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散射介质中葡萄糖浓度微量变化的超声调制光学测量

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超声调制光学成像术具有超声定位的高空间分辨率和光学检测的高灵敏度的特点,为临床诊断提供了崭新的手段。但是超声调制光学成像术的发展还有许多技术性的问题需要解决,该技术从模拟实验到实践临床还有一些距离。一旦该技术走向实用化,将具有无损、方便、快捷、收费便宜等优点。鉴于此,本文对散射介质中葡萄糖浓度微量变化的超声调制光学测量进行研究,结合超声调制光学成像术优势,应用在散射介质中葡萄糖浓度微量变化检测中,验证超声调制光学在对散射介质中葡萄糖浓度检测中的有效性,具有一定的实践应用价值。

【关键词】超声调制;生物组织;无损检测;葡萄糖浓度;更多范文
散射介质中葡萄糖浓度微量变化的超声调制光学测量
由于生物组织中,光被强散射,因此光学成像对于成像深度大于1mm的高分辨率是具有挑战性的。而在生物组织中超声波相对于光波来说,散射小很多,所以可以为成像提供定位信息。超声调制的光学成像技术是结合了光学方法和声学方法的优点,可以得到较深处组织的具有较好分辨率的图象。声在生物组织中具有良好穿透能力和很小的散射,通过对组织进行选择性激发,标记散射光子,实现在组织内的定位。在这样的混合处理方法中,测量的结果都与样品的光学特性有关,而且成像的分辨率不会受到光漫射或多光子散射的限制。超声调制光学成像术是很有希望成为一种实用的医学光学影像诊断手段。
超声调制光学成像方法的核心是通过对组织进行选择性激发标记散射光子(当散射光子经过聚焦区时,被超声标记),实现在组织上定位。使组织体内经过超声区域的光子携带了超声的调制信号,而在组织体外被检测到的光调制信号(包括交流信号的幅值和调制深度)能够反映超声区域的组织光学性质和能流率大小。
关于超声调制光学成像的应用,学者进行了一系列探索。Wang提出了一个完整的可用于描述在散射介质中相干光的超声调制机制的理论,散射光的光学相位通过超声诱发散射体分布改变以及折射率的变化而被调制,结果使得由散射光形成的光斑形态被超声调制。这两种机制之间关系的重要性依赖于光散射平均自由程与声波长的关系。Lietal采用解析的方法,扩展了平行探测的的方案。然而,由于超声焦区的形状,他们还发现在生物组织的高散射条件下,沿超声轴的空间分辨率不如侧向分辨率高。Lev和Sfez用AOT技术绘制了光子密度分布图。Selbetal提出了在超声调制光二次谐波的基础上提出了非线性AOT。Sakadzic在Wang的工作基础上同样用自相关方法得到各向异性散射介质中超声调制多重散射光的解析模型,并用Monte Carlo模拟进行检验得到一致的结果。2003年Jun Li突破常规,采用边射式的检测手段得到厚组织的超声调制光学成像。同年,华南师范大学邢达小组在综合国内外各小组的实验技术的优点的基础上,创造性地提出声光同轴反射式方案,即超声和入射光同轴,并和探测器在同一方向上。一方面在对垂直调制方法中轴向分辨率差的问题可以加以弥补;另一方面这种实验方案比其它方案更实用,更方便。在该方案基础上设计了相应的实验系统,并成功实现了光学成像。

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