng)這個(gè)概念[量描述，受限于當(dāng)時(shí)聲信號(hào)探測(cè)器的靈敏度，們對(duì)光聲效應(yīng)的研究興趣逐漸下降[2]。在此之應(yīng)一直未得到發(fā)展。直到二十世紀(jì)六十年代末供了強(qiáng)度較大的光源，Atwood 和 Kreuzer 等體的化學(xué)測(cè)量與吸收光譜的研究[3][4]。1973 年固體進(jìn)行研究[5]，為光聲效應(yīng)用于研究生物組紀(jì)七十年代到二十世紀(jì)八十年代早期，光聲效到九十年代中期，隨著高能脈沖激光的到來(lái)，物醫(yī)學(xué)成像[6]，接下來(lái)的幾年光聲成像相繼數(shù)的成像[7-10]。多光譜的光聲層析成像目前已[14-16]以及心血管疾病的研究[17][18]。
圖 1-2 (1) 光聲顯微鏡裝置示意圖，(2)裸鼠黑色素瘤細(xì)胞三維光聲成像圖，其中(a)為裸鼠黑色素瘤照片，(b)為分別利用 582 nm 及 764 nm 兩種波長(zhǎng)對(duì)血管和黑色素瘤進(jìn)行光聲成像后的合成圖，(c)為黑色素瘤三維光聲成像圖，(d)為黑色素瘤光聲成像橫截面圖，(e) 利用蘇木精和伊紅染色后黑色素瘤光聲成像橫截面圖[27]2016 年 Junjie Yao 等人利用由環(huán)形超聲探測(cè)器組成的光聲成像系統(tǒng)對(duì)注射了 BphP1 的裸鼠腎臟進(jìn)行成像（BphP1 是一種可逆轉(zhuǎn)的、有開(kāi)關(guān)控制的非熒光色素細(xì)菌，這種細(xì)菌能夠在紅光以及近紅外光之間實(shí)現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)的光子開(kāi)關(guān)）。BphP1 在腫瘤細(xì)胞 U87 中表達(dá)并進(jìn)入左側(cè)腎臟，被表達(dá)的細(xì)胞具有相對(duì)較弱的吸收，分別利用 630 nm、780 nm 兩種泵浦光激發(fā)進(jìn)行成像，通過(guò)對(duì)比得到腫瘤細(xì)胞圖像[33]，如圖 1-3 所示。實(shí)現(xiàn)了分辨率為百納米的高分辨率成像。
圖 1-2 (1) 光聲顯微鏡裝置示意圖，(2)裸鼠黑色素瘤細(xì)胞三維光聲成像圖，其中(a)為裸鼠黑色素瘤照片，(b)為分別利用 582 nm 及 764 nm 兩種波長(zhǎng)對(duì)血管和黑色素瘤進(jìn)行光聲成像后的合成圖，(c)為黑色素瘤三維光聲成像圖，(d)為黑色素瘤光聲成像橫截面圖，(e) 利用蘇木精和伊紅染色后黑色素瘤光聲成像橫截面圖[27]2016 年 Junjie Yao 等人利用由環(huán)形超聲探測(cè)器組成的光聲成像系統(tǒng)對(duì)注射了 BphP1 的裸鼠腎臟進(jìn)行成像（BphP1 是一種可逆轉(zhuǎn)的、有開(kāi)關(guān)控制的非熒光色素細(xì)菌，這種細(xì)菌能夠在紅光以及近紅外光之間實(shí)現(xiàn)可逆轉(zhuǎn)的光子開(kāi)關(guān)）。BphP1 在腫瘤細(xì)胞 U87 中表達(dá)并進(jìn)入左側(cè)腎臟，被表達(dá)的細(xì)胞具有相對(duì)較弱的吸收，分別利用 630 nm、780 nm 兩種泵浦光激發(fā)進(jìn)行成像，通過(guò)對(duì)比得到腫瘤細(xì)胞圖像[33]，如圖 1-3 所示。實(shí)現(xiàn)了分辨率為百納米的高分辨率成像。
本文編號(hào)：2832173
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