基于激光激發(fā)聲表面波光譜技術(shù)檢測(cè)人體皮膚病變的研究.pdf

1、基于激光激發(fā)聲表面波光基于激光激發(fā)聲表面波光譜技術(shù)檢測(cè)譜技術(shù)檢測(cè)人體人體皮膚病變的研究皮膚病變的研究StudyofLaserGeneratedSAWSpectroscopyitsApplicationtoHumanSkinIrregularitiesDetection學(xué)科專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)研究生：路子沫指導(dǎo)教師：DanteDantes教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一三年十二月摘要摘要在醫(yī)學(xué)界，皮膚疾病的檢測(cè)和治療在很大程度上

2、依靠皮膚科醫(yī)生的視覺(jué)判斷。一個(gè)皮膚科醫(yī)生的培養(yǎng)需要多年的培訓(xùn)和臨床經(jīng)驗(yàn)，然而即使如此，有些情況下視覺(jué)判斷仍無(wú)法給出準(zhǔn)確定量的信息。因此，通過(guò)一種能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)皮膚疾病的方法來(lái)避免模棱兩可的判斷顯得尤為重要。本課題的主要研究目的是開(kāi)發(fā)一種應(yīng)用激光聲表面波的新型非破壞式檢測(cè)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)對(duì)皮膚病變的快速檢測(cè)，通過(guò)應(yīng)用激光激發(fā)聲表面波的傳播特性來(lái)檢測(cè)皮膚各層的特性以及探測(cè)皮膚各層發(fā)生的機(jī)械和幾何變化以判斷皮膚病變。與傳統(tǒng)超聲檢測(cè)方式不同，激光超聲

3、檢測(cè)法采用脈沖激光光束作為非接觸式激發(fā)光源在皮膚表面產(chǎn)生聲表面波。當(dāng)一個(gè)樣品表面被一個(gè)高頻的激光脈沖照射，由于吸收激光輻射，在局部產(chǎn)生熱膨脹，進(jìn)而產(chǎn)生了聲表面波并沿樣品表面?zhèn)鞑?。激光激發(fā)聲表面波的特性很大程度上取決于激光光束的光學(xué)穿透和產(chǎn)生的熱擴(kuò)散、待測(cè)材料的彈性參數(shù)和幾何特征。激光激發(fā)聲表面波檢測(cè)方法最大的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)損激發(fā)，與檢測(cè)材料不發(fā)生物理接觸。本課題通過(guò)應(yīng)用有限元仿真技術(shù)來(lái)理解和分析激光源與皮膚組織之間相互作用，產(chǎn)生聲表面波的原

4、理以及波傳播過(guò)程中受到的影響和產(chǎn)生的變化，同時(shí)深入分析了皮膚病變尺寸不同和網(wǎng)格大小劃分不同對(duì)仿真結(jié)果的影響。本課題的主要研究工作有：介紹了人體皮膚以及皮膚各組成結(jié)構(gòu)的特性，分析了一些皮膚病變給皮膚機(jī)械和幾何參數(shù)帶來(lái)的變化。簡(jiǎn)要介紹了激光激發(fā)聲表面波理論和聲表面波在樣品上傳播的原理，討論如何模擬激光激發(fā)聲表面波及其傳播過(guò)程。概述有限元建模原理和用于模擬激光激發(fā)聲表面波以及在表面?zhèn)鞑ミ^(guò)程的仿真步驟。介紹了理想人體皮膚的模型的建模，并利用激光