声学分辨率光声显微镜系统设计与实现
通过成像获得组织信息是生物医学检测诊疗的主要方法，本文首先对主流的生物医学成像手段做了简要叙述，分析了纯光学成像的组织散射特性屏障，而其它单一的成像方式也各有缺陷。生物组织不同吸收体的光谱特异性吸收曲线结合光声效应，催生出了光学吸收，声学发射的成像方式，为生物医学成像开辟了新的方向。光声成像技术凭借高光吸收对比度，大超声成像深度的优势，从20世纪末开始得到迅猛的发展其中一个重要技术是声学分辨率光声显微镜，在生物医学检验中具有广泛的应用。 在详细说明光声成像的原理，推导了光声信号的产生和信噪比公式。介绍了短脉冲激发和强度调制的连续激光激发两种光声信号的产生方式，前者信噪比高，系统成本大，而后者信噪比低，系统紧凑，成本低。 通过分析所研究的声学分辨率光声显微镜的现状。从已有的声学分辨率光声显微镜出发，说明了目前的声学分辨率光声显微镜照明方式的主流设计方案在明场、暗场照明方式切换，光能利用率等方面所存在的不足，一定程度上限制了声学分辨率光声显微镜系统的应用范围。提出了两种能够提高光能利用率，可实现明场暗场照明声学分辨率光声显微镜系统设计，利用凸透镜对光束的会聚功能，对发散环形光束产生一定程度的聚焦，减小环形光束的环带尺寸，蒙特卡罗模拟结果显示，最终入射在组织表面的光斑直径得到有效减小，组织中超声换能器有效探测区域的光能流量分布达到最多6倍的增强，因此光声信号强度也得到相应的线性增强；声学分辨率光声显微镜探测深度可达厘米级。综合考虑成本和安装难度了，选择了成本低和安装难度小的方案。并对所有硬件组成和操作控制软件做了简要介绍。 最后，使用直径10μm的钨丝测得系统的分辨率约为180μm。使用强散射仿体测得系统成像深度约8mm。通过小鼠实验，观测到了清晰的血管网络和纳米颗粒进入前哨淋巴结的现象，证明了所设计的声学分辨率光声显微镜的可行性。
生物医学检验;声学分辨率光声显微镜系统;光声成像;图像分辨率
中国计量大学
硕士
光学工程
石岩;宋亮
2015
中文
R318
64
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）