散射介质中声光作用机制的理论研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第5期福建师范大学学报(自然科学版)Vo1．24No．52OO8年9月JournalofFujianNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Sept．2008文章编号：1000—5277(2008)05—0057—04散射介质中声光作用机制的理论研究朱莉莉，黄文华，林志强，陈毅灵(医学光电科学与技术教育部重点实验室，福建师范大学物理与光电信息科技学院，福建福州350007)摘要：通过数学运算和近似处理，得到了动态散斑强度涨落的空一时相关函

2、数的解析表达式，从理论上揭示了散斑受超声调制的过程，对散射介质中的声光调制机制做出了新的诠释．关键词：超声调制光学成像技术；声光作用机制；动态散斑；统计分析；散射介质中图分类号：0426．3；Q631文献标识码：ATheoreticalStudiesoftheMechanismofAcoustoopticInteractioninScatteringMediumZHULi—li，HUANGWen—hua，LINZhi—qiang，CHENYi—ling(FujianP7ovincialKeyLaboratoryofPhotonic

3、Technology，SchoolofPhysicsandOptoElectronicsTechnology，FujianNormalUniversity，Fuzhou350007，China)Abstract：Anewultrasoundmodulatedmodelsinscatteringmediaispresented．Thespecificspace—timeintensitycorrelationfunctionofdynamicspecklehasbeenderivedandopensoutthemechanismof

4、thedynamicspecklemodulatedbyultrasoundinscatteringmedi—Um．Keywords：ultrasound—modulatedopticaltomography；themechanismofacoustoopticinteraction；dynamicspeckle；statisticanalytics；scatteringmedium超声调制光学成像技术是一种新兴的生物组织成像技术，属于声一光相互作用成像术的一个分支．该技术利用超声波对组织内经过聚焦超声场的散射光进行调制，通过检测

5、散射光中的调制成分，可推断超声区域组织的光学和声学性质，完成超声场对组织整体扫描并经过数据分析重建可得到生物组织光学和超声响应的成像图．这种方法克服了纯光学成像方法的空间分辨率差以及传统超声方法中成像反差不足的缺点，即具有超声定位的高空间分辨率和反映生物组织生理结构变化的光学检测的高灵敏度的特点，有望成为一种有效的且无损的肿瘤(如乳腺癌)早期诊断方法．生物组织是一种多重随机散射介质，组织中声光作用机制是超声调制光学成像术必须解决的一个根本性问题，也是关系到最终进行图像处理与重建在原理性依据方面的重要问题，现有3种可能的超声调制机制

6、：(1)散射介质的光学性质(散射系数、吸收系数和折射率等)被超声场机械波所感应而发生变化，结果导致散射光被调制，这种机制是Mahan等在1998年提出的L】；(2)散射介质中的散射体在超声场的作用下作受迫运动，导致相干散射光的光程和相位发生变化，最终体现在相干光散斑的强度随超声信号而变化，1995年Lwutz和Maret首次研究了不同超声振幅时漫射光的时间自相关函数[2]；(3)超声引发介质折射率的变化而导致散射光光程受到调制，同样体现在相干光散斑的强度随之变化，这个机制是Wang首先提出和评估L3J．本文在第2种可能机制的基础上

7、，提出了生物组织中激光产生的动态散斑受超声调制的模型，即：收稿日期：2008—03—06基金项目：福建省自然科学基金资助项目(T0650005)；福建师范大学20o6—20007学年本科生课外科技计划作者简介：朱莉莉(1979一)，女，福建厦门人，讲师，硕士，主要从事生物组织的声光作用成像的研究，llzhu@fjnu．edu．cn维普资讯http://www.cqvip.com福建师范大学学报(自然科学版)超声作用在散射介质中，引起介质中散射粒子的共振，使散射粒子随之发生有规律的位移．当激光经过介质中的超声区时，从大量运动的散射元

8、发出的光波相互干涉，在观察区中形成动态散斑图样，其统计性质由动态散斑的强度涨落的空一时相关函数描述．通过严谨的数学运算和合理的近似处理得到了动态散斑强度涨落的空一时相关函数的解析表达式，从理论上揭示了散斑受超声调制的过程，对散射介质中的声光调制机制