【摘 要】
:
光声成像是近年来迅速发展的一种新型生物医学成像技术,它采用“光学激发、超声探测”的独特工作方式,不仅具有统一的光学对比度,同时可实现从微观至宏观全方位的多尺度成像。因此光声成像为脑科学、代谢生物学等生命科学研究提供了重要的影像学依据,在肿瘤与心血管病等重大疾病的诊断上具有重要的作用。在光声成像中,常采用压电陶瓷材质的超声换能器作为声波探测器,然而这种刚性材质的探头,柔性特质差,存在着焦距固定、景深
论文部分内容阅读
光声成像是近年来迅速发展的一种新型生物医学成像技术,它采用“光学激发、超声探测”的独特工作方式,不仅具有统一的光学对比度,同时可实现从微观至宏观全方位的多尺度成像。因此光声成像为脑科学、代谢生物学等生命科学研究提供了重要的影像学依据,在肿瘤与心血管病等重大疾病的诊断上具有重要的作用。在光声成像中,常采用压电陶瓷材质的超声换能器作为声波探测器,然而这种刚性材质的探头,柔性特质差,存在着焦距固定、景深有限等问题,同时尺寸比较大,可探测孔径比较小,因此限制了其在系统中的使用灵活性和成像的质量。针对这一问题,本文充分发挥了光纤结构小巧和柔性可弯曲的优势,实现了以光纤激光器为声波敏感基元的跨尺度光声成像应用。当光纤激光器的谐振腔较短时,光纤轴向能量分布比较集中,可有效地降低因球面波与线形直光纤相位不匹配而引起灵敏度失调的影响,因此较适用于针对浅层组织的光声显微成像。当光纤谐振腔为长腔时,光纤轴向能量分布比较均匀,将光纤弯曲后可有效地压缩轴向能量,产生一种声透镜式的超声聚焦效果,解决了线形直光纤声波灵敏度随深度增加而下降的问题,非常适用于深层组织的光声层析成像。因此我们将不同状态下的光纤超声传感器分别应用到了光声显微成像和层析成像,实现了跨尺度光声成像。最后我们通过对聚焦光纤曲率半径的动态调谐,进一步实现了多深度光声层析成像,完成了向临床推进的重要一步。论文中具体的研究内容有:1.光纤超声传感器的敏感机理、空间灵敏度特性研究及其光声显微成像应用研究。首先利用声波入射弹性固体的散射模型理论,研究了线形直光纤对平面声波和球面声波的响应特性,发现由于球面波波前与直光纤轴向不匹配,导致了声波真正有效的作用长度远小于传感器灵敏区域。因此我们提出缩短光纤激光器谐振腔的长度,可有效地降低因长度失配而造成的影响,从而提升对近距离声波的探测灵敏度。与此同时我们还研究了光纤超声传感器在径向、角向、轴向的超声灵敏度分布,揭示了光纤激光器的空间声波响应特性规律,为接下来的光声成像应用提供了必备的条件。最后我们将这种短腔光纤激光器应用到了适用于浅层组织的光声显微成像中,并验证了它在灵敏度方面的优势。2.光纤超声传感器的无透镜弯曲聚焦及光声层析成像应用。由于线形直光纤与球面波作用时波前相位不匹配,存在声压正负抵消的问题,导致远距离的声波探测灵敏度急剧下降,无法用于深层次(厘米级)组织成像。针对这一问题,我们利用了弯曲光纤对焦点附近声源的波前相位匹配的优势,大幅度地提升了焦点附近的声波灵敏度。当弯曲光纤焦距为3 cm时,聚焦型光纤与无聚焦直光纤情况相比,灵敏度提升了5.5倍左右。此外,该聚焦型光纤还能有效地压缩声场灵敏度的空间分布,提供良好的层析能力。因此我们将其应用到了环形扫描的光声层析成像当中,获得了70μm的平面分辨率和500μm的层厚分辨率,以及直径为7 mm视野区域,最终实现了对活体小鼠大脑皮层血管和活体斑马鱼结构的高质量成像。3.焦距可调谐光纤传感器研制及其多深度光声层析成像应用。在上一章的基础上,我们充分利用了光纤的柔性特质,进一步地研制了焦距可调谐光纤传感器。它对于光纤的声波空间响应具备良好的调控能力。基于这一特性,我们将其应用到了线形扫描的多深度光声层析成像中,实现了2-6 cm不同深度的头发样品成像;同时该系统在150μm×300μm×85μm的空间分辨率下,成功实现了对大鼠腹部皮下血管的高分辨率三维光声成像。
其他文献
自1970年代以来,欧洲共同体实行了一个多层次的普惠制(GSP)计划,在该计划中,给予不同类别的发展中国家不同程度的市场准入。欧盟GSP计划提供3种非对等安排,所有这些安排都允许对从指定受益发展中国家进口的某些产品给予优惠关税待遇。安哥拉自2003年以来一直是GSP成员,以免税或减税形式向欧盟市场出口除武器和弹药以外的所有物品。本文旨在研究欧盟GSP EBA(The Everything but
生物医学信息技术是21世纪最富有潜力的前沿技术之一。其中,生物医学传感领域是生物医学信息技术中最重要的一个分支。随着现代医学的发展,研发更加灵敏的生物医学传感平台目前在生物医学传感领域内是非常重要的。光纤生物医学传感器是近些年新兴的一种传感技术,它具有对电磁免疫、体积小便于携带、成本低、免标记实时检测、灵敏度高、与新材料相容性好等优点被众多科研人员以及医学研究者所青睐。光纤生物传感平台由激发光源、
研究背景:多发性骨髓瘤(Multiple myeloma,MM)是一种血液系统的恶性肿瘤,以骨髓内浆细胞克隆性增生为主要特征,大多数患者伴有免疫球蛋白M蛋白的过度生成。随着MM生物学机制的阐明及靶向药物的临床应用,MM治疗已取得较大进展,但大多数可用药物易产生毒副作用和耐药,MM仍为不可治愈性恶性肿瘤。MM在发病过程中表现出热毒的证型,可用清热解毒法进行治疗。黄连解毒汤(Huang Lian Ji
国际警务合作是指国家或地区负有警察职权的机构根据本国法律或缔结的国际条约,为预防、打击、惩治国际性犯罪,与其他国家或地区开展的一切协助与合作活动。国际警务合作起源并发展于近代的欧洲,从最初的“政治安全”到当代的预防和打击恐怖主义、跨国有组织犯罪等非传统安全威胁,发展过程始终伴随着安全问题。国际社会为开展国际警务合作,研究制定了许多国际公约,并建立各种全球性、区域性和专门化合作机构以协调行动,在维护
级联往复式空压机是船舶所需几十兆帕高压空气的来源,具有功率密度大、振动大、结构磨损大、易发故障等特点。随着IMO对船舶振动噪声和安全要求愈加严苛,级联往复式空压机的振动抑制和故障诊断成为突出问题。论文针对国外技术封锁,国内尚无级联往复空压机振动分析及抑制技术和公开的研究资料现状,开展了级联往复空压机复杂激励源和传递途径分析研究,揭示了空压机轴系扭振与机体振动的耦合关系,提出了通过设计手段抑制空压机
“双减”政策的提出给初中体育教学工作提出了新要求,体育教师要立足于当前初中生健康水平普遍不理想的现状,秉持以生为本的原则,认真研究初中体育家庭作业的特点,通过优化家庭作业设计和实施环节来实现课内外一体化锻炼,从而不断提升初中体育家庭作业的成效。基于此,本文对“双减”背景下初中体育家庭作业的设计与实施策略进行了分析,以期更好地提高学生的身心健康水平。
改革开放以来,我国经济高速发展,在与发达国家不断缩小差距的同时,却也面临着“增长速度换挡期”、“结构调整阵痛期”和“前期刺激政策消化期”三期叠加阶段的发展困境,只追求总量的扩张和速度的增长已经不能带来经济的可持续发展,供给侧结构性改革迫在眉睫。一方面产业结构作为经济增长的重要推动力,在很大程度上决定着一个国家的经济竞争力,因而产业结构调整也是供给侧结构性改革的核心内容之一;另一方面,资本形成是国民
补语是现代汉语中最具特色的句法成分之一,对补语系统的研究有助于我们全面、深刻地认识汉语的共时面貌以及历时演变。本文以“普-方-古-华”为研究视角,以马来西亚华语补语系统为研究对象,基于口语和书面语语料库,运用定量与定性相结合的对比分析方法,分类考察补语在马来西亚华语中的表现,并将其与普通话进行对比,得出马来西亚华语补语系统的变异,然后从马来西亚华人三大“源方言”(粤方言、闽南语、客家话)以及现代白
目的:明确穿孔素对脊髓损伤(SCI)后继发性免疫反应的影响,并探讨其主要来源及相关机制。方法:比较穿孔素敲除型(Prf1-/-)和野生型(WT)小鼠的脊髓损伤恢复情况:Basso小鼠评分(BMS),Cat Walk XT和运动诱发电位(MEP)用于检查运动功能。胶质纤维酸性蛋白(GFAP)用于测定脊髓损伤的体积。Nissl染色用于计算神经元的数量,细胞回输实验用于确定穿孔素的主要来源。流式细胞术,
自2008年全球金融危机爆发以来,世界各主要国家均制定了新的国家发展战略,通过强化政策支持、增强产业引导和提高科技投入等方式,加速新兴产业的培育和发展,从而实现本国经济结构的转型升级和经济的复苏,进而扩大和提升本国的经济实力和影响力。面对此次全球经济形势和产业发展趋势,中国政府从2009年开始将发展战略性新兴产业提上日程。由于战略性新兴产业具有资源消耗少、知识技术密集度高、增长潜力大、引领拉动作用