光源探测器阵列密度对近红外漫射光相关断层成像的影响

近红外漫射光相关断层成像技术(Diffuse Correlation Tomography,DCT)是一种乳腺微血管血流成像的新技术,但成像的空间分辨率不足,高密度光源探测器(Source and Detector,S-D)阵列的布置方式是否可以有效提高DCT空间分辨率目前尚不清楚。为了研究S-D阵列密度对于DCT血流重建图像空间分辨率的影响,设计了3种S-D阵列,密度分别为24、48和96。结合蒙特卡洛仿真和DCT血流图像重建方法,研究了S-D阵列对于2种含有高血流异质物(模拟乳腺恶性肿瘤)的乳腺组织血流重建效果的影响。结果表明,高密度的SD阵列交错排布可以提高DCT血流重建的空间分辨率,可提升临床早期筛查时乳腺恶性肿瘤成像的精确性和稳定性。

近红外漫射光在人体组织中的传播及探测器排布研究

为了研究漫反射光谱法在检测内部组织有效信息方面的径向最远探测距离和合适的探测器排布方式,构建了人体皮下组织模型,利用蒙特卡罗(MC)方法对760 nm近红外光在组织中的传输过程进行了模拟。根据不同组织的光学特性,建立了脂肪-肌肉双层MC模型。在模型中,通过调整脂肪和肌肉双层组织的垂直厚度模拟了双层组织的多种情况,分析了不同情况下、不同距离处逃逸光子的分布、数量和剩余权重。结果表明,在该模型下,将探测器排布在距离光源大约3 cm或更近的位置,采集到的光子信号可以有效体现组织内部的信息。基于MC模拟的结果,分析设计了三种可应用于无创血流或血氧检测的探测器排布方式。通过比较发现,多光源-多探测器混合排布设计不仅可以更有效地收集组织的漫射光,提供更均匀的光子分布,而且相较于单光源-多探测器,该设计可以最大限度地利用探测器的数量实现对组织同一深度更大面积的检测。这为设计近红外血流或血氧无创检测光谱仪器提供了思路。

基于近红外漫射光技术的脑血流断层成像研究

目的脑部微血管血流动力学参数对于很多疾病的诊断和评估具有重要意义,为实现人体脑部微血管血流无创、低成本的空间影像重建,研发近红外漫射光相关断层成像(Near-Infrared Diffuse Light Correlation Tomography,DCT)技术,用于组织血流的三维成像。方法采用Bregman-TV算法求解DCT中待重构的病态方程组,选取10名健康受试者进行头上位倾斜(Head-Up-Tilting,HUT)脑部血流成像实验,诱发受试者脑部血流发生变化,分析受试者在平躺以及倾斜至70°两种状态下的脑血流变化。结果HUT实验结果表明,受试者在平躺时脑部血流较大,当倾斜床向上倾斜至70°状态时,受试者血流影像显示其脑部血流降低,实验结果与理论相符。结论本研究中的DCT系统可以将患者的脑部血流状况直观、快速地呈现给医生,具有较高的临床应用价值。

近红外漫射光相关断层成像的乳腺光纤探头设计

为获得稳定的光学信号,提高近红外漫射光相关断层成像技术(diffuse correlation tomography,DCT)的诊断效率,本研究结合阵列式光开关,设计了一种适用于DCT的弧面式光学乳腺探头,可将DCT检测部位扩展到人体乳腺组织。为验证该乳腺探头的有效性及实用性,本研究设计了相应的乳腺仿体,并进行了仿体实验。结果表明,该乳腺探头可较好地契合DCT设备,并能捕捉微弱的血流变化,有望促进DCT技术在早期乳腺恶性肿瘤筛查中的临床应用。

基于漫射光相关谱和红细胞运动规律的组织血流灌注研究

目的根据红细胞运动原理建立红细胞运动与组织灌注间的联系,探究漫射光相关谱(Diffuse Correlation Spectroscopy,DCS)测量血流指数的物理和生理意义。方法结合朗之万方程及流体动力学来研究红细胞的运动及受力情况,并根据其在组织内的扩散规律来获得组织灌注特征。在计算机仿真中,利用COMSOL有限元软件搭建微血管网络结构模型,根据以上的动力学规律获得粒子运动的均方位移与体积增量间的联系。结果经过理论分析及仿真验证,发现微血管中红细胞的运动不是自发的热布朗运动,而是受流体动力学主导的主动扩散运动,且粒子的均方位移与体积增量呈正向非线性关系。结论DCS测量的血流指数虽然与传统意义上的生理血流单位不同,但该血流指数可以表征深层组织微血管的血流状态,并作为衡量组织灌注能力的指标。

边界条件对生物组织漫射光时域模拟计算的影响

采用蒙特卡洛方法与漫射近似相结合的杂合算法 ,在不同的边界条件下 (零边界条件、外延边界条件、部分流边界条件 ) ,对板状生物组织模型的漫射光的时域分布进行了计算 ,计算结果表明 :采用外延边界条件 ,在保证计算精度的基础上 ,和单纯的蒙特卡洛方法相比 。

结合生物体形态学信息实现功能血流成像的近红外漫射光新技术

近红外漫射光相关断层成像(DCT)是近年发展起来的基于光场相关原理的血流成像技术,我们针对该技术提出的新型研究方案获得2016年"数字诊疗装备研发"的立项支持。项目目标是结合生物体形态学信息建立新的DCT血流成像模型,并将共性的图像重建方法与DCT物理特征相结合改进重建算法,由此获得精确和稳定的血流成像。拟使用计算机仿真和仿体实验相结合的方式优化和定量评测DCT系统,并用头颈部癌、乳腺癌、通过体位改变脑部血流等病理和生理的人体试验对DCT系统进行全面的临床评测。

面向近红外脑功能成像的光学自导引漫射光断层成像方法

为降低近红外脑功能漫射光断层成像(DOT)固有的逆问题病态性,并避免多模态方法的图像配准等问题,提出了基于光学自导引提供先验功能信息的脑功能DOT方法(OT-DOT),并发展了图像重构方法.模拟验证表明:上皮厚度(TLT)已知时,OT-DOT获得的重构量化度(QR)约为传统DOT的4.2倍;当TLT的估计误差小于±10%时,OT-DOT重构的QR值可达92%以上,远远优于传统DOT;噪声鲁棒性测试表明,OT-DOT与传统DOT的噪声鲁棒性相近.利用连续光DOT测量系统的仿体实验重构结果表明,所发展的OT-DOT算法获得的重构结果优于传统DOT算法.

反向倍增法在生物组织漫射光计算中的应用

本文将反向倍增法和蒙特卡洛法相结合 ,运用到生物组织漫长反射率和透射率的计算中 ,并讨论了样品的光学特性以及厚度对计算结果的影响 ,同时对该方法的使用范围进行了讨论。

利用窗户漫射光远距离定向反射拍摄指印

案例:1995年6月29日18时40分,太原市发生一起特大持枪抢劫银行运钞车案.4名案犯乘坐盗窃的东风140卡车、桑塔娜轿车故意与银行运钞车相撞,并击伤押款员,抢劫现金余30万元.在现场勘查中,发现东风140卡车右侧车门上有微弱指印纹线.遂迅速拍摄提取.

浅谈强反光物体上疑难指印的二次漫射光反射摄影法

本文介绍采用二次漫射光反射拍摄强反光物体上疑难指印的原理、所用器材及方法。

基于ICA的漫射光相关谱血流分离算法研究

血流是人体的一个重要生理参数,实时测量脑部、骨骼肌及乳腺等组织的血流对疾病诊断治疗及手术、重症监护有重要意义。近红外漫射光相关谱(DCS)是新兴的组织血流测量技术,利用DCS技术进行血流测量时,每个距离的光源-探测器(S-D)均含有不同程度的表层组织和深层组织的混合信号,其中表层信号对提取深层组织的血流有较大影响。本文结合N阶线性算法(NL算法)和独立成分分析算法(ICA)对DCS技术获取的近距离和远距离光学信号进行分离处理。计算机仿真表明,本文提出的算法可以较好地分离出表层和深层组织的血流信号,对今后DCS技术在临床的血流测量应用有重要潜力。

用于检测胸腔癌的便携式近红外漫射光成像仪

据美国《Journal of Biomedical Optics》报道，美国康涅狄格大学的研究人员研制了一种频域近红外光学断层扫描系统．这种断层扫描系统是设计用来与常规的超声方法一同进行胸腔癌检测的。其特点是，光学切换快，采用三波长激发，并使用雪崩光电二极管作为探测器。该断层扫描系统共有9个通道，每个通道均包含一个硅雪崩光电二极管，它们能同时探测漫射光子密度波，

环保型热效漫射光棚膜母料

环保型热效漫射光棚膜母料：它是一种可以将进入棚内的直射光改变为漫射光，使棚内高处和矮处的农作物，受光均匀。它还可以在阳光强烈时（如夏季）减少阳光辐射的作用，起到遮阳、降温和调节棚内温度的效果。而当阳光不十分强烈（如冬季）时，它会比普通棚膜的阳光辐射要强。适合长江以南地区的蔬菜花卉水果种植、饲养牲畜、水产和特殊动物的养殖等业用棚。（以上功能特点是由中国农业大学和中国农业科学院实地建棚检测得出）。

单频漫射光对原子的冷却与单色效应

计算了用单频漫射光作用于一个两能级原子产生的幅射压力，数值计算了辐射压力对原子速度分布的影响，并讨论其单色性，结果表明，采用这种机制冷却原子束，不仅能实现高效率的激光冷却，而且可以获得速度宽度小于８ｍ／ｓ的近单色原子．

漫射光自相关测组织微循环血流模型

提出了一种用漫射光自相关方法无损测量组织微循环血流速度的模型 ,理论分析了散射粒子的布朗运动和微循环血流对漫射光自相关函数的影响。理论计算和蒙特卡罗 (MonteCarlo)法模拟结果表明 ,随着微循环血流均方速率的增大 。

原子束在漫射光中的激光减速

报道了利用红移漫射光冷却原子的新机制。理论计算了二能级原子在这一光场中所受的辐射压力，在实验上观测到了钠原子束在负失谐漫射光中的减速。

可在漫射光下观察的3-D彩虹全息图技术

从理论上分析了在记录3D彩虹全息图母版的系统中,为消除或减小三级像差和像场弯曲以及重现时由波长扩展、狭缝衍射和扩展光源所造成的像模糊所应选取的技术参数。并给出实验数据及在漫射照明光下重现出清晰明亮图像的实验结果。

一种用于高漫透射视觉密度测量的新型漫射光发射器

在漫透射视觉密度的测量中,当光学密度值超出6时,由于信号非常微弱(信号强度低于10^-6),其精确测量成为难点。本文提出一种新型漫射光发射器,用于实现高光学密度(大于6)的精确测量。在内壁漫反射半球结构上使用235根光纤导入光束,光线会聚后再次经乳白玻璃实现漫透射,因此保证了人射光同时具有高的光通量和漫射系数。该漫射光发射器已用于中国计量科学研究院新漫透射视觉密度国家基准装置,测量结果显示光学密度可达6.6。

利用计算机视觉识别小麦叶色的光照模型研究

计算机图像识别技术的研究与应用是农业信息技术领域的重要分支之一。为更好的将其应用到虚拟作物中,用RGB系统表示叶色,利用虚拟现实技术中的光照技术,将太阳光分为环境光、漫射光和镜面光3部分,分别研究了这3部分光对叶色的影响,并根据颜色和太阳光的内在联系,建立了小麦叶片颜色的识别模型。检验表明,模型具有较高的准确性和较强的预测性。