NHOÙM THÖÏC HIEÄN:

PHÖÔNG PHAÙP QUANG

PHOÅ VAØ HIEÅN THÒ HÌNH

AÛNH

BAÈNG PHAÙT XAÏ HUYØNH

QUANG HOÀNG NGOAÏI GAÀN

TRONG MOÂI TRÖÔØNG

BAÁT KYØ VAØ CHO CAÙC

MOÂ SINH HOÏC.

NHOÙM THÖÏC HIEÄN:

NGUYEÃN THEÁ ANHLEÂ HOAØNG ANHNGUYEÃN THANH

XUMNGUYEÃN TAÁN VUÕNGUYEÃN THANH

TAÂM

VUÕ THÒ NGOÏC THUÛYNGUYEÃN THÒ HIEÄPNGUYEÃN THÒ THANH

TRANGHUYØNH THÒ BÍCH

TUYEÀNHOAØNG TRAÀN

PHÖÔNG THAÛO

NỘI DUNG

I. GIỚI THIỆU CHUNG II. TOÅNG QUAN LYÙ THUYEÁT.III. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP CƠ BẢNIV. PHÖÔNG PHAÙP LAØM CHÍNH

XAÙC AÛNH PHOÅ HOÀNG NGOAÏI .V. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP MÔÛ ROÄNGVI. ỨNG DỤNG

I. GIÔÙI THIEÄU CHUNG Phaàn lôùn caùc phöông phaùp phoå vaø caùc phöông

phaùp hieån thò hình aûnh döïa treân yeáu toá quang hoïc phuï thuoäc chuû yeáu vaøo caùc tín hieäu taùn xaï ñôn hoaëc khoâng taùn xaï

Höôùng môû roäng hieän nay cho caùc öùng duïng cuûa coâng ngheä quang hoïc laø taäp trung phaùt trieån vaøo söï töông quan veà khoâng gian vaø thôøi gian.

Vôùi caùch tính gaàn ñuùng loaïi boû caùc tín hieäu taùn xaï thì tæ soá tín hieäu nhieãu (SNR) seõ ñaït giaù trò nhoû nhaát.

Do moät soá haïn cheá maø ta chæ cung caáp moät caùch toaøn dieän veà vieäc laøm taêng söï phaùt xaï huyønh quang cuûa phoå quang hoïc vaø phöông phaùp hieån thò hình aûnh: caùc phöông phaùp ño löôøng, caùc lôøi giaûi cho vaán ñeà hieån thò hình aûnh tröôùc vaø sau chaån ñoaùn, söï ñoùng goùp veà maët laâm saøng vaø tri thöùc ho vieäc phaùt trieån phöông phaùp phaùt xaï huyønh quang.

II. TOÅNG QUAN

L

I

Ia

0

log

iN

iia C

1

303.2

: böôùc soùng aùnh saùng

I0(): cöôøng ñoä aùnh saùng tôùi

I(): cöôøng ñoä aùnh saùng khoâng bò haáp thuï

µa[cm-1] : heä soá haáp thu

Ci [mM]: maät ñoä cuûa aùnh saùng haáp thuï.

1.ÑÒNH LUAÄT LAMBERT-BEER:

II. TOÅNG QUAN

• µs : heä soá taùn xaï. : böôùc soùng. : goùc taùn xaï. : phaàn theå tích vi

phaân trong moâi tröôøng.

• f(x) : maät ñoä kích thöôùc cuûa caùc phaân töû.

• q : ñoä lôùn vec-tô soùng.

• Fij : heä soá daïng nhò phaân giöõa caùc phaân töû coù kích thöôùc khaùc nhau xi vaø xj.

• n : thaønh phaàn chieát suaát cuûa caùc phaàn töû ñoái vôùi moâi tröôøng.

• f(x) : maät ñoä kích thöôùc cuûa caùc phaân töû.

ddxdxqxxSxxnFx

xf

x

xf

k ijjiijjiijj

j

i

is sin,,,.,,,,

12

03

03

02

II. TOÅNG QUAN

• Phöông phaùp phoå huyønh quang söû duïng mieàn thôøi gian hay soùng lieân tuïc ñeàu döïa treân söï haáp thuï cuûa aùnh saùng kích thích.

• Thôøi gian soáng cuûa phaùt xaï huyønh quang chòu aûnh höôûng cuûa moái lieân heä giöõa toác ñoä phaân raõ coù böùc xaï vaø khoâng coù böùc xaï + knr :

2.PHOÅ HUYØNH QUANG VAØ THÔØI GIAN SOÁNG CUÛA PHOÅ HUYØNH QUANG

nrk

1

II. TOÅNG QUAN

: Hieäu suaát löôïng töû i :heä soá taét daàn

cuûa aùnh saùng haáp thuï

• Ci: maät ñoä cuûa aùnh saùng haáp thuï

• g(t): ñaëc tröng cho söï phuï thuoäc cuûa phaân raõ huyønh quang theo thôøi gian

•Cöôøng ñoä phaùt xaï huyønh quang Im nhaän ñöôïc khi chieáu aùnh saùng kích thích tôùi vôùi cöôøng ñoä khoâng ñoåi:

0

0 )( dttgCII ixi

xm

nrk

: böôùc soùng huyønh quang

•Ci: maät ñoä cuûa aùnh saùng haáp thuï

ÔÛ möùc phaân raõ ñaàu tieân, ñoäng naêng phaân raõ cuûa phaùt xaï huyønh quang coù daïng:

t

tg exp

Treân thöïc teá, phaùt xaï huyønh quang coù ñoäng naêng phaân raõ phöùc taïp hôn nhieàu.g(t) taêng theo caáp soá muõ:

g(t) ñöôïc keùo daøi theo haøm soá muõ , noù bieåu thò cho ta bieát söï taét daàn do va chaïm giöõa caùc möùc phaân raõ:

N

j jj

tatg

1

exp

N

jjjj ttatg

1

exp

•Tuyø thuoäc vaøo g(t) khaùc nhau maø ta coù coâng thöùc cöôøng ñoä phaùt xaï Im khaùc nhau.•Cöôøng ñoä phaùt xaï huyønh quang trong khoaûng thôøi gian khoâng ñoåi:

•Cöôøng ñoä phaùt xaï huyønh quang theo mieàn thôøi gian

i

xi

xi

xi

xm CIdt

tCII 0

0

0 exp

t

ixi

xm td

tCItI

0

0 exp

II. TOÅNG QUAN

CAÙC PHÖÔNG PHAÙP CÔ BAÛN

1) Phöông phaùp ño söû duïng soùng lieân

tuïc (CW) vaø mieàn thôøi gian (TDPM).

2) PP ño theo mieàn taàn soá (FDPM).


Caùc ñieàu kieän caàn:• Nguoàn aùnh saùng kích thích (hay nguoàn

aùnh saùng tôùi) laø ñaúng höôùng.• Heä soá taùn xaï cuûa vaät maãu lôùn hôn

nhieàu so vôùi heä soá haáp thuï cuûa vaät maãu:a << (1-g)s , vôùi g laø cos goùc taùn xaï cuûa

moâi tröôøng.

• AÙnh saùng ñöôïc söû duïng phaûi ñöôïc khuyeách ñaïi taùn xaï.


Caùc ñieàu kieân bieân (ñieàu kieän ñuû):

• ñieàu kieän bieân doøng rieâng (the partial-current condition): haït photon khi ra khoûi vaät maãu thì khoâng bao giôø quay trôû laïi.

• ñieàu kieän bieân ngoaïi suy (the extrapolated-boundary condition): xaáp xó cuûa ñieàu kieän bieân doøng rieâng, vaø cho nghieäm töông töï nhö nghieäm cuûa phöông trình khuyeách taùn aùnh saùng.

• ñieàu kieän zero (the zero condition): laø phaùt xaï huyønh quang ñaït giaù trò 0 ôû bieân.

Phöông phaùp ño söû duïng soùng lieân tuïc (CW) vaø mieàn thôøi gian (TDPM).

ÑÒNH TÍNH:• cöôøng ñoä cuûa aùnh saùng ñoù treân lyù

thuyeát khoâng thay ñoåi theo thôøi gian.

• nguoàn aùnh saùng laø ñaúng höôùng chieáu vaøo moâi tröôøng baát kyø, cöôøng ñoä aùnh saùng naøy phaûi giaûm theo haøm muõ khi taêng khoaûng caùch so vôùi beà maët vaät maãu.

• cöôøng ñoä naøy tröôùc heát laø moät haøm cuûa tích soá a ’

s hoaëc a ’s (1-g)

• r aùnh saùng huyønh quang phaùt ra ôû vò trí baát kyø


• [Ci] maät ñoä phaùt xaï huyønh quang x(r) laø maät ñoä haït photon ñöôïc kích

thích nhaân vôùi toác ñoä aùnh saùng trong moâi tröôøng

• mieàn phaùt xaï huyønh quang chuû yeáu laø töø beà maët hoaëc töø caùc lôùp döôùi beà maët

Vieäc hieån thò hình aûnh döïa treân cô sôû ñoù aùp duïng cho taát caû caùc hình thöùc hieån thò hình aûnh trong y khoa, nhaèm phaùt hieän söï phaùt trieån cuûa caùc taùc nhaân gaây beänh

hình A, B, C minh hoïa cho söï phaân boá cuûa aùnh saùng trong vaät maãu xuaát phaùt töø ñieåm nguoàn (pulsed source) sau caùc khoaûng thôøi gian töông öùng

Hình E,D,F: Caùc döõ lieäu thu ñöïôc töông öùng trong suoát khoaûng thôøi gian töø caùc maùy doø.

• khi maø xung phaùt xaï ñöôïc phoùng ñi, thì phaùt xaï huyønh quang seõ lôùn nhaát taïi ñieåm tia tôùi, vaø trong suoát quaù trình, vò trí cöïc ñaïi cuûa phaùt xaï huyøng quang seõ lan truyeàn vaøo trong moâi tröôøng, vaø cuõng töông töï giaûm daàn theo quy luaät haøm mu

• Nhöôïc ñieåm: söï phaân raõ chaäm cuûa chaát huyønh quang khi ñöôïc kích hoaït neân moät phaàn cuûa xung phaùt xaï huyønh quang khoâng ñöôïc truyeàn trong moâi tröôøng ngaãu nhieân -> , vieäc hieån thò hình aûnh vaø nhöõng öùng duïng taïo aûnh baèng kính quang phoå thì chaát huyønh quang khoâng theå toàn taïi ñöôïc trong moät thôøi gian daøi.


Phöông phaùp ño söû duïng soùng lieân tuïc (CW) vaø mieàn thôøi

gian (TPDF)

Trong thöïc teá toaùn hoïc ñoøi hoûi moät caùch chính xaùc cho caùc giaûi ñaùp cuûa toaøn boä phöông trình vi phaân cho caùc öùng duïng quang phoå vaø hieån thò hình aûnh. Phöông phaùp ño theo mieàn taàn soá thì traùnh ñöôïc caùc vaán ñeà treân baèng caùc söû duïng moät nguoàn saùng coù theå ñieàu chænh goùc sin moät caùch deã daøng.

PHÖÔNG PHAÙP ÑO THEO MIEÀN TAÀN SOÁ

o Nguoàn saùng ñieåm kích thích coù cöôøng ñoä chuaån hoùa ñöôïc phaùt ra trong moâi tröôøng taùn xaï. Soùng truyeàn ñi vôùi bieân ñoä taét daàn vaø treã pha hôn so vôùi truyeàn trong moâi tröôøng baát kyø

o Phaùt xaï huyønh quang goàm thaønh phaàn xoaychieàu vaø thaønh phaàn 1 chieàu, vôùi 2 thaønh phaàn treân ta coù ñöôïc söï moâ taû chính xaùc veà söï treã pha vaø cöôøng ñoä taïi vò trí r:

•Ñoà thò veà söï chuyeån dôøi photon baèng pp ño trong mieàn taàn soá (FDPM) duøng tia hoàng ngoaïi gaàn vaø chuïp caét lôùp

•.Hình A minh hoïa söï phaân boá aùnh saùng trong maãu vaät

•Hình B minh hoïa cho tín hieäu nhaän ñöôïc khi nguoàn phaùt ôû mieàn taàn soá xaùc ñònh

->soùng thu ñöôïc coù bieân ñoä taét daàn vaø leäch pha so vôùi nguoàn

PHÖÔNG PHAÙP ÑO THEO MIEÀN TAÀN SOÁ

• Trong phöông phaùp naøy veà maët ñònh löôïng coù ñieàu kieän vaø caùch giaûi töông töï nhö phöông phaùp theo mieàn thôøi gian.

• Fdpm ngöôïc ñöôïc ñònh nghóa laø söï thay ñoåi pha vaø cöôøng ñoä nguoàn saùng kích thích taïi nhöõng vò trí khaùc nhau phuï thuoäc vaøo vò trí nguoàn kích thích vaø maùy phaùt kích thích.

• Nhöôïc ñieåm phaùt xaï laân quang coù thôøi gian soáng laâu hôn huyønh quang

• Ñeå thôøi gian soáng taêng cuûa phaùt xaï huyønh quang ta duøng taùc nhaân phaûn huyønh quang (Ru(bpy)2/3+ )

PHÖÔNG PHAÙP LAØM CHÍNH XAÙC AÛNH PHOÅ HOÀNG

NGOÏAI

1) SÖÏ CHUYEÅN MÖÙC PHOTON TRONG MIEÀN TAÀN SOÁ(FDPM)

2) PHÖÔNG PHAÙP DUØNG NGUOÀN ÑIEÀU BIEÁN

3) PHÖÔNG PHAÙP DUØNG BOÄ TAÏO PHAÙCH4) VIEÄC TROÄN HOMODYNE CHO SÖÏ

CHUYEÅN MÖÙC CUÛA PHOTON TRONG MIEÀN TAÀN SOÁ

5) PHÖÔNG PHAÙP TRIEÄT TIEÂU TÍN HIEÄU AC

6) PHÖÔNG PHAÙP LOAÏI BOÛ AÙNH SAÙNG KÍCH THÍCH

7) PHÖÔNG PHAÙP DUØNG MAÃU CHUAÅN XEN KEÛ

SÖÏ CHUYEÅN MÖÙC PHOTONTRONG MIEÀN TAÀN SOÁ(FDPM)

• Hai phöông phaùp ñöôïc duøng trong quang phoå vaø xöû lyù aûnh cuûa tín hieäu ngaãu nhieân:

• Ñieåm haáp thuï: kyõ thuaät naøy söû duïng tín hieäu troän vôùi boä taùch soùng quang theo ñieåm haáp thuï ñeå ruùt ra pha vaø söï ñieàu bieán bieân ñoä cuûa tín hieäu ôû moät ñieåm duy nhaát ->haïn cheá vieäc xöû lyù hình aûnh FDPM vaø quang phoå vôùi nhöõng daõy döõ lieäu thöa thôùt.

• Maët haáp thuï vaø maët phaùt quang :

• Hình 33.4 söï leäch pha pha ñöôïc ño ôû söï phaùt xaï aùnh saùng trong moät tyû leä muïc tieâu/neàn laø 100/1 .

• (A) aûnh huyønh quang nhuoäm vôùi thôøi gian soáng trong khoaûng 1ms

(B) huyønh quang nhuoäm vôùi thôøi gian soáng khoaûng 1ns.

• Hình 33.5 • (A) laø nguoàn ñieåm

ñôn phaân phaùt aùnh saùng kích thích.

• (B) laø nguoàn ñieåm phöùc taïp maø vôùi cuøng moät maät ñoä cuûa nhöõng nguoàn ñoàng thôøi.

• (C) laø nguoàn phaúng cuûa söï kích thích aùnh saùng vôùi söï chieáu saùng qua dieän tích cuûa moät beà maët phaúng moûng .

PHÖÔNG PHAÙP DUØNG NGUOÀN ÑIEÀU

BIEÁN

• Ñieåm chieáu saùng ñöôïc taïo phaùch vaø pheùp ño löôøng ñieåm doø ñöôïc chia laøm 3 phaàn:

• 1/ Nguoàn ñieàu bieán.• 2/ Ñaàu doø: coù theå hoaït ñoäng

nhö boä troän.• 3/ Thieát bò ñieän duøng ñeå troän.

1. Nguoàn ñieàu bieán coù theå cuõng laø moät nguoàn saùng lieân tuïc maø ñöôïc ñieàu bieán ôû beân ngoaøi thoâng qua moät thieát bò ñieàu bieán quang ñieän: Diode laser, giao thoa keá . Nhöõng taàn soá ñieàu bieán ñaëc tröng trong khoaûng taàn soá 30-500MHz.

2. Moät ñaàu doø nhanh: ñöôïc duøng ñeå thu bieân ñoä vaø ñoä treã pha cuûa soùng aùnh saùng thu nhaän ñöôïc.

PHÖÔNG PHAÙP DUØNG BOÄ TAÏO PHAÙCH

• Hình 33.6: Sô ñoà cuûa FDPM bao goàm 3 phaàn: (A )-nguoàn ñieàu bieán (ñöôïc minh hoïa baèng Laser Diode).

• (B)-boä haáp thu aùnh saùng (FDPM) hoaït ñoäng nhö boä troän

• (C)-phaàn cöùng vaø phaàn meàm xöû lyù döõ lieäu ñeå hoaøn thaønh vieäc troän.

• Hình 33.7: Sô ñoà veà boä troän trong boä taïo phaùch vaø söï thu nhaän Homodyne cuûa IACDC vaø trong FDPM.

VIEÄC TROÄN HOMODYNE CHO SÖÏ CHUYEÅN MÖÙC CUÛA PHOTON TRONG MIEÀN TAÀN SOÁ

• Phöông phaùp Homodyne xaáp xæ thì töông töï nhö boä taïo phaùch, ngoaïi tröø tín hieäu L vôùi taàn soá ñöôïc troän laïi vôùi tín hieäu DC qua vieäc troän vôùi tín hieäu khaùc coù taàn soá lyù töôûng ( tieâu chuaån).

• Hình 33.8 Sô ñoà cuûa ICCD homodyne FDPM system trong phoøng thí nghieäm xaùc ñònh söï nhaûy möùc cuûa photon (PML).

• ICCD homodyne FDPM system bao goàm 3 thaønh phaàn chính:

• 1/ Moät camera CCD ñeå tieáp nhaän moät maûng nhieàu ñieåm cuûa boä thu nhaän.

• 2/ Gain-modulated image intensifier duøng nhö moät boä troän.

• 3/ giao thoa keá maø ñieàu bieán nguoàn saùng laser-diode vaø khuyeát ñaïi aûnh cuûa cathode quang.

• Trong phöông phaùp naøy coù söï chuyeån ñoåi nhöõng photon NIR thaønh nhöõng electron moãi keânh nhaän electron tröôùc khi chuùng ñöôïc taäp trung vaøo maøn aûnh photpho (Hình3.9).

VIEÄC TROÄN HOMODYNE CHO SÖÏ CHUYEÅN MÖÙC CUÛA PHOTON TRONG

MIEÀN TAÀN SOÁ

• Söï thu nhaän döõ lieäu nhanh nhieàu ñieåm FDPM xöû lyù nhö sau: – pha cuûa cathode phaùt quang ñieàu bieán ñöôïc

“nhaûy”, hoaëc ñöôïc laøm treã khoaûng töø 00

ñeán 3600 so vôùi pha cuûa laser diode ñieàu bieán. ÔÛ moãi pha treã, camera CCD nhaän ñöôïc moät aûnh pha saùng trong thôøi gian chieáu saùng trong khoaûng miliseconds.

– Sau ñoù maùy tính saép xeáp nhöõng aûnh pha saùng theo traät töï vaø thöïc hieän pheùp bieán ñoåi Fourier nhanh (FFT) ñeå tính toaùn bieân ñoä ñieàu bieán, IAC , vaø pha, , ôû moãi aûnh CCD (i,j) :


• Hình 33.9 Sô ñoà cuûa maïch khueách ñaïi hình aûnh vaø heä thoáng ñaõ duøng trong heä thoáng homodyne ICCD. laø pheùp bieán ñoåi Fourier cöôøng ñoä döõ lieäu pha saùng .

• Dieän tích chieáu saùng ñöôïc hình thaønh ñôn giaûn baèng caùch cho nguoàn saùng laser-diode ñaõ ñöôïc ñieàu bieán chieáu leân beà maët cuûa maãu vaät hoaëc moâ ñeå taïo aûnh.

• Phöông phaùp duøng nguoà ñieàubieán coù taùc duïng lôùn trong vieäc ñaùnh giaù söï phaân boá cuûa thuoác chöõa beänh vaø chuaån ñoùan laâm saøng


• Hình 33.10 söï leäch pha giöõa hình aûnh khueách ñaïi vaø diodelaser hieäu chænh coù söï ñieàu chænh pha töø 0o ñeán 360o vôùicöôøng ñoä khoâng ñoåi treân maøn hình hieån thò. Khi cöôøng ñoä saùng khoâng ñoåi ñöôïc hieån thò treân maøn hình thoâng qua pheùp bieán ñoåi Fourier nhanh (FFT)

PHÖÔNG PHAÙP TRIEÄT TIEÂU TÍN HIEÄU AC

• Khoâng phuï thuoäc vaøo söï treå pha, söû duïng kí hieäu G ñeå duøng cho I vaø Q. Kyõ thuaät naøy döïa treân söï ñoàng nhaát tín hieäu L vôùi 2 tín hieäu G1 ,G2

coù cuøng taàn soá nhöng leäch pha nhau 90o.

• Hình 33.12 moâ taû phöông phaùp doø FDPM söû duïng vieäc ñoàng nhaát L, G1 vaø G2

ôû ñaây G2 leäch pha 90o so vôùi G1.

• Thoâng qua boä loïc taàn soá thaáp taàn soá cao vaø 2 coù theå bò loïai boû, cho ta 2 tín hieäu DC:

• Khi 2 tín hieäu ñöôïc keát hôïp, giaù trò cuûa coù theå ñöôïc xaùc ñònh cuøng vôùi vieäc chuaån hoùa AC vaø ñoä leäch pha keát hôïp vôùi kí hieäu L vaø söï lan truyeàn aùnh saùng beân trong vaät trung gian ngaãu nhieân cuõng ñöôïc xaùc ñònh.


• Hình 33.11 moâ taû söï taäp hôïp cuûa nhöõng tia saùng ñôn treân beà maët cuûa ñaàu doø trong heä thoáng ICCD maø noù ñöôïc trình baøi ôû hình 33.9.

PHÖÔNG PHAÙP LOAÏI BOÛ AÙNH SAÙNG

KÍCH THÍCH • Moät trong nhöõng ñieàu quan troïng nhaát

cuûa quang phoå huyønh quang vaø hình aûnh trong chaát trung gian ngaãu nhieân laø vieäc loïai boû aùnh saùng kích thích, ñoä nhaïy cuûa böôùc soùng daøi ôû baûn cöïc aâm khoâng phaân bieät ñöôïc aùnh saùng kích thích vaø aùnh saùng phaùt xaï vì vaäy ñoøi hoûi caàn coù kó thuaät loïai boû aùnh saùng kích thích vaø aùnh saùng taùn xaï cho ta hình aûnh phoå chính xaùc.

• Khi aùnh saùng laân quang ñöôïc taäp trung cao ñoä luùc naøy söï taäp trung laân quang taêng ñeán haøng nano phaân töû vaø femto phaân töû. Khi ñoù noù ñöôïc tröõ trong nhöõng taùc nhaân phaûn huyønh quang ñeå duøng nhaän bieát nhöõng teá baøo ung thö di caêng nhoû.

Phöông phaùp duøng maãu chuaån xen keû

• Phöông phaùp maãu chuaån xen keû ñöôïc ñöa ra bôûi Mayer, maø söï hieäu chænh vaø ñoä leäch pha ñöôïc ño ôû 2 vò trí r1, r2 bôûi hai ñaàu doø khoâng töông ñoàng, phöông phaùp naøy coù theå coù theå tính chính xaùc maø khoâng caàn duøng maãu nhuoäm chuaån.

• Hình 33.13: löôïc ñoà theå hieän 2 nguoàn saùng chieáu tôùi vaø vò trí doø trong moâi tröôøng trung gian ngaãu nhieân. Hai tia tôùi coù cuøng quang loä.

• Hình 33.14: heä thoáng doàn 2 taàn soá.

Thôøi gian soáng ñöôïc bieåu dieãn baèng haøm

multi-exponetial:• Trong moâ hình xaáp xæ nhöõng maãu nhuoäm coù

ñoäng naêng suy giaûm theo haøm single-exponetial. Söï thaát baïi trong vieäc laøm taêng ñoä khueách ñaïi cuûa aùnh saùng kích thích vaø phaùt xaï trong moâi tröôøng trung gian haãu nhieân coù theå daãn ñeán ñoäng naêng suy giaûm sai, ñeå giaûi quyeát vaán ñeà naøy, chuùng ta cho raèng söï giaûm ñoäng naêng theo tích caùc haøm e muõ.

• Khi döï ñoùan ñoä leäch pha vaø tæ leä hieäu chænh döõ leäu taàn soá khaùc nhau ñöôïc laáy töø söï hieäu chænh taàn soá beân döôùi 150 MHz(hình 33.16)

• Hình 33.15: hình veõ bieåu dieãn cho söï leäch pha ôû treân vaø tæ leä hieäu chænh ôû beân döôùi vôùi chöùc naêng nhö söï hieäu chænh taàn soá trong boä troän ICG_DTTCI.

CAÙC PHÖÔNG PHAÙP MÔÛ ROÄNG

1. Duøng phöông phaùp phaùt xaï huyønh quang FDTM-cho phöông phaùp chuïp X quang

• Giaûi phaùp veà vaán ñeà taïo aûnh ngöôïc, ñöôïc hieåu nhö phöông phaùp chuïp caét lôùp quang hoïc, ñaõ ñöôïc phaùt trieån trong caû thaäp nieân qua bôûi phöông phaùp duøng tia X ñeå phaùt hieän khoái u ôû vuù.

• Vieäc söû duïng khaù saâu aùnh saùng NIR cho söï phaùt hieän ung thö vuù treân cô sôû cuûa tính chaát quang hoïc noäi sinh traùi ngöôïc giöõa bình thöôøng vaø nhöõng moâ bò beänh .

Hính 16: phoûng ñoaùn tröôùc bôûi söï lan truyeàn keát hôïp söï suy giaûm ñoäng hoïc theo muõ baäc hai (ñöôøng thaúng) ,trung bình cuûa söï suy giaûm ñoäng hoïc (ñöôøng maøu xaùm ) ,vaø söï suy giaûm ñoäng hoïc ñöôïc keùo daøi ra(ñöôøng ñöùt).

Hình 33.17 Löôïc ñoà chi tieát theå hieän söï lan truyeàn cuûa soùng kích thích maät ñoä photon (ñöôøng thaúng) vaø söï xaùo troän bôûi söï haáp thuï khoâng ñoàng nhaát (ñöôøng chaám chaám) vaø naêng löôïng phaùt xaï cuûa soùng maät ñoä photon (ñöôøng naâu) vôùi moâ


2. Caùch tieáp caän vaán ñeà taïo aûnh ngöôïc

• Giaûi phaùp cuûa moät vaán ñeà taïo aûnh ngöôïc phaûi söû duïng nhöõng moâ hình tin toaùn thích hôïp. Ñaëc bieät söï phoûng ñoaùn quang hoïc

• Vaán ñeà taïo aûnh ngöôïc laïi coù theå ñöôïc saép sæ nhö moät vaán ñeà tuyeán tính vaø laëp ñi laëp laïi bôûi vieäc aùp duïng phöông phaùp Gauss –NewTon:

(A) Hinh33.18(B) laø IDC,(C) laø IAC ,(D) laø pha (E) laø IAC/IDC ñieàu chænh

muïc tieâu veà thôøi gian soáng cuûa HQ(huyønh quang) chæ ra raèng IDCkhoâng theå phaân bieät söï khaùc nhau trong söï suy giaûm ñoäng hoïc huøynh quang.


->Trong caùch tieáp caän naøy , söï ñònh kích côõ cuûa heä thoáng doø tìm ñaït ñöôïc bôûi vieäc bình thöôøng hoaù pheùp ño trong söï coù maët cuûa tính khoâng ñoàng nhaát vôùi söï chính xaùc hoaëc döï ñoaùn trong söï thieáu cuûa noù tieâu bieåu “ söï thieáu huït” tröôûng hôïp coù moâi tröôøng ñoàng daïng vôùi nhöõng tính chaát quang hoïc ñöôïc bieát vaø khoâng thay ñoåi

->Cho nhöõng pheùp ño FDPM taïo phaùch nhöõng pheùp ño referenced cho pheùp loaïi boû söï ñaùp laïi cuûa duïng cuï , chaúng haïn , moät pheùp ño phaùt xaï tôùi tröôøng hôïp :

3.Pheùp ño lieân quan ñeán soùng phaùt xaï neàn

4. Pheùp ño lieân quan ñeán soùng kích thích

*Caùch tieáp caän naøy thì hieän thöïc hôn pheùp ño lieân quan ñeán tröôøng hôïp phaùt xaï neàn bôûi vì noù khoâng yeâu caàu nhöõng pheùp ño khoâng thöïc teá vaø rieâng bieät khoâng coù tính ñoàng nhaát

*Söû duïng soùng kích thích ôû moät ñieåm ñôn , Lee vaø Sevick-Muraca xaây döïng laïi moät theå tích 848 chöùa moät tieâu ñieåm 111 taêng gaáp 100 laàn noàng ñoä cuûa ICG baèng vieäc söû duïng 8 nguoàn kích thích , 24 ñaàu doø taäp hôïp aùnh saùng kích thích vaø 2 ñaàu doø lieân quan ñeán taäp hôïp aùnh saùng . Hình 33.19A laø moät ñoà thò hai chieàu theå hieä söï hoãn loaïn taïi vuøng khaûo saùt trong khi hình 33.19B laø hình aûnh ñöôïc xaây döïng laïi baèng khoâng gian 3 chieàu


5. Sö trình baøy roõ raøng vi phaân cuûa vaán ñeà taïo aûnh ngöôïc laïi:

Moät caùch tieáp caän thöù hai ñeán vaán ñeà taïo aûnh ngöôïc laïi coù theå laø söï trình baøy roõ raøng cuûa phöông trình vi phaân,nhöng thôøi gian naøy noù laïi vieát cho pheùp ño tuyeät ñoái, töông ñoái tôùi moät pheùp ño tham khaûo taïi söï phaùt xaï hoaëc böôùc soùng kích thích ,hoaëc laø söï lieân quan töông ñoái tôùi söï kích thích taïi moãi vò trí maùy doø tìm, .Chuùng ta goïi caùch tieáp caän naøy laø söï trình baøy roõ raøng vi phaân bôûi 1 thay ñoåi nhoû trong pheùp ño ñöôïc döï ñoaùn tröïc tieáp bieåu thò söï thay ñoåi nhoû trong nhöõng tính chaát quang hoïc ,, söû duïng ma traän ñònh thöùc JACOBI , J, .Xem xeùt moät soá maùy doø tìm , M, nhöõng loãi giöaõ giaù trò chính xaùc vaø nhöõng giaù trò tính toaùn ôû maùy doø tìm M:


• Hình 33.19 Söï xaây döïng laïi söû duïng soùng kích thích nhö caùch tieáp caän vaø söï xaây döïng laïi Marquardt –Levenberg . Hình aûnh ñöôïc cung caáp sau phaàn nhaéc laïi 27 vôùi pheùp ño hôïp lyù vaø phaàn chuyeån pha (RPS) , .(A) baûn ñoà quang hoïc cuûa söï phaân phoái vaø (B) xaây döïng laïi . Giaù trò ñænh cuûa ñaït ñeán 0.1205 cm-1 .( C ) ñoà thò cuûa caùc giaù trò , SSE.

• Cho phöông phaùp Newton ñöôïc ngaén laïi ,pheùp tính boå sung cho söï tính toaùn cuûa Hessian [lieân quan ñeán ñöôïc giuùp ñôõ bôûi pheùp laáy vi phaân ñaûo ngöôïc .Söû duïng döõ lieäu toång hôïp , Roy ñaõ cho thaáy tính khaû thi cuûa vieäc söû duïng kyõ thuaät cho vieäc xaây döïng laïi thôøi gian soáng cuûa noù baèng khoâng gian 3 chieàu , , heä soá haáp thuï ,thay ñoåi trong frustrum vaø nhöõng ñaëc ñieåm hình hoïc töø döõ lieäu chöùa ñöïng trong söï nhieãu maø noù laáy töø thöïc nghieäm .

ÖÙNG DUÏNG CUÛAPHAÙT XAÏ HUYØNH QUANG

Hình 33.22:chuøm tia tôùi

chieáu vaøo tuyeán vuù cuûa choù ñeå kích thích huyønh quang vaø thu ñöôïc aùnh saùng phaùt xaï töø beà maët moâ

Hình 33.23:Chæ ra bieân

ñoä, pha soùng coù böôùc soùng 830 nm coù theå xuyeân saâu vaøo 1-2 cm teá baøo sau 23 phuùt sau khi tieâm 1mg/kg ICG vaøo cô theå

HÌNH 24:Cöøông ñoä aùnh

saùng huyønh quang mieâu taû theo thôøi gian ñöôïc bieåu dieãn minh hoïa baèng caùc ñöôøng cong söû duïng taùc nhaân vaät lyù ICG vaø taùc nhaân HPPH.

Bieåu töông naøy chöùng toû kích thöôùc töï nhieân hôn caùc ñöôøng cong do caùc chaát khaùc taïo neân

Hình (A) laø baûn ñoà cöôøng ñoä aùnh saùng huyønh quang cuûa ICG vaïch ra nhöõng veät beänh.

Hình (B) laø baûn ñoà taùc nhaân vaät lyù chöùa beân trong caùc tham soá theo thôøi gian cuaû aùnh saùng huyønh quang hieän leân do caùc oáng phoùng ICG vaøo nhöõng veät beänh.

Hình (C) laø baûn ñoà cuaû HPPH vaïch ra nhöõng veät.

Hình (D) laø baûn ñoà taøc nhaân vaät lyù chöùa tham so theo thoi gian cu ûa cöôøng ñoä aùnh saùng huyønh quang do caùc oáng chöùa HPPH vaøo caùc veät beänh.

HÌNH33.25

ÖÙNG DUÏNG CHÖÕA TRÒ UNG THÖ VUÙ

HÌNH33.26Aûnh ñieåm 128*128 cuûa aùnh

saùng huyønh quang cuûa CWBieân ñoä Idc (hình A), bieân

ñoä Iac (hình B), hình C laø pha ñoàng boä. vaø hình D laø soùng ñieàu bieán phaùt ra aùnh saùng huyønh quang leân quaàng thaâm ôû nuùm vuù beân traùiù.

Ñoä roò ñöôc hoøan toaøn môû ra cho vieäc duøng böôùc soùng 780 nm lazer. Taàn soá vaøo khoaûng 100MHz.

HÌNH33.27Aûnh ñieåm 128*128 cuûa aùnh

saùng huyønh quang cuûa CW.Bieân ñoä Idc(hình A), bieân ñoä

Iac (hình B), hình C laø pha ñoàng boä. Hình D laø soùng ñieàu bieán, phaùt ra aùnh saùng huyønh quang leân quaàng thaâm ôû nuùm vuù beân phaûiù.

Ñoä roò ñöôc hoøan toaøn môû ra cho vieäc duøng böôùc soùng 780 nm lazer.Taàn soá vaøo khoaûng 100MHz.


Khaû naêng nhaän ra caùc veät huyønh quang coù hình baàu duïc hoaëc troøn cuaû phöông phaùp FDPM duøng laøm phöông phaùp chaån ñoaùn vaø ñaùnh giaù cho những beänh nhaân ung thu vuù.

Nhöõng beänh nhaân maéc beänh ung thö vuù coù theå ñöôc kieåm tra vaø dự baùo nguy cô taùi phaùt .Caùc beänh nhaân coù theå ñieàu trò kòp thôøi baèng phöông phaùp vaät lyù trò lieäu.

Sau quaù trình phaåu thuaät beänh nhaân seõ ñöôc kieåm tra vaø söû duïng caùc phöông phaùp nhö laø MRI, chuïp X quang, sieâu aâm.

Hôn theá nöõa, phöông phaùp duøng aùnh saùng huyønh quang coøn ñöôïc öùng duïng vaø phaùt trieån trong vieäc nghieân cöùu lieân keát peptit, protein vaø vieäc nhaân baûn voâ tính.


NHỮNG ỨNG DỤNG KHAÙC: Nghieân cöùu söï lieân keát cuûa caùc lieân keát

peptit nhoû:Taïo ra nhöõng chaån ñoaùn veà taùc nhaân phoùng xaïHeä thoáng naøy coù höôùng taêng NIR tieâm vaøo teá

baøo xöông ,cho pheùp NIR taïo ra nhöõng hình aûnh daïng hình vanøh cuûa ñoäng maïch bò xô vöõa ,vaø coøn nhieàu beänh khaùc nöõa…

Vieäc toång hôïp caùc muïc tieâu vaø öùng duïng cuûa thuoác nhuoäm Tìm ra söï lieân quan cuøa cieäc duøng flurochome söû

duïng caùc maøng ,cuï theå nhö laø söï bieán daïng hoaëc söï kích thích taêng tröôûng xaây duïng khaû naêng haáp thu cuûa florovhomes vaø lysosomal

”green-fluorescence-protein”ñaõ chuyeån ñoåi caùc vaïch trong teá baøo cuû khôùi u ,vaø söï di caên cuaû nhöõng khoái u aùc tính ñeå thöïc hieän lieäu phaùp trò lieäu

Aùnh saùng huyønh quang NIR vaø söï soi roïi baèng tia X:Nhöõng cô hoäi taêng theâm söï phaùt ra cô

baûn cuûa tia X laø 1 phöông thöùc cung caáp bôûi hình aûnh cuûa haït nhaân maø khoâng coù söï phoùng xaïvaø do caùc tac nhaân NIR töông phaûn.

Kó thuaât X quang taùi taïo treân 1 dieän roâng va ñöôïc chöùng minh töø caùc thí nghieâm toát hôn laø caùc döõ kieän nhaân taïo.

Coøn phöông phaùp noäi soi thì cho caùc hình aûnh cuûa khoái vaø roõ raøng hôn.

Caùch thöùc phaùt trieån trong töông lai cuûa tia X laø öùng duïng vaøo hình aûnh ñeå chaån ñoùan caùc beänh laâm saøng khaû thi vaø vieäc taïo ra nhöõng haït nhaân môùi.

NHỮNG ỨNG DỤNG KHAÙC:

XIN CHAÂN THAØNH CAÛM ÔN!

Baøi baùo caùo naøy ñöôïc cung caáp bôûi:

Hoïc vieän nghieân cöùu veà söùc khoûe

quoác teá chöùng nhaän R01CA 67176 vaø

R01CA88082

Hieäp hoäi nghieân cöùu tieán boä cuûa

Texas /nghieân cöùu tieán boä coâng ngheä.

NHOÙM THÖÏC HIEÄN:

Documents

Transcript of NHOÙM THÖÏC HIEÄN: