光子计数模式动态漫射光层析系统的研究-生物医学工程专业论文.docxVIP

摘要 扩散光层析成像 (Oiffuse Optica1 Tomography ，OOT)是一种新型光学成像技 术，它利用组织体在近红外具有的低吸收、高散射的特性，探测盟要生现相关的 组织光学参数分布，能够同时提供解剖和生理信息。该方法具有连续实时性、克 全无损、高时间分辨率和合理的空间分辨率等特性，在乳腺成像、新生儿大脑供 楠 氧状况及血氧动力学观测等方面得到了广泛应用。 根据测量时激励光源的不同， OOT系统可分为连续光测量系统，频域测量系 吗 统和时间分辨测量系统。连续光 DOT系统中一般使用光子计数技术来实现微弱光 的检测，光子计数方法利用弱光照射下光子探测器输出电信号自然离散的特点， 采用脉冲瓢别技术和数字计数技术把极其弱的信号识别并提取出来。 连续光OOT系统图像重建要求每一个撒一探测位置下的信号能够被分离开， 因此必须要通过对多个源进行编码得到合适的倍号。主要使用的技术是基于光开 关的时分多路复用技术，这种方法将光源分时依次导入不同位置的入射光纤，这 样就可以从多个源和探测器的组合中解码出任意…个濒一探测器对的测最数据。 本文主要针对连续光测量模式，采用时分复用的思路初步搭建了光子计数模 式动态 OOT 系统，主要包括一个连续光半导体激光器、一个 1:8 光源光开关、 四个 1:4 探测器光开关、四个光子计数探测器和光子计数器。主要工作包括: 1.基于可编程逻辑技术实现了四通道门宽可调光子计数器，对单光子脉冲 进行累加计数，同时控制光开关的切换。 2. 基于 LabVIEW 图形化语宫设计了计算机软件界丽，实现对整个系统运 行、显示、数据保存的控制 α 3. 搭建整个系统，对系统进行标定，并通过测量实验验证了系统的可用性。 4 关键词z 扩散光层析成像、光子计数、连续光测量系统、时分多路复用技术、 可编程逻辑技术 ABSTRACT 但 吗 F‘ Diffuse Optical Tomography (DOT) is a new optical imaging technique. A13 one of 也e tissues optical features is high scattering and low absolution in the near-infrared spectroscopy，DOT can detect distribution of tissue optical parameters related to important physiology and provide information on anatomical and physiological fea阳res at the same time. 丁his method has been widely used in imaging ofbreast，nωnatal cerebral oxygen sta阳s and blood oxygen kinetics observed by iω features such as continuous real-time，completely non-invasive ，high time resolutio n， reasonable space resolution and others. Nowadays ，DOT systems can be divided into 由ree categories: the continuous wave system，the time resolved system and 曲。 frequency domain system. In continuous wave DOT system，a traditional way to realize detection of faint light is to utilize the photon counting techniques. Output of a photon detector is discrete by nature，which makes it possible to extract 由e weak signal by methods of pulse amplitude discrimination and digital counting techniques. Continuous wave DOT image reconstruction algori也ms need 也at signals under each source location and detector location ca