研究方向二：面向早期乳腺肿瘤检测的高灵敏度扩散光层析成像

面向早期乳腺肿瘤检测，搭建了一套多波长稳态扩散光层析成像系统。完成了光源模块、 锁相光子计数模块以及测量控制模块的设计与实现。具体包括：（1）采用 685nm、785nm 和 830nm 三个波长的近红外激光分别作为系统激励，设计并实现了能使激光二极管输出稳定光的恒功率驱动电路；（2）将能够有效检测微弱光的单光子计数技术与锁相技术相结合，通过选取 4 个不同频率的方波信号，采用 8 组通道分时切换、每组 4 通道并行测量的方式，兼顾了系统成本与测量效率，并实现了系统高灵敏度、高信噪比的计数功能；（3）基于下位机现场可编程门阵列（FPGA）开发平台设计并实现对系统自动化测量过程的控制和对混频信号的解调计数，完成探测器光开光切换以及各通道光信号测量。

图1 面向早期乳腺肿瘤检测的扩散光层析成像系统结构图

图2 a、b、c 分别为异质体与背景的吸收对比度为 1.2 、1.5 和 2 下的液态仿体成像结果示意图；d 为 Y=0 时，三种对比度成像的剖面图。

承担课题：

1. 天津市应用基础及前沿技术研究计划重点项目，“荧光-光学双模态乳腺层析成像技术及系统研究(10JCZDJC17300)”，2010.04-2013.03。

2. 国家高技术研究发展（863）计划，“荧光早期乳腺癌层析成像技术与诊断系统(2009AA02Z413)”，2009.01-2012.12。

3. 国家自然科学基金，“时域三维荧光寿命层析成像在体乳腺癌诊断的关键问题研究(30870657)”，2009.01-2011.12。

4. 天津大学“985”学科平台建设项目，“先进医用成像理论和技术”，2005.01-2009.12。

发表的主要论文：

1. Wei Zhang, Linhui Wu, Jiao Li, Xi Yi, Xin Wang, Yiming Lu, Weiting Chen, Zhongxing Zhou, Limin Zhang, Huijuan Zhao, Feng Gao. Combined hemoglobin and fluorescence diffuse optical tomography for breast tumor diagnosis: A pilot study on time-domain methodology, Biomed. Opt. Express 4: 331-348 (2013)

2. 马艺闻、杨芳、高峰、赵会娟，面向乳腺癌早期检测的时域扩散光学层析三维图像重建方法，纳米技术与精密工程，Vol.7, n 1, p 60-64，2009