扩散光学成像硬件系统构建与性能测试

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1、硕士学位论文Ｉ參Ｉ扩散光学成像硬件系统构建与性能测试Ｉ吕高旗作者姓名学校导师姓名、职称朱守平教授企业导师姓名、职称池峰高工申请学位类别工程硕士学校代码10701学号1512122921分类号R318密级公开西安电子科技大学硕士学位论文扩散光学成像硬件系统构建与性能测试作者姓名：吕高旗领域：生物医学工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：朱守平教授企业导师姓名、职称：池峰高工学院：生命科学技术学院提交日期：2018年5月ConstructionandPerformanceTestofDiffusionOpticalI

2、magingSystemAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinBiomedicalEngineeringByGaoqiLvSupervisor:ShoupingZhuTitle:ProfessorSupervisor:ChiFengTitle:SeniorEngineerMay2018摘要摘要扩散光学层析成像（diffuseopticaltomography，DOT）对组织功能的变化具有特异性、动态

3、性和灵敏性，而且还具有使用安全、可靠，低成本等优势。因此，近红外扩散光学层析成像技术具有广泛的应用潜力和研究价值。目前，DOT技术主要的应用方面是脑功能成像和乳腺成像等。对于乳腺成像，如果组织发生癌变，就会具有明显的血管化特征，与正常组织相比对光的吸收较强，因此，DOT技术可以利用对乳腺内血红蛋白、水、脂类等内源性物质显像可以获得肿瘤组织与正常组织间生理参数的差异。针对DOT成像的优势，本文通过设计搭建DOT成像原型系统，旨在进一步研究DOT成像，将该技术应用于乳腺成像。在此基础上主要完成了以下几方面的工作：1.设计开发了一套DOT成像系统，包

4、括硬件系统的实现和软件系统的开发。硬件系统主要包括三个部分，分别是激发模块、传输模块和探测模块，硬件系统的实现包括整体系统结构设计和硬件各模块器件选型。软件系统主要包括光开关控制程序与数据采集程序。2.系统设计过程中为了使用PMT模块的高动态范围，提出了PMT模块增益自动控制方法，使PMT模块可以根据探测位置不同使用不同的增益，从而提高PMT模块的探测效率，最后利用仿体实验验证了方法的可行性与准确性。3.为了保证系统的稳定、高效运行，对系统进行了性能测试，包括各模块器件的性能测试和系统整体性能测试。各模块器件的测试主要测试各器件的工作性能以及最

5、佳工作范围，系统整体性能测试主要测试系统线性度与稳定性。4.为了消除系统误差，使用了归一化方法与差分测量两种校正方法。并利用仿体实验对两种方法进行了实验验证，实验结果表明差分测量方法优于归一化测量方法。5.测试低频正弦调制信号对信噪比与图像重建效果的影响，进行了相关仿体实验，实验结果表明引入低频正弦调制信号可以提高信噪比与图像重建效果。关键词：扩散光学层析成像，PMT模块增益自动控制，误差校正，差分测量，正弦信号调制IABSTRACTABSTRACTDiffuseopticaltomography(diffuseopticaltomograph

6、y,DOT)isspecific,dynamic,andsensitivetochangesintissuefunction.Italsohastheadvantagesofsafety,reliability,andlowcost.Therefore,near-infrareddiffusionopticaltomographyhasawiderangeofapplicationpotentialandresearchvalue.Atpresent,themainapplicationsofDOTtechnologyarebrainfunct

7、ionimagingandbreastimaging.Forbreastimaging,ifthetissuebecomescancerous,itwillhaveobviousvascularizationcharacteristicsandabsorblightmorestronglythannormaltissue.Therefore,DOTtechnologycanbeusedtovisualizeendogenoussubstancessuchashemoglobin,water,andlipidsinthemammaryglandt

8、oobtainthedifferencesinphysiologicalparametersbetweentumortissuesandnormalt