15898.小孔徑測量生物組織漫反射的光學(xué)模型及其實(shí)驗(yàn)研究

1、小孔徑測量生物組織漫反射的光學(xué)模型及其實(shí)驗(yàn)研究小孔徑測量生物組織漫反射的光學(xué)模型及其實(shí)驗(yàn)研究ModelftheBiologicalTissueReflectanceMeasurementwithSmallApertureExperimentalResearch學(xué)科專業(yè):光學(xué)作者姓名:馬招指導(dǎo)教師:劉迎教授天津大學(xué)理學(xué)院二零一五年五月中文摘要中文摘要由于在近紅外光譜區(qū)生物組織具有強(qiáng)散射特性，因此近紅外光能夠達(dá)到組織內(nèi)部一定深度，部分光被吸

2、收，其余被散射回到組織表面，即被漫反射。漫反射光子攜帶了生物組織的重要信息，因此基于漫反射測量的無創(chuàng)或微創(chuàng)光學(xué)檢測技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力?；诳臻g分辨漫反射的測量技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，這種技術(shù)要求光源與探測器間距大于幾個輸運(yùn)平均自由程，一般需要幾個毫米以上。這個條件限制了該技術(shù)的應(yīng)用。例如，當(dāng)需要使用內(nèi)窺方式進(jìn)行活體檢測時，需要測量光源附近微區(qū)的漫反射，但是由于缺乏精確的解析解限制了該技術(shù)有效地應(yīng)用。本論文研究了用于光源附近微

3、區(qū)漫反射的小孔徑測量模型，主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新工作包括：1.推導(dǎo)了基于漫射近似和基于1P??近似的小孔徑測量漫反射率的解析模型，分析了這些模型應(yīng)用于光源附近微區(qū)內(nèi)漫反射測量的可行性。2.基于MonteCarlo模擬數(shù)據(jù)研究了一個適用于小孔徑測量漫反射的半經(jīng)驗(yàn)解析模型，首次研究了反射率隨孔徑和生物組織折射率變化的函數(shù)關(guān)系，并利用該模型反演了光學(xué)參量，對其適用范圍進(jìn)行了分析。3.在上述研究基礎(chǔ)上建立了一個適用于弱吸收情況的線性半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研?/p>

4、了各向異性因子對模型的影響，利用MonteCarlo模擬數(shù)據(jù)反演得到組織光學(xué)參量，并且通過分析反演結(jié)果與真實(shí)值之間的相對誤差，驗(yàn)證了該模型的有效性。4.研究了應(yīng)用小孔徑測量漫反射的實(shí)驗(yàn)方法。闡述了幾種漫反射測量裝置，包括多直徑單光纖裝置、單光纖掃描裝置和光纖陣列測量裝置。將單光纖掃描測量法和光纖陣列測量法采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別與MonteCarlo模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為不同測量孔徑的測量數(shù)據(jù)，與本論文研究的適用于小孔徑測量