寬光譜連續(xù)波長組織光學(xué)參數(shù)測量方法及實驗研究.pdf

1、組織光學(xué)參數(shù)測量是生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，為疾病早期診斷、人體成分無創(chuàng)檢測及光動力治療等臨床應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。本文根據(jù)無創(chuàng)血糖檢測的需要，研究了基于雙積分球的離體組織測量系統(tǒng)及基于漫反射光譜測量的在體組織光學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)。在測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分析了測量誤差來源，設(shè)計了校正算法、正向模型及反構(gòu)算法，分別利用不同測量系統(tǒng)及算法進行了散射樣品及多種吸收樣品的光學(xué)參數(shù)反構(gòu)，結(jié)果表明本文所研究的光學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)及算法能夠較為準(zhǔn)確地測量寬光譜范

2、圍內(nèi)連續(xù)波長下的組織光學(xué)參數(shù)，為無創(chuàng)成分檢測研究中組織光學(xué)參數(shù)的測量提供了基礎(chǔ)。
　　首先，從組織光學(xué)參數(shù)定義及光與生物組織體的相互作用角度簡要介紹了寬光譜連續(xù)波長組織光學(xué)測量的理論基礎(chǔ)。通過對比不同測量方法的優(yōu)缺點，介紹了雙積分球及單一源探距離漫反射譜的測量原理，簡要介紹了反構(gòu)算法中涉及的蒙特卡洛模擬方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法及Levenberg-Marquardt算法等。
　　其次，搭建了基于雙積分球及超連續(xù)激光器與高精度光譜儀

3、的寬光譜離體組織光學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)，通過分析系統(tǒng)誤差與測量傳遞函數(shù)確定了系統(tǒng)最佳測量條件，研究了BP-MCML正向模型與L-M算法進行光學(xué)參數(shù)反構(gòu)的方法。
　　然后，研究了基于單一源探距離下的漫反射光譜組織光學(xué)參數(shù)測量方法，搭建了實驗系統(tǒng)，研究了正向模型，反構(gòu)算法采用多維無約束非線性優(yōu)化方法，分析了影響測量精度的因素。
　　最后，利用本文構(gòu)建的光學(xué)參數(shù)測量系統(tǒng)及反構(gòu)方法，配置了多濃度的Intralipid溶液及 Intrali

4、pid與全血的混合溶液，并基于漫反射光譜及透射光譜在1100-1400nm范圍內(nèi)獲取其組織光學(xué)參數(shù)，驗證了雙積分球系統(tǒng)測量的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。實驗結(jié)果表明不同波長下吸收系數(shù)及約化散射系數(shù)的平均測量誤差分別為8.2％、3.4%，重復(fù)性約為2.5%。配置Intralipid溶液與全血、Evans Blue的混合溶液，通過漫反射譜反構(gòu)單一吸收介質(zhì)與散射介質(zhì)混合溶液的光學(xué)參數(shù)、多種吸收介質(zhì)與散射介質(zhì)混合溶液的光學(xué)參數(shù)，吸收系數(shù)與約化散射系數(shù)測量結(jié)