光源附近组织的空问分辨漫反射研究

P3近似理论可以描述光源附近约1个输运平均自由程(MFP)内组织的漫反射光分布，这个区域的光分布与组织的散射相函数有关。利用P3近似理论研究了组合相函数的结构因子α对光源附近组织的漫反射光分布的影响。研究表明：在输运平均自由程不变条件下，各向异性因子的变化不引起漫射近似适用区域光分布的改变，但对光源附近约1个输运平均自由程附近的光分布有很大影响；α对漫反射率的影响远大于相函数的高阶矩对漫反射率的影响。研究结果对于使用内窥方式或对表层组织进行活体检测的空间分辨漫反射测量技术具有实际意义。     

组织的特征长度微距空间分辨漫反射

从辐射传输理论的相似天系出发,根据P1近似和P3近似满足的一阶和三阶相似关系,引入了特征长度的参量。利用半无限介质的空间分辨漫反射的P3的近似解,对光源附近组织的空间分辨漫反射与特征长度之间的关系进行了研究。研究表明．当需要在光源附近对组织进行测量时,最近的距离与描述该组织的特征长度有天,根据组织的特征长度可以确定探测器的大致宽度,并结合实际光纤直径估计测量光纤的数目。     

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。     

利用微区空间分辨漫反射测量组织光学特性

为了准确测量光源附近微区内的漫反射光分布,设计了一维光纤阵列探头,通过两个光开关的通道切换实现了对距离光源0.125～1.250 mm径向范围内10个位置漫反射光强的测量,空间分辨率为0.125 mm.实验测量的漫反射光分布与Monte Carlo(MC)结果相符合,验证了测量系统的可靠性,采用逆MC算法,实现了对生物组织模拟液光学参量的测量,测量结果与文献报道符合较好.     

光源面分布对激光针灸经穴组织的漫反射影响

为了研究光源面分布对激光针灸经穴组织的漫反射传输影响,利用激光针炙在穴位组织中虚拟点源的镜像点源分布函数、并引入格林响应函数,外推边界条件求解得到点光源的漫射方程解,由人体穴位4层介质组织的一系列虚拟点源的响应得到不同空间分布光源下人体穴位的激光针炙漫反射模型;采用蒙特卡罗方法模拟了圆平面、光纤及高斯分布的面光源激光针灸。结果表明,无光斑时3种光源的径向光能主要集中在近激光针灸点区域,径向距离大于0.135cm,3种光源卷积曲线重合,圆平面和高斯光源的轴向光能呈负指数衰减,光纤光源呈直线下降;存在光斑时面光源的漫反射与光斑面积成反比,等光斑面积下圆屏光斑比圆环光斑的组织漫反射大,光斑垂直投影处漫反射曲线存在明显畸变,投影外畸变与距离成反比,达到0.5个光斑半径距离时畸变基本消除。该结果可为穴位针灸的光源选取与针灸定位提供有益参考。     

生物组织中高阶光学参量对空间分辨漫反射的影响

采用Monte Carlo方法,研究了生物组织的二阶和三阶光学参量对空间分辨漫反射率R（ρ）的影响。当光源与探测器间距离ρ为几个输运平均自由程l1时,漫射近似理论不再适用,R（ρ）与散射相函数的高阶Legendre矩有关。研究表明：二阶光学参量γ对R（ρ）的影响范围约为5l1,在0．6l1〈ρ〈5l1范围内,R（ρ）随γ减小而降低;三阶光学参量δ对R（ρ）的影响范围约为2l1在0．3l1〈ρ〈2l1内,R（ρ）随占增加而降低;并且当不满足△δ〈△γ的条件时,δ对R（ρ）的影响会补偿γ的影响,使R（ρ）与γ的关系变得无规律。     

利用深度探测函数研究双层介质的空间分辨漫反射率

提出了一种研究双层介质空间分辨漫反射率的理论模型。考虑到不同深度分布的光子对探测信号的贡献不同,引入深度探测函数a(z,p),用其描述探测光子与散射介质空间面的相互作用,进而提出了一种研究双层散射介质空间分辨漫反射率的理论方法。给出了双层散射介质的空间分辨漫反射率的理论分析结果,并与Monte Carlo模拟结果进行比较,结果表明两者符合得较好。     

组织光学特性的时间分辨蒙特卡罗仿真研究

组织的反射、透射和散射光检测都包含着组织的内部信息,可发展成为无损检测以及癌症早期诊断的重要手段,有着极为重要的意义。时间分辨蒙特卡罗模型能够预测组织的时间分布光学特性,具有精度高、灵活性强的优点,能适用于多种组织。但传统的蒙特卡罗模型中采用的Henyey-Greenstein(HG)相函数存在一些问题。介绍了基于米氏理论的米氏相函数。利用几种相函数进行时间分辨蒙特卡罗仿真并与实验结果进行对比。结果表明,米氏相函数比HG相函数更能真实地体现人体组织的漫反射特性,但由于米氏相函数与组织的散射颗粒尺寸相关,而组织的散射颗粒大小不一,针对不同的组织有不同的颗粒分布模型,因此应用于具体模型时散射颗粒模型的选择会有一些困难。     

生物组织光学特性参量的图像测量研究

为了测量生物组织的光学特性参量,采用CCD漫反射法和透射法,通过分析CCD摄取的待测样品表面的漫反射光分布图像,利用漫射近似理论,实现了漫反射法对生物组织模拟液(intralipid-20%稀释液)、牛肌肉、猪肌肉和鸡胸肉光学特性参量的测量,获得了样品的吸收系数和有效散射系数;测量了不同浓度生物组织模拟液的透射光强度,根据Beer-Lambert定律,实现了透射法对光学特性参量的测量,获得了样品的散射系数,进而得到了有效散射系数;并将漫反射法和透射法对同种样品光学特性参量的测量结果以及他人的测量结果进行了比较。结果表明,漫反射法和透射法的测量结果有很好的吻合性,测量生物组织光学特性参量采用的CCD测量装置和处理方法具有较高的精度。     

人体组织中光的漫反射理论与仿真研究

本文利用漫射近似理论,推导了组织表面的空间分辨局部漫反射光的稳态解析式,然后利用人体结肠组织的两组典型光学特性参数,给出了漫射近似的计算结果,并与用蒙特卡洛仿真结果进行了比较．结果表明,漫射近似理论的成立是有条件的．通过采用一种修正的简化漫射方程,对漫反射光成功地进行了拟合,可用于组织光学特性参数的间接测量。     

漫反射板双向反射比系数的测量

介绍了双向反射比测量仪的组成及功能,给出了测量物体双向反射比系数的方法,具体测量了在不同角度入射光照射情况下树脂板和漫反射板的双向反射比系数,分析了影响物体空间反射特性的相关因素。     

超快时间分辨漫反射法组织光学特性的测量

本文简要介绍一种以时域中的漫射理论为基础，应用超快技术测量漫反射度曲线Ｒ（ρ，ｔ）获得组织吸收系数μ２和传输散射系数μ＇５的方法，该法可望在临床上无损、快速、实时地测量活体组织光学特性，将具有广泛的应用前景。     

用蒙特卡罗法研究折射率对光在组织中的漫反射率和吸收比的影响

用蒙特卡罗(Monte Carlo，M—C)法分别对光在人肺组织和人体动脉三层组织中的传输特性进行了研究，得到如下结果：漫反射率Rd随着组织折射率n的增大线性减小，而吸收比A随着组织折射率n的增大几乎是线性地增大。但对于多层组织来说，越深层处的折射率对Rd的影响越小，并且由于各层组织的厚度和光学特性不同，各层组织的折射率对吸收比A的影响也有所不同。因此，折射率是生物组织不可忽视的一个重要参数。     

组织体漫反射率与光学特性参数关系的研究

本文从漫射理论出发,推导出了组织体漫反射率与约化散射系数和吸收系数之间的唯一性关系,应用了新兴的无损测量方法－－光学辐出度分光术,实验研究了组织模拟液漫反射率与组织光学性质的关系,为该技术在临床医学中的应用提供了理论和实验依据。     

近红外反射光谱研究光透明剂渗透特性对胃组织光学透明的影响

为了解高渗溶液渗透特性对生物组织的光学透明进程的影响，探索光透明剂的安全有效浓度，用近红外反射光谱和相干光断层成像(OCT)研究了两种光透明剂丙三醇(甘油)和二甲亚砜(DMSO)以及二者的混合溶液[体积分数为80％的甘油水溶液，50％的DMSO水溶液，50％的甘油 20％的DMSO水溶液(GD1)和50％的甘油 30％的DMSO水溶液(GD2)]对胃黏膜组织的光学透明作用。结果表明，这四种溶液都能显著增强近红外光在胃黏膜组织中的穿透能力，光学透明的能力由低到高依次为体积分数为50％的DMSO，80％的甘油，GD1和GD2。发现生物组织光透明进程的快慢和效果与光透明剂的渗透所导致的组织的失水速率和程度成正比。     

离散介质表面漫反射光的空间分布特性

采用Monte Carlo方法和实验,对离散介质表面漫反射光的空间分布进行了研究.结果表明：离散介质表面并非理想朗伯表面;用置换法对整个生物组织漫反射率的平切光纤测量系统进行简单的定标中,把生物组织表面作为朗伯表面处理将使漫反射率计算结果存在偏差,准确的做法应是对漫反射进行空间积分.