蒙特卡洛方法在腦組織光學(xué)特性研究中的應(yīng)用.pdf

1、腦組織的光學(xué)特性對于人體健康的狀況的監(jiān)測和疾病的早期診斷有著重要的意義。本文用蒙特卡洛方法模擬了非偏光和偏振光在組織中的傳輸狀況,得出了腦組織漫反射光的時間分布和空間分布,獲得了各層組織中偏振光與非偏光的局部傳輸路徑,證明了平均光傳輸路徑是探測光信號對于各層吸收系數(shù)變化量的靈敏度指標。
　　首先介紹了穩(wěn)態(tài)蒙特卡洛的仿真流程圖和規(guī)則,接著介紹了時間分辨蒙特卡洛方法并將其應(yīng)用于組織模型中。研究了單層組織模型中光的漫反射率和總透射率,并

2、與其他文獻的結(jié)果進行了比較。設(shè)置了三層組織模型,得出了該組織的時間分辨漫反射和透射特性。而后按照人體組織的實例假設(shè)了一種高-低吸收介質(zhì)模型,比較了該2層模型的時間分辨漫反射特性與單層組織的區(qū)別。模擬了任意位置的虛擬探測器所接收到的漫反射光強的時間分布,使得研究結(jié)果更具有臨床指導(dǎo)意義。
　　由于偏振光在無損檢測和光學(xué)成像領(lǐng)域有著特殊的應(yīng)用價值,建立了偏振光在多層組織中的傳輸模型。模擬了偏振光在動脈組織中傳輸后的漫反射率和總透射率,并

3、與實驗結(jié)果和非偏模型的結(jié)果作了對比,結(jié)果表明偏振光模型在漫反射率的預(yù)測上具有很大的優(yōu)勢。另外,研究了組織厚度和散射顆粒粒徑對光子偏振態(tài)的影響,證明了組織對線偏振光的退偏作用比圓偏振光要明顯。最后還與Evans的結(jié)果作了對比,并分析了兩者之間的差異。
　　為了研究腦組織光學(xué)特性,提出了成人頭部的簡化五層模型。使用非偏蒙特卡洛和偏振蒙特卡洛模型研究了非偏光和偏振光在腦組織中的傳輸,得出了頭部表面漫反射光的時間分布和空間分布特性。另外,