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人体皮肤病有多达上千种,严重影响着人的身心健康,少数皮肤病甚至会危及生命。对于皮肤病的检测传统手段包括触摸、按压、肉眼观察等主观判断以及一些组织病理、免疫病理等实验室检查方法。皮肤镜是目前临床应用最广泛的在体无损观测皮肤内部微细结构的仪器,它是一种非侵入式用于色素性皮肤病的在体检测技术,通过对皮肤组织的背向散射光进行成像可以得到表皮及真皮浅层内的色素性皮肤病的基本形态学特征。皮肤镜在临床上的应用使得色素性皮肤病的形态学检查展开了一个新的篇章,能够提高色素性皮肤病诊断的准确率,并可用于区分黑色素瘤及其他黑色素细胞或者非黑色素细胞类的色素性皮肤病。然而传统皮肤镜严重依赖组织背向散射光,检测深度非常有限,而且对于结节、过渡色沉、角化等皮肤检测存在局限,更无法提供病变组织准确的三维结构信息。 基于光声显微成像技术的新型光声皮肤镜是在光声成像的基础上发展起来的高分辨率皮肤三维显微成像方法。通过将入射的激光进行光学聚焦,利用聚焦后的点光源来激发皮肤内组织产生高频超声信号进行成像,根据皮肤内不同组织光学吸收差异可以重建出高对比度、高分辨率的皮肤组织三维结构信息,并可提供深度、尺寸等精确信息。并且由于组织内超声信号的散射远小于光的散射,可以在毫米级的深度实现十几微米的分辨率,因此光声皮肤镜相对于传统皮肤镜有明显的优势。 本文旨在研究用于临床皮肤病检测的光声皮肤镜系统,并利用该系统进行皮肤疾病的研究,具体内容如下: 1、研制了包括光学激发、一体化探测器及电子学系统的光声皮肤镜。首先分析了皮肤组织内需要检测的结构,确定了系统需要达到的分辨率,成像深度等参数。然后选定了激光器、设计了光学滤波及准直系统,研发了一体化共焦检测模式的探测器,通过计算、模拟、仿真等仿真确定了探测器的主频、声场直径等参数。 2、采用基于小波去噪以及Winner滤波反卷积技术,通过将采集到的光声信号进行小波去噪,然后通过反卷积还原出进入探测器前的声压,再通过光衰减及声衰减的信号补偿算法获取组织内部原始声压分布,最后通过投影算法得到组织内部不同吸收体的光吸收分布。 3、研制了基于模拟电压控制的振镜扫描系统,实现A-line、B-Scan、Full-Field三种模式下的信号采集与成像,并通过软件实现诸如深度、直径等测量功能。 4、将该仪器用于临床鲜红斑痣研究,分析了本仪器用于鲜红斑痣检测的基本图像特征,提取了基于鲜红斑痣检测的深度、直径、表皮厚度以及相对血液体积百分比等参数,并研究了正常与病变、不同病变类型、光动力治疗前后的图像特征。 5、将该仪器用于皮肤黑色素疾病的检测,探讨本仪器检测黑色素疾病的优势与缺点,并在此基础上进行系统改进,建立了光声/超声双模成像的恶性黑色素瘤成像系统。并用该系统进行恶性黑色素瘤的初步研究,提供了黑色素瘤的深度、黑色素浸润深度以及血管形态学参数。