与组织微观结构相关的散射参数γ及其测量方法

发布时间：2020-05-26 20:58

【摘要】：由于光源附近微区漫反射对与散射相函数相关的参数γ是敏感的,而参数γ与组织的微观结构有关。研究了一个适用于小孔径测量的漫反射模型,提出了一种利用光纤探头测量γ的方法,并利用Intralipid组织模拟液进行了实验验证。通过建立Intralipid的球状分形结构模型,采用蒙特卡罗模拟建立了漫反射率与γ的函数关系。研究发现漫反射率与无量纲的约化散射系数μs'φ(φ是散射光的收集孔径)呈线性关系,其斜率是γ的二次函数。实验结果显示Intralipid的γ=2.04,分形维数α=2.93,各向异性因子g=0.816,与文献报道相符,验证了该方法的可行性。主要研究内容和创新工作包括:1.本文采用Intralipid组织模拟液从实验上验证了来自光源附近的光散射携带了组织微观结构的信息。根据Intralipid的球状分形结构,利用Mie理论计算了分形维数α为不同值时的散射相函数,发现了参数γ与分形维数α之间的线性关系。2.分析了微观结构参数γ和收集孔径φ对漫反射率的影响,并对其进行定量研究,得到了一个半经验解析模型Rφ(μsφ,γeff)。发现漫反射率与无量纲的约化散射系数μs'φ呈线性关系,其比例系数是相函数参数γ的二次函数,较之其他课题组具有数学形式简单的优点。3.Intralipid是常用的生物组织模拟液,但是参数γ还没有实验测量结果的报道。本文根据Intralipid的球状分形结构特征,利用Mie理论计算了其散射相函数。利用MC方法得到了反射率与参数γ之间的关系,并利用这个关系式得到了 Intralipid的γ值,发现与理论计算值相符。利用实验测量了 Intralip id的γ值,并提出了一种测量γ的方法,实验验证结果与文献报道符合较好。4.设计了一个双层光纤测量探针的方案,可以实现小孔径测量,对实现在体微创或无创的测量具有重要意义。
【图文】：

天津大学硕士学位论文比例与人体组织近似，并且其均匀分布的脂肪颗粒的形状及大小十分接近。（2）Intralipid 中脂.1～1.1 μm之间[29]，并且10%浓度Intralipid在可近红外光区域内的光学特性与人体组织的光学lipid 溶液具有易配制的优点，可通过添加蒸馏了 Wen X 等人[31]做的 Intralipid 的透射电子显微pid 是由大小不同的球状脂肪颗粒聚集而成的，，大倍数）时，其微观形态不变或相似，即具有自结构模型具有相似的微观结构。因此可以将 I了证明 Intralipid 具有分形结构，文献[28]通过静形结构，通过实验研究发现，Intralipid 的数密

23图 3-5 MC 模拟单层生物组织中传输 MC 模拟参数取值 MC 模拟过程中，需要给定吸收系数a 、散射系数s 、散射相函数数来进行模拟。本文设置模拟发射并跟踪的光子数为610 个，模拟的随机输运过程，记录下最终从界面逸出的位置和光子数。进入孔被探测到， 取了 5 个值， { 0.2,0 .4,0 .6,0 .8,1 .0}mm，从而得到的反射率 R 。界面下方是 Intralipid 组织模拟液，折射率为 1.34，率按光纤取值为 1.45。发射的光子来自入射的高斯光束光，其束
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O436.2;R312

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本文编号：2682399