雙波長(zhǎng)數(shù)字鎖相光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近紅外光譜技術(shù)(Near-Infrared Spectroscopy,NIRS)作為一種生物檢測(cè)技術(shù)越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注,光學(xué)拓?fù)涑上窦夹g(shù)就是在近紅外光譜技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的,作為現(xiàn)有腦功能成像模態(tài)如腦功能磁共振成像(fMRI)、腦電圖(EEG)以及腦磁圖(MEG)等極為有效的補(bǔ)充,其在腦科學(xué)研究、臨床診斷和康復(fù)治療有著非常重要的意義。目前,市場(chǎng)上已經(jīng)推出了多種不同的近紅外光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng),但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴,難以普及,為此,設(shè)計(jì)

2、出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高的近紅外光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)一直是該領(lǐng)域研究者的努力方向之一。
　　我們?cè)O(shè)計(jì)了一種雙波長(zhǎng)數(shù)字鎖相光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng),本系統(tǒng)采用數(shù)字鎖相檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙波長(zhǎng)并行檢測(cè),并大大改善了系統(tǒng)測(cè)量的信噪比。采用光開(kāi)關(guān)則簡(jiǎn)化了系統(tǒng)對(duì)光源的編碼過(guò)程,同時(shí),本文在系統(tǒng)探測(cè)器的輸出端增加了增益可調(diào)放大器對(duì)輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行多檔放大,提高了系統(tǒng)探測(cè)靈敏度和靈活性,從而降低了系統(tǒng)對(duì)探測(cè)器的要求。此外,還設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集控制程序及界面。結(jié)合該

3、系統(tǒng)的特點(diǎn),我們選擇修正的Beer-Lambert定律作為重建算法模型,該算法簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好,在前期的定性研究中取得了較好的效果。
　　本文對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做了整體描述,還對(duì)每個(gè)組成部分做了詳細(xì)介紹,并且對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了可行性驗(yàn)證、仿體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及在體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)旨在以血紅蛋白的濃度變化為指標(biāo),最終實(shí)現(xiàn)腦功能成像研究。在仿體實(shí)驗(yàn)中,以和人體組織具有相似光學(xué)特性的仿體為目標(biāo)體,通過(guò)改變目標(biāo)區(qū)域吸收系數(shù)變化來(lái)達(dá)到模擬的目的,并