基于激光激發(fā)聲表面波光譜技術(shù)檢測人體皮膚病變的研究.pdf

1、基于激光激發(fā)聲表面波光基于激光激發(fā)聲表面波光譜技術(shù)檢測譜技術(shù)檢測人體人體皮膚病變的研究皮膚病變的研究StudyofLaserGeneratedSAWSpectroscopyitsApplicationtoHumanSkinIrregularitiesDetection學(xué)科專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)研究生：路子沫指導(dǎo)教師：DanteDantes教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一三年十二月摘要摘要在醫(yī)學(xué)界，皮膚疾病的檢測和治療在很大程度上

2、依靠皮膚科醫(yī)生的視覺判斷。一個皮膚科醫(yī)生的培養(yǎng)需要多年的培訓(xùn)和臨床經(jīng)驗，然而即使如此，有些情況下視覺判斷仍無法給出準(zhǔn)確定量的信息。因此，通過一種能夠準(zhǔn)確的檢測皮膚疾病的方法來避免模棱兩可的判斷顯得尤為重要。本課題的主要研究目的是開發(fā)一種應(yīng)用激光聲表面波的新型非破壞式檢測系統(tǒng)以實現(xiàn)對皮膚病變的快速檢測，通過應(yīng)用激光激發(fā)聲表面波的傳播特性來檢測皮膚各層的特性以及探測皮膚各層發(fā)生的機械和幾何變化以判斷皮膚病變。與傳統(tǒng)超聲檢測方式不同，激光超聲

3、檢測法采用脈沖激光光束作為非接觸式激發(fā)光源在皮膚表面產(chǎn)生聲表面波。當(dāng)一個樣品表面被一個高頻的激光脈沖照射，由于吸收激光輻射，在局部產(chǎn)生熱膨脹，進而產(chǎn)生了聲表面波并沿樣品表面?zhèn)鞑?。激光激發(fā)聲表面波的特性很大程度上取決于激光光束的光學(xué)穿透和產(chǎn)生的熱擴散、待測材料的彈性參數(shù)和幾何特征。激光激發(fā)聲表面波檢測方法最大的優(yōu)勢在于無損激發(fā)，與檢測材料不發(fā)生物理接觸。本課題通過應(yīng)用有限元仿真技術(shù)來理解和分析激光源與皮膚組織之間相互作用，產(chǎn)生聲表面波的原

4、理以及波傳播過程中受到的影響和產(chǎn)生的變化，同時深入分析了皮膚病變尺寸不同和網(wǎng)格大小劃分不同對仿真結(jié)果的影響。本課題的主要研究工作有：介紹了人體皮膚以及皮膚各組成結(jié)構(gòu)的特性，分析了一些皮膚病變給皮膚機械和幾何參數(shù)帶來的變化。簡要介紹了激光激發(fā)聲表面波理論和聲表面波在樣品上傳播的原理，討論如何模擬激光激發(fā)聲表面波及其傳播過程。概述有限元建模原理和用于模擬激光激發(fā)聲表面波以及在表面?zhèn)鞑ミ^程的仿真步驟。介紹了理想人體皮膚的模型的建模，并利用激光