新型光聲探測理論與方法的研究.pdf

1、光聲成像技術是一種新近發(fā)展的生物醫(yī)學影像技術，它結合了純光學成像的高對比度特性和純超聲成像的高穿透深度特性的優(yōu)點，同時具有無損傷、無電離效應等優(yōu)勢，正逐步成為生物組織無損檢測領域的一個研究熱點。近年來得到國內(nèi)外學者越來越多的關注和研究，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現(xiàn)圖像重建，其優(yōu)點是避免了聲波衍射效應的限制，因而可以實現(xiàn)高分辨率成像。但由于重構算法需要對成像物體進行掃描或數(shù)據(jù)平均處理等，所需時間較長，

2、難以實時、在位地成像。之前，我們課題組為了可以克服上述缺點，提出了利用聲透鏡直接對光聲信號成像。并結合了時間分辨技術，實現(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)量還沒有達到理想的結果。同時，系統(tǒng)需要做垂直掃描，難以進行實時成像。
　　 因此，本文一改以往對超聲信號的直接壓電探測，以利用光學方法去探測光聲信號為目的，基于“光聲-壓力-折射率改變或表面位移-光強信號變化”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，并對其進行了研究。該方法有望發(fā)展成為光聲實時成像裝置，將對生物醫(yī)學成像的發(fā)展起到積極的推動作用。全文內(nèi)容如下：
　　 第一，對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，對該方法的成像靈敏度特性進行了分析。經(jīng)過方法對比，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，并提出了該方法實現(xiàn)的關鍵要素。
　　 第二，介紹了激光多普勒技術原理，詳細推導了相關公式，通過數(shù)值仿真，對實驗結果進行分析，驗證了推導的正確性。
　　 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。對超聲信號的探測實驗結果進行了分析。
　　 第四，利用單自由度系統(tǒng)理論，解析了探測振鏡的響應問題。對系統(tǒng)光聲信號探測的實驗結果進