人体细胞光散射特性及衍射成像研究

发布时间：2021-10-16 18:26

　　在生物医学工程与临床学领域,对细胞形态和内部结构的识别,可有效用于对多种疾病的预判、诊断和疗效。生物细胞在高度相干光源照射下,可视为电磁波刺激下形成的电偶极子阵列。由于细胞内光学参量分布的不均匀性,光散射成为光在其中传播的主要形式。这种散射光的空间分布由偶极子阵列产生的相干散射光叠加而成,与细胞整体形状及内部结构的改变高度相关,因此蕴含丰富的细胞形态和结构信息,可广泛应用于对细胞健康状况及癌变的研究。本文针对传统流式细胞仪和荧光显微成像流式细胞仪等在细胞功能检测中无法提取细胞三维信息、需要进行荧光染色、无法自动快速测量等缺陷,选用相干光激励单细胞,采集散射光形成的正交偏振衍射图像（p-DI）对,研究了细胞形态和折射率分布对p-DI对的影响,探究了细胞三维结构与p-DI对特征的关联。在完成理论建模和仿真的同时,搭建了细胞偏振衍射实验平台,以真实人体前列腺癌细胞和正常细胞为样品,在较大散射角范围内,实现了癌细胞与正常细胞的识别。主要研究内容包括以下几个方面:第一,完善了细胞共聚焦图像的三维重建和结构分析,从细胞中分割出了细胞核、细胞质和线粒体等细胞器。第二,改善了光学细胞模型,将细胞整体结... 

【文章来源】：湖南理工学院湖南省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

细胞衍射成像研究路线图

图 2-2 散射平面示意图关系，可以通过散射幅度矩阵表示：2 34 1S SSS S ikrsc insc inE EeSE ikrE 度矩阵，是散射方向（ , ）与入射光波长 的函数射光间的关系可通过S 表示，但是无法直接由公式 2散射光与入射光光强间的直接关系，引入了 Stokes 矩的光场强度都可以通过 Stokes 矩阵表示。Stokes 矩阵、U 和V ，其中I 为总光强，Q为水平与垂直方向偏偏振光强差，V 为左旋圆偏振光与右旋圆偏振光的光 Stokes 矩阵间的关系可通过 Mueller 矩阵 M 来表

图 2-3 球体偶极子分配示例（二维）在于它对于散射体的几何形状描述非常灵活独立设置。在特殊情况下，大小与波长相当每个波长 10 个偶极子”，即一个偶极子的大小10targetd n折射率，随着散射体折射率的增大，用来离散器的收敛速度变慢。此外，偶极子尺寸的模的偶极子来改善。所以，折射率应该满足1 2targetn 此条件下，ADDA 对于具有较大折射率的颗特别好。在这种情况下，当需要达到相同的快 10 到 100 倍[51]，并且速度与采用轴对称性

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于离散偶极子近似生物细胞光散射研究[J]. 刘建斌,曾应新,杨初平.  红外与激光工程. 2014(07)
[2]生物细胞亚显微结构对光散射特性的影响[J]. 孙杜娟,胡以华,王勇,李乐,李磊.  光子学报. 2013(06)

博士论文
[1]单细胞三维结构与衍射图像特征的分类方法研究[D]. 张珺.天津大学 2017
[2]血液细胞逼近模型及其光散射特征的研究[D]. 卜敏.江苏大学 2011

硕士论文
[1]细胞光散射特性的数值模拟及实验研究[D]. 李文超.重庆大学 2015
[2]DDA在粒子散射特性研究中的应用[D]. 王丽.西安电子科技大学 2009
[3]细胞光学散射特性的数值模拟[D]. 王孟.东南大学 2005



本文编号：3440290