طراحی سیستم نوری

طراحی سیستم نوری

از ادبیات قبلی ، منابع LUS را می توان با استفاده از مبدل دیسک معادل زیر سطح بافت ، با هندسه تعیین شده توسط پارامترهای تابش نور و ویژگی های جذب بافت تابش شده ، 22.23 تخمین زد. با برخورداری از فشار مناسب استرس حرارتی و مکانیکی ، دیسک معادل آن به قطر ، با قطر پرتو نوری تاب آور و ضخامت ، با عمق نفوذ نوری (معکوس ضریب جذب نوری بافت در طول موج نوری impinging) تجویز می شود.   بنابراین ، فرکانس مرکزی موج صوتی تبدیل شده و بازده تبدیل به طور مستقیم با ضریب جذب نوری22 تعیین می شود. برای کاربردهای عملی ، قطر پرتو باید از عمق نفوذ بزرگتر باشد به گونه ای که جهت انتشار غالب موج آکوستیک تبدیل شده به بافت هدایت شود. برای حداکثر راندمان تبدیل ، ضریب جذب نوری باید برابر با موج آکوستیک فرکانس صوتی مورد نظر باشد که تولید شود. برای بافت بیولوژیکی ، شرایط مهار تنش برای LUS با استفاده از منابع مادون قرمز پالس شده با نانو ثانیه انجام می شود و با تبدیل نوری در سطح بافت با استفاده از مناطق جذب نوری بالا از آب 45 ، محدودیت تبدیل نوری در سطح بافت را فراهم می آورد. برای تولید فرکانس های صوتی مربوط به سونوگرافی بالینی (1-10 مگاهرتز) ، طول موج های نوری ایده آل برای تولید منبع LUS 1500 و 2000 نانومتر پوند ، مربوط به قله های موجود در طیف جذب آب است. در 1500 نانومتر ، آب جذب نوری 40 cm cm-1 پوند است ، که مربوط به یک منبع صوتی تبدیل شده در نزدیکی 1 مگاهرتز است. گزارشهای قبلی نشان می دهد که هر دو منبع پالس 1500 نانومتر و 2000 نانومتر تولید امواج صوتی با پهنای باند تا 1.5 مگاهرتز می کنند. با این حال ، حد MPE برای منابع نانو ثانیه در 2000 نانومتر سفارش به بزرگی پایین تر از حد در 1500 نانومتر ، 1/0 J / cm2 در مقابل 1 J / cm2 به ترتیب 46 است. بنابراین ، منبع نوری 1540 نانومتر به حداکثر رساندن دامنه منبع صوتی تبدیل شده در حالی که در حد ایمنی باقی مانده انتخاب شد. به دنبال مدل مبدل دیسک ، قطر پرتوی نوری پروفایل پرتو منبع صوتی تبدیل شده را دیکته می کند. برای منبع نوری قطر 2 میلی متر بر روی بافت با فرکانس مورد انتظار 1.5 MH MHz ، عرض پرتو آکوستیک تقریبا 60 درجه است. گسترش پرتو باریک تر با استفاده از قطر پرتوی نوری بزرگتر ایجاد می شود ، اما برای حفظ تسلط کلی نیاز به انرژی نوری بالاتری بالاتر است.

برای تشخیص نوری ، باید از قسمت پشتی نوری از سطح بافت استفاده شود. اندازه گیری های قبلی بازتاب نوری از گزارش پوست انسان که طول موج بین 500 نانومتر تا 1200 نانومتر بیشترین ضریب بازتاب نوری را نشان می دهد 46،50،51. با این حال ، محدودیت های ایمنی MPE باید دوباره در نظر گرفته شود. برای مدت زمان اندازه گیری 100 میکرومتر (مربوط به عمق تصویربرداری 7.5 سانتی متر از بافت) ، با فرض پاسخگویی فوتودکتور مشابه در سراسر طیف ، اگر یک سطح بافت در حداکثر حد MPE برای هر منطقه طیفی تابش شود ، حداکثر مقدار نور منعکس شده به یک آشکارساز هنوز در مادون قرمز بسیار دور ، بین 1500 تا 1800 نانومتر است. بنابراین ، LDV 1550 نانومتر انتخابی حساسیت تشخیص را با ایمنی موضوع تعادل می بخشد. با توجه به ایمنی موضوع و عملکرد صوتی ، 1500 نانومتر پوند منطقه طیفی بهینه برای انتقال و تشخیص LUS است و قادر است به وفور تجارت تجاری اجزای نوری 1550 نانومتر از صنعت ارتباطات 45 را به دست آورد.

عملکرد LUS مستقیماً با خواص بافت ذاتی پوست انسان مرتبط است. پارامترهای جذب و بازتاب به ترتیب انتقال و تشخیص LUS را دیکته می کنند. زبری سطح بافت ، پهنای باند انتقال دهنده LUS را محدود می کند و ممکن است در بازتاب نوری ، که باعث کاهش حساسیت تشخیص نوری می شود ، به تغییر و سفتگی کمک کند. ناهمگونی بافت پوستی از رنگدانه ها و ملانین ممکن است بیشتر بر عملکرد LUS تأثیر بگذارد و تحقیقات بیشتری را تأیید کند. میانگین چند ردیابی باعث بهبود نسبت کلی سیگنال به نویز می شود ، اما این روش با محدودیت MPE محدود شده است و زمان تصویربرداری کلی را افزایش می دهد. ضعیف یا عدم وجود پشتی نوری از سطح بافت با متوسط ​​می توان برطرف کرد. درمان سطحی ، تمرکز سازگار یا اپتیکال چند کاناله ممکن است برای سیستم های LUS بالینی برای کاهش تنوع بافت ضروری باشد. علاوه بر این ، بر خلاف آرایه های سونوگرافی با هندسه ثابت ، آرایه LUS نوری معادل با هندسه بافت محلی مطابقت دارد. هندسه آرایه برای تصاویر LUS ارائه شده می تواند به عنوان مسطح تقریبی باشد ، اما تصویربرداری از مناطق بزرگ بافت با انحنای قابل توجه محلی نیاز به محلی سازی فعال از منابع و آشکارسازها دارد تا بتواند یک تصویر را به طور دقیق بازسازی کند.