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Highly-sensitive and large-dynamic diffuse optical tomography system for breast tumor detection
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资源说明：### 高灵敏度与大动态范围扩散光学断层成像系统在乳腺肿瘤检测中的应用
#### 概述
本文档介绍了一种高灵敏度、大动态范围的扩散光学断层成像(Diffuse Optical Tomography,简称 DOT)系统在乳腺肿瘤检测中的应用。该系统由天津大学精密仪器与光电子工程学院及天津市生物医学检测技术和仪器重点实验室的研究人员共同研发。该研究发表于SPIE (国际光电工程学会) 的会议论文集中，并被收录于SPIE数字图书馆。
#### 研究背景与意义
扩散光学断层成像作为一种新型的功能成像技术，在包括良性与恶性乳腺肿瘤检测、肿瘤分期等方面具有重要的临床应用价值。传统的扩散光学成像技术虽然能够提供一定的图像信息，但在灵敏度、动态范围以及时间分辨率方面存在局限性。因此，开发一种高灵敏度、大动态范围的扩散光学断层成像系统对于提高乳腺肿瘤检测的准确性和效率至关重要。
#### 技术特点
本研究所开发的DOT原型系统结合了超高的光子计数检测敏感度和锁相技术的测量并行性，从而实现了高时间分辨率、高灵敏度、大动态检测范围以及高信噪比。为了经济有效地增加检测数据量，还提出了一种类似于CT扫描模式的方法。
#### 关键技术点
1. **超灵敏光子计数检测**：利用光子计数技术显著提高了系统的检测灵敏度，这对于微弱信号的检测尤为重要。
2. **锁相技术**：通过锁相技术实现多通道信号的同时采集，大幅提升了数据采集的效率和系统的测量并行性。
3. **多波长连续波操作**：系统采用三波长连续波操作模式，能够提供更丰富的组织光学性质信息，有助于提高图像重建的准确性和可靠性。
4. **CT模拟扫描模式**：通过模拟CT扫描模式来增加数据采集的数量，有效提高了图像重建的质量和系统的检测能力。
#### 实验验证
为了验证所开发系统的性能和可行性，研究人员进行了一系列评估实验。这些实验结果表明：
- 系统能够获得良好的线性度、稳定性和几乎可以忽略不计的波长间串扰现象。
- 初步的体模实验显示，该系统能够成功地重建出吸收系数图像，这表明该系统是用于乳腺肿瘤光学检测的理想平台之一。
#### 结论
本文介绍的高灵敏度、大动态范围扩散光学断层成像系统在乳腺肿瘤检测中展现出巨大潜力。通过技术创新，该系统不仅提高了检测的灵敏度和准确性，还为临床医生提供了更为可靠的诊断工具。未来的研究将进一步优化系统性能，并探索其在更多应用场景中的可能性。
### 参考文献
- Wenwen Du, Limin Zhang, Guoyan Yin, Yanqi Zhang, Huijuan Zhao, Feng Gao, "Highly-sensitive and large-dynamic diffuse optical tomography system for breast tumor detection," Proc. SPIE 10505, High-Speed Biomedical Imaging and Spectroscopy III: Toward Big Data Instrumentation and Management, 1050515 (20 February 2018); doi: 10.1117/12.2288725
本文详细介绍了扩散光学断层成像系统在乳腺肿瘤检测中的关键技术点及其优势，旨在为相关领域的研究人员和技术开发者提供参考和启发。
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