生物組織的光誘熱像層析機理與方法研究

《生物組織的光誘熱像層析機理與方法研究》是依託南京理工大學，由王清華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：生物組織的光誘熱像層析機理與方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王清華
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

紅外熱像診斷技術具有操作簡便、非接觸、無輻射等特點，在醫學檢測中日益受到重視。但是，傳統的紅外熱像反映的是體表溫度的分布，體表溫度高低程度和病灶的對應關係十分複雜，限制了該項技術的套用。本項目旨在發展基於紅外熱像圖的生物組織熱擴散特性空間分布定量測量的理論和方法，並建立相應的實驗系統。首先研究調製光誘導下生物組織瞬態熱像圖的形成機制，建立瞬態熱像形成的理論模型和數值計算程式，分析光強調製頻率以及光波頻率對生物組織光熱轉換效率的影響，探索雷射入射位置、角度以及生物組織自身熱擴散特性在熱像圖上的表現形式。其次研製光誘熱像層析的實驗裝置，探索光誘導法構建組織內部附加熱源的適用方法。最後研究針對瞬態熱像反演生物組織的熱擴散特性空間分布的三維重建算法，並比較反演的空間熱學特性與X射線層析、核磁共振等形態學診斷的差異，為新型的功能性熱像層析診斷奠定基礎。

結題摘要

經過項目組三年的努力，構建了完善的生物組織光誘傳熱模型，發展了生物組織瞬態熱像圖的數值模擬方法，建立了生物組織的熱像測試裝置，探索了表面熱像反演異常熱源位置的可行方法，提出了基於非衍射熱流傳播方程的熱擴散長度空間分布的測定方法，研究了熱擴散長度的空間分布重建算法。在生物組織光誘傳熱模型研究方面，詳細分析了基於生物組織的導熱、對流換熱以及與環境之間的傳熱的熱像形成機制，建立了生物光誘傳熱的機率模型。將隨機遊走算法和蒙特卡洛方法相結合，成功實現對瞬態熱像圖的數值模擬。在生物組織的熱像測試裝置的研製方面，完成了熱成像系統、圖像採集與傳輸以及顯示與處理系統的組建，並開發了易於操作的圖形用戶界面。測試裝置測得的生物組織的熱像圖經過圖像增強技術和去噪處理可以有效的提高測溫精度。在此基礎上，研究了表面熱像反演異常熱源位置的有效途徑，我們將點熱源深度的作圖法與盲去卷積相結合，求出了擴展熱源的深度信息。運用等角扇形數據投影重建算法，實現了生物組織的熱擴散長度空間分布的重建，為新型的功能性熱像層析診斷做出有益探索。