二维光声成像技术在医学检测中基础的的研究

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1、中文摘要基于热声效应的光声成像技术，是以脉冲光作为激励源、声信号作为信息载体，通过对采集到的一组声信号进行图像重建处理得到组织内部结构信息的一种成像方法，这种方法有机地结合了光学成像和声学成像的特点，可以实现深层组织的高精度、高对比度成像检测，在医学应用领域中具有广阔的应用前景，成为医学影像技术领域的研究热点。本论文从光声信号产生的机理出发，进行理论分析、计算机仿真和理想模拟实验相结合的方法来研究和解决光声成像研究中遇到的实际问题，完成了相应的光声成像系统，实现了模拟样品、离体生物组织样品成像，成功地获得了

2、活体白鼠脑部血管成像图，为利用光声技术实现乳房癌早期诊断和小动物脑部功能成像的应用打下应有的理论和实验基础。主要工作内容包括；l、研究了光声成像技术的理论，提出了测量位置数和信号信噪比对成像质量的影响因素。用均方根距离作为成像质量的判据，发现了光声重建图像质量随着测量位置数或信号信噪比增加，呈幂指数上升趋势，存在一个的拐点，拐点位置由测量对象和测量实际情况决定。当测量位置数或信噪比大于该点时，二者的继续增加对成像质量的提高不是很显著，当测量位置数或信噪比小于该点时，重建图像质量会随着二者的减小而显著下降。这

3、一个结论为合理选择测量方案提供重要的理论依据。2、系统研究了介质光学参数对光声信号的影响。发现了吸收体周围介质的光学参数只通过改变光能量分布特性来影响光声信号的幅值，而对光声信号形状的影响较小，甚至没有影响。在重建图像中，只影响图像的对比度而不改变图像的精度。3、结合应用情况，在综合考虑测量位置数和信噪比与成像质量的关系前提下，提出了在测量时间有限的条件下测量方案的选取方法。为如何处理二者在实际应用中产生的矛盾提供了解决方案。4、研究了单段测量范围和多段测量范围对重建图像质量的影响，提出了根据测量范围来预测

4、重建图像中的成像盲点，或成像不可靠区域的方法。5、完成了一套光声成像系统的搭建，在国内率先开展了利用光声成像技术进行白鼠脑功能成像的工作，并成功地进行了活体白鼠脑部血管成像的研究，为下一步脑功能成像的研究提供可靠的实验平台。关键词：医学影像学，光声成像技术，医学应用，乳房癌诊断，功能成像ABSTRACTPhotoacousticimaging，whichmapsthedistributionoftheopticalabsorptionwithinbiologicaltissuesbyuseoftime-re

5、solvedlaser-inducedultrasonicsignals，isattractingincreasinginterestsinbiomedicalimaging．Asahybridimagingtechnique，ittakestheadvantagesofbothopticalandultrasonictechniquesinthatthereeonstrcuedimagehastheopticalcontrastsimilartotheopticaltechniqueswhileenjoy

6、ingthehighspatialresolutioncomparabletotheultrasound．Intheories，thisnovelmodalityCanimagetheobjectsembeddedseveralcentimetersdeepwithintargetswitharesolutionofseveraltensofmicrons．Inthisdissertation，thetheoreticalanalysis，computersimulation,andphantomexper

7、imentsareperformedtoinvestigateandresolvethepracticalproblemsinPA(Photoacoustic)imagingbasedonthepropagationmechanismofPAsignals．ThecorrespondingPAimagingsystemisalsodesignedandrealized．Inaddition，thePAimagereconstructionofphantomandin-vitrobiologicaltissu

8、eisstudied，andtheimageofthe加枷Dcerebralbloodvesselofmieeswasalsosuccessfullyachieved．Thesestudieshavebuiltnecessarytheoreticalandexperimentalbasesforfurtherinvestigationsoftheearlystagediagnosisofbreasttumorsa