上皮組織形態(tài)特征識(shí)別中的偏振方法研究.pdf

1、由于偏振光具有矢量性，與不具有偏振而只由強(qiáng)度決定的自然光比較，具有包括偏振方向在內(nèi)的更多的信息，因此利用偏振光和物質(zhì)相互作用而引起的各種效應(yīng)，可對(duì)介質(zhì)本身的某些特性進(jìn)行研究。上皮組織是薄的粘膜組織，其后向散射光的偏振態(tài)是易測(cè)量的，因此偏振光散射后的偏振退化、偏振分量之間的轉(zhuǎn)換能夠反映組織細(xì)胞綜合結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文系統(tǒng)地研究了用于上皮組織形態(tài)特征識(shí)別的偏振光的理論及技術(shù)應(yīng)用，主要研究?jī)?nèi)容如下：首先，從上皮組織的結(jié)構(gòu)以及非典型增生、原位癌的特征

2、出發(fā)，建立了雙層散射介質(zhì)的偏振后向散射光譜的理論模型。用傅立葉方法分析了表層散射體的形態(tài)學(xué)參數(shù)對(duì)光譜曲線形狀及其諧波幅值的影響。分析表明：粒子直徑、標(biāo)準(zhǔn)偏差主要影響光譜的波紋結(jié)構(gòu)的幅值及振蕩頻率，而散射光譜值的大小對(duì)相對(duì)折射率最為靈敏；且光譜基波分量及低次諧波分量的貢獻(xiàn)依賴于粒子直徑、標(biāo)準(zhǔn)偏差及相對(duì)折射率的大小。進(jìn)一步，構(gòu)建了該上皮組織模型的偏振后向散射光譜反演模型。針對(duì)反演模型的多參數(shù)、多極值、非線性，采用每代保留最優(yōu)個(gè)體的浮點(diǎn)遺傳算

3、法反演。結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)70代反演迭代，每個(gè)參數(shù)的相對(duì)誤差趨于穩(wěn)定，最小的達(dá)到0.02﹪左右，最大的達(dá)到約為0.4﹪，并且參數(shù)反演結(jié)果是唯一和穩(wěn)定的。以組織模擬液Intralipid為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)量該模型的后向漫散射光的斯托克斯矢量，研究了不同方位的線偏振光及不同旋向的圓偏振光入射時(shí)，Intralipid的后向漫散射強(qiáng)度、偏振度的特征。結(jié)果表明：對(duì)不同的入射偏振態(tài)，Intralipid的后向漫散射強(qiáng)度、偏振度的空間分布具有方位選擇性，

4、且介質(zhì)濃度增加，后向散射強(qiáng)度增加，偏振度減小。進(jìn)一步，提出了利用漫后向散射光隨線偏振光入射方位的變化來(lái)測(cè)量上皮組織模型表層的粒子尺寸分布及相對(duì)折射率。建立了偏振后向漫散射強(qiáng)度隨入射偏振方位變化的理論模型，并采用物理模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的反演，結(jié)果證明：該方法避免了散射光譜術(shù)忽略介質(zhì)折射率隨波長(zhǎng)變化的缺點(diǎn)，且能夠同時(shí)準(zhǔn)確地抽取表層粒子的形態(tài)參數(shù)。最后，采用StokesVector–MuellerMatrix形式，建立了當(dāng)無(wú)限