光声成像技术及其实验的研究-光学专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 RESEARCH OF PHOTOACOUSTIC IMAGING TECHNOLOGY AND ITS EXPERIMENT A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Optics Author: Kui Lu Advisor: Jian Rong School : School of Physical Electronics 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 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 I ABSTRACT ABSTRACT Computed tomography(CT), ultrasonic imaging, positron emission tomography (PET) and Magnetic resonance imaging（MRI）, as four of medical imaging technology has been national concern and has been rapid development. But they all have their own advantages and disadvantages. In recent years, there has been a high sensitivity of nondestructive testing technology, Called Photoacoustic Tomography (PAT). PAT combines advantages of both ultrasound and optical imaging, can provide high ultrasonic resolution and high optical cantrast tiss