基于多光程長的高散射體物質(zhì)光學(xué)參數(shù)的測量及其應(yīng)用.pdf

1、所謂高散射物質(zhì)即其有相對較高的散射系數(shù)。高散射物質(zhì)的定量分析主要分為兩個部分。首先是物質(zhì)本身光學(xué)參數(shù)的測量，物質(zhì)的光學(xué)參數(shù)是物質(zhì)的根本屬性之一，比如物質(zhì)的散射系數(shù)，吸收系數(shù)，各項異性因子等，同時是分析物質(zhì)成份的重要依據(jù)，尤其生物組織的光學(xué)參數(shù)測量是生物光子學(xué)領(lǐng)域研究的關(guān)鍵基礎(chǔ)，在醫(yī)學(xué)診斷和治療領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。物質(zhì)的每種成分都有特定的光學(xué)特征，為光譜定量分析提供了基礎(chǔ)，其次是通過物質(zhì)的光學(xué)參數(shù)對其成分進(jìn)行測量，通過物質(zhì)光譜攜帶的

2、信息來區(qū)分不同濃度的同種物質(zhì)，以及測量它們的含量。本文從定量分析的兩方面結(jié)合多光程長的測量方法對高散射物質(zhì)的光學(xué)特性進(jìn)行研究，本課題已經(jīng)完成的主要工作包括：
　　 1)為了提高高散射物質(zhì)中蒙特卡羅仿真算法的運算速度，在Wang等提供的適于多層組織模型研究的MCML算法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，分別針對一般光電傳感器以及光纖傳感器作為接受器件時，提出了兩種不同的模型修改方法，通過增加約束條件以及進(jìn)行近似處理，大幅度提高了蒙特卡羅仿真的速度

3、。
　　 2)自行搭建多光程長實驗平臺，其通過微米位移機構(gòu)實現(xiàn)不同光程長的測量，以及對高散射物質(zhì)光學(xué)特性的研究，通過對單一波長的分析得出物質(zhì)的吸收系數(shù)與約化散射系數(shù)，并通過蒙特卡羅模型進(jìn)行驗證。
　　 3)應(yīng)用偏最小二乘(PLS)方法，對高散射物質(zhì)進(jìn)行濃度測量的研究，使用intralipid溶液與India ink配制不同濃度共21種溶液，采用單光程長與多光程長的方法對實驗樣本進(jìn)行測量，對單光程長與多光程長方法得到的實驗

4、數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，分析結(jié)果表明多光程長方法的濃度測量精度遠(yuǎn)高于單光程長方法，尤其對于India ink，多光程長濃度測量精度要比單光程長濃度測量精度高一個數(shù)量級。
　　 4)血液成分測量技術(shù)一直是近年來生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。目前應(yīng)用的血液成分檢測均是針對血清、血漿或模擬樣品的，較少以全血作為光譜測量樣本。通過多光程長的方法對全血在可見-近紅外區(qū)域進(jìn)行光譜測量，替代了常規(guī)使用的血球記錄儀與生化分析儀等，能夠?qū)崿F(xiàn)簡單、低成本、快速