皮膚組織光學(xué)仿體的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用.pdf

1、光子學(xué)及其技術(shù)廣泛應(yīng)用或滲透到生物科學(xué)和醫(yī)學(xué)的諸多方面，其研究成果為人類解決心血管疾病、癌癥等病癥的早期診斷提供了可能。光子學(xué)及其技術(shù)，不僅要求理論模型、實驗方法的發(fā)展與完善，而且對模擬生物組織光傳輸?shù)慕M織光學(xué)仿體提出了更高的要求。本文以應(yīng)用于無創(chuàng)血糖檢測研究中的皮膚組織光學(xué)仿體為目標(biāo)，展開研究。 首先，綜合分析了組織光學(xué)仿體各組成物質(zhì)的化學(xué)、光學(xué)特性，結(jié)合本課題研究目標(biāo)，確定仿體設(shè)計方案為基體（明膠）、散射劑（二氧化鈦）、吸收

2、劑（無水硫酸銅）。并通過定性實驗研究，規(guī)范并優(yōu)化仿體標(biāo)準(zhǔn)制備流程。制備重復(fù)性實驗結(jié)果表明：仿體吸收系數(shù)μa的標(biāo)準(zhǔn)偏差值小于平均值的0.98％，約化散射系數(shù)μs'的標(biāo)準(zhǔn)偏差值小于平均值的0.53％，制備重復(fù)性良好。本文結(jié)合理論分析與定量實驗研究，歸納仿體光學(xué)參數(shù)預(yù)定公式。驗證實驗結(jié)果表明：仿體吸收參數(shù)μa的相對誤差約為11.1％，約化散射系數(shù)μs’的相對誤差小于2％，仿體光學(xué)參數(shù)實驗測量值與預(yù)定值之間具有較為理想的一致性，預(yù)定公式對于散射

3、特性的定量預(yù)測更為準(zhǔn)確。 其次，系統(tǒng)分析了無創(chuàng)血糖檢測所涵蓋的主要研究內(nèi)容。通過對微觀粒子光散射模型的理論分析及實驗研究，考察葡萄糖濃度變化對仿體光學(xué)參數(shù)的影響關(guān)系。實驗結(jié)果，就變化趨勢而言，與理論分析完全一致。葡萄糖濃度變化引起仿體約化散射系數(shù)的相對變化比例δμs'0.645％mM-1，與Maier等人所進(jìn)行在體實驗結(jié)果δμs'=0.583％mM-1較為接近。同時，勻質(zhì)、異質(zhì)仿體的蒙特卡羅數(shù)值模擬結(jié)果亦表明，仿體光學(xué)參數(shù)變化（