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基于环形阵列探测器的快速光声成像研究

基于环形阵列探测器的快速光声成像研究

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作者：周智斌湖南工业大学

学位级别：硕士

超声成像技术、X射线成像技术、核医学成像技术、核磁共振成像技术作为目前在生物医学工程领域主要的成像手段,一直以来备受人们的重视,且不断发展。但是这些传统的成像技术或多或少存在着某些缺陷。光声成像技术作为近年来刚刚兴起的... 详细信息

超声成像技术、X射线成像技术、核医学成像技术、核磁共振成像技术作为目前在生物医学工程领域主要的成像手段,一直以来备受人们的重视,且不断发展。但是这些传统的成像技术或多或少存在着某些缺陷。光声成像技术作为近年来刚刚兴起的一门无损检测技术已成为该领域关注和研究的热点。光声成像技术集合了超声成像技术和光学成像技术的优点,可以实现对组织的结构和功能成像,并获得无损伤、高分辨率、高对比度的医学影像。它广泛应用于乳腺癌的早期检测、脑部功能成像、血管结构成像等方面,并且取得了丰硕成果。本文主要基于环形阵列探测器的快速光声成像系统的软件设计、成像系统的硬件搭建、光声图像重建相关理论以及动物实验研究。具体包括了以下几个方面:(1)阐述了生物医学工程领域传统的六种成像技术优缺点,同时对光声成像技术的优点、光声效应、医学应用等方面进行了系统说明。着重论述了环形阵列探测器成像技术基本原理以及光声图像重建方法。(2)构建了以LOTIS TII公司生产的Q开关Nd:YAG激光器(532nm)作为激励源、环形阵列探测器作为光声信号采集核心的光声成像系统。(3)利用LABVIEW软件,编写了环形阵列探测器快速光声成像系统的相关程序框图;结合PCI-1757UP、GPIB-USB等构成了光声信号的采集系统;以MATLAB软件为基础的光声图像重建程序。采用模拟样品实验验证了系统的软硬件均能够实现设计要求,完成对光声信号的采集和光声图像的重建。(4)构建的基于环形阵列探测的快速光声成像系统,能够完全实现快速成像检测。光声信号采集和存储的整个过程仅需在4s以内,图像重建所需时间也可以在20s内完成,完全满足快速成像的实验要求,具有很好的发展前景。(5)利用环形阵列探测器快速光声成像系统对小白鼠脑部、大尺寸动物脑部、猪眼睛进行了实验研究,实验实现了快速光声成像的设计要求并获得了相关的实验数据及光声图像。其次,对如何提高光声成像分辨率和对比度做出了分析;对大尺寸动物脑部成像积累了相关经验;以及为光声成像技术在眼睛检测方面提供了相关的实验方法。

关键词：生物医学影像光声成像环形阵列成像系统图像重建

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