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关于内窥扫频光学相干层析检测牙齿根裂的研究

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简介:
本研究聚焦于利用先进的内窥扫频光学相干层析技术进行牙齿根裂的高精度检测,旨在提升早期诊断与治疗效果。 根裂的诊断是牙科临床医学中的一个难题。通过构建三维扫频光学相干层析成像系统,并结合心血管内窥镜探头,对46颗有不同宽度(8至283微米)裂缝牙齿切片样本进行了扫描和图像采集分析。该技术对于根裂大于30微米的牙齿诊断准确率可达98.3%,而对于小于30微米的则为36.3%;在对另外25颗无任何根部裂缝的牙体进行检测时,其准确性达到了92%。 通过对上述结果差异的原因分析,并进一步优化内窥镜探头与牙齿切片间的相对位置和角度设置,同时部分图像进行了三维重建处理后,对于大于30微米宽度裂缝的诊断准确率提高到了100%,而对于小于该值样本的则提升至57.6%。实验结果证明了利用光学相干层析技术进行牙根裂隙临床检查具有良好的应用潜力和发展前景。

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    本研究聚焦于利用先进的内窥扫频光学相干层析技术进行牙齿根裂的高精度检测,旨在提升早期诊断与治疗效果。 根裂的诊断是牙科临床医学中的一个难题。通过构建三维扫频光学相干层析成像系统,并结合心血管内窥镜探头,对46颗有不同宽度(8至283微米)裂缝牙齿切片样本进行了扫描和图像采集分析。该技术对于根裂大于30微米的牙齿诊断准确率可达98.3%,而对于小于30微米的则为36.3%;在对另外25颗无任何根部裂缝的牙体进行检测时,其准确性达到了92%。 通过对上述结果差异的原因分析,并进一步优化内窥镜探头与牙齿切片间的相对位置和角度设置,同时部分图像进行了三维重建处理后,对于大于30微米宽度裂缝的诊断准确率提高到了100%,而对于小于该值样本的则提升至57.6%。实验结果证明了利用光学相干层析技术进行牙根裂隙临床检查具有良好的应用潜力和发展前景。
  • 20kHz系统
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    20kHz扫频光学相干层析系统是一款高性能生物医学成像设备,采用高速扫频技术实现高分辨率和穿透深度,适用于活体组织结构与功能成像研究。 我们研制了一种基于快速扫频激光光源的扫频光学相干层析技术(SS-OCT)系统。该系统的轴向扫描频率由传统的时域光学相干层析技术(OCT)中的500 Hz提升至20 kHz。通过使用OCT系统本身进行预标定的方法,实现了波数空间内的线性校正。 针对扫频光源光谱的非高斯型分布特性,我们对干涉光谱进行了基于窗口函数的整形处理。此外,在减少直流项和自相关项的影响时,除了采用平衡探测共模抑制技术外,还实施了减除平均值的软件处理方法以进一步优化数据质量。 该系统的纵向分辨率为14 μm,横向分辨率达到了12 μm,并且在空气介质中的成像深度为3.9 mm。利用这套SS-OCT系统,我们成功实现了对手指组织样品进行快速OCT成像的目标。
  • 描探头实时成像系统
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    本研究开发了一种利用光纤扫描探头进行实时扫频的光学相干层析成像(OCT)系统,适用于生物组织的高分辨率成像。 扫频光学相干层析技术(SSOCT)相比传统的时域OCT技术(TDOCT),在成像速度和灵敏度方面有了显著的提升,已成为当前OCT领域的研究热点之一。本段落报道了一种基于一维扫描光纤探头的SSOCT成像系统。该探头利用了光纤悬臂的共振特性,并通过施加接近于其共振频率的压电陶瓷驱动信号来实现单向的一维扫描。 为了确保系统的轴向分辨率,需要对干涉光谱信号进行k空间标定,本研究采用了基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的同步标定方法。系统实现了8.3微米的轴向分辨率。使用所开发的光纤扫描探头于SSOCT系统中,在每秒20千次A扫速率下,成像速度达到了每秒20帧,横向范围为1毫米,并且横向分辨率为10微米。实验结果初步验证了该方案的有效性。
  • MATLAB描图像重建与谱分代码开发
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    本项目致力于使用MATLAB开发一套针对光学相干断层扫描(OCT)技术的图像重建及光谱数据分析工具。通过该套程序,能够有效处理OCT数据,进行精确的图像重构,并对获取的数据实施深入的光谱学分析,为生物医学研究和临床应用提供强有力的技术支持。 该代码用于光谱域光学相干断层扫描(OCT)图像的重建及光谱分析,并作为我们称为MOZART的OCT分子成像平台的一部分使用。此代码旨在读取Thorlabs OCT设备生成的原始干涉图,其中SW版本4的效果最佳,但也支持对一些特定变化进行处理的版本3数据。它能够将这些原始干涉图转换为2D、3D或散斑方差形式下的OCT图像,并提供额外的功能: - 计算归一化的散斑方差(用于血管检测) - 基于双波段光谱分析计算色散补偿 - 绘制光谱对比度图表 - 创建结合了OCT图像、光谱分析和散斑方差的综合图像 此外,该代码支持创建更多种类的图像及执行更复杂的分析。此代码被用于发表在《科学报告》2016年的论文“具有皮摩尔灵敏度的对比增强光学相干断层扫描,用于功能性体内成像”,作者包括O Liba、ED SoRelle、D Sen和A de La Zerda。 如果您使用了我们的代码,请引用上述提及的研究文献。
  • 设计与
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    内窥镜的设计与研究旨在探索并改进医疗诊断及治疗工具,通过创新技术提高手术精度和安全性,减少患者痛苦。 内窥镜作为一种医学诊断工具,在19世纪末首次出现以来经历了无数次的技术革新与设计改良。从最初的硬管式内窥镜到如今的电子内窥镜,其发展历程是人类科技进步的一个缩影。特别是进入21世纪后,随着电子、光学和材料科学的发展,内窥镜的研究已不再局限于医学领域,而是扩展到了航空航天、无损检测等多个方面。 在中国,尽管起步较晚,但内窥镜技术发展迅速。自上世纪80年代起,国内科研机构与企业开始关注该技术,并通过引进、消化吸收再创新等方式逐步建立起了自己的产业体系。从最初模仿国外技术到现在部分技术和产品达到国际先进水平,中国的内窥镜行业经历了一个从追随到并行再到某些方面领先的过程。 在硬式内窥镜领域,国内厂家已能自主设计和生产成像物镜、转像透镜、导光束、目镜以及外管等核心组件。光学技术的进步使得国产产品在临床应用中的表现已经接近国际品牌水平。然而,在材料科学的应用与创新性设计方面仍存在差距,如何提升内窥镜的耐用性和操作便捷性是未来需要解决的问题。 光纤内窥镜作为另一类重要技术,其关键在于高质量的光纤传像束。由于国外品牌的制造优势,它们生产的光纤内窥镜在图像质量上通常更胜一筹。例如,在工业检测领域广泛使用的EKG-3002型光纤工业内窥镜展示了优秀的灵活性和多功能性。 电子内窥镜是另一个重要发展方向。国内制造商大多依赖进口的CCD元件组装出的技术参数媲美国外的产品,但在产品直径与外观材料设计上仍需优化以满足更严格的应用需求。随着微电子学及纳米技术的进步,微型化电子内窥镜的研发将成为未来的重要研究方向。 回顾历史可以发现,从最初的硬管式内窥镜到现在的电子内窥镜,每一次革新都离不开光学、材料科学、精密机械和电子技术的共同进步。这些学科中的科学家和技术工程师的努力使得内窥镜在诊断与检测方面发挥了不可替代的作用。 展望未来,内窥镜的技术创新将集中在微型化、智能化和集成化上。随着制造工艺的进步及材料科学的发展,内窥镜将会变得更加轻巧耐用且易于操作。通过自动对焦、图像识别分析等技术的融合将进一步提高其诊断效率与准确性;而功能整合如超声波或激光的应用则会使其在手术中的应用更为广泛高效。 总之,内窥镜技术的进步不仅代表着医疗诊断水平的提升也象征着人类探索微观世界进入了一个新阶段。随着该领域的持续进步,在未来将带来更多的创新成果并为健康与工业发展做出更大贡献。
  • FPGA上运动目标位论文
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    本简介综述了近年来在FPGA平台上进行运动目标检测的相关学位论文研究成果,探讨了硬件实现的技术挑战与优化策略。 基于FPGA的运动目标检测相关的几篇学位论文,其中包括了基于FPGA的运动目标检测系统的软硬件设计。
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    本项目提供了一套基于MATLAB的方差分析代码,专为光相干断层扫描(OCT)数据处理设计。通过该工具集可以进行有效的频谱域OCT图像重建及频谱分析,适用于科研与临床诊断应用。 MATLAB方差分析代码用于OCT(光学相干断层扫描)重建及光谱分析,以处理频域OCT图像的重建与解析工作。该代码作为我们称为MOZART的分子成像平台的一部分使用。编写此代码是为了从Thorlabs OCT系统中读取原始干涉图(推荐版本为4,但3版也适用,不过需要进行一些调整)。它能够将这些原始数据转换为OCT图像,并支持二维、三维以及散斑方差分析。 除重建图像外,该程序还具有以下功能: - 计算标准化的花斑变化以检测血管 - 实现色散补偿 - 通过双频频谱法计算频谱对立图 - 创建光谱深度校正后的图像 此外,它还能生成结合了OCT影像、光谱分析和斑点变异性的综合视图。 使用此代码及相关的数据分析可以创建如下所示的示例图片:(在连续注射两种类型的大金纳米棒后绘制小鼠耳廓的增强型OCT图像)。该应用案例参考文献为:“具有皮摩尔灵敏度的增强光学相干断层扫描,以进行功能性体内成像”,OLiba, EDSoRelle, DSen, AdeLaZerda-科学报告2016年。 我们感谢德国吕贝克Thorlabs团队在使用OCT系统及重建原始信号方面的支持。
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    本研究聚焦于LFM信号在通信系统中遇到的噪声及调相干扰问题,深入分析其成因与影响,并提出有效的抑制方法,旨在提高信号传输质量和可靠性。 线性调频信号(LFM)在雷达系统中广泛应用,因其具备良好的距离分辨率及多普勒频率分辨能力。本段落将深入探讨LFM信号遇到的噪声调相干扰问题及其对雷达性能的影响。 LFM信号通过在线传输期间改变载波频率来生成,这种变化使得接收端可以利用傅里叶变换解析信号的时频特性,并实现目标的距离和速度精确测量。主要优点包括宽频带、高分辨率以及优秀的慢速移动目标探测能力。 然而,在实际应用中,LFM信号可能会受到各种干扰,其中噪声调相干扰尤为突出。这种非线性干扰会导致接收到的信号相位随机变化,从而降低雷达检测能力和定位精度。这类干扰通常源自环境中的电磁噪音、其它雷达系统的干扰或故意电子战策略。 噪声调相干扰对LFM雷达的影响主要表现在以下几个方面: 1. **距离分辨率下降**:由于解调过程依赖于相位信息,当信号受到干扰时,会模糊频率曲线从而降低目标的距离估计精度。 2. **多普勒频率测量误差增加**:通过比较发射和接收信号的相位差来计算目标速度的方式可能会因额外引入的相变而产生错误。 3. **信噪比下降**:噪声调相干扰增加了背景噪音,降低了有效信号与噪音的比例,影响了雷达的目标检测和跟踪能力。 4. **抗干扰能力减弱**:LFM信号自相关特性可能由于干扰导致的相关函数形状畸变而受到影响。 为了应对上述问题,采取了一系列措施: 1. **前端滤波优化**:通过改进天线及前端过滤器设计来抑制宽带与窄带噪音,减少噪声调相干扰。 2. **数字信号处理技术应用**:利用自适应和匹配滤波等现代数字信号处理方法提高LFM信号恢复精度。 3. **采用智能雷达体制**:例如脉冲压缩或多基地雷达系统可以综合利用不同角度、时间和频率的信息来增强抗干扰能力。 噪声调相干扰对LFM雷达构成挑战,需结合理论研究与工程实践持续开发新的技术和策略以确保其在复杂电磁环境下的稳定性和有效性。
  • OCT图像分割(DME): 基糖尿病性眼部病变分
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    本研究聚焦于运用光学相干断层扫描(OCT)技术对糖尿病视网膜病变中的黄斑水肿(DME)进行图像自动分割和定量分析,以期为临床诊断与治疗提供精准的数据支持。 该数据集包含用于分割糖尿病性黄斑水肿光学相干断层扫描图像的影像资料。数据来源于S. J. Chiu, M. J. Allingham, P. S. Mettu, S. W. Cousins, J. A. Izatt和S. Farsiu于2015年4月发表在《BIOMEDICAL OPTICS EXPRESS》期刊第6卷第4期,页码为1172-1194的文章。