新型光聲探測理論與方法的研究.pdf

1、光聲成像技術(shù)是一種新近發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)影像技術(shù)，它結(jié)合了純光學(xué)成像的高對(duì)比度特性和純超聲成像的高穿透深度特性的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有無損傷、無電離效應(yīng)等優(yōu)勢，正逐步成為生物組織無損檢測領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。近年來得到國內(nèi)外學(xué)者越來越多的關(guān)注和研究，出現(xiàn)了各種光聲成像方法。目前大多數(shù)的成像方法都是依靠各種算法來實(shí)現(xiàn)圖像重建，其優(yōu)點(diǎn)是避免了聲波衍射效應(yīng)的限制，因而可以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。但由于重構(gòu)算法需要對(duì)成像物體進(jìn)行掃描或數(shù)據(jù)平均處理等，所需時(shí)間較長，

2、難以實(shí)時(shí)、在位地成像。之前，我們課題組為了可以克服上述缺點(diǎn)，提出了利用聲透鏡直接對(duì)光聲信號(hào)成像。并結(jié)合了時(shí)間分辨技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速光聲成像。然而，基于聲透鏡的光聲成像系統(tǒng)的分辨率不高，成像質(zhì)量還沒有達(dá)到理想的結(jié)果。同時(shí)，系統(tǒng)需要做垂直掃描，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)成像。
　　 因此，本文一改以往對(duì)超聲信號(hào)的直接壓電探測，以利用光學(xué)方法去探測光聲信號(hào)為目的，基于“光聲-壓力-折射率改變或表面位移-光強(qiáng)信號(hào)變化”的原理，提出了兩種新型的光聲探測方法

3、，即基于表面等離子體共振（SPR）的光聲探測方法和基于激光多普勒微振探測原理的光聲探測方法，并對(duì)其進(jìn)行了研究。該方法有望發(fā)展成為光聲實(shí)時(shí)成像裝置，將對(duì)生物醫(yī)學(xué)成像的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。全文內(nèi)容如下：
　　 第一，對(duì)Paltauf等人提出的基于棱鏡臨界全反射的光聲探測法的原理進(jìn)行分析，提出了基于SPR的光聲探測方法。通過matlab數(shù)值模擬，對(duì)該方法的成像靈敏度特性進(jìn)行了分析。經(jīng)過方法對(duì)比，指出其成像靈敏度優(yōu)勢，以及提高這一成

4、像方法靈敏度的主要途徑，并提出了該方法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵要素。
　　 第二，介紹了激光多普勒技術(shù)原理，詳細(xì)推導(dǎo)了相關(guān)公式，通過數(shù)值仿真，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證了推導(dǎo)的正確性。
　　 第三，基于激光多普勒微振探測原理，提出了激光多普勒光聲探測方法。介紹了該方法在最佳狀態(tài)下，其探測靈敏度與誤差率。對(duì)超聲信號(hào)的探測實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　 第四，利用單自由度系統(tǒng)理論，解析了探測振鏡的響應(yīng)問題。對(duì)系統(tǒng)光聲信號(hào)探測的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)