實時空間頻域成像的理論與方法研究.pdf

1、在生物醫學基礎研究及臨床診斷中，獲得人體及生物體的形態學和功能學信息主要依賴于各類成像技術。生物組織擴散光學成像對于從微米到厘米層次組織結構和功能的可視化是一種有效的方法。其中，空間頻域成像SFDI(SpatialFrequency Domain Imaging)作為一種新穎的非接觸、定量大視場的成像技術，可以快速映射出渾濁介質（如生物組織）的光學特性。
　　本論文在空間頻域成像技術的基礎上，研究了實時空間頻域成像方法并對高頻空間

2、頻域成像方法做了初步研究。1）針對傳統空間頻域成像需要多次成像才能夠解析出光學特性參數，我們創新地提出了實時空間頻域的核心技術即單次快照多頻解調SSMD(Single Snapshot Multiple-frequency Demodulation)方法，SSMD方法充分利用調和函數的正交性能夠從一個同時包含多個調制頻率的結構光圖像中提取出調制傳遞函數MTF(Modulation Transfer Function)，從而實現實時空間頻

3、域成像。通過比較在組織模擬液和活體組織分別利用SSMD和傳統三相移恢復出光學特性驗證了SSMD的性能。結果顯示，在成像中SSMD明顯提高采集速度、消除運動偽影和抑制噪聲。2）由于依賴于空間頻率的渾濁介質反射率攜帶光學特性和深度信息，尤其是高頻空間頻域成像HSFDI(High SpatialFrequency Domain Imaging)可以測得散射介質的相位函數重要特征，這些特征攜帶了介質的基本結構信息。我們提出了基于光反射分析模型(

4、analytical lightreflectance model)的高頻空間頻域成像原理。通過均勻組織模擬液實驗驗證了高頻空間頻域成像對抑制邊界效應的優點;通過豬肉組織實驗驗證了基于擴散近似理論的傳統空間頻域成像在高頻情況下的不適用性，以及基于高頻光反射分析模型的高頻空間頻域成像得到的散射結構系數SSI(Scattering Structural Index)可以清楚地顯示了組織結構特征;通過腎癌組織、人體手心組織實驗進一步證明了高頻