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          NI×博銳創(chuàng):可切換式光學(xué)聲學(xué)分辨率顯微成像系統(tǒng)

          作者:吳逵 時(shí)間:2024-05-07 來源:恩艾NI知道 收藏

          01 背景概述

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202405/458400.htm

          是一種非侵入性的生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù),利用激光誘導(dǎo)的超聲波產(chǎn)生高對比度、高分辨率的生物組織圖像。通過結(jié)合光學(xué)吸收對比和超聲穿透能力的優(yōu)勢,它能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行深層組織成像,使其在各種應(yīng)用,如癌癥檢測、血管成像和治療監(jiān)測中,所有這些都沒有與電離輻射相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。

          02 研究挑戰(zhàn)

          多模態(tài)轉(zhuǎn)換:傳統(tǒng)的光聲顯微鏡很難在它們的光學(xué)和聲學(xué)分辨率之間切換。然而,臨床成像對深度和分辨率的要求是可變的。因此,需要一個(gè)可切換的聲學(xué)和光學(xué)分辨率系統(tǒng)。

          模塊化:由于光路等精密組件的存在,傳統(tǒng)顯微鏡的光學(xué)部分是復(fù)雜的,對調(diào)優(yōu)和使用不友好。因此,需要對不同的功能部件進(jìn)行模塊化,以促進(jìn)耦合和后期維護(hù)。

          實(shí)時(shí)成像:會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)和高分辨率的圖像。實(shí)時(shí)成像需要一個(gè)高速、實(shí)時(shí)的處理模塊,以滿足快速成像的應(yīng)用,如活體組織成像。

          03 系統(tǒng)功能

          ● 可切換的光學(xué)和聲學(xué)分辨率

          ● 成像深度:4-10mm,針對聲學(xué)分辨率

          ● 成像深度: 1mm,針對光學(xué)分辨率

          ● 分辨率:光學(xué)5μm,聲學(xué)20μm

          ● 基于NI FPGA和高速數(shù)據(jù)采集解決方案的實(shí)時(shí)成像與高精度觸發(fā)控制和高速掃描

          ● 基于模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),易于系統(tǒng)搭建與維護(hù)

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          圖1.系統(tǒng)

          04 系統(tǒng)組件和功能

          光學(xué)模塊:

          將激光產(chǎn)生的空間光有效耦合到單模光纖中,進(jìn)行高精度光聲成像,可以保證光纖連接的穩(wěn)定性和耦合效率,以及光源的穩(wěn)定輸出,提供一致和可重復(fù)的成像條件。

          圖片.png

          圖2.光學(xué)模塊

          聲學(xué)和光分辨率切換模塊:

          該系統(tǒng)利用專利技術(shù),在一個(gè)統(tǒng)一的模塊內(nèi)同時(shí)處理聲信號和光信號,從而提取光聲信號并進(jìn)行初始放大。這種集成的方法提高了放大器的信噪比和線性響應(yīng),減少了信號失真,并提高了信號采集的保真度和精度。

          圖片.png

          圖3.聲學(xué)和光分辨率切換模塊

          運(yùn)動(dòng)控制和移動(dòng)模塊:

          該系統(tǒng)的架構(gòu)包括機(jī)械移動(dòng)裝置和運(yùn)動(dòng)控制卡,這對于控制成像所需的精確運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要。這種配置提高了運(yùn)動(dòng)控制的精度和響應(yīng)性,在整個(gè)成像過程中使機(jī)械振動(dòng)最小化,并提高了捕獲圖像的可重復(fù)性和精度。

          信號處理和實(shí)時(shí)成像模塊:

          該系統(tǒng)對采集到的原始光聲信號進(jìn)行二次處理,以提高信號質(zhì)量。這包括放大有用的信號,應(yīng)用濾波器來細(xì)化數(shù)據(jù),以及使用降噪技術(shù)來提高信號信噪比。此外,實(shí)時(shí)成像是通過所設(shè)計(jì)的高效算法,以加速信號處理,從而提高成像輸出的實(shí)時(shí)性。為了支持這些復(fù)雜算法的計(jì)算,該系統(tǒng)基于NI FPGA平臺來完成?;贔PGA實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)控制,高速采集,像素分割,圖像壓縮。  

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          圖4.NI 系統(tǒng)

          圖片.png

          圖5.運(yùn)動(dòng)控制和移動(dòng)模塊

          未來,深圳博銳創(chuàng)科技有限公司將與NI中國創(chuàng)新發(fā)展中心一起積極持續(xù)地提供光學(xué)成像系統(tǒng)級解決方案,助力科研客戶進(jìn)行富有成效的科研落地,為高校和科研機(jī)構(gòu)提供更優(yōu)質(zhì)的本地化服務(wù)。


          作者:深圳博銳創(chuàng)科技有限公司 吳逵



          關(guān)鍵詞: 光聲成像 醫(yī)療電子 PXI

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