提高激光散斑血流成像采樣深度的方法研究

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1、分類號(hào)學(xué)校代碼10487學(xué)號(hào)密級(jí)D200877335博士學(xué)位論文提高激光散斑血流成像采樣深度的方法研究學(xué)位申請(qǐng)人：何珩學(xué)科專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程指導(dǎo)教師：李鵬程教授答辯日期：2012.12.18ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchonimprovingthesamplingdepthoflaserspecklebloodflowimagingPh.D.Cand

2、idate:HengHeMajorSupervisor:BiomedicalEngineering:Prof.PengchengLiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,430074,P.R.China18thDecember,2012獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明

3、的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本論文屬于保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文摘要*激光散斑

4、血流成像（LSCI）是一種寬場(chǎng)的血流成像技術(shù)，時(shí)間和空間分辨率高、成像范圍易控制，被用于術(shù)中檢測(cè)、研究神經(jīng)血管耦合機(jī)制以及藥物評(píng)估等應(yīng)用中。然而，該技術(shù)采樣深度受限，主要探測(cè)生物組織表層的血流信息。盡管有研究通過激光散斑血流成像與正交偏振方法結(jié)合來減少鏡面反射，從而從一定程度上提高了對(duì)血流信號(hào)的采樣深度，但改善的程度不高。本文通過將激光散斑血流成像中傳統(tǒng)的寬場(chǎng)照明方式改為局域化的線形光源掃描照明，且僅對(duì)照明區(qū)域以外的非直接照明區(qū)域反射光進(jìn)行分析，提出了側(cè)向激光散斑血流分析與線形光掃描照明方式相結(jié)合的方法，該方法簡單、便于控制，在僅需對(duì)原激光散斑

5、成像系統(tǒng)的光源部分進(jìn)行改進(jìn)，而不需對(duì)采集等部分進(jìn)行改變的前提下，提高了激光散斑血流成像的采樣深度。論文主要內(nèi)容如下：1）通過MonteCarlo模擬，分析比較了線形光照明和寬場(chǎng)照明下，成像區(qū)域內(nèi)所探測(cè)到光子在組織內(nèi)歷經(jīng)的平均深度，提出了側(cè)向激光散斑血流分析與線形光掃描照明方式相結(jié)合提高采樣深度的方法。2）通過模型實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)比較驗(yàn)證了該方法和傳統(tǒng)寬場(chǎng)照明方法的采樣深度。結(jié)果表明，無論是否與正交偏振方法相結(jié)合，寬場(chǎng)照明成像方法的采樣深度均低于線形光掃描方法。此外，通過樣本實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)線形光掃描方法還可以提高速度靈敏度。文中還對(duì)本方法的深度靈敏度也

6、進(jìn)行了討論。3）研究了掃描間隔、線形光寬度以及移除區(qū)域?qū)挾鹊葏?shù)對(duì)該方法性能的影響。MonteCarlo模擬的結(jié)果表明：當(dāng)掃描間隔以及移除區(qū)域?qū)挾仁浅Ａ繒r(shí)，探測(cè)光子的平均深度隨著線形光寬度的增加而降低；當(dāng)掃描間隔以及線形光寬度保持不變時(shí)，探測(cè)光子的平均深度隨著移除區(qū)域?qū)挾鹊脑黾佣黾?；掃描間隔對(duì)探測(cè)光子的平均深度無顯著影響。對(duì)均勻的半無限渾濁介質(zhì)，當(dāng)照明區(qū)域和成像區(qū)域的比例足夠大*本課題得到國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：61121004），國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2012AA011602），教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目（

7、NCET-08-0213），國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：30970964,30800339）的資助。I華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文時(shí)，成像區(qū)域內(nèi)平均深度的分布均勻；而當(dāng)照明區(qū)域和成像區(qū)域的比例為有限時(shí)，尤其是在照明區(qū)域和成像區(qū)域一樣大的情況下，成像區(qū)域兩端探測(cè)到的光子的平均深度低于中心區(qū)域所探測(cè)到光子的平均深度。4）研究了生物組織光學(xué)特性參數(shù)對(duì)本本方法采樣深度提高的影響。MonteCarlo模擬結(jié)果表明，散射系數(shù)越小，本方法能提高的采樣深度越大；吸收系數(shù)越小，提高的采樣深度越大；各向異性因子越大，提高的采樣深度越大。關(guān)鍵詞：激光散斑成像側(cè)向激光

8、散斑血流分析II線形光掃描華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文Abstract*Laserspeckleimaging(LSI)isafull-fieldblo