针对烧伤皮肤组织的太赫兹成像基础研究

基本信息
批准号:51777023
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:杨帆
学科分类:
依托单位:重庆大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:冉佳,刘凯,ULLAH IRFAN,杨旗,李星,王永安,方亚林,谢声益
关键词:
成像色散媒质烧伤诊断太赫兹波皮肤组织
结项摘要

In view of the shortcomings of traditional burn grading diagnosis and lack of mechanism of terahertz wave propagation in burned skin tissue, this project aims to carry out the basic research on the rapid imaging of terahertz waves in burned skin tissue. There are two scientific issues: “Double - layer dispersion media model of skin and dermal skin tissue” and “Propagation characteristics and absorption characteristics of terahertz wave in skin tissue”. Firstly, the two-layer skin tissue dispersion model of uneven interface is established, and focus on solving the simplified methods of uneven skin tissue model and key parameters. Secondly, the propagation characteristics of terahertz wave in aqueous skin tissue and the characteristic quantity of skin burn are to be studied. Then use the reflective terahertz imaging system to normal skin tissue and burned skin tissue, the image characteristics of the burned skin tissue and the degree of burns are to be determined. Finally, compressed sensing imaging algorithm for terahertz skin burn diagnosis is to be studied, focusing on the measurement matrix and the core reconstruction algorithm. The project results will provide a theoretical basis for the clinical diagnosis and treatment of terahertz imaging in burns and other skin diseases.

针对传统烧伤定级诊断存在的不足及太赫兹波在烧伤皮肤组织中传播机理的缺失,项目拟开展对烧伤皮肤组织的太赫兹成像基础研究,旨在解决“表皮与真皮皮肤组织的双层色散媒质模型”和“太赫兹波在皮肤组织中的传播特性与吸收特性”这两个科学问题。首先建立考虑凹凸域分界面的双层皮肤组织色散模型,重点解决不均匀皮肤组织模型的简化方法及关键参数。其次研究太赫兹波在含水皮肤组织中的传播特性,得出表征皮肤烧伤程度的特征量。开展正常与烧伤皮肤组织的反射式太赫兹成像实验,确定烧伤皮肤组织的图像特征及烧伤程度判断特征量。最后研究用于太赫兹皮肤烧伤诊断的压缩感知成像算法,重点解决测量矩阵及核心重建算法。项目的研究成果将为太赫兹成像应用于烧伤及其它皮肤疾病的临床诊断与治疗提供理论依据。

项目摘要

针对传统烧伤定级诊断存在的不足及太赫兹波在烧伤皮肤组织中传播机理缺失的问题,项目开展了烧伤皮肤组织的太赫兹成像基础研究。通过研究太赫兹波参数提取方法、太赫兹成像压缩感知算法以及烧伤皮肤组织成像实验,实现了太赫兹波对烧伤皮肤组织快速成像和准确评估。项目执行过程中主要创新性成果包括:. 1)根据皮肤的物理结构,建立了皮肤多层媒质解析模型和数值计算模型,揭示了水分含量对于0.1THz-1THz太赫兹波反射的影响;. 2)提出了一种基于全变分排序的Hadamard测量矩阵快速构造方法,同时,提出了基于傅里叶频域正则化的太赫兹图像重建算法,形成了TV-FDRI快速图像测量与重建的成像框架;. 3)提出了以反射率为优化目标的皮肤水分定量评估方法,利用GA-LM混合算法对目标函数进行优化求解,使用反射式太赫兹测量系统对小手臂皮肤进行阻塞测量实验,得到了太赫兹时域信号和反射率的变化规律,评估了不同水分含量初始规律和不同有效介质模型对皮肤水分含量的影响。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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