[發明專利]混沌介質光學參數多波長空間分辨鎖相測量方法與裝置

有效

• 申請號: 201110398077.5
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN102495027A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 高峰;陳琛;朱蘋蘋;李嬌;趙會娟
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;A61B5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

方法領域

本發明屬于組織光學研究中的光學參數測量領域，具體涉及混沌介質光學參數多波長空間分辨鎖相測量方法與裝置。

技術背景

由于人體組織大部分為水，而水在600-900nm(通常被稱為‘近紅外光測量和治療窗口’)[1]波段是低吸收的，在此波段大多數軟組織為光學混沌介質，呈現低吸收，高散射特性，因此在該波段組織體的出射光主要為漫射光，漫射光攜帶了組織體豐富的生理和病理信息，因此利用基于近紅外光波段多波長漫射光的光學參數(吸收系數和約化散射系數)測量能夠得到較為準確的組織體生理和病理信息。

基于近紅外波段漫射光的光學參數測量通常采用間接測量法，首先由實驗得到組織體表面的漫反射光的時空分布，其時空分布主要是由組織體的吸收系數和散射系數決定的[2-3]，其次，根據均質條件下擴散理論或蒙特卡洛模擬獲得表面光流時空分布及其光學參數，并與相應的實測所得數據進行擬合，重構出被測組織域的光學參數。其主要的測量方法有時域(Time-Domain，TD)[4-6]、頻域分辨(Frequency-Domain，FD)[7]和連續光(Continueous-Wave，CW)[8-9]測量三種方式：

時域(TD)測量法雖然具有測量信息相對完整和只需單點測量等優點，但是其測量系統價格昂貴，難以在小型實驗室中進行普及。

頻域(FD)測量方法一般需要200MHz以上的高頻調制以實現相移測量所需的合理信噪比，實現難度較大，單頻測量提供的信息有限，而多頻測量系統性價比與時域測量相比不占優勢，無法提供更多的組織體的功能信息。

基于連續光的多波長空間分辨光學參數測量方法已成為新興的生物醫學光子學重要研究內容之一，目前，國外的科學工作者在這方面做了大量的工作，也取得了諸多成果，而國內該方面的研究較少，該技術利用組織體的“窗口效應”和連續光的空間分辨鎖相測量所提供的混沌組織體內光子漫反射的豐富信息，能夠有效探測不同器官的光學參數(吸收和散射系數)，作為光檢測和診斷技術，該方法在腦功能光學定位與成像，新生兒腦發育實時監護等重要領域有著廣闊的應用前景。

參考文獻

[1].H.Markolf，Niemz著，張鎮西等譯，激光與生物組織的相互作用-原理及應用，西安交通大學出版社，1999，7-64；

[2].W.F.Cheong，S.A.Prahland，A?review?of?the?optical?properties?of?biological?tissues，IEEE?J.Quan.Elec，1990，26(26)：2166-2185；

[3].Y.Yamada，Light-tissue?interaction?and?optical?imaging?in?biomedicine，Ann.Rev.Fluid?Mech.Heat?Transfer?6，1995，1-59；

[4].M.S.Patterson，B.Chance?and?B.C.Wilson，Time?resolved?reflectance?and?transmittance?for?the?noninvasive?measurement?of?tissue?optical?properties，Appl.Opt.1989，28：2331-2336；

[5].許棠一，張春平，王新宇等，時問分辨反射確定生物組織光學參數的研究，光電子·激光，2004，15(1)：108-112；

[6].趙會娟，高峰，山田幸生，基于多通道時間分辨光學層析成像系統的差分圖像研究，光學學報，2001，24(12)：1437-1443；

[7].M.M.Sevick，B.Chance，J.Leigh，et?al，Quantitation?of?time-and?frequency-resolved?optical?spectra?for?the?determination?of?tissue?oxygenation，Anal.Biochem，1991，195：330-351；