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光声成像融合了纯光学成像的高分辨和纯声学成像的高穿透的优点,突破了传统光学成像穿透深度小和超声成像分辨率低导致的在生物组织成像领域的困境。光声粘弹-吸收成像以光声效应为基础,在脉冲激光的激励下,生物组织产生超声波信号被探测器接收后,由反投影算法将其携带的相位信息和时域强度信息反演出生物组织的力学特性和吸收结构的分布。因此,该技术获得的组织图像同时具分辨率高、对比度高和成像深度大等优点,在生物医学影像领域具有广阔的应用前景。本论文在课题组原有基础之上,从光声成像原理出发,设计了一个光声粘弹-吸收双参数成像系统,实现了同步的从力学特性层面和结构层面来表征动脉粥样硬化。此外,为面向临床的实用性,还开展了光声粘弹的内窥成像研究。主要内容包括: 1、提出了一种基于准连续激发的光声粘弹-吸收双参数成像。基于准连续激光给的单脉冲激发,可以获得时间分辨的深度信息。通过使用同一个激发源,用探头同步采集低频光声信号的相位和高频光声信号的时域强度,结合滤波反投影算法同时反演出生物组织的表面粘弹分布和深度方向上的吸收结构。 2、提出了一种基于深度结构信息的粘弹校正算法。利用光声吸收成像获得的深度结构信息,结合声传播模型,可以校正由样品高度差异带来的位相误差。促进了光声粘弹-吸收成像在活体检测或临床检测中对于表面不平整的实际生物组织的应用。 3、基于光声粘弹-吸收双参数成像系统和粘弹校正算法在兔子动脉粥样硬化模型上开展了对斑块进行多参数表征的基础研究。光声吸收成像可以直观地看到斑块在深度方向上的形态结构,光声粘弹成像可以看到斑块表面的粘弹分布,通过融合这两种参数来表征动脉粥样硬化,为易损斑块诊断提供更全面的信息。 4、面向成像腔内组织,搭建了光声粘弹内窥成像系统。基于直径为16mm的65KHz低频超声探头,开展了对内腔直径为19mm的模拟样品的光声粘弹内窥成像的研究,为进一步开展光声粘弹内窥成像评价血管内力学特性的研究奠定了基础。