基于支持向量機(jī)算法無(wú)創(chuàng)確定組織光學(xué)參數(shù)的研究.pdf

1、對(duì)組織的光學(xué)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量,是組織光學(xué)和光醫(yī)療中最基本的課題之一,是光應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用的前提條件.然而針對(duì)如何用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述光在復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)中的傳輸,尤其是選用何種算法通過(guò)測(cè)得的表面漫散射光反演這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的組織光學(xué)參數(shù)的問(wèn)題尚未得到很好的解決.本論文以無(wú)創(chuàng)測(cè)量組織光學(xué)參數(shù)為核心內(nèi)容,首先討論了對(duì)描述組織的光學(xué)物理模型的選取和仿真、然后選取了一種新型的算法一支持向量機(jī)對(duì)反演確定組織光學(xué)特性參數(shù)的問(wèn)題進(jìn)行了研究,并

2、在實(shí)驗(yàn)室條件下針對(duì)這種算法設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證其有效性.具體包括: 1)從宏觀角度對(duì)組織光學(xué)進(jìn)行了全面的整理和系統(tǒng)的描述,其次介紹了光在組織介質(zhì)中輻射傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型一光散射方程和蒙特卡洛模型. 2)在現(xiàn)有的多層蒙特卡洛算法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn),完善了適合我們需要的雙層組織的蒙特卡洛模型.獲得所需的仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并分析了雙層組織模型下,參數(shù)選擇對(duì)仿真產(chǎn)生的漫反射率波形及蒙特卡洛模擬的統(tǒng)計(jì)誤差的影響. 3)將最新的支持向量機(jī)

3、(Support Vector Method,SVM)算法應(yīng)用到組織光學(xué)參數(shù)無(wú)創(chuàng)確定領(lǐng)域,利用C++語(yǔ)言編寫(xiě)了支持向量機(jī)分類(lèi)和回歸程序.并分別針對(duì)半無(wú)限均勻組織模型和半無(wú)限雙層組織模型,確定了模型中漫反射數(shù)據(jù)與組織光學(xué)特性參數(shù)之間的唯一性關(guān)系. 4)利用SVM回歸算法從半無(wú)限均勻組織模型和半無(wú)限雙層組織模型的空間分辨穩(wěn)態(tài)漫反射數(shù)據(jù)反推計(jì)算了組織光學(xué)特性參數(shù)μa、μs'和雙層模型下的第一層厚度,.確立了精度較高的皮膚(脂肪)一肌

4、肉雙層模型下的回歸算法,并針對(duì),不確定時(shí)的組織光學(xué)參數(shù)確定問(wèn)題進(jìn)行了研究. 5)使用瓊脂粉,印度墨水和Intralipid-10﹪溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),制作了一個(gè)較完善的"固一液"雙層組織模型,測(cè)得了各個(gè)溶液表面漫反射光的空間分辨波形,將其代入已建立的SVR回歸算法中擬和,得到了雙層模型的光學(xué)特性參數(shù)值,同時(shí)也得到了各溶液光學(xué)特性參數(shù)實(shí)測(cè)值與理論值的誤差,提出了影響所求模型光學(xué)特性參數(shù)精度的若干誤差源,從而驗(yàn)證了通過(guò)本研究中設(shè)計(jì)的空間分