基于光学相干层析成像技术的生物组织总衰减系数测量研究

摘要

光在生物组织中的分布是激光医学临床应用中人们主要关心的问题之一。理论上，只要知道一定波长下的组织光学特性参数，就可由辐射传输方程确定组织中的光分布。遗憾的是，至今组织光学特性参数的数据仍较为贫乏。因此精确测量生物组织的光学特性，尤其是人体组织的光学特性十分必要。 本文主要工作如下： 1．通过阅读大量国外原始和近期的期刊文献，从理论上，对光与组织的相互作用和以传输理论的几种近似解为基础的生物组织光学性质测量方法进行了基础研究。得到了测量生物组织光学性质的基本思路。 2．以MCML为基础对蒙特卡罗(Monte Carlo，MC)算法的编程和实现，进行了深入研究，并通过编写修改程序实现了对OCT的MC模拟。得到了一种基本满足我们要求的OCT数值模拟方法。 3．以光纤式OCT为模版，搭建了OCT实验平台，实际测量了模拟溶液和活体组织的总衰减系数。 本文主要结论如下： 对光学性质已知的脂肪乳注射液从实验测量和MC模拟两种不同的方法中得到的结果表明了，实验与模拟结果的一致性。同时，我们利用一阶多次散射近似理论通过OCT实际测量获得了食指指端部位皮肤组织的衰减系数，其值和已发表的数据基本一致。这展示了OCT技术在生物组织光学性质无损测量方面的潜力。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1引言

§1.2生物组织光学成像技术的发展概况

§1.3生物组织光学性质的研究概况

§1.4本文的意义、目的和结构

§1.4.1本文的意义

§1.4.2本文的目的

§1.4.3本文的结构

第二章光与组织

§2.1光和组织的相互作用

§2.2生物组织的光学特性

§2.3光在生物组织中的传输理论

§2.3.1理论基础

§2.3.2传输方程的几种近似解

§2.4组织光学特性参数的测量

§2.4.1直接测量法

§2.4.2非迭代间接测量法

§2.4.3迭代间接测量法

§2.4.4误差来源

§2.5本章小结

第三章蒙特卡罗模拟

§3.1将要解决的问题和坐标轴系统

§3.2光子传播模拟

§3.3记录物理量

§3.4计算实例

§3.4.1总漫反射率和总透射率

§3.4.2角度分辨的漫反射率和透射率

§3.4.3深度分辨的内部光能流率

§3.5本章小结

第四章光学相干层析成像和超声成像

§4.1光学相干层析成像

§4.1.1医学成像技术背景

§4.1.2 OCT与超声成像

§4.1.3 OCT与传输理论

§4.1.4其它的相干成像技术

§4.2 OCT原理

§4.2.1 OCT系统工作原理

§4.2.2 OCT系统的分辨率

§4.2.2光纤式OCT系统

第五章实验研究

§5.1理论模型

§5.2关于OCT的蒙特卡罗模拟

§5.2.1 Monte Carlo模型的修改

§5.2.2 OCT模型

§5.2.3模拟过程

§5.3实验设计

§5.3.1实验装置

§5.3.2系统参数

§5.3.3实验装置调整

§5.4实验结果

§5.4.1 Phantom实验结果与讨论

§5.4.2组织实验结果与讨论

§5.4.3蒙特卡罗模拟结果与讨论

结束语

参考文献

硕士在读期间发表的论文

致谢