激光散斑血流成像技术是一种宽场光学成像技术,能够以高时间分辨率和空间分辨率获取二维血流速度变化信息。近十年来,该技术已广泛应用于生理、病理状态下实验动物在体血流监测,部分商用产品已进入临床前测试阶段。激光散斑血流成像的基本原理是,局部空间区域上的散射光信号在单个积分时间内的空间模糊程度取决于该区域散射粒子流速快慢,通过计算局部空间区域的散斑衬比,可以获取该区域流速变化信息。然而,实际应用中探测器的像素尺寸往往接近甚至大于散斑尺寸,由此带来的“ 空间平均”效应将导致散斑衬比值降低,是造成激光散斑成像尚不能定量获取流速信息的重要影响因素之一。
武汉光电国家实验室(筹)Britton Chance生物医学光子学研究中心李鹏程教授、邱建军博士等人通过计算机模拟、样本实验以及动物实验,提出在小散斑尺寸下(≤0.5像素尺寸)进行散斑衬比校正,能够在保证测量准确性的同时,将散斑衬比图像的信噪比提高50%以上。研究结果提示,以往研究中使用小光圈、牺牲光强以保证散斑尺寸接近或大于2个像素的做法是不必要和不可取的。此外,研究结果还提示了使用更小的空间统计窗口(例如3×3像素)进行衬比分析以改善空间分辨率的可行性。
上述研究成果发表在2013年11月的Optics Express (vol. 21, Issue 23, pp. 28902-28913)上。该研究得到了国家高技术研究发展计划(2012AA011602),国家自然科学基金委创新研究群体项目(批准号:61121004),国家自然科学基金(批准号:30970964, 30800339)的资助。
图 不同散斑尺寸下的散斑衬比校正结果比较。(a)校正前(上排)与校正后(下排)的散斑衬比图像。(b)校正前(实线)与校正后(虚线)图(a)所示虚线处衬比变化曲线。(c)校正后图(a)所示虚线处包含噪声的衬比变化曲线。
(责任编辑:陈智敏)