用于重構(gòu)宮頸組織光學(xué)參數(shù)的頻域逆蒙特卡羅模擬的研究.pdf

1、本論文以在頻域系統(tǒng)下無創(chuàng)測量宮頸組織的光學(xué)參數(shù)為核心內(nèi)容，首先介紹了光在組織中的傳輸理論；然后根據(jù)宮頸組織的特殊形狀等選取了合適的模擬模型及正向算法，重點(diǎn)研究了宮頸組織邊界信號(hào)的處理及頻域信號(hào)的提取方法；最后選取了一種新型的算法-微擾蒙特卡羅方法對組織光學(xué)特性參數(shù)的重構(gòu)問題進(jìn)行了研究，并從模擬和實(shí)驗(yàn)兩方面對這種算法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。具體包括： 一、從宏觀角度對組織光學(xué)進(jìn)行了全面的整理和系統(tǒng)的描述，介紹了光在組織介質(zhì)中輻射傳輸?shù)?/p>

2、數(shù)學(xué)模型——漫射理論和蒙特卡洛模型等。 二、根據(jù)宮頸組織的物理形狀選取空心圓柱作為模擬模型，通過邊界處理及時(shí)域和頻域的轉(zhuǎn)化等工作在蒙特卡羅模擬的基礎(chǔ)上得到一定數(shù)目的光子經(jīng)過宮頸組織后的幅值和相位信息。 三、將微擾蒙特卡羅方法和一種非線性最小二乘法——-Levenberg-Marqurdt法相結(jié)合得到了組織光學(xué)參數(shù)重構(gòu)算法，實(shí)現(xiàn)了吸收系數(shù)的快速精確重構(gòu)。在單層均勻組織模型上，利用上述算法從幅值和相位數(shù)據(jù)反推得到了組織光學(xué)特

3、性參數(shù)中的吸收系數(shù)，利用數(shù)值模擬模型驗(yàn)證了逆向重構(gòu)算法的正確性，精度，抗噪性，魯棒性等；對同時(shí)重構(gòu)吸收系數(shù)和散射系數(shù)的方法進(jìn)行了探討：同時(shí)在雙層模型上也進(jìn)行了一些研究。 四、使用印度墨水和Intralipid-10％溶液制作了較完善的宮頸組織模型，通過時(shí)間分辨測量得到了由組織體表面出射的光的幅值和相位，由逆向重構(gòu)算法反演得到吸收系數(shù)值，通過分析模型光學(xué)特性參數(shù)實(shí)測值與理論值的誤差，提出了影響所求模型光學(xué)特性參數(shù)精度的若干誤差源，