[发明专利]一种近红外漫射光频域信息获取方法

说明书

技术领域

本发明属于组织光学中的光学参数测量领域，具体涉及一种用于组织光学研究的近红外漫射光频域信息获取方法。

背景技术

频域技术⁽¹⁾是近红外漫射光检测技术之一，因其具有可测信息丰度大、测量精度较高、设备价格较低的优点而获得研究者的广泛关注。所谓近红外漫射光检测技术，即利用特定波长(600-900nm)的光照射组织体，检测到达组织体表以下数厘米后出射光的分布情况，并根据检测结果重构出被检组织的光学特性参数(吸收系数μ_a，约化散射系数μ′_s)，从而达到组织病变的分级以及监测癌变组织对治疗的反应的目的；一般而言，癌变组织的吸收系数μ_a比正常组织高，约化散射系数μ′_s比正常组织低。组织体吸收系数和约化散射系数的变化表现为，同样的入射光源情况下出射光的状态不同(频域技术中表现为测得的幅度衰减和相位延迟不同)。在频域技术中，先利用频域检测系统测得光强被高频信号调制的入射光源经过待测组织体后的交流幅度衰减AC和相位延迟Φ，再利用AC和Φ重构出组织体的光学参数即吸收参数μ_a及漫反射参数μ′_s，最后根据μ_a和μ′_s达到确诊所测组织体的生理病理状态的目的。由此可见，对组织性质的如实诊断和分辨最终归结到幅度AC和相位Φ的精确测量，其过程需要有效的系统校正方法的保证。

近红外漫射光频域检测系统校正的目的是消除由测量系统中固有的光路元器件、电路元器件、测量操作过程等因素产生的幅度衰减和相位延迟，得到仅由被检组织体引起的幅度和相位变化。通常采用直接绝对校正法⁽²⁾、空探测参考路校正法^(3，4)以及光学参数已知的标准体校正法⁽⁵⁾，其中空探测参考路校正法包含直接绝对校正法的思想。直接绝对校正法系统配置简单；空探测参考路校正法可以有效降低由光源引起的系统漂移和高频电路噪声，但无法消除参考通道和测量通道之间相位和幅度的串扰，并且对参考路和测试路的测量对称性要求较高，理论上要求参考路探测器和测量路探测器性能完全一致；光学参数已知的标准体校正法要求在进行标准体和未知组织体测量时入射光源功率相同，因此实际选择标准体时需使标准体的光学参数与被测组织相近，以保证在相同的输入光功率下标准体测量和未知组织体测量的数据结果均能获得足够的信噪比，还要求标准体的几何结构与待测组织体一致以降低测试操作过程对数据结果的影响。对于组织体漫反射光的测量，上述三种方法都无法有效克服测量过程中光纤与被测组织之间耦合因素的影响。

参考文献：

(1)Sergio Fantini，Beniamino Barbieri，Maria Angela Franceschini，Enrico Gratton，Frequency-domainspectroscopy，Applications of Optical Engineering to the Study of Cellular Pathology，Vol.1，p.57-66，1997.

(2)Elizabeth M.C.Hillman，Jeremy C.Hebden，Florian E.W.Schmidt，Simon R.Arridge，Martin Schweiger，Hamid Dehghani，David T.Delpy，Calibration techniques and datatype extraction for time-resolvedoptical tomography，Rev.Sci.Instrum.Vol.71(9)，p.3415-3427，2000.

(3)Ilkka Nissila¨，I Kalle Kotilahti，Kim Fallstro¨m，Toivo Katila，Instrumentation for the accurate measurement of phase and amplitude in optical tomography，Rev.Sci.Instrum.Vol.73(9)，p.3306-3312，2002.