文档介绍：天津大学
硕士学位论文
组织光学测量中光子计数技术研究——基于CPLD的多通道光子
计数器设计
姓名:阮平巧
申请学位级别:硕士
专业:生物医学工程
指导教师:高峰
20070601
中文摘要关键词:微弱光检测,扩散光学层析成像,光子计数技术,近红外光谱法,荧生物医学光子学是在组织光学这一理论基础上发展起来的光医学和光生物学。组织光学可以理解为是关于光辐射与生物组织体相互作用的学问,它的基本研究方面首先包括研究光辐射能量在一定条件下在组织体内的分布,其次是发展在体组织光学的测量方法。一般生物医学光子学的研究和应用中所接收到的光信号是非常微弱的,所以如何实现弱光检测是应用于生物医学光子学的检测系统所必然要涉及的一个重要问题。一般使用光子计数方法来实现微弱光的检测,光子计数方法利用弱光照射下光子探测器输出电信号自然离散的特点,采用脉冲甄别技术和数字计数技术把极其弱的信号识别并提取出来。目前组织光学测量系统根据所使用的光源的不同,可分为连续光测量系统,时间分辨测量系统和频域测量系统。本文基于可编程逻辑技术设计了三个光子计数器,其中八通道可调门宽计数器可应用于连续光测量系统,它能用于新生儿大脑血液动力学研究和新陈代谢过程监视和脑功能成像;并行门控计数器和多通道光子计数分析仪可应用于时间分辨测量系统,。八通道门宽可调计数器的可调门宽使它能适用于不同时间分辨和信噪比的应用场合。每个计数通道都由双计数器组成,双计数器交替计数可以实现对输入脉冲信号的全程纪录,通过ㄐ呕坪脱反娲⑵骺梢允凳钡匕巡饬渴荽回计算机,实现人体信息的实时监测。并行门控计数器的采样窗口门宽和多通道光子计数分析仪的通道门宽都大范围可调,。用单组分对数方法和多组分椒ǘ约剖鞯牟饬拷峁写恚梢缘玫奖徊庥ü猓坠的寿命,该荧光特性参数与生物体内的生化反应过程及其环境特征有关。光寿命
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第一章绪论引言抽癷嗖狻’’浚美┥⒐獠阄黾际自呱随着医学诊断方法向无损性发展,光学技术在生物医学诊断中的应用已展现出越来越大的发展潜力。由于生物组织的光谱特征与其分子构成直接相关,因而利用光学信息比其他医学诊断手段能获得更高的灵敏度和特异性。生物医学光子学是光学与生命科学相互交叉、相互渗透的一个新的研究领域,它是现代光学技术和方法在生物医学领域的应用。目前光学方法在疾病的发病机理研究、无创或者微创诊断和治疗、治疗效率分析和人体组织功能信息检测等方面越来越具有其他手段所不可替代的作用。生物医学光子学的应用范围非常广泛,比如应用近红外吸收光谱技术进行人体生理过程和脑功能的无创伤廿珼进行早期的乳腺癌检测【】以及将椒ㄓ虢焱馓秸爰际踅岷嫌糜诔上裆体内特异生化大分子表达方位和水平【加矧等。生物医学光子学研究的基本步骤是将一束光照射到被检测的人体部位,然后光在人体部位内以某种规律进行传播并与人体发生相互作用,光与人体相互作用后携带了人体自身状态的信息,然后我们用光信号检测系统接收被人体信息调制过的出射光,通过比较出射光相对于入射光的变化,再根据描述被测组织体与光信息之间关系的物理模型定量地判断被测组织体的状态,实现对人体信息的光医学诊断。所以生物医学光子学的研究,无论是医学光子诊断技术还是医学光子治疗技术都需要解决四个基本问题:庥肷镒橹宓南嗷プ饔谩9庥肷镒织体有多种表现形式或现象【濒ㄎ铡⒎瓷洹⒄凵洹⑸⑸洹⒎⒐狻⒐饣А光声等现象,这些宏观现象都是由微观的物理变化产生的,所以我们需要相应的物理理论来解释发生在组织体内部的各种微观物理过程