Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии

Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук Школа юного исследователя (ШЮИ ИПФ РАН) Система для спекл-контрастной визуализации кровеносных сосудов Выполнил: Фомин Всеволод 11 класс Научный руководитель: Шилягин П. А. к. ф. м. н. , н. с. ИПФ РАН Нижний Новгород, 2014

Актуальность предлагаемого метода

Цель работы: развитие и реализация метода спеклового контраста для визуализации кровеносных сосудов в приповерхностных слоях биологических тканей, в частности, сетчатки глаза человека. Задачи исследования: • изучение проблемы по литературным источникам; • численное моделирование таких физических процессов, как интерференция сферических волн, образование спеклкартины, движение в спекл-картинах; • предварительный эксперимент по наблюдению и регистрации спеклов, образующихся при освещении шершавого объекта лазером; • осуществить регистрацию спекл-поля в присутствии движущихся рассеивателей, разработать статистический алгоритм визуализации контраста спекл-картины.

Геометрическая модель

Принцип работы методики

Схема эксперимента Объект Гелий-неоновый лазер Собирающая линза He-Ne Объектив Компьютер ПЗС матрица Система линз Диафрагма

Эксперимент по регистрации движения на освещенной поверхности

Оптимизация установки I d

Оптимизация установки 1. Источник лазерного излучения Зависимость коэффициента пропускания биологической ткани от длины волны падающего излучения Зависимость чувствительности фотоприемной Зависимость величины сигнала в системе матрицы Thorlabs DCC 1545 M от длины волны регистрируемого излучения. объектив/фотоприемник, в приближении регистрации только рассеянного с глубины излучения.

2. Оптическая система LLSP=11 SP=16 LSP=32 LSP=5 LSP=1280/n n=80 n=120 n=40 n=230 Максимальная пространственная частота модуляции в изображении

500 мкм 250 мкм f/d=16 f/d=4 n=230

3. Схема освещения

3. Схема освещения

Результаты эксперимента и способы обработки Оригинальное изображение Результат программной обработки

Заключение • Были получены фотографии спекл-картины в стационарном состоянии, а так же в присутствии движущихся рассеивателей. • Разработаны методы по визуализации областей движения спекл-картины. • Произведены расчеты для оптимизации длины волны источника лазерного излучения. • Произведена оптимизация оптической схемы установки. • Получены и обработаны первые фотографии спеклкартин на оптимизированной установке