實時空間頻域成像的理論與方法研究.pdf

1、在生物醫(yī)學基礎(chǔ)研究及臨床診斷中，獲得人體及生物體的形態(tài)學和功能學信息主要依賴于各類成像技術(shù)。生物組織擴散光學成像對于從微米到厘米層次組織結(jié)構(gòu)和功能的可視化是一種有效的方法。其中，空間頻域成像SFDI(SpatialFrequency Domain Imaging)作為一種新穎的非接觸、定量大視場的成像技術(shù)，可以快速映射出渾濁介質(zhì)（如生物組織）的光學特性。
　　本論文在空間頻域成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究了實時空間頻域成像方法并對高頻空間

2、頻域成像方法做了初步研究。1）針對傳統(tǒng)空間頻域成像需要多次成像才能夠解析出光學特性參數(shù)，我們創(chuàng)新地提出了實時空間頻域的核心技術(shù)即單次快照多頻解調(diào)SSMD(Single Snapshot Multiple-frequency Demodulation)方法，SSMD方法充分利用調(diào)和函數(shù)的正交性能夠從一個同時包含多個調(diào)制頻率的結(jié)構(gòu)光圖像中提取出調(diào)制傳遞函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function)，從而實現(xiàn)實時空間頻

3、域成像。通過比較在組織模擬液和活體組織分別利用SSMD和傳統(tǒng)三相移恢復出光學特性驗證了SSMD的性能。結(jié)果顯示，在成像中SSMD明顯提高采集速度、消除運動偽影和抑制噪聲。2）由于依賴于空間頻率的渾濁介質(zhì)反射率攜帶光學特性和深度信息，尤其是高頻空間頻域成像HSFDI(High SpatialFrequency Domain Imaging)可以測得散射介質(zhì)的相位函數(shù)重要特征，這些特征攜帶了介質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)信息。我們提出了基于光反射分析模型(

4、analytical lightreflectance model)的高頻空間頻域成像原理。通過均勻組織模擬液實驗驗證了高頻空間頻域成像對抑制邊界效應(yīng)的優(yōu)點;通過豬肉組織實驗驗證了基于擴散近似理論的傳統(tǒng)空間頻域成像在高頻情況下的不適用性，以及基于高頻光反射分析模型的高頻空間頻域成像得到的散射結(jié)構(gòu)系數(shù)SSI(Scattering Structural Index)可以清楚地顯示了組織結(jié)構(gòu)特征;通過腎癌組織、人體手心組織實驗進一步證明了高頻