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光源附近组织的空间分辨漫反射研究

P3 近似理论可以描述光源附近约1个输运平均自由程(MFP)内组织的漫反射光分布,这个区域的光分布与组织的散射相函数有关。利用P3 近似理论研究了组合相函数的结构因子α对光源附近组织的漫反射光分布  (本文共5页) 阅读全文>>

天津大学
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强吸收小体积生物组织的空间分辨漫反射研究

基于空间分辨漫反射的无创或微创测量技术具有广阔的应用前景,日益受到人们的关注。利用该测量技术,一方面可以通过测量组织漫反射光分布,利用解析的或数值的理论模型获得被测组织的光学特性参数,如散射系数和吸收系数。测量这些特性参数对于医学中的疾病治疗具有重要应用价值,比如在光动力学疗法中可以根据组织光学性质对光束进行控制,获得最佳治疗效果。另一方面,空间分辨漫反射测量本身可以作为一种直接的活体检测方法,用以初步判断与定性分析组织的病变状况。但是,目前利用空间分辨漫反射测量技术主要是基于漫射近似理论模型,其应用范围受到了漫射近似的限制,无法实现强吸收组织和小体积组织的测量。研究光源附近微区空间分辨漫反射测量技术对于实现许多强吸收组织或小体积组织的在体测量具有重要意义,比如皮肤组织、粘膜组织、局部组织等。本文针对强吸收小体积组织光学参数测量问题研究了光源附近微区空间分辨漫反射,主要的创新工作包括如下几点:1.研究了生物组织高阶参量对空间分辨...  (本文共98页) 本文目录 | 阅读全文>>

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基于P_3近似理论的空间分辨漫反射研究

光在生物组织中的传输问题作为激光生命科学的基础在国际上受到普遍关注,成为当前组织光学领域研究的热点之一。生物组织是一种复杂介质,这种复杂性是通过光在生物组织中传输时的散射相函数描述的。考虑相函数的辐射传输理论的高阶近似理论—P_3近似比漫射近似理论能准确描述光源附近或强吸收组织的光辐射分布。本论文系统研究了生物组织相函数及其高阶参数,并对基于P_3近似理论的光源附近组织的光传输问题进行了理论、模拟和实验研究。主要内容如下:首先以相似关系为纽带,将辐射传输理论、P_3近似和漫射近似联系起来,使整个理论体系便于全面理解和把握。然后,针对P_3近似考虑的相函数进行了系统讨论,并首次对相函数及其参数的性质以及相函数的选取对光学参数γ测量的影响进行了研究。研究表明,当实际组织的散射性质需要用组合相函数描述时,如果采用单一相函数拟合实验数据,将给参数γ的测量带来很大误差。基于上述分析,又首次研究了相函数对P_3近似空间分辨漫反射的影响,得出...  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>

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生物组织漫反射的P3近似模型及其实验研究

生物组织中光的传输和生物组织光学特性的研究是组织光学领域中重要的基础的研究工作。通过对生物组织的漫反射光分布的研究,可以获知表征组织生理特性的光学参数,这样可以为临床的医疗诊断和治疗提供参数指标,对医学领域的相关应用有重要的指导意义。P3近似理论是描述光源附近空间分辨漫反射的理论模型,本文P3在近似理论的基础上,讨论了组织光学参数吸收系数μa、有效散射系数μ's、二阶参数γ和三阶参数δ灵敏度对空间分辨漫反射的影响,结果表明,光学参数的灵敏度P3对近似空间分辨漫反射的影响程度和区域不同。在以上理论研究的指导下,采用双光纤测量装置进行了光源附近空间分辨漫反射的实验研究,做了实验器件的性能分析和实验系统的调试,以组织模拟液Intralipid和吸收体亚甲基兰为实验样品,配制成不同浓度的模拟液,研究了散射特性和吸收特性对空间分辨漫反射的影响,并将实验结果与P3近似的理论结果做比较,研究表明,实验结果与理论分析的趋势相一致。在以上实验研究...  (本文共49页) 本文目录 | 阅读全文>>

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用Monte Carlo方法研究光源附近的空间分辨漫反射

生物组织的空间分辨漫反射问题在实验和理论上已被研究了许多年,这些研究已经证实空间分辨漫反射率的测量能够用来测定生物组织的光学特性。目前普遍采用的理论方法包括漫射近似和Monte Carlo模拟。由于漫射近似理论本身的局限性,在论文中我们主要采用Monte Carlo方法研究光源附近的漫射光子的分布,深入、系统地研究了不同的光学参数以及不同光源对空间分辨漫反射率的影响,并与解析的理论模型作了比较。首先对不同的相函数进行了系统地介绍,由相似关系引入了各个相函数的各阶参数,重点介绍了二阶参数和三阶参数。根据二阶参数与一阶矩的关系,我们提出了各个相函数的适用范围。其次,我们系统地介绍了Monte Carlo方法发展的历史及其作用,详细地描述了Monte Carlo模拟光子在生物组织中传输过程。接着,我们采用Monte Carlo方法研究了光源附近的空间分辨漫反射。提出了在光源与探测器间距不同的范围内,描述组织光学特性的参数不同,在光源与...  (本文共53页) 本文目录 | 阅读全文>>

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基于Delta-P_1近似的生物组织光学模型

生物组织光学性质的测量在医学诊断和治疗中有着重要的应用。因此,利用空间分辨漫反射无损在体测量生物组织的光学特性参量,一直是生物组织光学的一个基本研究课题。在此,本论文研究了一个改进的Delta-P1近似模型,称为标准Delta-P1近似模型。首先,我们采用Delta相函数改造了辐射传输方程,由此得出稳态下能够更准确描述考虑光子前向散射特性的传输方程。并且,通过采用球谐函数法求解该方程,得到了半无限介质情况下的标准Delta-P1近似模型。其次,我们采用外推边界条件,分别得到了标准Delta-P1近似模型在单点源和双点源近似下的空间分辨漫反射解析解。基于此,我们将该模型与标准漫射近似模型、Delta-P1近似模型及Monte Carlo模拟结果进行了比较。研究结果表明,由标准Delta-P1近似模型得到的双点源近似漫反射解不仅可以更精确地描述空间分辨漫反射分布,而且其适用范围也更广泛,即可适用于对中、高反照率的小体积生物组织在光源...  (本文共56页) 本文目录 | 阅读全文>>