專利名稱：基于數(shù)字鎖相檢測技術(shù)的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于近紅外組織光學(xué)成像領(lǐng)域，具體涉及基于數(shù)字鎖相檢測技術(shù)的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于大腦的神經(jīng)活動對周圍區(qū)域的血紅蛋白濃度有很大的影響，而在近紅外光測量和治療的光學(xué)窗口 ^00nm-900nm)，腦組織對光的吸收主要依賴于血紅蛋白，從而可以通過對大腦皮層相應(yīng)功能區(qū)采用該波段的多個波長點(diǎn)進(jìn)行光譜測量，來獲得氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的濃度變化圖[I]。以此來定量獲取神經(jīng)相關(guān)功能和生理信息，可實(shí)現(xiàn)提高神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷特異性和靈敏度。近十年來，由近紅外組織光譜技術(shù)(Near Infrared SpectroscopyNIRS)發(fā)展而來的光學(xué)拓?fù)涑上?Optical Topography, OT)作為一種新興的完全無損活體成像技術(shù),在人類大腦皮層功能成像方面顯示出其特定的優(yōu)越性[2]。該成像技術(shù)基于組織體的近紅外 “窗口效應(yīng)”，采用反射擴(kuò)散光測量方式，根據(jù)大腦的外形來合理布局測量點(diǎn)，可有效克服了采用近紅外光在實(shí)現(xiàn)腦組織功能測量時低的透射能力的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)腦皮層功能相關(guān)血氧變化空間分辨測量。近年來,OT的研究重點(diǎn)已從追求高空間分辨轉(zhuǎn)向大腦皮層的高動態(tài)定量成像方面，以期準(zhǔn)確獲取大腦功能區(qū)神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)激響應(yīng)模式和功能信息[3]。以O(shè)T為代表的腦功能光學(xué)測量技術(shù)正在逐漸發(fā)展成熟并進(jìn)入正式臨床應(yīng)用階段，成為現(xiàn)有腦成像模態(tài) (fMRI、EEG、MEG等)[4]的一個極為有益的補(bǔ)充。OT系統(tǒng)有時域(Time-Domain，TD) [5-7]、 頻域分辨(Frequency-Domain,FD) [8]和連續(xù)光(Continuous-Wave,CW) [9-10]三種主要測量模式。TD-OT系統(tǒng)雖然具有測量信息相對完整，但是其系統(tǒng)價(jià)格昂貴、測量時間長，難以在小型實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行普及和測量神經(jīng)快變信號。FD-OT系統(tǒng)一般需要200MHz以上的高頻調(diào)制以實(shí)現(xiàn)相移測量所需的合理信噪比，實(shí)現(xiàn)難度較大，單頻測量提供的信息有限，而多頻測量系統(tǒng)性價(jià)比與時域測量相比不占優(yōu)勢。因此，CW系統(tǒng)是腦功能光學(xué)成像的主流技術(shù)。 目前，國內(nèi)外的科學(xué)工作者在CW-OT技術(shù)系統(tǒng)和基礎(chǔ)研究領(lǐng)域做了大量的工作，也取得了諸多成果，所發(fā)展的實(shí)用系統(tǒng)或者采用高靈敏的光子探測器件，如光電倍增管(PMT)和雪崩光電二極管(APD)，價(jià)格昂貴；或者采用普通的光電二極管模擬測量方式，測量信噪比不高，探測面積受到很大限制。參考文獻(xiàn)[I]Hiroshi Kawaguchi, Tatsuya Koyama, Eiji Okada, Virtual Head Phantom for Evaluation of Near Infrared Topography, Lasers and Electro-Optics Society (2006).[2]徐可欣，高峰，趙會娟，生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)(第二版)，北京科學(xué)出版社(2011).[3] Joseph M. Lasker, James M. Masciotti , and Matthew Schoenecker, Christoph H. Schmitz,Andreas H. Hielscher,Digital-signal-processor based dynamic
3imaging system for optical tomography. Review of Scientific Instruments 78， 083706(2007).[4]Hideaki Koizumi, Atsushi Maki, Tsuyoshi Yamamoto，Hiroki Sato, Yukari Yamamoto，Hideo Kawaguchi, Non-invasive brain—function imagmg by optical topography, Trends in Analytical Chemistry, Vol. 24, No.2 (2005).[5]M. S. Patterson,B. Chance and B. C. Wilson, Time resolved reflectance and transmittance for the noninvasive measurement of tissue optical properties, AppI. Opt.，28，2331-2336(1989) ·[6]許棠一，張春平，王新宇等，時問分辨反射確定生物組織光學(xué)參數(shù)的研究，光電子·激光，15(1) :108-112(2004).[7]趙會娟，高峰，山田幸生，基于多通道時間分辨光學(xué)層析成像系統(tǒng)的差分圖像研究，光學(xué)學(xué)報(bào)，24 (12)，1437-1443 (2001) ·[8] E. M. Sevick, B. Chance，J. Leigh, et al，Quantitation of time-and frequency-resolved optical spectra for the determination of tissue oxygenation, Anal. Biochem，195 :330-351 (1991).[9]M. G. Nichols，E.L.Hull，and T. H. Foster, Design and testing of a white-light steady-state diffuse reflectance spectrometer for determination of optical properties of highly scattering systems, Appl. Opt. , 36,1-12 (1997).[10] J. S. Dam，C. B. Pedersen, T. Dalgaard et. al, Fiber optic probe for noninvasive real-time determination of tissue optical properties at multiple wavelengths, Appl. Opt.，40，1155-1164 (2000) ·[ll]Lihong V. Wang,Hsin-I Wu,Biomedical Optics !Principles and Imaging， Wiley-Interscience,2006.[12]James M. Masciotti, J. M Lasker, A. H. Hielscher, Digital Lock-in Algorithm for Biomedical Spectroscopy and Imaging Instruments with Multiple Modulated Sources， Proceedings of the 28th IEEE EMBS Annual International Conference New York City，USA，Aug 30-Sept 3，3198-3210(2006).

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能夠有效提高OT系統(tǒng)的測量信噪比和時間動態(tài)性，的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)。本發(fā)明將數(shù)字鎖相檢測技術(shù)與多波長CW-OT測量模式相結(jié)合，為實(shí)現(xiàn)腦功能成像測量信息的高定量和高通量性奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下光源部分包括至少2個不同近紅外波長的激光器、多通道直接數(shù)字合成正弦信號調(diào)制器、單模光纖、波分復(fù)用器和光開關(guān)，多通道直接數(shù)字合成正弦信號調(diào)制器用于輸出對不同近紅外波長的激光器進(jìn)行調(diào)制的不同頻率的正弦信號；經(jīng)過調(diào)制的多個所激光器產(chǎn)生的不同波長的近紅外激光由多路單模光纖耦合到波分復(fù)用器并由一路光纖輸出；光開關(guān)實(shí)現(xiàn)對不同的光源入射位置進(jìn)行轉(zhuǎn)換；探測部分包括多根源光纖和探測光纖、源-探測光纖布配貼片、四個硅光電二極管探測器以及多通道的程控濾波放大器，源光纖用于傳導(dǎo)照射到組織體表面不同源位置的入射光，探測光纖用于傳導(dǎo)由組織體表面不同探測位置反射的漫反射光，源-探測光纖布配貼片用于布配源、探測光纖以實(shí)現(xiàn)光源從不同源點(diǎn)入射和探測器從不同的探測點(diǎn)接收出射光，所述的源-探測光纖布配貼片包括分別分布在一個正方形的四個頂點(diǎn)和中心的五個源點(diǎn)，以及分布在四個邊的中點(diǎn)位置的四個探測點(diǎn)，形成十二個等距的源-探測對，每個源-探測對對應(yīng)一個采樣點(diǎn)；每個硅光電二極管探測器連接到一個探測點(diǎn)，用于將該探測點(diǎn)對應(yīng)光纖采集的漫反射混合信號轉(zhuǎn)換成電信號，程控濾波放大器用于將各個硅光電二極管探測器輸出的電信號進(jìn)行放大和濾波；數(shù)據(jù)采集部分用于對經(jīng)過放大和濾波的電信號進(jìn)行采集并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。計(jì)算機(jī)對由數(shù)據(jù)采集部分輸入的數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字鎖相和重建成像處理。本發(fā)明同時提供一種采用所述的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)的組織體成像方法，其特征在于，包括下列步驟I)利用不同頻率的正弦信號對不同波長的激光器進(jìn)行調(diào)制，并經(jīng)過波分復(fù)用器進(jìn)行耦合，得到不同波長的近紅外混合激光信號，通過光開關(guān)控制該路混合激光信號在組織體表面不同源點(diǎn)逐次入射，每換一個源點(diǎn)，各通道同時在組織體表面不同的探測點(diǎn)采集一次漫反射激光信號，將其轉(zhuǎn)換成電信號，并將該電信號進(jìn)行放大和A/D轉(zhuǎn)換，由此得到多組離散的漫反射混合信號數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)對應(yīng)一個采樣點(diǎn)；2)分別對兩個不同時刻的采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字鎖相處理，得到兩個時刻在兩個不同波長的漫反射激光信號的和不同采樣點(diǎn)處的幅值；3)利用上述步驟得到的幅值，根據(jù)朗伯-比爾定律，分別計(jì)算十二個采樣點(diǎn)在兩個波長下對應(yīng)的吸收系數(shù)，并計(jì)算兩個時刻吸收系數(shù)的變化量，再利用該吸收系數(shù)變化量進(jìn)行成像。本發(fā)明提供了一種基于數(shù)字鎖相檢測技術(shù)的CW-OT實(shí)用系統(tǒng)及成像方法。該系統(tǒng)將硅光電二極管光電探測器、多波長數(shù)字鎖相檢測技術(shù)和優(yōu)化的激勵-檢測布配模式相結(jié)合，與時域(TD)測量技術(shù)和頻域(FD)成像系統(tǒng)相比，本發(fā)明提供的基于連續(xù)光和數(shù)字鎖相檢測技術(shù)的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)價(jià)格低廉，定性測量成像穩(wěn)定性好，另外，本發(fā)明由于采用了數(shù)字鎖相不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多個波長點(diǎn)的同時測量成像，而且還能很好地濾除各類噪聲干擾， 從而可大大提高系統(tǒng)的測量面積及其精確度。具體而言，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果I)該發(fā)明采用兩個以上的半導(dǎo)體激光器和四個硅光電二極管探測器，實(shí)現(xiàn)了雙波長十二采樣點(diǎn)成像，系統(tǒng)簡單廉價(jià)，穩(wěn)定性好，易于實(shí)現(xiàn)。2)該發(fā)明采用吸收系數(shù)的變化量進(jìn)行成像，能夠有效消除背景噪聲及激勵源的影響，提高了成像的準(zhǔn)確性。3)該發(fā)明采用反射擴(kuò)散光測量方式，并根據(jù)組織體的外形來合理布局測量點(diǎn)，有效克服了近紅外光在實(shí)現(xiàn)組織體特別是腦組織測量低的透射能力的缺點(diǎn)。4)該發(fā)明采用多波長多通道并行測量方法，可有效提高OT系統(tǒng)的時間動態(tài)性。5)該發(fā)明采用數(shù)字鎖相算法來實(shí)現(xiàn)漫反射光信號幅值的提取，除了能獨(dú)自分離出各個分信號的幅值外，其中的均值濾波器能很好地除掉其他的干擾信號，大大地提高了系統(tǒng)的測量面積及其準(zhǔn)確性。


圖I :基于數(shù)字鎖相檢測技術(shù)的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)的原理框圖。圖2 :吸收系數(shù)變化量的二維拓?fù)涑上裨硎疽鈭D。圖3 :源-探測布配貼片示意圖。圖4:數(shù)字鎖相流程圖。圖5 :均值濾波器的頻率響應(yīng)。圖6 :吸收系數(shù)變化量的二維拓?fù)涑上駡D，(a)的波長為660nm，(b)的波長為 830nm。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種基于數(shù)字鎖相檢測技術(shù)的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)，包括光源部分， 探測部分，數(shù)據(jù)采集部分和計(jì)算機(jī)，其原理框圖如圖I所示，其中，光源部分包括兩通道直接數(shù)字合成(DDS)正弦信號調(diào)制器、兩個不同近紅外波長的激光器(波長分別為660nm和830nm)、單模光纖、波分復(fù)用器(二合一)和光開關(guān) (5:1)。兩通道直接數(shù)字合成(DDS)正弦信號調(diào)制器用于輸出不同頻率(5kHz和IOkHz)的正弦信號對各個激光器進(jìn)行調(diào)制，其輸出信號的頻率和幅度由Labview控制界面進(jìn)行控制調(diào)節(jié)；每個激光器由半導(dǎo)體激光二極管(LD)及其相應(yīng)的驅(qū)動組成，各個經(jīng)過調(diào)制的激光器產(chǎn)生的不同波長(660nm和830nm)的近紅外正弦激光信號經(jīng)由兩路單模光纖耦合到波分復(fù)用器并由一路光纖輸出；光開關(guān)(5:1)通過程序控制實(shí)現(xiàn)該混合激光信號在五個不同的光源入射位置間自行進(jìn)行切換。探測部分包括五根源光纖和四根探測光纖、源-探測光纖布配貼片、四個硅光電二極管探測器以及四通道的程控濾波放大器。五根源光纖一端與光開關(guān)相連，另一端與源-探測光纖布配貼片上的五個不同的源點(diǎn)相連，用于傳導(dǎo)照射到組織體表面不同源位置的入射光；四根探測光纖的一端與源-探測光纖布配貼片的四個探測點(diǎn)相連，另一端與四個探測器對應(yīng)相連，用于傳導(dǎo)由組織體表面不同探測位置出射的漫反射光；源-探測光纖布配貼片采用五源四探測布配，即五個源點(diǎn)，四個探測點(diǎn)，該布配貼片呈正方形，其中五個源點(diǎn)分布在四個角和中心位置，四個探測點(diǎn)分布在四個邊的中點(diǎn)位置，形成十二個等距的源-探測對，每個源-探測對對應(yīng)一個采樣點(diǎn)，如圖3所示，用于布配源、探測光纖以實(shí)現(xiàn)光源從不同源點(diǎn)入射和探測器從不同的探測點(diǎn)接收出射光；四個硅光電二極管探測器用于將不同探測點(diǎn)對應(yīng)光纖采集的漫反射光轉(zhuǎn)換成電信號并做適當(dāng)放大；四通道程控濾波放大器由高通濾波電路和放大電路組成，用于將四個通道的探測器出射的電信號中的直流信號濾掉并作進(jìn)一步放大，其放大倍數(shù)通過Labview控制界面進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。數(shù)據(jù)采集部分包括一個12位的數(shù)據(jù)采集卡，利用Labview控制界面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的參數(shù)設(shè)置，對經(jīng)過放大的信號進(jìn)行采集并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后送入計(jì)算機(jī)，該部分的數(shù)據(jù)采集和光開關(guān)的切換通過程序進(jìn)行控制以實(shí)現(xiàn)四通道在不同源位置下的數(shù)據(jù)采集在很短的時間內(nèi)自行完成；計(jì)算機(jī)對由數(shù)據(jù)采集部分得到的離散信號數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字鎖相處理和重建成像。 其中，數(shù)字鎖相對采集的兩個頻率的混合信號進(jìn)行分離并提取各分信號的幅度；重建成像利用由數(shù)字鎖相處理得到的幅值通過朗伯-比爾定律得到組織體在不同時刻下的吸收系數(shù)，并做差值得到組織體同一位置的吸收系數(shù)在后一時刻相對于前一時刻的變化量，然后對該變化量進(jìn)行成像。本發(fā)明采用的成像方法，具體步驟如下I.通過該拓?fù)涑上裣到y(tǒng)獲得h和t2兩個不同時刻下各源-探測對對應(yīng)的離散漫反射混合信號。由于該系統(tǒng)采用五源四探測模式，所以在h和t2兩個時刻下各采集到二十個離散漫反射混合信號，每個信號對應(yīng)一個源-探測對，設(shè)時刻tk采集到的第j個離散漫反射混合信號表示為^^^°[ ]，(其中 k = 1,2, j = 1,2, ... ,20, η = O, I, , Ns-I)。具體如下用兩個不同頻率(5kHz和IOkHz)的正弦信號分別對兩個不同波長(660nm和 830nm)的激光器進(jìn)行調(diào)制，使兩激光器分別發(fā)出和調(diào)制頻率具有相同頻率的正弦信號，并將該兩路單頻激光信號通過波分復(fù)用器耦合成一路混合激光信號通入光開關(guān)，并通過光開關(guān)的切換，使該路混合激光信號在源-探測光纖布配貼片五個不同源點(diǎn)垂直射入組織體， 用四個探測器從源-探測光纖布配貼片上四個探測點(diǎn)檢測從組織體中出射漫反射光信號并將其轉(zhuǎn)換成電信號，出射的漫反射光信號和入射激光信號具有相同的頻率和波形，但幅度發(fā)生了衰減，也引入了噪聲，由探測器輸出的電信號經(jīng)四通道程控濾波放大器的放大并由數(shù)據(jù)采集卡對其進(jìn)行采集，每切換一次光開關(guān)，四個通道同時采集一次，這樣便得到二十個離散漫反射混合信號，每個信號對應(yīng)一個源-探測對，按照上面的步驟分別采集^和t2 兩個時刻下各源-探測對對應(yīng)的離散漫反射混合信號數(shù)據(jù)。2.從步驟I得到的二十個離散漫反射混合信號篩選出十二個采樣點(diǎn)對應(yīng)的十二個離散漫反射混合信號，設(shè)時刻tk采集到的第i個采樣點(diǎn)對應(yīng)的離散漫反射混合信號表示為 (其中 k = 1，2，i = 1，2，· · ·，12，η = 0，1，· · ·，Ns-I)，并對其進(jìn)行數(shù)字鎖相處理(其流程圖如圖4所示)分別得出h和t2兩個時刻在兩個不同波長(660nm和830nm) 下十二個采樣點(diǎn)對應(yīng)的漫反射信號幅值信息，設(shè)時刻tk在第g個波長下的第i個采樣點(diǎn)對應(yīng)的漫反射信號幅值為(其中k= l，2，g= l，2，i = 1，2，...，12)。其中的數(shù)字鎖相
處理具體如下
rJ27rf^n~l\①先用復(fù)參考信號￡ (其中F _ e( ^Λ^} I彡g彡G，此處G = 2，
lljGxNsLgn — e,
O彡η < Ns-Lfg為調(diào)制頻率，fs為采樣頻率，Ns為采樣點(diǎn)數(shù)，且滿足fg = kfs/Ns，G ( Ns/2) 與tk時刻的漫反射混合信號相乘，使漫反射混合信號發(fā)生頻移。②將相乘后的信號與均值濾波器(M ] = |，0彡n<Ns_l，其頻率響應(yīng)如圖5所
示)進(jìn)行卷積，濾除掉發(fā)生頻移后的交流分量和噪聲，保留直流分量Zg，(此處G = 2，I =
12)再對其中的每個元素取兩倍的模，即= 便得到tk時刻在兩個波長(660nm和
830nm)下的十二個采樣點(diǎn)對應(yīng)的漫反射幅值A(chǔ)=，其中為Ag中第g個波長第i個采樣點(diǎn)對應(yīng)的漫反射幅值，其中k = l，2，g= l，2，i = 1，2，...，12。3.利用上面得到的幅值和AZ由朗伯-比爾定律推導(dǎo)式Τ ( /(⑴ / /((2)、
、I gl J可得出十二個采樣點(diǎn)在各個波長^60nm和830nm)下對應(yīng)的吸收系
數(shù)(μ a)在t2時刻相對于h時刻的變化量(Λ μ a)，再利用該吸收系數(shù)變化量進(jìn)行成像，其所成圖像如圖6所示。其中，Δ/4 )為第i個采樣點(diǎn)在波長Ag下對應(yīng)的吸收系數(shù)(ya) 在t2時刻相對于h時刻的變化量，4)為tl時刻采集并處理得到的第i個采樣點(diǎn)在波長入g 下對應(yīng)的漫反射信號幅值，為t2時刻采集并處理得到的第i個采樣點(diǎn)在波長λ g下對應(yīng)的漫反射信號幅值，I為漫射光在組織體中所走的路程，按照經(jīng)驗(yàn)值取I 4. 5d，其中d為源-探測表面距離。
8
權(quán)利要求
1.一種基于數(shù)字鎖相檢測技術(shù)的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)，包括光源部分，探測部分，數(shù)據(jù)采集部分和計(jì)算機(jī)，其中，光源部分包括至少2個不同近紅外波長的激光器、多通道直接數(shù)字合成正弦信號調(diào)制器、單模光纖、波分復(fù)用器和光開關(guān)，多通道直接數(shù)字合成正弦信號調(diào)制器用于輸出對不同近紅外波長的激光器進(jìn)行調(diào)制的不同頻率的正弦信號；經(jīng)過調(diào)制的多個所激光器產(chǎn)生的不同波長的近紅外激光由多路單模光纖耦合到波分復(fù)用器并由一路光纖輸出；光開關(guān)實(shí)現(xiàn)對不同的光源入射位置進(jìn)行轉(zhuǎn)換；探測部分包括多根源光纖和探測光纖、源-探測光纖布配貼片、四個硅光電二極管探測器以及多通道的程控濾波放大器，源光纖用于傳導(dǎo)照射到組織體表面不同源位置的入射光，探測光纖用于傳導(dǎo)由組織體表面不同探測位置反射的漫反射光，源-探測光纖布配貼片用于布配源、探測光纖以實(shí)現(xiàn)光源從不同源點(diǎn)入射和探測器從不同的探測點(diǎn)接收出射光，所述的源-探測光纖布配貼片包括分別分布在一個正方形的四個頂點(diǎn)和中心的五個源點(diǎn)，以及分布在四個邊的中點(diǎn)位置的四個探測點(diǎn)，形成十二個等距的源-探測對，每個源-探測對對應(yīng)一個采樣點(diǎn)；每個硅光電二極管探測器連接到一個探測點(diǎn)，用于將該探測點(diǎn)對應(yīng)光纖采集的漫反射混合信號轉(zhuǎn)換成電信號，程控濾波放大器用于將各個硅光電二極管探測器輸出的電信號進(jìn)行放大和濾波；數(shù)據(jù)采集部分用于對經(jīng)過放大和濾波的電信號進(jìn)行采集并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。計(jì)算機(jī)對由數(shù)據(jù)采集部分輸入的數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字鎖相和重建成像處理。
2.一種采用權(quán)利要求I所述的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)的組織體成像方法，其特征在于，包括下列步驟1)利用不同頻率的正弦信號對不同波長的激光器進(jìn)行調(diào)制，并經(jīng)過波分復(fù)用器進(jìn)行耦合，得到不同波長的近紅外混合激光信號，通過光開關(guān)控制該路混合激光信號在組織體表面不同源點(diǎn)逐次入射，每換一個源點(diǎn)，各通道同時在組織體表面不同的探測點(diǎn)采集一次漫反射激光信號，將其轉(zhuǎn)換成電信號，并將該電信號進(jìn)行放大和A/D轉(zhuǎn)換，由此得到多組離散的漫反射混合信號數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)對應(yīng)一個采樣點(diǎn)；2)分別對兩個不同時刻的采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字鎖相處理，得到兩個時刻在兩個不同波長的漫反射激光信號的和不同采樣點(diǎn)處的幅值；3)利用上述步驟得到的幅值，根據(jù)朗伯-比爾定律，分別計(jì)算十二個采樣點(diǎn)在兩個波長下對應(yīng)的吸收系數(shù)，并計(jì)算兩個時刻吸收系數(shù)的變化量，再利用該吸收系數(shù)變化量進(jìn)行成像。
全文摘要
本發(fā)明屬于近紅外組織光學(xué)成像領(lǐng)域，涉及一種基于數(shù)字鎖相檢測技術(shù)的光學(xué)拓?fù)涑上裣到y(tǒng)，包括光源部分，探測部分，數(shù)據(jù)采集部分和計(jì)算機(jī)，其中，光源部分包括至少2個不同近紅外波長的激光器、多通道直接數(shù)字合成正弦信號調(diào)制器、單模光纖、波分復(fù)用器和光開關(guān)；探測部分包括多根源光纖和探測光纖、源-探測光纖布配貼片、四個硅光電二極管探測器以及多通道的程控濾波放大器，源-探測光纖布配貼片包括分別分布在一個正方形的四個頂點(diǎn)和中心的五個源點(diǎn)，以及分布在四個邊的中點(diǎn)位置的四個探測點(diǎn)。本發(fā)明同時提供一種采用上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的組織體成像方法。本發(fā)明提供成像系統(tǒng)價(jià)格低廉，定性測量成像穩(wěn)定性好，并可提高系統(tǒng)的測量面積及其精確度。
文檔編號A61B5/00GK102599888SQ20121005276
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者朱蘋蘋, 李嬌, 趙會娟, 陳琛, 高峰 申請人:天津大學(xué)