光声成像技术及其实验的研究

发布时间：2017-05-26 10:10

  本文关键词：光声成像技术及其实验的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电子计算机X射线断层扫描技术(Computed Tomography, CT)、超声成像、正电子发射断层扫描技术、磁共振成像作为四大医学影像技术受到各国的重视并得到了迅速的发展，但它们都有着各自的优缺点，近年来出现了一种高灵敏度的无损检测技术——光声成像。光声成像结合了纯光学成像和纯超声成像的优点，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像，因此它可以作为研究生物组织结构和功能信息的重要手段。近年来这种成像技术受到了世界各国的重视，得到了快速的发展，不少人将光声成像用于脑成像、乳腺癌探测、骨关节炎探测和血管的血氧饱和度探测等得到了较好的结果。本文主要针对环形光声扫描系统在硬件的选择与设计、重建图像质量的影响因素、层析成像技术以及实验进行了研究，主要包括： （1）在已有的环形扫描光声成像系统的基础上对其技术原理及主要部件的选择进行了说明；设计了用于此系统的小信号放大器，将其用于实验系统中来验证了它的实用性；论述了光声成像的重建算法并将延迟叠加算法用于光声成像系统中。 （2）研究了不同尺寸吸收体产生的信号频率；研究了换能器孔径角及其中心频率对重建图像的影响；换能器扫描步长对重建图像的影响；换能器进行有限角度探测的情况下，换能器旋转的圆弧与吸收体放置方向的关系对图像重建的影响。得出了应根据吸收体选择相应中心频率的换能器；换能器扫描角度越大、步长越小，所得到的图像越清晰。 （3）论述了CT扫描及其重建方式，并将其巧妙地用于环形扫描光声成像系统中，减少了换能器扫描步长，并用实验的方法验证了它的可行性；论述了压缩感知及全变分去噪模型，并将其用于光声成像中，实现了换能器的单点探测，用仿真的方法说明了它的可行性。 （4）分析了光声信号波形与吸收体形状的关系；对比了光声与热声成像的重建图像，为以后多模态成像及图像融合奠定了基础。
【关键词】：光声成像 放大器 CT图像重建 压缩感知
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R310;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 光声成像背景与意义11-12
• 1.2 光声成像的特点12-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.3.1 光声层析成像系统的发展现状13-14
• 1.3.2 图像重建算法的发展现状14-15
• 1.4 光声成像在生物医学中的应用15-16
• 1.5 本文主要研究内容16
• 1.6 本论文的结构安排16-18
• 第二章 光声层析成像系统的构建18-36
• 2.1 引言18
• 2.2 光声成像基本原理18-20
• 2.3 光声成像方法20-21
• 2.4 高精度环形扫描光声成像系统技术原理21-22
• 2.5 高精度环形扫描光声成像系统硬件构成22-26
• 2.5.1 激光器的选择24
• 2.5.2 换能器的选择24-25
• 2.5.3 数据采集卡的选择25-26
• 2.5.4 样品的制作26
• 2.6 用于光声成像系统的小信号放大器设计26-33
• 2.6.1 电源模块26-28
• 2.6.2 放大模块与滤波器28-30
• 2.6.3 整个放大器系统的仿真与实验30-33
• 2.7 图像重建算法33-34
• 2.7.1 频域图像重建算法33
• 2.7.2 时域图像重建算法33
• 2.7.3 延迟叠加算法33-34
• 2.8 本章小结34-36
• 第三章 影响光声成像质量因素的研究36-48
• 3.1 引言36
• 3.2 换能器对图像重建的影响36-43
• 3.2.1 换能器孔径角对图像重建的影响37-40
• 3.2.2 换能器中心频率对重建图像的影响40-43
• 3.3 换能器扫描的步长对重建图像的影响43-44
• 3.4 换能器旋转的圆弧与吸收体放置方向的关系对图像重建的影响44-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第四章 CT 图像重建方式与压缩感知用于光声层析成像48-62
• 4.1 CT 图像重建方式用于光声层析成像48-55
• 4.1.1 CT 成像的扫描方式48-49
• 4.1.2 Radon 变换与傅里叶切片定理49-51
• 4.1.3 滤波反投影图像重建算法51-52
• 4.1.4 圆形扫描的光声成像虚拟 CT 平行束投影52
• 4.1.5 实验与讨论52-55
• 4.2 压缩感知与全变差用于光声成像55-61
• 4.2.1 压缩感知55-58
• 4.2.2 全变分去噪模型58-59
• 4.2.3 实验仿真与讨论59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 光声与热声成像对比62-67
• 5.1 引言62
• 5.2 光声信号分析62-64
• 5.3 光声与热声重建图像的对比64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 本文的主要工作内容67-68
• 6.2 研究前景展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-76
• 攻读硕士期间取得的研究成果76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 谭毅,邢达,王毅,曾亚光,尹邦政;超声换能器带宽对光声成像的影响[J];光学学报;2005年01期

2 杨迪武,邢达,王毅,谭毅,尹邦政;基于代数重建算法的有限角度扫描的光声成像[J];光学学报;2005年06期

3 向良忠;邢达;谷怀民;杨迪武;杨思华;曾吕明;;改进的同步迭代算法在光声血管成像中的应用[J];物理学报;2007年07期

4 张建英;谢文明;曾志平;李晖;;光声成像技术的最新进展[J];中国光学;2011年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李新彩;基于压缩感知的CT迭代图像重建技术应用研究[D];山东大学;2011年

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本文编号：396475