基于ARM技术的嵌入式OCT成像系统研究

分析了光谱光学相干层成像的基本原理,并基于ARM9内核的嵌入式微处理器S3C2443和当前主流嵌入式的WINCE实时多任务操作系统,提出了一套用于检测人体胃肠道病变的光谱光学相干层内窥成像系统的研制方案。从硬件和软件两个方面,详细介绍了系统的搭建过程,给出了整个系统框架图和软件运行流程图,并通过旋转扫描实验获得三层盖玻片的实物图,实验结果表明该嵌入式光学相干层成像系统是可行的。     

多尺度条件卷积的OCT视网膜图像降噪研究

散斑噪声存在于光学相干层析成像(OCT)中,影响OCT图像质量.在使用OCT设备诊断各种常见眼科疾病时,高质量的OCT图像是极为重要的.利用深度神经网络对OCT图像进行降噪处理,使图像在保留空间结构细节的基础上能展示更多的信息.提出了一种基于残差学习网络的新型OCT图像降噪网络-CMCNN,其具有多尺度、多权重和多层次...     

光学成像在疾病诊断中的应用

当前，医生们利用各种成像技术与疾病进行斗争，其中光学成像技术是获得高分辨率图像的新方法，其原理是每种生物介质具有各自特有的光谱特性，可赖以区分病变组织和正常组织，或对潜在问题准确定位。而光学相干层析则是最精确的光学成像技术，可提供１０～２０μｍ量级的高分辨率及比迄今为止任何其他技术都高的灵敏度。本文着重讨论光学相干层析术的基本原理及目前发展状况     

OCT图像法测量折射率

基于光程匹配原理提出了一种用光学相干断层成像(OCT)系统获得的图像测量样品折射率的方法。通过分析光程匹配原理,给出用OCT图像法测量样品折射率的原理及过程。以玻璃载波片和黄瓜组织为样品进行实验。实验结果表明,用OCT图像法获得的载玻片和黄瓜组织的折射率测量值分别为1.499和1.353,与发表或已知的折射率结果相吻合,测试结果的随机误差可小于0.01。另外,使用OCT图像法通过短时间所采集的两幅图像可对横向扫描任意位置的折射率同时进行测量。该方法进一步简化了基于光程匹配原理的折射率测量法的过程,缩短了测量时间,是一种快速测量样品折射率的实用方法。     

基于OCT技术对古瓷釉气泡特征的初步研究

气泡是古代瓷釉中最常见的一种现象,气泡的大小与分布与胎体和釉层的配方及制作工艺密切相关。气泡表征对研究陶瓷的制作工艺、产地和时代特征等具有重要的意义。为了探讨利用光学相干层析成像技术（OCT）表征古代瓷釉中气泡及其分布特征的可行性,实验采用扫频OCT成像系统对五件不同类型的瓷釉样品进行了测试。根据实验所获得的透明釉层及胎釉结合部位的二维断面图像和三维层析图像,分别进行了瓷釉气泡二维断面和三维切片的特征研究,综合分析了釉层中的气泡特征及其可能产生的原因,认为釉层中的气泡主要是由于胎体中的气体在烧制过程中向釉层溢出所致;同时基于像素点计算了气泡的大小, 并与传统光学显微镜观测到的结果进行了比较;实验还针对不透明釉层中的气泡进行了大小计算、二维断面及三维切片的特征研究。实验结果表明,不同类型的古代瓷釉釉层中的气泡特征差异明显;基于像素点计算的气泡大小与传统光学显微镜测试的结果吻合, 近胎釉结合面的胎体切片能很好的反映瓷釉的气泡特征。本研究提出并验证了利用OCT技术表征瓷釉气泡特征的可行性与有效性,实现了釉层气泡特征的无损检测,特别是对不透明釉层气泡的分析,克服了以往利用传统显微镜技术对釉层气泡分布研究的局限,为古代陶瓷瓷釉的气泡特征分析提供了一种新型的、可靠的分析手段。     

基于深度学习的视网膜OCT图像无监督去噪方法

以散斑噪声为主的噪声干扰严重影响视网膜光学相干层析（OCT）图像质量。深度学习是一种有效的去噪方法。但对活体成像而言,其很难获取多帧配准的真值图像,这影响了监督学习方法的效果。提出一种无监督深度残差稀疏注意力网络用于视网膜OCT图像去噪,并分别从视觉评价和数值评价两方面与传统的三维块匹配滤波去噪算法和经典的深度学习去噪网络进行对比。研究了监督学习与无监督学习策略下3种卷积神经网络的去噪性能,并利用公开的视网膜OCT图像数据集进行泛化能力测试。实验结果表明：所提算法的视觉评价和数值评价均具有良好的降噪效果,可以实现视网膜OCT图像高质量降噪,具有较强的泛化性,而且与监督学习相比,无监督学习在数据集不充分时仍能获得较好的降噪性能,可以有效地辅助医生进行准确高效的临床诊断。     

相干X射线衍射成像技术及在材料学和生物学中的应用

无损获取高分辨率、高衬度微纳米材料结构图像,并能够原位、定量分析是X射线成像技术发展方向之一.最新发展起来的相干X射线衍射成像技术,也称为无透镜成像技术,为实现这一目标提供了可能.本文介绍了相干X射线衍射成像技术的成像原理和发展过程,以及在材料学和生物学中的一些典型应用和最新进展,例如掺杂铋元素在硅晶体中的分布成像,GaN量子点壳层结构的三维高分辨成像,染色大肠杆菌的二维成像,鱼骨的二维成像及矿化机理研究,单个未染色疱疹病毒的二维高衬度成像,未染色酵母菌细胞的三维高分辨成像及原位定量分析.最后对相干X射线衍射成像技术的发展方向做了展望.随着X射线自由电子激光的应用和冷冻技术与相干X射线衍射成像技术的结合,相干X射线衍射成像技术将得到快速的发展和广泛的应用.     

基于光学相干层析技术的术中颈部组织三维成像

为了在甲状腺手术中辅助医生对切除的颈部组织进行快速的组织学判断,使用自行搭建的光学相干层析(OCT)系统对行甲状腺切除术及淋巴结清扫术患者的切除组织进行三维成像,并将其与二维OCT图像以及病理切片进行对比。对21个病例的切除组织分别采集67幅1000 pixel×1000 pixel×630 pixel的高分辨三维OCT图像,对应6 mm×6 mm×3.8 mm的成像范围。可以从不同角度和不同的内部切面对三维OCT图像进行观察,能够清楚地辨别成像范围内的甲状腺、甲状旁腺、淋巴结和脂肪组织,并能够清楚地分辨淋巴结转移病变。高速、高分辨的三维OCT成像为甲状腺手术提供了一种术中病理诊断的方式,在辅助医生做出手术决策方面具有一定的应用潜力。     

OCT系统对人体牙齿组织的非失真成像深度的研究

利用基于蒙特卡罗方法的牙组织光学相干层析(OCT)成像模型,研究了不同牙组织的OCT非失真成像深度。通过模拟入射高斯光束以及光在牙组织中的传输,分别获得了单层牙釉质、单层牙本质以及两层牙组织结构的二维仿真OCT图像,与实验结果具有定性的一致性。通过分析二维仿真OCT图像所对应的一维OCT信号,分别得到了三种牙组织结构的平均非失真成像光学深度。研究结果表明,OCT系统对牙齿组织的非失真成像光学深度在150~2400μm之间,其中牙釉质的非失真成像深度要远大于牙本质的成像深度。所得的结果对于在实验中利用OCT图像对组织结构有效信息进行判断具有一定的参考价值。     

超小自聚焦光纤探头研究用场追迹数值模拟技术

研究场追迹数值模拟技术在超小自聚焦光纤探头设计与分析中的应用方法.首先,论述场追迹的概念及其基本原理;其次,论述场追迹在VirtualLab软件中的实现方法;最后,研究超小自聚焦光纤探头在基于场追迹的物理光学软件VirtualLab中的建模与分析方法,并进行仿真结果与实验结果的比较分析.结果显示,如设无芯光纤的长度为0.36 mm,自聚焦光纤透镜的长度分别为0.10,0.11和0.12 mm,计算所得的工作距离分别为0.75,0.63和0.51 mm,光斑尺寸分别为32,24和19 μm.理论计算结果与实验结果符合,表明基于场追迹的数值模拟技术是研究超小自聚焦光纤探头设计与分析方法的一个有效手段.     

Signal Processing Scheme for Increasing System Resolution in Determination of the Scattering Position in an OCT System

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｔｉｓａｄｉｆｆｉｃｕｌｔａｎｄｃｈａｌｌｅｎｇｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｉｎｍｏｄｅｒｎｏｐｔｉｃａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｉｎｇｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｏｂｓｃｕｒｅｍｅｄｉａｄｕｅｔｏｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｍｕｌｔｉｐｌｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ,ｗｈｉｃｈｄｅｇｒａｄｅｓｔｈｅｃｏｎｔｒａｓｔａｎｄｓｐａｔｉａｌｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｉｍａｇｉｎｇ ｇｒｅａｔｌｙ[1,2 ] .Ｏ…     

光学相干层析成像系统的实验研究

介绍了作者研究建立的光学相干层析（ＯＣＴ）成像系统,给出了利用该系统得以的实际生物样品光学相干层析图像,并对系统性能和结果作了分析,讨论了影响系统性能的一些因素及改进方法。     

Polarization Sensitive Spectral Interferometric Optical Coherence Tomography for Biological Samples

A spectral interferometric optical coherence tomography (OCT) system which has polarization sensitivity is developed. This system reduces the mechanical scanning dimension by employing the principle of spectral interferometry, and measures a two dimensional cross-sectional image of biological tissue with one dimensional mechanical scanning. Sixteen OCT images with different polarization conditions are measured, and two dimensional distributions of each element of the Müller matrix of a sample to be measured are calculated.     

基于光学相干层析成像技术的强散射介质光学特性测量

利用光学相干层析成像技术对强散射介质的光学特性进行了测量研究.通过理论模拟分析了镜面反射条件下散射系数及各向异性因子对外差效应因子的影响.提出镜面反射情况下利用广义惠更斯菲涅尔模型提取材料光学特性的算法.通过对不同浓度的IntralipidTM溶液的测量,获得了可靠的光学散射特性实验结果,并研究了散射系数与其浓度之间的...     

系统中基于快速扫描光学延迟线的色散补偿

分析了光学相干层析成像(Optical Coherence Temography,OCT)系统中色散失配对系统纵向分辨率的影响,详细阐述了快速扫描光学延迟线(Rapid Scanning Optical Delay Line,RSOD)的色散性质,提出并采用基于RSOD的色散补偿方法,实验验证了这种色散补偿方法能够实现OCT系统的纵向分辨率接近于理论值,并因此得到了高质量的OCT图像.     

电子自旋共振(ESR)技术在生物和医学中的应用

电子自旋共振(electron spin resonance,ESR)是检测自由基最直接最有效的方法,是自由基生物学和医学不可缺少的重要研究技术. 作者综述了ESR、自旋标记、自旋捕集和ESR 成像技术的最新发展及ESR技术在细胞膜、蛋白质结构和一些重大疾病如心脏病、老年痴呆症、帕金森综合症和中风等疾病研究及辐射损伤和植物疾病研究中的应用.