生物組織位相層析成像及病變檢測

《生物組織位相層析成像及病變檢測》是依託上海套用技術大學，由戴翠霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：生物組織位相層析成像及病變檢測
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：戴翠霞
• 依託單位：上海套用技術大學

項目摘要

生物組織三維成像一直是研究者感興趣的研究課題，在生物醫學研究領域，獲得非接觸、無損傷、效率高的組織病變檢測方法則更是眾多研究者持之以恆的研究目標。本研究結合數字全息顯微技術和光學相干層析技術的技術優勢，採用弱相干光干涉掃描裝置記錄數字全息圖；再現記錄得到的各全息圖，提取其位相信息，消除掃描引起的各部分位相波動，整合為生物組織以位相信息為參數的層析圖像；根據位相變化和折射率分布之間的關係，可得到生物組織折射率分布及其病變之後的變化規律；由此可以組織折射率變化為標準檢測組織病變。此研究將對顯微物體三維成像和生物組織病變研究提供新的思路和理論依據。

結題摘要

結合數字全息顯微技術和光學相干層析技術的技術優勢，獲得較高的靈敏度、較大的動態範圍和較深聚焦深度的生物組織層析成像，是一項研究熱點內容。直至目前，在採用弱相干光的數字全息顯微技術研究中，研究者都是通過分析樣品中各層的強度反射信息以得到樣品層析結構的，物波中的位相信息沒有被有效地提取和利用。本項目採用位相變化，對生物組織折射率、血流速度及硬度等各項特性進行了深入研究。此外，對兩項光學成像技術進行了理論分析和系統最佳化，並拓展了其在眼科、內窺及材料特性測量方面的研究。 研究內容和成果如下： A、 OCT、數字全息技術理論研究 做出了虛擬OCT模擬平台，可以模擬時域和頻域OCT的理論及實驗系統，為OCT裝置提供參數評價和算法最佳化，提高OCT成像和數據處理的理解；搭建了數字全息系統，對成像特點進行了分析，為系統最佳化提供了理論支持。 B、 根據位相變化分析組織特性（折射率、血流、組織硬度等）。 根據組織位相變化計算，分析生物組織血流、彈性及折射率性能。提出一種基於目前廣泛套用的低速OCT的高分辨體血流速度成像技術，不需要對同一個位置進行重複多次A-line掃描即可獲得高對比度的微小血管成像；在根據位相變化獲得都卜勒血流的基礎上，對腦部血流進行了全分散式都卜勒角度測量，實現對整條血管的動態監控；採用超聲激勵，使得生物樣本中具有不同硬度特性的組織成分發生形變，通過計算位相變化獲得生物組織在相同外力作用下的彈性微小形變，從而獲得分析生物組織硬度信息，為病變研究提供新的方法；結合頻域OCT和數字全息技術，提取位相信息，根據位相變化和折射率分布之間的關係，得到組織折射率分布，並對眼前節組織進行了離體和在體檢測。 C、 OCT技術拓展及其套用研究 眼科方面：為提高對眼睛成像深度，研究繼續拓展OCT成像技術。研製了兩套雙通道OCT系統對整個人眼進行全深度成像；採用雙通道雙聚焦系統，對眼調節時全眼成像中包括角膜厚度、眼軸長度、視網膜中心厚度等眼尺寸進行了測量，進行了眼調節功能分析；呼吸道成像：進行了內窺OCT及呼吸道內窺成像，並為了解決呼吸道管壁結構的自動分層問題，提出一種基於圖論割算法，能夠實現對呼吸道管壁的自動分層並給出各個次的厚度定量測量；材料性能測量：結合OCT成像和漫反射分光光譜分析技術，對水楊酸（面部化學脫皮劑）和氮酮（化學滲透促進劑）配比對皮膚吸收的影響進行了深入研究。