一种扩散光学层析成像系统技术方案

本发明专利技术涉及一种扩散光学层析成像系统，该系统包括光源模块、传输模块、接收模块、数据处理模块；其中，光源模块用于产生第一光信号；传输模块连接光源模块，用于传输第一光信号和第二光信号，第二光信号由被测物体经第一光信号照射后形成；接收模块连接传输模块，用于将第二光信号转化为电信号；数据处理模块连接接收模块，用于将电信号转化为数字信号后对数字信号进行处理。本发明专利技术实施例使用激发与接收二合一光纤，减少光纤数量，降低光纤排布复杂度，提高数据采集效率；在接收端设置接收端光开关，减少PMT的数量，降低系统成本；通过处理单元控制接收端光开关切换实现多通道数据同时采集，提升检测效果。

A Diffusion Optical Tomography System

The invention relates to a diffusion optical tomography system, which comprises a light source module, a transmission module, a receiving module and a data processing module. The light source module is used to generate the first optical signal; the transmission module is connected with the light source module to transmit the first optical signal and the second optical signal. The second optical signal is formed by the first optical signal irradiated by the measured object; and the receiving module is connected with the light source module. Connect transmission module for converting the second optical signal into electrical signal; data processing module connects reception module for converting electrical signal into digital signal and processing digital signal. The embodiment of the present invention uses two-in-one optical fibers to reduce the number of optical fibers, reduce the arrangement complexity of optical fibers and improve the efficiency of data acquisition; sets optical switches at the receiving end to reduce the number of PMTs and reduce the system cost; realizes multi-channel data acquisition at the same time by controlling the switch of optical switches at the receiving end by the processing unit, and improves the detection effect.

【技术实现步骤摘要】
一种扩散光学层析成像系统
本专利技术属于分子影像领域，具体涉及一种扩散光学层析成像系统。
技术介绍
扩散光学层析成像又称漫射光学层析成像(DiffuseOpticaltomography,DOT)是一种面向厚组织体的利用近红外光照射获得的三维功能成像方法，其目标是通过发展高灵敏的近红外光子检测仪器和基于生物组织光子输运模型的图像重建技术，从多点激励下表面扩散光的时间、空间和光谱分布测量信息中反演组织体内部光学特性参数的三维分布，并使之与该组织的生理状态(血红蛋白浓度及氧饱和度等)相关联。DOT对组织功能的变化具有特异性、动态性和灵敏性，而且还具有使用安全、可靠，低成本等优势。因此，DOT具有广泛的应用潜力和研究价值。目前，DOT主要的应用方面是脑功能成像和乳腺成像等。对于乳腺成像，如果组织发生癌变，就会具有明显的血管化特征，与正常组织相比对光的吸收更强，因此，DOT可以利用对乳腺内血红蛋白、水、脂类等内源性物质显像从而获得肿瘤组织与正常组织间生理参数的差异。现有DOT系统使用的光纤包含单个PMT(photomultipliertube，光电倍增管)或多个PMT，如图2所示，图2为现有扩散光学层析成像系统的结构示意图，其中，包含单个PMT的技术方案为由光源模块产生固定波长的激发光，经过光纤传输到1×16的线性平移台；然后，通过工业控制计算机控制线性平移台顺序移动，依次切换激发通道；接着，再控制接收端的线性平移台依次顺序采集每个激发点对应的16个接收点的数据；最后，使用单个PMT进行接收。其中，由于线性平移台属于机械器件，使用两个线性平移台作为激发位置与接收位置切换的器件，移动过程中不可避免的会出现误差，从而影响光信号传输，会造成严重的光信号衰减；使用位置分离的光纤，虽然降低了相互之间的影响，但是不利于探测点的增加，增加了系统复杂度。同时，由于不能进行多通道同时测量，成倍的增加了数据采集时间，降低了系统效率且对于乳房密度较高的年轻女性，其检测结果不太理想并具有电离辐射。因此，如何降低光纤排布复杂度，提高数据采集效率，降低系统成本，实现多通道同时测量，提升检测效果就显得尤为重要。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种扩散光学层析成像系统。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种扩散光学层析成像系统，包括光源模块、传输模块、接收模块、数据处理模块；其中，所述光源模块用于产生第一光信号；所述传输模块连接所述光源模块，用于传输所述第一光信号和第二光信号，其中，所述第二光信号由被测物体经所述第一光信号照射后形成；所述接收模块连接所述传输模块，用于将所述第二光信号转化为电信号；所述数据处理模块连接所述接收模块，用于将所述电信号转化为数字信号后对所述数字信号进行处理。在本专利技术的一个实施例中，所述光源模块包括激光二极管、电流控制器以及温度控制器；其中，所述激光二极管用于产生所述第一光信号；所述电流控制器连接所述激光二极管，用于对所述激光二极管的电流进行控制；所述温度控制器连接所述激光二极管，用于调节所述激光二极管的工作温度。在本专利技术的一个实施例中，所述光源模块还包括安装座，所述安装座用于对所述第一光信号进行正弦幅度调制。在本专利技术的一个实施例中，所述传输模块包括激发端光开关、若干光纤以及接收端光开关；其中，所述激发端光开关的输入端连接所述激光二极管，用于将所述光纤的状态切换为激发状态或者接收状态；所述光纤的一端与所述激发端光开关的输出端连接，所述光纤的另一端分为激发光纤和接收光纤，且所述激发光纤垂直连接所述被测物体表面，用于在所述光纤的状态为激发状态时传输所述第一光信号；所述接收光纤接触所述被测物体表面后连接所述接收端光开关，用于在所述光纤的状态为接收状态时传输所述第二光信号；所述接收端光开关用于对所述第二光信号进行时分复用探测。在本专利技术的一个实施例中，所述激发端光开关为1×16光开关，所述激发端光开关的数量为1个。在本专利技术的一个实施例中，所述接收端光开关为1×4光开关，所述接收端光开关的数量为4个。在本专利技术的一个实施例中，所述光纤的数量为16根。在本专利技术的一个实施例中，所述接收模块包括PMT和放大器；其中，所述PMT的输入端连接所述传输模块，所述PMT的输出端连接所述数据处理模块，用于将所述第二光信号转化为所述电信号；所述放大器的输入端连接所述PMT的输出端，所述放大器输出端连接所述数据处理模块，用于将所述电信号放大。在本专利技术的一个实施例中，所述数据处理模块包括采集单元、控制单元和处理单元；其中，所述采集单元包括数据采集卡，所述数据采集卡连接所述放大器，所述采集单元用于将所述电信号转化为数字信号；所述控制单元包括增益控制卡，所述增益控制卡连接所述PMT的输出端，用于控制所述PMT的增益；所述处理单元分别连接所述数据采集卡和所述增益控制卡，所述处理单元用于对所述数字信号进行处理。在本专利技术的一个实施例中，所述增益控制卡采用的增益控制方法为阈值法或列表法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：(1)、使用激发与接收二合一光纤，减少光纤数量，降低光纤排布复杂度，提高数据采集效率；(2)、设置接收端光开关，减少PMT的数量，降低系统成本；(3)、通过处理单元控制接收端光开关切换实现多通道数据同时采集，提升检测效果。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种扩散光学层析成像系统的模块结构示意图；图2为现有扩散光学层析成像系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种扩散光学层析成像系统的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的光纤工作原理示意图；图5为本专利技术实施例提供的接收端光开关控制程序流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的数据采集程序流程示意图；图7为本专利技术实施例提供的采用阈值法进行增益控制的流程示意图；图8为本专利技术实施例提供的采用列表法进行增益控制的流程示意图；图9为本专利技术实施例提供的初始增益电压控制原理示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1和图3，图1为本专利技术实施例提供的一种扩散光学层析成像系统的模块结构示意图，图3为本专利技术实施例提供的一种扩散光学层析成像系统的结构示意图。一种扩散光学层析成像系统，包括：光源模块100、传输模块200、接收模块300、数据处理模块400。光源模块100用于产生第一光信号，照射被测物体；其中，光源模块100包括激光二极管101、电流控制器102、温度控制器103以及安装座。光源模块100优选波长为785nm的激光器套件。其中，本实施例中第一光信号为激光二极管101发出的激光信号，激光二极管101优选带尾纤激光二极管，优选型号为LP785-SF100。其中，电流控制器102，优选型号为LDC205C，用于对激光二极管101的电流进行控制。其中，温度控制器103，优选型号为TED200C，用于调节激光二极管101的工作温度，保证激光二极管101输出的波长稳定。其中，安装座带有调制信号输入端，用于对第一光信号进行正弦幅度调制。正弦幅度调制是指正弦波的幅度随输入信号的变化而变化，包括调幅、双边带、单边带和残留边带。传输模块200连接光源模块100，传输模块200包括激发端光开关201、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扩散光学层析成像系统，其特征在于，包括光源模块(100)、传输模块(200)、接收模块(300)、数据处理模块(400)；其中，所述光源模块(100)用于产生第一光信号；所述传输模块(200)连接所述光源模块(100)，用于传输所述第一光信号和第二光信号，其中，所述第二光信号由被测物体经所述第一光信号照射后形成；所述接收模块(300)连接所述传输模块(200)，用于将所述第二光信号转化为电信号；所述数据处理模块(400)连接所述接收模块(300)，用于将所述电信号转化为数字信号后对所述数字信号进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种扩散光学层析成像系统，其特征在于，包括光源模块(100)、传输模块(200)、接收模块(300)、数据处理模块(400)；其中，所述光源模块(100)用于产生第一光信号；所述传输模块(200)连接所述光源模块(100)，用于传输所述第一光信号和第二光信号，其中，所述第二光信号由被测物体经所述第一光信号照射后形成；所述接收模块(300)连接所述传输模块(200)，用于将所述第二光信号转化为电信号；所述数据处理模块(400)连接所述接收模块(300)，用于将所述电信号转化为数字信号后对所述数字信号进行处理。2.根据权利要求1所述的扩散光学层析成像系统，其特征在于，所述光源模块(100)包括激光二极管(101)、电流控制器(102)以及温度控制器(103)；其中，所述激光二极管(101)用于产生所述第一光信号；所述电流控制器(102)连接所述激光二极管(101)，用于对所述激光二极管(101)的电流进行控制；所述温度控制器(103)连接所述激光二极管(101)，用于调节所述激光二极管(101)的工作温度。3.根据权利要求2所述的扩散光学层析成像系统，其特征在于，所述光源模块(100)还包括安装座，所述安装座用于对所述第一光信号进行正弦幅度调制。4.根据权利要求1所述的扩散光学层析成像系统，其特征在于，所述传输模块(200)包括激发端光开关(201)、若干光纤(202)以及接收端光开关(203)；其中，所述激发端光开关(201)的输入端连接所述激光二极管(101)，用于将所述光纤(202)的状态切换为激发状态或者接收状态；所述光纤(202)的一端与所述激发端光开关(201)的输出端连接，所述光纤(202)的另一端分为激发光纤和接收光纤，且所述激发光纤垂直连接所述被测物体表面，用于在所述光纤(202)的状态为激发状态时传输所述第一光信号；所述接收光纤接触所述被测物体表面后连接所述接收端光开关(203)，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱守平，马小雅，曹旭，马骋，陈睿博，王民，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61