基于時(shí)間分辨的多層組織體光學(xué)參數(shù)計(jì)算方法研究.pdf

1、組織體光學(xué)參數(shù)測(cè)量的方法與技術(shù)是現(xiàn)今激光醫(yī)學(xué)診斷和治療發(fā)展的迫切需要，這些參數(shù)與組織體的生理狀態(tài)內(nèi)在相關(guān)。但二者的共同作用使得測(cè)量結(jié)果的生理意義很難解釋，如果能夠分別的定量吸收系數(shù)和散射系數(shù)就可以提取出組織體的生理及結(jié)構(gòu)特性。本文的目標(biāo)是發(fā)展一套基于單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)時(shí)間分辨測(cè)量的組織體光學(xué)參數(shù)計(jì)算方法。 對(duì)于半無(wú)限組織體模型，比較了幾種基于擴(kuò)散方程的光學(xué)參數(shù)計(jì)算方法。特征參數(shù)方法簡(jiǎn)易，速度快，但穩(wěn)定性不好。曲線擬合方法受到測(cè)量系統(tǒng)

2、零點(diǎn)偏移的困擾。本文改進(jìn)了曲線擬合方法，選取時(shí)間擴(kuò)展函數(shù)曲線中包含信息最重要的一部分，從曲線最大值點(diǎn)開(kāi)始。改進(jìn)的曲線擬合結(jié)果精確度明顯提高。 對(duì)于多層的組織體模型，我們選取了Monte Carlo模擬--統(tǒng)計(jì)模擬隨機(jī)抽樣方法，它是檢驗(yàn)散射介質(zhì)中各種近似解法的一種非實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。本文首先建立了光在多層組織體內(nèi)傳播的正向Monte Carlo模型，獲得了反射光的時(shí)間擴(kuò)展函數(shù)。使用該正向模型擬合時(shí)間相關(guān)的單光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)測(cè)量模型所得的時(shí)間擴(kuò)

3、展函數(shù)，當(dāng)二者的均方擬合誤差最小時(shí)，認(rèn)為此時(shí)Monte Carlo模擬使用的參數(shù)是介質(zhì)的光學(xué)參量。即解決一個(gè)無(wú)限制非線性優(yōu)化問(wèn)題。為了解決逆Monte Carlo模擬計(jì)算收斂速度慢的缺點(diǎn)，使用了壓縮Monte Carlo方法充當(dāng)正向模型加快擬合速度。為此建立了壓縮Monte Carlo方法所需的光子在零吸收組織模型中傳播的數(shù)據(jù)庫(kù)。如果距離變量使用插值、時(shí)間變量使用曲線擬合，那么理論上可以根據(jù)此數(shù)據(jù)庫(kù)迅速獲取任意吸收、散射(各項(xiàng)異性因子與