科研进展简报

提高激光散斑成像血流检测准确性的研究进展

来源:武汉光电国家实验室(筹)    作者:生物医学光子学功能实验室    发布时间:2017年11月23日

        激光散斑衬比成像是一种宽场的、非侵入式的、高时空分辨率的二维血流成像技术,目前已被广泛用于临床疾病诊疗、脑神经基础科学研究等应用中。但是,由于噪声的干扰、生物组织的复杂性以及光在组织中多次散射的影响,激光散斑衬比成像技术很难准确地量化血流的相对变化。

        在武汉光电国家实验室生物医学光子学实验室李鹏程教授的指导下,博士生汪洋等人考虑了生物组织中静态散射和探测器噪声的影响,分别提出了两种校正方法来提高激光散斑血流检测准确性。

      (1)针对生物组织中的脑颅骨或皮肤的角质层等静态成分引起的血流速度被低估的问题,根据时间衬比和空间衬比的统计特性之间的差异,提出了一种时空衬比分析结合的静态散射校正方法,并通过模型实验和动物实验对该校正方法的有效性进行了验证。

        2017年1月1日,该成果以题目“Improving the estimation of flow speed for laser speckle imaging with single exposure time”发表在美国光学学会(OSA)旗下杂志Optics Letters上(Volume 42,Issue 1, Pages 57-60)。该工作得到了国家自然科学基金和“863”计划的支持。

      (2)根据探测器噪声的时空分布特性及统计特性,发现散粒噪声和暗噪声是影响散斑衬比测量准确性的主要原因之一,通过校正散粒噪声和暗噪声的影响可以降低曝光时间和低光强照明的影响,使得不同曝光时间和不同光照强度下测得流速值基本一致。

        2017年11月7日,该成果以题目“Improving the sensitivity of velocity measurements in laser speckle contrast imaging using a noise correction method”发表在美国光学学会(OSA)旗下杂志Optics Letters上(Volume 42,Issue 22, Pages 4655-4658)。该工作得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划的支持。

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图1. 平均光强为200 counts时,(a)噪声校正前和(b)校正后获得的血流图像;平均光强为800 counts时,(c)噪声校正前和(d)校正后的获得的血流图像;(e) 噪声校正前后的不同感兴趣区域内的流速值对比。