激光散斑成像的研究进展
激光散斑成像的研究进展
激光散斑成像的研究进展摘要：事实上激光散斑成像在我们的生活中早就得到了广泛的应用、只是我们平常没有注意而已。
例如在医学方面：利用激光散斑成像仪监测肠系膜上微循环血流时空响应特性，此发明一种利用激光散斑成像仪监测肠系膜上微循环血流时空响应特性的方法，包括光路和成像系统。
光路由氦氖激光器发出的光束耦合到光纤束形成均匀扩散光束构成；成像系统由带ＣＣＤ相机的立体显微镜、图像采集卡与图像采集控制软件、信号分析软件构成（1）。
利用激光散斑成像监测光动力治疗的血管损伤效应，研究表明,通过对血管管径和血流速度的监测,激光散斑衬比成像技术可以用于评估光动力治疗过程中的肿瘤周围血管损伤效应（2）。
在与环境相关的方面：近几年，研究出了一种先进的方法检测环境污染浓度的方法，提出了一种利用激光散斑和散斑照相技术的污染扩散非定常瞬时全场浓度测量的新方法。
根据污染烟雾粒子成像、粒子散射、统计光学以及数字图像处理技术,从理论上详细论证了浓度场全场测量的原理和此方法测量的局限性,为进一步设计浓度场测量系统提供了参考依据（3）。
当然激光散斑成像，主要是用在成像方面。
特别是现代、随着照相技术的快速发展，激光散斑成像占据了越来越重要的地位。
关键词：激光散斑成像技术成像监测时空散斑效应外差探测信号引言：激光散斑技术由来已久，在牛顿的那个时代就已经开始被人们认识，那时牛顿就已经认识到“恒星闪烁”而“行星不闪烁”。
随科学技术的快速发展，激光散斑得到了越来越重要的应用。
是在成像方面，可以利用激光成像技术研究坐骨神经刺激时大老鼠躯体的感觉;在军事方面，有了合成孔径激光雷达监测激光散斑时空效应。
激光散斑的基础知识对于激光散斑在很久以前人类就已经开始了研究。
1730年牛顿已经注意到"恒星闪烁"而行星不闪烁，光源发出的光被随机介质散射在空间形成的一种斑纹。
1960年世界出现了激光器，高度相干性的激光照在粗糙表面很容易看到这种图样，散斑携带大量有用信息。
激光散斑成像中的手部皮肤图像配准
监测血管中的血流变化不仅对研究生物组织功能和疾病病理具有极其重要的意义,而且也是临床上病情分析、疗效评估的重要手段之一。
激光散斑成像技术(Laser Speckle Imaging, LSI)是一种相对较新的光学成像技术,首先由Briers等[1]人提出,之后被Boas等[2]人将该技术用于研究生物体的血流特征。
相对于传统的血流监测技术,激光散斑成像技术以其非侵入、无损伤、无需造影剂即可对表层血管进行微米级的高分辨率、全场、长时监测,广泛应用于人体血流的宽场、长时成像领域,尤其是在评估皮肤表层血流特征信息的临床前和临床医学应用。
本文针对人体手部皮肤表层灌注成像的临床应用,设计了一套基于激光散斑衬比分析技术的成像系统,提出了一种基于增强相关系数最大化的配准分析方法。
1临床手功能成像系统临床手功能成像系统主要应用于皮肤烫伤、系统硬化症等疾病中对手掌、手臂皮肤表层血流进行长时间的高分辨率成像,该成像系统主要激光光源、激光控制器、CMOS相机、数据采集处理器四个部分构成。
图1a临床手功能成像系统的设备原理图,b实物图其中,He-Ne激光光源(波长780nm,功率10mW,L780p010, Thorlabs,USA)附带有一个直径约5cm的光源扩散器,以使光源能够均匀地打在目标物体表面。
经被测目标反射后的光源被背照式CMOS相机(Sony;像素1280×720P;位深8bit;帧速率30fps)接收。
需要注意的是,在我们的系统中,使用的是780nm 的He-Ne红光,因此仅仅使用了采集到的图像的R通道。
最后,将采集到的图像通过USB2.0接口传输到PC端(Intel双核,3.00GHz,4GRAM),因此将PC作为成像系统中的数据采集处理器。
此外,我们采用了半封闭窗口设计用于减少被试者在试验数据采集过程中身体移动引发的图像抖动问题。
2激光散斑成像中的配准方法2.1激光散斑衬比成像原理激光照射粗糙物体表面时,在成像系统中会形成一些随机的颗粒状斑点,这些斑点会随着物体的运动而不停地闪烁,后来人们把这种斑点称为散斑。
生物组织高分辨激光散斑血流成像技术研究
第八届全国光生物学学术会议 口头报告OR1生物组织高分辨激光散斑血流成像技术研究李鹏程11华中科技大学武汉光电国家实验室（筹），武汉430074洪山区珞瑜路1037号(pengchengli@)血流是衡量生物体机能状态的重要指标，局部组织血流速度、氧合血红蛋白浓度、脱氧血红蛋白浓度、氧代谢率、血容量、血流灌注率、血管形态、血管密度等参数在生命科学基础研究、疾病的临床诊疗以及药物研发中均占有非常重要的地位。
而传统的血流检测方法大多不具备成像能力，即无空间分辨能力，如容积导纳描记、基于阻抗测量的血流检测、激光多普勒流速仪等，不利于深入研究生物功能和进行疾病诊疗。
随着生命科学研究的不断深入，各学科领域对血流检测技术和仪器都提出了新的要求，高分辨血流成像成为国际生物医学成像领域的关注热点。
一方面，需要提高成像的时间和空间分辨率；另一方面，还需要使其具备同时获取血氧、血容量、血流等多个参数的动态变化信息。
在临床领域，近年来术中X射线血管造影、术中超声多普勒和术中荧光造影等血流成像设备正逐渐在神经外科、心脏外科等手术导航中发挥着越来越重要的作用。
然而，术中X射线血管造影和术中荧光血管造影技术均需向病患注射造影剂，常引起造影剂过敏等副作用，且由于造影剂在体内的代谢，能进行成像的有效工作时间很短，不利于连续监测。
X射线的辐射作用对病患和医生健康还有较大的潜在危害。
实时多参数血流成像眼底高对比度血管造影、断肢再植、烧伤、皮肤疾病诊疗等也具有重要意义。
临床上急需实时、高分辨、无需标记、非接触式的血流成像设备。
激光散斑是指相干光照射在光学粗糙的物体表面后，通过反射或折射后在一定距离处形成杂散无规的斑点式光强分布。
当激光所照射的物体发生运动时，所形成的散斑图样也发生随机的变化，称之为动态散斑。
该动态散斑图样在时间和空间上的光强变化包含物体运动的信息。
激光散斑计量技术可用于对物体表面的粗糙度、振动、形变、缺陷、裂纹等信息的测量，具有非接触、高灵敏、高精度和实时等优点，已在工业检测领域获得广泛应用。
脑科学研究中激光散斑成像技术的运用-医学技术论文-基础医学论文-医学论文
脑科学研究中激光散斑成像技术的运用-医学技术论文-基础医学论文-医学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：激光散斑衬比成像（Laser Speckle Contrast Imaging, LSCI）是一种非扫描式实时血流动力学成像技术，具有高分辨率、快速实时成像、非接触、仪器结构较简单等优势。
尽管由于深度分辨率的限制，LSCI主要用于浅表组织测量，但其在神经疾病、皮肤病等领域的基础研究及临床应用中展现出良好的应用潜力。
本文简要地介绍了激光散斑衬比成像技术的基本原理与技术进展，综述了其在脑卒中、吸毒成瘾、阿尔兹海默症等脑疾病以及其他脑科学应用中的研究进展，并展望了其发展前景。
关键词：激光散斑衬比成像; 血流动力学; 脑科学研究;Abstract：Laser speckle contrast imaging (LSCI) is a powerful and simple non-scanning real-time hemodynamic imaging method, with the advantages of high spatial and temporal resolution, wide imaging field, high-speed imaging, low damage, relatively simple instrumentstructure. After decades of development, it already has had the ability to quantify flow changes with higher resolution. Although LSCI is limited to superficial tissue imaging due to the limitation of depth resolution, it has been playing an important role in the studies and clinical applications of biomedical fields such as dermatology and neurological disease research. This paper briefly introduces the basic principle, typical device and technical progress of LSCI, and reviews the recent progress in brain diseases such as stroke, drug addiction, Alzheimers disease and other applications of brain science. Finally, we discuss the prospects for development of LSCI in the study of brain science.Keyword：laser speckle contrast imaging; hemodynamic imaging; study of brain science;引言大脑的正常生理功能依赖于神经活动与血流动力学之间的紧密配合，这种机制称为神经血管耦合（neurovascular coupling, NVC）。
激光散斑时间衬比成像方法研究.
华中科技大学硕士学位论文激光散斑时间衬比成像方法研究姓名：张智涛申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：曾绍群20070130华中科技大学硕士学位论文摘要∗监测微循环血流的动态变化对于研究生物组织的功能活动与疾病的机理非常重要，但目前常用的监测方法存在空间分辨率不够高、需加入扫描装置等缺陷。
激光散斑衬比成像技术能够在无需扫描的条件下实现对区域性血流变化的动态监测，而且具有很高的时间、空间分辨率，在生命研究领域逐渐成为研究的热点。
本文根据激光散斑成像技术的特点，介绍了激光散斑空间衬比成像技术、时间衬比成像技术的原理与应用，对基于散斑时间统计特性的时间衬比方法进行了详细的分析。
主要内容如下：(1) 通过理论分析、模型实验以及动物实验比较了时间衬比与空间衬比分析方法对静态散斑的抑制效果。
结果表明，时间衬比方法在对静态散斑抑制效果上要优于空间衬比。
(2) 在搭建主动降噪散斑成像系统的基础上，利用时间衬比分析，对主动降噪和非主动降噪成像系统进行了比较。
并通过模型实验证实：主动降噪散斑成像系统中，衬比噪声随着样本帧数N，以1/的比例下降；当样品达到一定动态特性时，非主动降噪系统亦可采集到统计独立的散斑图像，达到和主动降噪系统类似的降噪效果。
当独立散斑样本帧数N>100时，二者衬比噪声水平均可下降到10%以下。
(3) 对基于散斑时间统计特性的类共聚焦系统进行了分析研究，完成系统性能的评估，通过模型实验和动物实验证实，在统计独立的动态散斑场照明条件下，散斑类共聚焦系统具有良好的层析能力,轴向分辨率为8 µm。
关键词：激光散斑成像时间衬比空间衬比主动降噪类共聚焦*本研究由国家海外杰出青年科学基金（批准号：30328014）资助.华中科技大学硕士学位论文AbstractMonitoring cerebral blood flow is important to understand the mechanisms of neurovascular coupling and regulation in normal and diseased brain. However, conventional methods used to measure blood flow suffer from the low spatial resolution and temporal resolution. Laser speckle imaging technique is a non-scanning imaging technique which can improve the measurements of the regional blood flow with high spatial and temporal resolution. Thus this method is becoming more and more popular.Based on the characteristics of laser speckle imaging, the mechanism as well as application of laser speckle spatial contrast analysis and laser speckle temporal contrast analysis is introduced. Then systematic analysis is carried out on the laser speckle temporal contrast analysis which based on time statistic of time-integrated speckle. The main contents and conclusions are listed as follows:(1) The effect of laser speckle spatial contrast analysis and laser speckle temporal contrast analysis to reduce static speckle is compared through theoretical analysis, model experiment and animal experiment. The result shows that, the laser speckle temporal contrast analysis has more advantages in restraining static speckle than laser speckle spatial contrast analysis.(2) Based on the self-built active noise reduction laser speckle system, we compared the active noise reduction and passive noise reduction system using laser speckle temporal contrast analysis. Facts are verified by model experiments that: active noise reduction system has favorable noise-reduction ability and the noise of contrast scales with theframe N of independent speckle as. When the sample has certain dynamic characteristics, independent speckle images can also be acquired by passive noise reduction system, and get similar noise-reduction ability as active noise reduction system. The noise level can be downed to 10% when the independent speckle images N>100.华中科技大学硕士学位论文(3) By analyzing the principle of speckle quasi-confocal system based on time statistic of time-integrated speckle, the performance of system is evaluated. The result of model experiment and the animal experiment shows that the system has favorable resolution under the illumination of statistically independent. The axel resolution is about 8 µm.Key words: Laser speckle imaging Spatial contrast Temporal contrastActive noise reduction Quasi-confocal独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
激光散斑技术在物理实验中的应用与分析方法
激光散斑技术在物理实验中的应用与分析方法引言激光散斑技术是一种常用于物理实验中的非常重要的技术。
它利用光的波动性和散射现象，能够提供有关物体特性和光学元件的信息。
本文将介绍激光散斑技术在物理实验中的应用以及相应的分析方法。
1. 激光散斑技术的基本原理激光散斑技术基于激光器发出的高度相干光束。
当这束激光照射到不规则表面或透明介质上时，由于反射、折射和散射的作用，光束会发生衍射，形成一个散斑图样。
这个散斑图样包含了被照射物体或介质的信息。
通过对散斑图样的分析，我们可以得到物体或介质的一些特性参数，如粗糙度、厚度、折射率等。
2. 激光散斑技术在物体表面粗糙度测量中的应用物体表面的粗糙度是一个重要的物理特性，它影响着光学元件的性能。
通过激光散斑技术，我们可以测量物体表面的粗糙度。
具体的方法是将激光照射到被测物体上，然后测量散斑图样的强度分布，并根据散斑图样的特征参数计算出物体的粗糙度。
3. 激光散斑技术在透明介质折射率测量中的应用透明介质的折射率是另一个重要的物理特性。
通过激光散斑技术，我们可以测量透明介质的折射率。
实验中，将激光照入介质中，利用散射的现象，在空气-介质界面上形成一个散斑图样。
通过测量散斑图样的位置偏移量，可以得到介质的折射率。
这种方法非常适用于透明介质的折射率测量，如玻璃、水等。
4. 激光散斑技术分析方法的研究进展在激光散斑技术的应用中，对于散斑图样的分析方法的研究也十分重要。
目前，有许多计算和数学模型可以用来分析散斑图样。
例如，加布-凯曼（Gabor-Kármán）理论可以用来计算散斑的强度分布；菲涅尔（Fresnel）近似可以用来模拟散斑图样的特征参数。
此外，一些自适应的信号处理方法，如小波变换和模糊逻辑系统，也可以应用到散斑图样的分析中，提高测量精度。
5. 结论激光散斑技术在物理实验中具有广泛的应用。
通过激光照射物体或介质，我们可以获取它们的重要物理特性参数，如粗糙度和折射率。
激光器技术在光学散斑成像中的应用研究
激光器技术在光学散斑成像中的应用研究激光器技术作为一种重要的光源，广泛应用于各个领域，其中之一就是光学散斑成像。
光学散斑成像是一种常见的非接触式表面形态检测方法，借助散射光的波前信息，可以获取目标表面的形貌和表面粗糙度等参数。
在光学散斑成像中，激光器技术发挥着关键作用，本文将对其应用进行研究和探讨。
首先，在光学散斑成像中，激光器技术的一个重要应用是作为照明源。
传统的光学散斑成像需要通过某种光源照射目标表面，通过散射光的波前信息来获取表面形态。
而激光器作为一种定向性强、光束质量好的光源，能够提供高亮度的白光或单色光束，从而提供良好的照明效果。
激光器的高亮度和高光强度，使得目标表面上散射的光线明显强于背景光，有助于增强成像图像的对比度和清晰度。
其次，激光器技术还可应用于光学散斑成像系统的波前控制中。
光学散斑成像中，如何获得清晰的散斑图像是一个关键问题。
由于光在通过散射界面时产生散斑现象，形成干涉迹象，导致散斑图像模糊。
为了解决这个问题，可以利用激光器技术进行波前控制。
激光器能够提供一束相干光，通过对发光源的激光器发射功率、光束的调制以及光路的透镜设计等参数的合理设计，可以控制光在目标表面的射向和入射角度，从而使得散斑图像清晰可见，得到更准确的表面形貌信息。
除了用于照明和波前控制，激光器技术还可用于光学散斑成像系统的检测信号采集中。
在传统的光学散斑成像系统中，往往采用相机等光电转换器件来接收散射光信号，并将其转化为可视化的成像结果。
而现代激光器技术可以通过快速的调制和高灵敏度探测器的配合，实现对散射光信号的高速采样和高精度检测。
激光器的高速调制特性使得散射光信号能够被更准确地记录下来，并通过信号处理和数据重建技术来获取更精确的表面形貌和粗糙度等信息。
此外，激光器技术还可用于光学散斑成像系统中的相位测量。
在光学散斑成像中，目标表面散射的光是波前的叠加，不同点上的光程差造成了光的相位差，影响最终的成像结果。
激光散斑测量实验报告
激光散斑测量实验报告实验报告一、引言二、实验仪器和原理实验仪器：激光、透镜、狭缝、幕布、尺子、直尺实验原理：1.激光散斑现象：当激光通过光学元件后，由于光的波动性，光束经过屏幕成为一幅杂乱无章的亮暗交替、相互交错的斑图，这种图案被称为散斑。
散斑的出现是由于光的相位随机分布所导致的，故散斑图案是一种统计性质的成像效应。
2.透镜焦距的测量：当激光通过透镜时，如果透镜的焦距为f，则在焦距前后的位置，散斑图案会有明显的变化。
通过观察焦距前后散斑的大小和形状，可以确定透镜的焦距。
3.狭缝宽度的测量：当激光通过狭缝时，经狭缝后的散斑会变得更加明显。
通过观察狭缝前后散斑的大小和形状，可以确定狭缝的宽度。
三、实验步骤1.将激光照射到透镜上，观察透镜前后的散斑图案。
2.移动屏幕，找到焦距前后的位置，观察散斑图案的变化。
3.测量透镜到焦距前后的距离，计算出焦距。
4.将狭缝放在激光路径上，观察狭缝前后的散斑图案。
5.测量狭缝前后散斑的距离，计算出狭缝的宽度。
四、实验结果及数据处理1.透镜焦距的测量：透镜到焦距前后的距离为d1和d2，焦距为f，根据几何关系可得：1/f=1/d1+1/d2根据测量数据计算得到透镜焦距为f = xx mm。
2.狭缝宽度的测量：狭缝前后散斑的距离为l，透镜到屏幕的距离为D，根据几何关系可得：d=f*l/D根据测量数据计算得到狭缝宽度为d = xx mm。
五、实验讨论1.实验中使用的激光是否满足单色条件？可以通过观察散斑图案的颜色变化进行判断。
2.实验中是否考虑了折射和衍射对散斑图案的影响？3.实验中使用的透镜和狭缝是否满足理想条件？是否考虑了它们的光学畸变？5.实验中的结果是否与理论值相符？如果不符合，可能的原因是什么？六、结论通过激光散斑测量实验，测量得到了透镜的焦距和狭缝的宽度。
实验结果表明，激光散斑测量是一种简便有效的方法，可以用来测量光学元件的性能参数。
同时，实验中也发现了一些实验中需要注意的问题，并提出了一些改进的建议。
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激光散斑成像的研究进展摘要：事实上激光散斑成像在我们的生活中早就得到了广泛的应用、只是我们平常没有注意而已。
例如在医学方面：利用激光散斑成像仪监测肠系膜上微循环血流时空响应特性，此发明一种利用激光散斑成像仪监测肠系膜上微循环血流时空响应特性的方法，包括光路和成像系统。
光路由氦氖激光器发出的光束耦合到光纤束形成均匀扩散光束构成；成像系统由带ＣＣＤ相机的立体显微镜、图像采集卡与图像采集控制软件、信号分析软件构成（1）。
利用激光散斑成像监测光动力治疗的血管损伤效应，研究表明,通过对血管管径和血流速度的监测,激光散斑衬比成像技术可以用于评估光动力治疗过程中的肿瘤周围血管损伤效应（2）。
在与环境相关的方面：近几年，研究出了一种先进的方法检测环境污染浓度的方法，提出了一种利用激光散斑和散斑照相技术的污染扩散非定常瞬时全场浓度测量的新方法。
根据污染烟雾粒子成像、粒子散射、统计光学以及数字图像处理技术,从理论上详细论证了浓度场全场测量的原理和此方法测量的局限性,为进一步设计浓度场测量系统提供了参考依据（3）。
当然激光散斑成像，主要是用在成像方面。
特别是现代、随着照相技术的快速发展，激光散斑成像占据了越来越重要的地位。
关键词：激光散斑成像技术成像监测时空散斑效应外差探测信号引言：激光散斑技术由来已久，在牛顿的那个时代就已经开始被人们认识，那时牛顿就已经认识到“恒星闪烁”而“行星不闪烁”。
随科学技术的快速发展，激光散斑得到了越来越重要的应用。
是在成像方面，可以利用激光成像技术研究坐骨神经刺激时大老鼠躯体的感觉;在军事方面，有了合成孔径激光雷达监测激光散斑时空效应。
激光散斑的基础知识对于激光散斑在很久以前人类就已经开始了研究。
1730年牛顿已经注意到"恒星闪烁"而行星不闪烁，光源发出的光被随机介质散射在空间形成的一种斑纹。
1960年世界出现了激光器，高度相干性的激光照在粗糙表面很容易看到这种图样，散斑携带大量有用信息。
散斑在工程技术方面等各方面有广泛的应用。
散斑的理论是统计光学的一部分，与光的相干理论在很多地方相似和相通。
最初人们主要研究如何减弱散斑的影响，在研究的过程中人们发现散斑携带了大量的光束和光束所通过的物体大量信息。
于是产生了许多的应用。
例如用散光的对比度测量物体的粗糙度，利用散斑的动态情况测量物体的运动速度，利用散斑进行光学处理，甚至利用散斑验光等。
最初的激光散斑抓药用于防伪标识。
激光防伪技术包括激光全息图像防伪标识、加密激光全息图像防伪标识和激光全息光刻防伪技术三方面。
一、第一代激光防伪技术第一代激光防伪技术是激光模压全息图像防伪标识。
全息照相是由美国科学（M · J· Buerger）在利用X射线拍摄晶体的原子结构照片时发现的，并与伽柏（D· Gaber）一起建立了全息照相理论：利用双光束干涉原理，令物光和另一个与物光相干的光束（参考光束）产生干涉图样即可把位相"合并"上去，从而用感光底片能同时记录下位相和振幅，就可以获得全息图像。
但是，全息照相是根据干涉法原理拍摄的，须用高密度（分辨率）感光底片记录。
由于普通光源单色性不好，相干性差，因而全息技术发展缓慢，很难拍出像样的全息图。
（4）可惜激光散斑防伪在其一开始就有其先天的缺陷。
.仅仅依靠制作技术的保密和控制来防，属于简单观察类防伪技术，其观察点主要是看是否是全息图象，其次是看图案是否符合公布的图案，但普通消费者只有在仔细对比时才可以分辨出两种不同版本的全息标识。
没有防止防伪标识本身被再次利用的技术方法。
没有防止附有防伪标识的包装被再次利用的技术方法。
没有防止造假者利用收买、行贿等手段获得防伪标识的技术方法。
随着科学技术的发展，人类的进步。
激光散斑成像在越来越多的领域的到广泛的应用，例如医学、环境、摄像等。
激光散斑成像的研究进展医学方面的进展（一）、在医学方面我们可以利用激光散斑成像技术监测脊髓血流。
脊髓血流动力学的变化一直是脊髓损伤研究中的热点。
目前,常用的研究动物脊髓流动力学的方法存在着空间分辨率不够高或需加入外源性标记物、对脊髓组织有损伤等各种各样的缺陷。
激光散斑成像技术自20 世纪80 年代Brier s 等人提出后逐渐被用于监测人的皮肤、眼底的血流分布等。
最近,Dunn 等[1 ] 利用该技术成功地监测了脑局部缺血和皮层扩展性抑制模型中大鼠脑皮层的血流动态变化。
激光散斑成像作为一种新的区域性流速监测技术,能够实现在无需扫描的条件下,以较高的空间分辨率(13 μm) 和时间分辨率(25 ms) 活体、动态、非接触地监测血流速度、血管管径和血流量的变化,获得血流动力学的多个指标[2 ] 。
本实验探讨采用激光散斑成像技术监测大鼠脊髓正常状态和压迫刺激后脊髓背部表面血管内的血流速度和血流量以及血管管径的变化,为脊髓血流动力学的研究提供一种新方法。
（4）利用激光散斑成像系统(由华中科技大学生命科学与技术学院生物医学光子学教育部重点实验室提供) 监测大鼠脊髓血流动力学的变化。
激光散斑成像系统该系统包括光路和成像系统两部分(图1) 。
光路由氦氖( He2Ne) (λ=632. 8 nm ,3 mW) 激光器发出的光束耦合到直径为8 mm 的光纤束形成;成像系统由带电子耦合器件(CCD) (Pixelfly ,PCO COMPU TER OPTICS) 相机的变焦体视显微镜( SZ6045 TR ,OL YMPUS) 、图像采集卡与图像采集控制软件、信号分析软件构成。
激光散斑成像技术能到达的探测深度大约在500μm～1 mm。
图1 激光散斑成像系统示意图1. 2. 2 图像采集与处理将制作好的大鼠脊髓模型放在体视显微镜的正下方,调焦,以能够清楚地观察到大鼠脊髓背部为准。
先用白光照射大鼠脊髓背部,利用激光散斑成像系统透过硬脊膜获得正常大鼠脊髓背部表面血管的白光图,再改用激光,透过硬脊膜,由计算机控制在动物模型制作成功后即刻(0min) 和10 min 分别连续采集20 帧正常脊髓背部表面血管的原始散斑图像,然后保持大鼠位置不动,施行压迫刺激,10 min 后再采集20 帧原始散斑图像。
每帧原始散斑图像大小为640 象素×480 象素,体视显微镜的放大倍数为1.5 倍,激光照射区域面积为4. 2 mm ×3. 2 mm ,CCD 曝光时间为20 ms。
（5）用Matlab 6. 1 软件对原始的散斑图像进行处理,获得散斑衬比图和各时间点的伪彩色血流图,颜色越红代表相应的流速越快。
以0 min 时的伪彩色血流图为基准,各时间点上的伪彩色血流图与它相比较,通过Matlab 6. 1 软件计算,得出正常状态下10 min 时和压迫刺激后10 min 时脊髓血流动力学指标变化的百分数。
（6）研究显示,激光散斑成像技术可以准确、动态、活体、非接触地监测脊髓血流动力学的变化,直观地观察血管形态和血流速度的改变,为研究实性脊髓压迫刺激或损伤前后以及药物干预等条件下血流动力学的变化提供了一种确实、可靠的监测手（二）超深低温作用下大鼠脑血流变化的激光散斑成像监测。
这是由华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室- 武汉光电国家实验室(筹)的张丽、李鹏程、倪松林、曾绍群、骆清铭等几人共同完成。
急性严重脑缺血性疾病发病急、病情重，严重威胁人类健康，目前国内外对急性严重脑缺血性疾病的治疗手段仍欠完善。
低温脑保护对脑缺血损伤的显著保护作用已被大量的实验研究和临床应用所证实[1,2]。
（9）低温治疗能够改善脑血循环，稳定血管功能，降低脑细胞能量代谢。
研究发现大脑温度下降得越低，神经细胞能量代谢和耗氧量越少，脑细胞保护效果越好，可以有效地阻断严重脑缺血性疾病时脑神经细胞的病理损害过程[3]。
采用将脑组织温度快速降至超深低温（≤16℃）水平、而将全身体温仍维持在正常体温的方法，不但可以取得良好的脑保护作用，而且可避免全身超深低温治疗后在复温过程中所造成的心肺损害[3]。
但超深低温脑保护的机制尚不清楚，且需要明确超深低温脑保护的时间窗。
临床中既要保证正常生物组织不受超深低温损伤，又需要尽量发挥超深低温的最佳治疗效果，因而超深低温作用时间的选取就显得尤为重要。
血流为生物组织供应氧和营养，其动力学变化反映了生物组织代谢与生理功能的状态。
血流动力学监测为临床疾病的诊断和治疗提供了重要的信息，已成为临床中必不可少的监测手段。
（8）目前在血流的在体检测中，激光多普勒技术[4]已获得广泛应用，但此技术只适合对单根血管的流速进行监测，如要对大面积区域血管的流速进行监测则需加扫描装置，从而限制了成像的时间或空间分辨率；并且这种方法采用透射方式测量血管流速，对待测组织的透明程度要求较高。
近年来Briers 等[5]提出了一种激光散斑成像技术，也称为激光散斑衬比分析技术，无需扫描即可获得区域的血流分布，而且该方法采用反射成像方式测量血流，对血管的透明程度没有要求，因此比已有的方法具有更广泛的用途。
目前这种技术已被用于监测皮肤[6]、视网膜眼底的血流变化[7]以及药物作用下大鼠肠系膜上的血流动态变化[8]和刺激坐骨神经下大鼠脑皮层血流动态变化[9]。
（7）本文的主要发现是大鼠脑皮层在局部超深低温作用持续时间未超过5 min 时，恒温复温后脑血流可恢复至基线水平；而对超深低温持续作用超过7 min 的情况，恒温复温后脑血流仅恢复至基线值的75%左右。
以上结果提示，超深低温持续时间较短时，低温作用对脑血流调节功能的影响为可逆的，而长时间的超深低温作用则可能对脑血管调节造成不可逆的损伤。
（11）实验结果为确立超深低温脑保护时间窗，进一步研究超深低温脑保护机制打下了良好的基础。
激光散斑成像技术作为一种非接触式的技术，因具有高的时间和空间分辨率，为监测超深低温作用时间对脑血流的变化特性提供了有力手段。
（10）（三）、激光散斑用于非正常人眼的检查与校正。
这个研究式由安徽大学物理系的叶柳、石市委共同研究完成的。
他们通过推导毛玻璃以恒定速度的面内运动在成像系统中所产生的激光散斑的统计特性,提出激光散斑运动与近视眼和远视眼的对应关系,并给出激光散斑在视力校正中的应用。
一束准直的激光透过毛玻璃后,在其后表面上各点的相位是随机的,根据惠更斯原理,在毛玻璃的后表面上各点可看作是子波源,各子波源在空间中任一点相互叠加,将产生相长或者相消干涉。
由于子波源的相位是随机的,所以在空间各点位置上的强度也是随机的。
结果就形成颗粒状结构随机分布的光斑,称为散斑。
如果毛玻璃在其平面内运动,观察面上的散斑也随之运动,这种散斑称之为动态散斑,动态散斑有两种运动模式。
（12）他们通过推导平行光束在成像系统中的空间- 时间互相关函数,得出观察面上的散斑运动速度公式,进而得出对于近视眼、远视眼等非正常人眼散斑运动的特性,提出校正非正常人眼的方法。