模擬生物組織頻域光聲成像檢測(cè)試驗(yàn)研究.pdf

1、光聲成像（Photoacoustic imaging PAI）檢測(cè)具有非接觸、高對(duì)比度、高分辨率及深度探測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在生物組織醫(yī)學(xué)圖像診斷領(lǐng)域具有巨大潛力。頻域光聲成像（Frequency-Domain PAI）檢測(cè)技術(shù)采用低能量連續(xù)調(diào)制激光對(duì)樣品進(jìn)行激發(fā)，利用聲探測(cè)器對(duì)調(diào)制激光誘發(fā)的調(diào)制聲波信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)對(duì)調(diào)制聲波信號(hào)特征（幅值與相位）進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)生物組織或材料特性的無(wú)損檢測(cè)，PAI兼具光學(xué)成像對(duì)比度大與聲學(xué)成像深度大的優(yōu)點(diǎn)，在生

2、物組織病變?cè)\斷及材料特性分析具有重要優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)模擬生物組織的頻域光聲成像檢測(cè)技術(shù)開(kāi)展研究，主要開(kāi)展了調(diào)制激光誘導(dǎo)光聲壓的一維數(shù)學(xué)模型建立、光聲頻域特性仿真分析、光聲頻域與位置掃描成像檢測(cè)系統(tǒng)研制及模擬生物組織的頻域掃描與位置掃描成像檢測(cè)試驗(yàn)等研究。
　　首先，本文將生物組織模擬為半透明光散射介質(zhì)，基于漫射傳輸近似理論、熱傳導(dǎo)方程及彈性波動(dòng)理論建立一維頻域光聲壓數(shù)學(xué)模型，利用該模型仿真分析了介質(zhì)吸收層特性參數(shù)（光吸收系數(shù)、散射系

3、數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、熱擴(kuò)散系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、體積模量及吸收層厚度）對(duì)光聲信號(hào)頻域特性的影響及規(guī)律，同時(shí)利用Monte Carlo法對(duì)生物組織內(nèi)部光場(chǎng)分布進(jìn)行仿真，研究組織參數(shù)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)光場(chǎng)分布的影響。
　　其次，本文研制了頻域光聲掃描成像檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)，其中包括光聲成像檢測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)搭建、掃描移動(dòng)平臺(tái)驅(qū)動(dòng)與自動(dòng)控制編程和基于LabVIEW平臺(tái)光聲信號(hào)幅頻與相頻特性采集、分析及處理軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)位置掃描路徑規(guī)劃與選擇、頻域掃