人肝病变和热凝固导致组织的光穿透深度变化

为了研究人肝的病变及热凝固导致其对532 nm和1064 nm激光的光穿透深度的变化,采用了双积分球和反向倍增法.实验结果为,肝癌组织对532 nm的光穿透深度显著地较正常肝组织对532 nm的光穿透深度要大(P＜0.05),肝癌组织对1064 nm的光穿透深度却显著地较正常肝组织对1064 nm的光穿透深度要小(P＜0.05),自然的正常肝组织和癌变的肝组织对1064 nm的光穿透深度都分别显著地较其对532 nm的光穿透深度要大(P＜0.05);热凝固的正常肝组织对532 nm和1064 nm的光穿透深度都分别显著地较自然的正常肝组织对相应波长的光穿透深度要小(P＜0.05),热凝固的肝癌组织对532 nm和1064 nm的光穿透深度都分别显著地较自然的肝癌组织对相应波长的光穿透深度要小(P＜0.05),热凝固的正常的肝组织和癌变的肝组织对1064 nm的光穿透深度都分别显著地较其对532 nm的光穿透深度要大(P＜0.05).此研究结果将有助于肝癌的光热治疗.     

热作用致心肌组织在可见与近红外范围内的光学特性变化

研究了热作用对心肌组织在可见及近红外光谱范围内的光学特性改变。利用带积分球附件的分光光度计测量了心肌组织样品的漫反射率和总透射率,再用反向倍增(IAD)法从这两测量值中获取组织的吸收系数、约化散射系数和光学穿透深度。结果表明,自然的及热处理后的心肌组织的吸收系数、约化散射系数和光学穿透深度都是随着辐照波长的变化而显著变化的。自然的及热凝固后(80℃热处理)的心肌组织的吸收系数均在550 nm附近有一正峰,峰值分别为0.74 mm~(-1)和1.16 mm~(-1)。自然的心肌组织的约化散射系数在550 nm附近出现一正峰,峰值为0.25 mm~(-1);高温处理后此峰消失,而在590～625 nm出现上升坡。低温热处理对心肌组织的吸收系数没有明显的影响,高温热处理后心肌组织的吸收系数增大;心肌组织的约化散射系数随热处理的温度上升而显著地升高;心肌组织的光学穿透深度随热处理的温度上升而显著地减小。     

热作用致良性前列腺增生组织对激光的光穿透深度变化的比较研究

【摘要】 目的 研究热作用下人良性前列腺增生(BPH)组织对532, 670, 830和1064 nm的激光的光学特性的变化及其差异。方法 实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取BPH组织的光学特性。结果 在20℃到80℃的温度范围内,BPH组织对532, 670, 830和1064 nm的光学穿透深度都是随着激光波长的增大而增大的,其对532, 670, 830和1064 nm的光学穿透深度都是随着热作用温度的变化而改变的,随着热作用温度的升高,BPH组织对1064 nm的光学穿透深度的变化显著地较其对532, 670, 830 nm的光学穿透深度的变化都要大得多(P﹤0.05),其对532, 670, 830和1064 nm的光学穿透深度的最大值分别在50, 50, 50和70, 70℃,其值分别为(0.404±0.010), (0.539±0.014), (0.699±0.018)和(5.917±0.148) mm,最小值分别在20, 20, 80和60℃,其值分别为(0.251±0.006), (0.449±0.011), (0.621±0.016)和(1.542±0.039) mm。结论 热作用下BPH组织对不同波长的激光的光学穿透深度的变化的测量结果可为的激光的光热治疗BPH提供一点有益的参考数据。     

热作用致人前列腺增生组织的光穿透深度变化

为了研究热作用下人良性前列腺增生(BPH)组织对532nm,670nm,830nm和1064nm的光穿透深度的变化及其差异。采用了双积分球测量系统以及反向倍增法获取组织的光学特性。得到的实验结果为:在20℃~80℃的温度范围内,BPH组织对532nm,670nm,830nm和1064nm的光穿透深度都是随着激光波长的增大而增大,随着热作用温度的变化而改变的。随着热作用温度的升高,BPH组织对1064nm的光穿透深度的变化显著地较其对532nm,670nm,830nm的光穿透深度的变化都要大得多。其对532nm,670nm,830nm和1064nm的光穿透深度的最大值分别在50℃,50℃,50℃和70℃,其值分别为0.404mm,0.539mm,0.699mm和5.917mm;最小值分别在20℃,20℃,80℃和60℃,其值分别为0.251mm,0.449mm,0.621mm和1.542mm。该测量结果可为激光的光热治疗BPH提供一点有益的参考。     

采用空间分辨漫反射测定胃组织光学特性

研究了人正常胃黏膜及黏膜下层组织对488 nm,514.5 nm,532 nm,630 nm和632.8 nm的激光的光学特性及其差异,实验采用空间分辨反射光和CCD探测器以及非线性拟合确定组织光学特性。结果表明,人正常胃黏膜及黏膜下层组织对五个波长的激光的吸收系数、约化散射系数、光学穿透深度、漫射系数、漫反射率和漫反射率的位移都是随着激光波长的变化而变化的。其吸收系数的最大值在532 nm,其值为0.482 mm-1,最小值在632.8 nm,其值为0.224 mm-1,最大差异在532 nm和632.8 nm之间,其值为115%,最小差异在488 nm和532 nm之间,其值为1.90%。其约化散射系数的最大值在488 nm,其值为5.93 mm-1,最小值在632.8 nm,其值为3.87 mm-1,最大差异在488 nm和632.8 nm之间,其值为53.2%,最小差异在514.5 nm和532 nm之间,其值为3.25%。其光学穿透深度的最大值在632.8 nm,其值为0.612 mm,最小值在488 nm,其值为0.341 mm。其漫射系数的最大值在632.8 nm,其值为0.084 mm,最小值在488 nm,其值为0.055 mm。其漫反射率的最大值在630 nm,其值为0.356,最小值在532 nm,其值为0.271。其Δx的最大值在632.8 nm,其值为0.153 mm,最小值在488 nm,其值为0.100 mm。可见,人正常胃黏膜/黏膜下层组织对五个波长的激光的光学特性参数存在明显的差异。     

双层组织模型中漫反射光与内层光学参数关系

研究了双层组织光学参数变化对组织表面漫反射情况的影响规律.采用一个简化的生物组织双层模型,利用Monte Carlo方法和实验进行了研究.结果表明表面漫反射光随内层吸收系数增加而减小,随内层散射系数增加而增强,特别是内层吸收系数或散射系数为小值时,表面漫反射光对内层吸收系数或散射系数的变化非常敏感.     

超短脉冲在散射介质中传播的时间和空间特性研究

采用蒙特卡罗方法,研究了散射介质各向异性因子等参数对超短脉冲在散射介质中传播的时间和空间分布以及各散射阶次光子强度比例分布的影响。研究结果表明,当各向异性因子或吸收系数减小、散射系数或传播深度增大时,脉冲的时间展宽和空间扩散都随之增强,高散射阶次光子强度比例也随之增大。     

用Monte Carlo方法模拟光在双层生物组织中的传播

利用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法模拟了光在两层具有不同光学参数的组织中的传输。详细讨论了组织间的吸收系数、有效散射系数和各向异性因子ｇ的差异对漫反射率、漫透射率和光强的纵向分布的影响，分析了光强分布变化的原因     

超声调制的散射光在多层生物组织中的传播

通过Monte Carlo方法研究了经超声场调制的散射光在双层和三层生物组织中的传播规律.给出了超声调制的散射光及其调制深度与介质厚度、吸收系数、散射系数和各向异性因子的关系.Monte Carlo模拟结果表明,经超声调制后的散射光会随着超声区外生物组织的光学参数和组织结构的变化而变化,而调制深度只与超声区的声光特性有关,与超声区外生物组织的光学特性、组织结构等无关,是超声调制光学成像技术最终进行图像处理与重建的关键物理量.     

超声调制光信号的调制深度与组织光学特性关系

超声调制光学成像技术融合了光学成像和超声成像的优点,已实现对浑浊介质内隐藏异体的成像,是一种很有前景的医学成像技术。通过实验探究超声调制光信号与组织光学特性的关系、超声焦区内外组织的光学特性对调制信号的影响,发现超声对光信号的调制深度与超声焦区组织的光学性质呈简单的线性关系,调制深度随样品散射系数的增大而减小,随样品吸收系数的增大而增大。超声区信号调制深度基本不受超声调制区域外复杂组织的光学特性的影响。这为超声调制光学成像提供必要的图像重构依据。     

激光蚀除生物组织的影响因素

为深入研究激光和生物组织的相关参数对激光蚀除生物组织过程的影响规律,在McKenzie三层结构模型的基础上,提出了包含碳化层、干化层、脱水层、凝结层和正常组织在内的激光蚀除生物组织多层结构模型,并进行了数值模拟与分析。结果表明,蚀除速度与激光功率密度呈近似线性关系;碳化层、干化层和凝结层的厚度皆随激光功率密度的增加而减小,并逐渐趋于定值;而脱水层的厚度则随激光功率密度的增加而增大,并逐渐趋于定值。波长为2.94μm的Er∶YAG激光蚀除生物组织时,组织热损伤的总厚度小于波长为10.6μm的CO2激光造成的损伤,更适合用于激光外科手术。     

激光在中性盐溶液中传输特性的研究

针对激光在中性盐溶液中的传输特性及其浓度和温度的影响,基于溶液对激光吸收、散射的理论分析,通过测试实验得到不同浓度、温度下,配制各异的氯化钠和硝酸钠盐溶液对可见波长532nm、红外波长1064nm激光的衰减系数,结果显示,激光在分析纯盐溶液中的传输特性与纯水相近,浓度的影响微弱;激光在工业盐溶液中的衰减明显,衰减系数与浓度呈线性关系;30-40℃范围内温度对钠盐溶液的影响因子为比纯水高出1～2个数量级;可见激光在中性盐溶液中的衰减以散射作用为主,而红外激光仍以吸收为主.     

激光诱导间质肿瘤热疗中激光能量在生物组织内传输规律的分析

采用蒙特卡罗模拟方法数值求解了不同波长(1064nm和850nm)时的激光诱导间质肿瘤热疗(LITT)中激光能量分别在人体的肝组织和前列腺组织内的传输，分析了影响激光能量空间分布的主要因素。穿透深度是影响激光能量在半径方向上分布区域的重要参数；在轴线方向上，穿透深度和激光加入头有效发射长度都对激光能量分布区域的大小有重要影响。     

单脉冲激光辐照CCD探测器热效应仿真研究

为了研究实际情况下激光辐照CCD热效应情况,首先介绍了CCD探测器的结构和工作原理并分析了脉冲激光对CCD探测器的热损伤过程。然后利用有限元方法在三维空间上分别对三种波长的脉冲激光(532nm、808nm、1064nm)辐照CCD进行了固体传热仿真,通过仿真得到了在三种不同波长下CCD探测器的损伤能量密度阈值。接下来通过比较损伤能量密度阈值发现当波长为532nm时,CCD探测器的损伤能量密度阈值最小。最后对比已发表的实验结果找到了比较统一的损伤规律。     

A review of the optical properties of biological tissues

The known optical properties (absorption, scattering, total attenuation, effective attenuation, and/or anisotropy coefficients) of various biological tissues at a variety of wavelengths are reviewed. The theoretical foundations for most experimental approaches are outlined. Relations between Kubelka-Munk parameters and transport coefficients are listed. The optical properties of aorta, liver, and muscle at 633 nm are discussed in detail. An extensive bibliography is provided