提高激光散斑血流成像采样深度的方法研究

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1、分类号学校代码10487学号密级D200877335博士学位论文提高激光散斑血流成像采样深度的方法研究学位申请人：何珩学科专业：生物医学工程指导教师：李鹏程教授答辩日期：2012.12.18ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringResearchonimprovingthesamplingdepthoflaserspecklebloodflowimagingPh.D.Cand

2、idate:HengHeMajorSupervisor:BiomedicalEngineering:Prof.PengchengLiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,430074,P.R.China18thDecember,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明

3、的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学博士学位论文摘要*激光散斑

4、血流成像（LSCI）是一种宽场的血流成像技术，时间和空间分辨率高、成像范围易控制，被用于术中检测、研究神经血管耦合机制以及药物评估等应用中。然而，该技术采样深度受限，主要探测生物组织表层的血流信息。尽管有研究通过激光散斑血流成像与正交偏振方法结合来减少镜面反射，从而从一定程度上提高了对血流信号的采样深度，但改善的程度不高。本文通过将激光散斑血流成像中传统的宽场照明方式改为局域化的线形光源扫描照明，且仅对照明区域以外的非直接照明区域反射光进行分析，提出了侧向激光散斑血流分析与线形光扫描照明方式相结合的方法，该方法简单、便于控制，在仅需对原激光散斑

5、成像系统的光源部分进行改进，而不需对采集等部分进行改变的前提下，提高了激光散斑血流成像的采样深度。论文主要内容如下：1）通过MonteCarlo模拟，分析比较了线形光照明和宽场照明下，成像区域内所探测到光子在组织内历经的平均深度，提出了侧向激光散斑血流分析与线形光扫描照明方式相结合提高采样深度的方法。2）通过模型实验和动物实验比较验证了该方法和传统宽场照明方法的采样深度。结果表明，无论是否与正交偏振方法相结合，宽场照明成像方法的采样深度均低于线形光扫描方法。此外，通过样本实验，发现线形光扫描方法还可以提高速度灵敏度。文中还对本方法的深度灵敏度也

6、进行了讨论。3）研究了扫描间隔、线形光宽度以及移除区域宽度等参数对该方法性能的影响。MonteCarlo模拟的结果表明：当扫描间隔以及移除区域宽度是常量时，探测光子的平均深度随着线形光宽度的增加而降低；当扫描间隔以及线形光宽度保持不变时，探测光子的平均深度随着移除区域宽度的增加而增加；扫描间隔对探测光子的平均深度无显著影响。对均匀的半无限浑浊介质，当照明区域和成像区域的比例足够大*本课题得到国家自然科学基金委创新研究团队项目（批准号：61121004），国家高技术研究发展计划项目（2012AA011602），教育部新世纪优秀人才支持计划项目（

7、NCET-08-0213），国家自然科学基金项目（批准号：30970964,30800339）的资助。I华中科技大学博士学位论文时，成像区域内平均深度的分布均匀；而当照明区域和成像区域的比例为有限时，尤其是在照明区域和成像区域一样大的情况下，成像区域两端探测到的光子的平均深度低于中心区域所探测到光子的平均深度。4）研究了生物组织光学特性参数对本本方法采样深度提高的影响。MonteCarlo模拟结果表明，散射系数越小，本方法能提高的采样深度越大；吸收系数越小，提高的采样深度越大；各向异性因子越大，提高的采样深度越大。关键词：激光散斑成像侧向激光

8、散斑血流分析II线形光扫描华中科技大学博士学位论文Abstract*Laserspeckleimaging(LSI)isafull-fieldblo