雙波長數(shù)字鎖相光學(xué)拓撲成像系統(tǒng)的設(shè)計及實驗研究.pdf

1、近紅外光譜技術(shù)(Near-Infrared Spectroscopy,NIRS)作為一種生物檢測技術(shù)越來越受到廣泛的關(guān)注,光學(xué)拓撲成像技術(shù)就是在近紅外光譜技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,作為現(xiàn)有腦功能成像模態(tài)如腦功能磁共振成像(fMRI)、腦電圖(EEG)以及腦磁圖(MEG)等極為有效的補充,其在腦科學(xué)研究、臨床診斷和康復(fù)治療有著非常重要的意義。目前,市場上已經(jīng)推出了多種不同的近紅外光學(xué)拓撲成像系統(tǒng),但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴,難以普及,為此,設(shè)計

2、出一種結(jié)構(gòu)簡單、性價比高的近紅外光學(xué)拓撲成像系統(tǒng)一直是該領(lǐng)域研究者的努力方向之一。
　　我們設(shè)計了一種雙波長數(shù)字鎖相光學(xué)拓撲成像系統(tǒng),本系統(tǒng)采用數(shù)字鎖相檢測技術(shù)實現(xiàn)雙波長并行檢測,并大大改善了系統(tǒng)測量的信噪比。采用光開關(guān)則簡化了系統(tǒng)對光源的編碼過程,同時,本文在系統(tǒng)探測器的輸出端增加了增益可調(diào)放大器對輸出的微弱信號進行多檔放大,提高了系統(tǒng)探測靈敏度和靈活性,從而降低了系統(tǒng)對探測器的要求。此外,還設(shè)計了數(shù)據(jù)采集控制程序及界面。結(jié)合該

3、系統(tǒng)的特點,我們選擇修正的Beer-Lambert定律作為重建算法模型,該算法簡單、穩(wěn)定性好,在前期的定性研究中取得了較好的效果。
　　本文對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做了整體描述,還對每個組成部分做了詳細介紹,并且對系統(tǒng)進行了可行性驗證、仿體實驗驗證以及在體實驗驗證。該光學(xué)拓撲成像系統(tǒng)旨在以血紅蛋白的濃度變化為指標(biāo),最終實現(xiàn)腦功能成像研究。在仿體實驗中,以和人體組織具有相似光學(xué)特性的仿體為目標(biāo)體,通過改變目標(biāo)區(qū)域吸收系數(shù)變化來達到模擬的目的,并