基于近红外的血氧诊断系统的设计

摘要

乳腺癌是现代社会中对女性朋友的生命和健康造成严重危害的一种常见恶疾，当前我国乳腺癌发病率与死亡率正处于继续增长的势态。为了从乳癌的痛苦中拯救出更多的女性，必须采取适当的应对措施。因此，为妇女提供便于诊断的设施以期望尽早发现乳腺癌的生长，对控制死亡率和延长生存时间尤为关键。近红外光检测技术具有廉价，无侵入，无放射等优点，非常适合用于普查型仪器。而且近红外光的特殊波段在人体组织中有高散射低吸收的特点，是光谱学中非常便利于探究人体生理结构的“窗口”。
　　本研究采用近红外光的检测技术，基于修正的朗伯-比尔定律，在连续光检测模式下设计了一套方阵式光源-探测器的血氧诊断系统，可以用于乳腺血氧差值的检测，为乳腺癌的诊断提供有力依据。
　　本篇论文的研究内容大致可分为以下几个部分：介绍修正朗伯-比尔定律检测血氧浓度的推导过程，和其在测量过程中的应用方法；研究设计了以单片机为控制核心，拥有阵列式探头的硬件系统，实现光信号的发生和响应信号的采集；设计与硬件配套的下位机软件和负责人机交互的上位机软件，下位机软件配合完成信号的采集和传输，上位机软件则通过编写的虚拟仪器实现信号的进一步处理与显示；研究的实验环节则通过重复性实验和暗电流影响检测实验来验证系统的可靠性；在本系统对仿体模型的检测结果与光谱仪检测结果的对比中，证明系统基本能够达到检测乳腺血氧异常的要求。

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第1章 绪 论

1.1课题的背景及研究意义

1.2国内外对乳腺肿瘤检测技术的研究动态

1.3本课题的主要研究内容

第2章 近红外血氧诊断系统的总体设计原理

2.1生物组织的光学特征

2.2近红外光检测技术原理

2.3近红外测量血氧浓度的基础与方法

2.4血氧诊断系统的性能指标

2.5本章小结

第3章 系统硬件设计

3.1系统总体框架及硬件功能分析

3.2探头电路板的布局与设计

3.3硬件主电路板设计

3.4本章小结

第4章 系统软件设计

4.1基于STC12C5A60S2的下位机软件设计

4.2基于LabVIEW的上位机系统软件设计

4.3本章小结

第5章 近红外血氧诊断系统的实验

5.1仿体模型的配置

5.2系统的重复性实验和暗电流检测

5.3测量值与实际值的比较试验

5.4本章小结

结论

参考文献

附录1 硬件电路原理图与PCB

附录2 硬件系统实物图

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致谢