強(qiáng)吸收小體積生物組織的空間分辨漫反射研究.pdf

1、基于空間分辨漫反射的無創(chuàng)或微創(chuàng)測量技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，日益受到人們的關(guān)注。利用該測量技術(shù)，一方面可以通過測量組織漫反射光分布，利用解析的或數(shù)值的理論模型獲得被測組織的光學(xué)特性參數(shù)，如散射系數(shù)和吸收系數(shù)。測量這些特性參數(shù)對于醫(yī)學(xué)中的疾病治療具有重要應(yīng)用價值，比如在光動力學(xué)療法中可以根據(jù)組織光學(xué)性質(zhì)對光束進(jìn)行控制，獲得最佳治療效果。另一方面，空間分辨漫反射測量本身可以作為一種直接的活體檢測方法，用以初步判斷與定性分析組織的病變狀況。但是

2、，目前利用空間分辨漫反射測量技術(shù)主要是基于漫射近似理論模型，其應(yīng)用范圍受到了漫射近似的限制，無法實現(xiàn)強(qiáng)吸收組織和小體積組織的測量。
　　 研究光源附近微區(qū)空間分辨漫反射測量技術(shù)對于實現(xiàn)許多強(qiáng)吸收組織或小體積組織的在體測量具有重要意義，比如皮膚組織、粘膜組織、局部組織等。本文針對強(qiáng)吸收小體積組織光學(xué)參數(shù)測量問題研究了光源附近微區(qū)空間分辨漫反射，主要的創(chuàng)新工作包括如下幾點：
　　 1.研究了生物組織高階參量對空間分辨漫反射的

3、影響。在點光源近似下的P3近似漫反射基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了漫反射率的二階參量和三階參量靈敏度的解析表達(dá)式，對光源附近微區(qū)內(nèi)漫反射復(fù)雜性從理論上進(jìn)行了分析和探討。理論研究表明，由于光源附近微區(qū)內(nèi)的光子經(jīng)歷了較少的散射，因此漫反射光分布與表示生物組織散射特性的高階參量有關(guān)，通過與Monte Carlo研究結(jié)果比較，說明了高階參量可以通過有效光源項對光源附近微區(qū)內(nèi)的漫反射產(chǎn)生影響。
　　 2.設(shè)計了用于測量小體積生物組織空間分辨漫反射的光纖陣

4、列探頭。該探頭是由12根相同規(guī)格的光纖(62.5/125um，N.A.=0.275)組成的一維光纖陣列，其中包括兩根照明光纖(光源)和六根測量光纖(接收光信號)，其余光纖僅起固定作用，光纖陣列的總寬度為1.5mm。利用積分球測量系統(tǒng)對探頭進(jìn)行了校準(zhǔn)，確保了各光纖通道通光性能相同。
　　 3.設(shè)計了單光纖探頭掃描測量系統(tǒng)和光纖陣列探頭測量系統(tǒng)。在對系統(tǒng)校準(zhǔn)和性能測試的基礎(chǔ)上，對生物組織模擬液Intralipid的反射率進(jìn)行了測量，

5、通過與Monte Carlo模擬結(jié)果的比較，單光纖探頭掃描測量系統(tǒng)被證實會產(chǎn)生較大的誤差。光纖陣列探頭測量系統(tǒng)利用光纖陣列探頭、一個光電探測器和兩個光開關(guān)實現(xiàn)了對組織微區(qū)范圍0.125mm-1.25mm的多點測量，空間分辨率為0.125mm，測量的結(jié)果與Monte Carlo模擬結(jié)果符合較好，因而可以發(fā)展基于Monte Carlo數(shù)值模型的微區(qū)空間分辨漫反射測量技術(shù)，實現(xiàn)對強(qiáng)吸收小體積生物組織空間分辨漫反射的準(zhǔn)確測量。
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