生物組織中的光傳輸及光源定位研究.pdf

1、生物組織中光傳輸及光學(xué)定位問題的研究是組織光學(xué)重要的研究內(nèi)容，對疾病的診斷和治療有著重要的理論和實(shí)際意義。本論文以實(shí)現(xiàn)生物發(fā)光光源定位為核心內(nèi)容，主要工作包括組織光學(xué)物理模型的建立、光子與生物組織相互作用的數(shù)學(xué)描述、組織光學(xué)特性參數(shù)的獲取、等距測量法的提出與仿真、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與對比分析等。具體來說，本論文的主要內(nèi)容包括以下方面：
　　第一，簡要介紹Monte Carlo方法的原理，通過Monte Carlo方法模擬研究光在組織內(nèi)部的分

2、布。運(yùn)用Matlab軟件對Monte Carlo模擬的結(jié)果進(jìn)行二維圖像重建，重建圖像可以直觀看出組織內(nèi)部的光場分布，根據(jù)光強(qiáng)與相對距離之間的變化關(guān)系來分析光在組織中的傳播趨勢。用Monte Carlo方法得到的數(shù)值結(jié)果已經(jīng)成為比較組織光學(xué)各種解析理論的精確性的一種非實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，這就為驗(yàn)證下面的漫射理論的正確性提供對比。
　　第二，從光的傳輸理論出發(fā)，在漫射近似下獲得了生物組織內(nèi)光傳輸?shù)穆浣品匠?，并且對無限細(xì)光束垂直入射到半無限大

3、和無限大組織的漫射近似方程進(jìn)行求解，最后獲得組織內(nèi)漫射光分布的解析表達(dá)式。為了驗(yàn)證漫射理論的準(zhǔn)確性，通過Matlab仿真將漫射方程的解析解與相應(yīng)條件下的Monte Carlo方法的結(jié)果來進(jìn)行對比驗(yàn)證。漫射近似方程的解析解為下一節(jié)等距測量法的提出奠定理論基礎(chǔ)。
　　第三，針對光學(xué)組織特性參數(shù)難于精確獲取的缺點(diǎn)，根據(jù)漫射近似理論提出了組織內(nèi)部光源定位的等距測量法。通過計(jì)算機(jī)仿真與理論值進(jìn)行對比來驗(yàn)證算法的正確性，然后根據(jù)定位算法設(shè)計(jì)相