動(dòng)態(tài)擴(kuò)散光層析成像中多波長數(shù)字鎖相光電檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、擴(kuò)散光學(xué)層析成像(Diffuse Optical Tomography,DOT)技術(shù)是在生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)理論基礎(chǔ)和現(xiàn)代光電子技術(shù)上發(fā)展起來的新型生物醫(yī)學(xué)成像模態(tài),其目標(biāo)是重建高散射媒質(zhì)光學(xué)特性的空間分布,如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、快速、準(zhǔn)確的成像性能已成為DOT成像技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵問題之一。
　　 DOT系統(tǒng)中采用多波長測(cè)量可以量化氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白以及其他組織結(jié)構(gòu)或外加的造影劑的含量,提高診斷的特異性和靈敏度。本文將多波長測(cè)量與數(shù)字

2、鎖相技術(shù)相結(jié)合,通過數(shù)據(jù)采集、數(shù)字鎖相、均值濾波以及特定的調(diào)制和采樣約束條件設(shè)置,以求實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)波長和掃描位置下光電信號(hào)的并行測(cè)量和有效分離,大大提高多波長DOT成像的動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)間分辨率,并有效抑制系統(tǒng)的多種噪聲。
　　 作為動(dòng)態(tài)DOT系統(tǒng)中數(shù)字鎖相檢測(cè)技術(shù)研究的重要任務(wù),本文設(shè)計(jì)了多通道直接數(shù)字頻率合成(Direct digital synthesis,DDS)信號(hào)發(fā)生器,以滿足多波長數(shù)字鎖相檢測(cè)對(duì)多頻率正弦調(diào)制源的需求。DD

3、S是采用數(shù)字技術(shù)產(chǎn)生頻率和相位可調(diào)信號(hào)的一種技術(shù),它的主要優(yōu)點(diǎn)是輸出頻率和相位能夠在數(shù)字處理器的控制下精確而快速地變換,可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)頻率間的跳變并保持相位連續(xù)性。本多通道直接數(shù)字頻率合成器主要由PC機(jī)、單片機(jī)控制模塊、DDS芯片AD9831、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、可編程放大電路、電源管理、串行通信、LabVIEW控制界面等幾個(gè)模塊組成。它可以在LabVIEW控制界面的控制下產(chǎn)生多通道、多頻率、多幅值的正弦信號(hào)。
　　 作為多波長數(shù)字

4、鎖相檢測(cè)研究工作的重點(diǎn),本文編寫了數(shù)字鎖相算法程序,搭建了包括半導(dǎo)體激光二極管光源,DDS信號(hào)調(diào)制源,聚丙烯仿體,硅光電二極管探測(cè)器,數(shù)據(jù)采集卡等的光電檢測(cè)平臺(tái),對(duì)數(shù)字鎖相算法進(jìn)行了基于MATLAB的仿真模擬和面向動(dòng)態(tài)DOT系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過不同數(shù)量的調(diào)制頻率效果對(duì)比、采樣約束條件有效性驗(yàn)證、歸一化測(cè)量值與理論值對(duì)比等一系列實(shí)驗(yàn),表明本文中的多波長數(shù)字鎖相檢測(cè)技術(shù)具有較高的算法準(zhǔn)確度,每個(gè)調(diào)制頻率相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果不受其他調(diào)制源影響,實(shí)現(xiàn)