基于多波长激发的光声组分成像

将线性回归理论应用到光声(PA)图像的分析过程中,构建了多波长组分浓度分布算法,并用计算机模拟和生物组织样品实验来证明该算法能够使PA图像反映更多的生物组织信息。实验中,同一个样品多次成像,只改变激发光波长,其他参数保持不变。实验结果表明,单一波长的PA图像反映的信息与混合物组成成分在该波长处吸收强弱相吻合,当混合物各个组分的吸收差异比较大时,单一波长PA图像不能充分反映混合物中每种组分的分布信息;在此基础上,对不同波长下获得的PA图像用组分浓度分布算法处理之后,图像中各个成分分布的信息明显改善,与实际样品吻合较好。     

高速128通道小动物多光谱光声断层成像系统

为了实现小动物光声断层信号的高速采集和实时高质量图像的重建,采用了覆盖角度为270°的128阵元弧形聚焦超声换能器、4个32通道的NI公司数据采集模块和可调谐脉冲激光器以及正则化优化的基于模型的光声断层重建算法。结果表明,系统的空间分辨率可以达到180μm;此系统可以在1ms内完成光声断层数据的采集,在40s以内获得高质量的重建图像。该系统可以用于开展小动物在体的多光谱光声断层成像实验研究。     

基于虚拟仪器的光声信号采集和成像系统

为了实现光声信号的快速采集和图像重建,采用基于虚拟仪器的光声信号采集和成像系统进行光声信号采集,由LABVIEW调用MATLAB程序对采集到的数据进行处理,最后利用滤波反投影重建算法,实现了对模拟组织样品的光声层析成像。成像系统的分辨率为0.15mm,重建图像与实物十分吻合。结果表明,该系统具有快速、方便、直观等特点,有望发展成为一种低成本的实用的临床诊断仪器。     

基于Labview的光声信号采集和成像系统

为了实现光声信号的快速采集和图像重建,采用基于Labview软件平台的光声信号采集和成像系统进行光声信号采集,并调用Matlab程序对采集到的数据进行处理,最后利用滤波反投影重建算法,实现了对模拟组织样品的光声层析成像。成像系统的分辨率为0.15mm,重建图像与实物十分吻合。实验表明,该系统具有快速、方便、直观等特点,有望发展成为一种低成本的实用的临床诊断仪器。     

光声喇曼光谱中线光声信号的影响

本文探讨了光声喇曼光谱中线性光声信号对灵敏度，探测极限和频移影响，导出了连续和脉冲光声喇曼光谱中线性光声信号的普适表达式，进而导出了光声喇曼光谱的信噪比和探测及限，理论值与实验值基本一致。     

光声喇曼光谱中线性光声信号的影响

本文探讨了光声喇曼光谱中线性光声信号对灵敏度、探测极限和频移的影响，导出了连续和脉冲光声喇曼光诸中线性光声信号的普适表达式，进而导出了光声喇曼光谱的信噪比和探测极限，理论值与实验值基本一致     

基于脉冲激光二极管的小型化光学分辨式光声显微成像系统

采用具有价格低、体积小、寿命长、重复率高等优点的脉冲激光二极管,搭建了一套光学分辨模式的小型化光声显微成像系统,并获得了碳纤维原丝和微血管网络样品的光声显微成像。实验中,脉冲激光二极管光源由三维平移台驱动做C型扫描逐点激发,产生的光声信号由1-3复合材料超宽带超声传感器接收。实验表明,接收的光声数据信噪比可达约11dB,该系统的横向分辨率在上一代系统样机500μm的基础上提高到1.5μm,有望发展成为一种低成本、实时、便携式的高分辨率光声显微成像技术。     

基于多分辨分析的时域与频域相结合的微带线特性分析

本文以数值模拟基片各向异性微带线色散特性为例，给出了一种改进的基于多分辨分析理论的数值分析波导特性的方法。这种方法的特点是巧妙地将时域分析和频域分析有机地结合起来，避免了纵向开放边界条件的处理，减少了内存需求及运算工作量。其精度与类似的FDTD相当，但计算时间可以减少近一半。     

血管内光声-超声-光学相干层析-光声弹性多模态成像方法及系统

识别动脉粥样硬化斑块的易损性是防治急性冠状动脉疾病的重要途径。纤维帽厚度、脂质核心大小、管腔狭窄程度和管腔的力学特性是评估斑块易损性的关键参数。然而,单一模态的血管内成像技术难以通过一次成像获取用于评估斑块易损性的全面信息。本团队通过复用光路和声路,将血管内超声成像（IVUS）和血管内光学相干层析成像（IVOCT）与血管内光声成像（IVPA）、光声弹性成像（IVPAE）有机结合到一起,开发了一种血管内光声-超声-光学相干层析-光声弹性四模态一体化成像探头及成像系统。该一体化成像探头的成像直径仅为0.97 mm,光学相干层析、光声、超声模态的横向分辨率分别为20.5、61.3、122.2μm,纵向分辨率分别为15.8、57.4、72.5μm。离体模拟样品和兔腹主动脉的在体成像实验验证了血管内四模态成像能够提供血管壁的宏观和微观结构信息,同时能够特异性识别脂质成分和反映脂质斑块的弹性力学信息。该一体化探头可一次性获取血管内斑块的多物理影像特性,有望为动脉粥样硬化斑块的深入理解和诊治提供新型的介入成像方法和工具。     

光声成像技术在生物医学中的研究进展

简要介绍了生物医学中的光声成像技术机理,总结报道了国内外几种典型的光声成像方法和光声图像重建算法的发展历程及其最新进展,指出该技术是一种很有应用前景的医学检测方法。     

利用时频域稀疏性的LFM信号盲源分离方法

信号分离是雷达电子对抗的重要环节。考虑到雷达信号在时频域具有稀疏性的特点,在独立分量分析的基础上,提出了一种基于时频域稀疏性的线性调频雷达信号盲源分离方法。首先对混合信号进行短时傅里叶变换,在每个频点利用自然梯度算法分离信号,由分离信号幅度的比值作为对源信号后验概率的估计;然后根据相邻频点后验概率序列的相关性进行排序,确保各个频点的分离信号属于同一个源信号;最后设计时频掩码分离信号。进行了线性调频雷达信号卷积混合的盲分离实验,所提方法分离结果明显优于传统独立分量分析方法的分离结果,验证了该方法的有效性。     

生物组织高对比度的快速光声层析成像

为了得到高对比度的快速光声层析成像,采用甘油增加组织的透明度,结合多元相控技术的成像方法,获得了活体动物不同直径血管的光声重建图像.成像系统的横向分辨率为0.5mm,光声采集成像时间为5s.实验结果表明,该成像方法与现有的方法比较,具有成像对比度高、快速方便等特点,并有望成为一种组织功能在体成像的新方法.     

光声成像激励光源的现状及选用

随着光声成像技术研究的迅猛发展,其越来越多地被应用于生物医学成像及检测的各个方面。由于现有光声成像产品多受限于其激励光源,导致结构复杂、体积庞大、价格昂贵,限制了其进一步普及和推广。分析了光声成像对光源的限制和要求,总结了现有Nd:YAG、光学参量振荡器、半导体激光器及发光二极管等不同种类光声光源的现状和优劣,为光声成像技术研究和光声成像产品研制中对光声光源的选择提供相应的参考和指导。     

基于频域数据采样和时域信号同步的超宽带时间反转成像

提出一种基于频域数据取样和时域信号同步的超宽带（Ultrawideband,UWB）时间反转（Time-Reversal,TR）成像方法.单个发射机发射UWB脉冲信号到探测区域,时间反转镜（Time Reversal Mirror,TRM）的每个天线单元对散射信号进行细频和粗频数据采样,得到各自单元的频率-频率-多站数据矩阵（individual-FF-MDM）.把所有单元的该矩阵堆砌起来,形成一个全体单元的频率-频率-多站数据矩阵（full-FF-MDM）,并对full-FF-MDM进行奇异值分解（Singular Value Decomposition,SVD）,得到耦合了目标位置信息的左奇异值向量.将每一个左奇异值向量变换成时域脉冲回传辐射,则来自TRM各单元的回传辐射信号在相应目标处同时到达波形的最大值,而在非该目标处则不能同时达到最大值.于是,定义各单元的回传信号乘积作为目标成像函数,可获得良好的横向和纵向分辨率.     

基于幅频谱估计系统时域响应的改进方法研究

为弥补常规最小相位法估计的不足,提出了一种向量拟合法与最小相位法相结合的由幅频谱估计时域响应的改进方法,并通过无限大平面材料和暗箱窗口法测试的仿真数据检验了该方法的可行性.与常规的最小相位估计法相比,该方法减小了因反复进行时频转换而产生的数值误差,受噪声影响小、重复性好.但是对于非最小相位系统,该方法的估计结果会有一定误差.改进的方法可以用来替代常规最小相位估计法.