生物组织光学性质及光在生物组织中的传播研究
近年来,光学在医学诊断和治疗中的应用越来越引起人们的注意,因而也激发了大家对于光与生物组织相互作用的研究的兴趣.由于光在生物组织中的传播决定于组织的光学特性参数,而组织的光学特性参数与组织的自身结构及生理和病理状态不无关系,因此,研究组织的光学特性及光在组织中的传播对于利用光学手段进行医学诊断和治疗具有重大意义.该论文即是着力于生物组织光学性质及光在生物组织中的传播的研究.从光的传输理论中的辐射传输方程(RTE)出发,利用漫射近似(DA)推导得出了生物组织内光传输的漫射近似方程(DAE).而后在外延边界条件(EPB)下,针对无限细准直光束垂直照射半无限大生物组织的情况对漫射近似方程进行求解,根据组织表面漫反射与界面处的光通量的关系及组织表面漫反射可看作辐射强度沿组织内半球积分的关系得出了组织表面漫射光分布的两种解析表达式(分别记作EBCF及EBC),利用与实验数据拟合以及与文献报道的结果比较,证实了EBC表达式更为精确.设计、建立了一套生物组织光学特性参数无损测量实验装置,通过对生物组织模拟液(Intralipid-10﹪)的测量,与文献报道的Intralipid-10﹪的参数值的比较,证明了我们的无损测量实验装置较好的精确度和可靠性;利用此装置对实际生物组织(猪肌肉、鸡大胸)进行了离体测量,对一青年女性的前臂内侧进行了在体测量,获得了各自对应的吸收系数和有效散射系数.提出了一种制备用于模拟液测量的各向同性小球的新方法,测量结果表明,我们制备的各向同性小球的性能达到了国外文献报道的水平.首次提出了光在圆柱边界条件下的介质中传播的分析方法,推导得出了其遵循的光传播公式;编制了利用Monte Carlo方法模拟光在双层圆柱边界条件的介质中传播的软件,模拟了圆柱界面条件下,平圆光束沿圆柱轴线照射时光在双层生物组织中的传播,给出了不同光学参数时组织吸收光子数密度分布模拟图,为研究光在血管中的传播和分布打下了基础.
生物组织;漫射近似(DA);光学性质;Monte Carlo模拟;圆柱边界
南开大学
硕士
光学
张春平
2004
中文
R318.51
65
2005-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）