基于多光程長的高散射體物質光學參數(shù)的測量及其應用.pdf

1、所謂高散射物質即其有相對較高的散射系數(shù)。高散射物質的定量分析主要分為兩個部分。首先是物質本身光學參數(shù)的測量，物質的光學參數(shù)是物質的根本屬性之一，比如物質的散射系數(shù)，吸收系數(shù)，各項異性因子等，同時是分析物質成份的重要依據(jù)，尤其生物組織的光學參數(shù)測量是生物光子學領域研究的關鍵基礎，在醫(yī)學診斷和治療領域中有著廣泛的應用前景。物質的每種成分都有特定的光學特征，為光譜定量分析提供了基礎，其次是通過物質的光學參數(shù)對其成分進行測量，通過物質光譜攜帶的

2、信息來區(qū)分不同濃度的同種物質，以及測量它們的含量。本文從定量分析的兩方面結合多光程長的測量方法對高散射物質的光學特性進行研究，本課題已經(jīng)完成的主要工作包括：
　　 1)為了提高高散射物質中蒙特卡羅仿真算法的運算速度，在Wang等提供的適于多層組織模型研究的MCML算法的基礎上加以改進，分別針對一般光電傳感器以及光纖傳感器作為接受器件時，提出了兩種不同的模型修改方法，通過增加約束條件以及進行近似處理，大幅度提高了蒙特卡羅仿真的速度

3、。
　　 2)自行搭建多光程長實驗平臺，其通過微米位移機構實現(xiàn)不同光程長的測量，以及對高散射物質光學特性的研究，通過對單一波長的分析得出物質的吸收系數(shù)與約化散射系數(shù)，并通過蒙特卡羅模型進行驗證。
　　 3)應用偏最小二乘(PLS)方法，對高散射物質進行濃度測量的研究，使用intralipid溶液與India ink配制不同濃度共21種溶液，采用單光程長與多光程長的方法對實驗樣本進行測量，對單光程長與多光程長方法得到的實驗

4、數(shù)據(jù)進行對比分析，分析結果表明多光程長方法的濃度測量精度遠高于單光程長方法，尤其對于India ink，多光程長濃度測量精度要比單光程長濃度測量精度高一個數(shù)量級。
　　 4)血液成分測量技術一直是近年來生物醫(yī)學領域的研究熱點。目前應用的血液成分檢測均是針對血清、血漿或模擬樣品的，較少以全血作為光譜測量樣本。通過多光程長的方法對全血在可見-近紅外區(qū)域進行光譜測量，替代了常規(guī)使用的血球記錄儀與生化分析儀等，能夠實現(xiàn)簡單、低成本、快速