基于有限元法的光在層狀生物組織傳播特性.pdf

1、利用有限元法求解時間分辨漫射方程，并分析光在層狀生物組織中的分布。有限元法較Monte Carlo模擬的主要優(yōu)點在于其計算時間短且易處理復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，故使其逆問題的迭代求解成為可能。本文利用有限元程序研究了半無限大組織模型及三層組織模型不同時刻的組織體內(nèi)能流率分布，吸收系數(shù)、約化散射系數(shù)對組織體表面漫反射光分布的影響，組織中嵌入非均勻吸收和散射對組織體表面漫反射光分布及組織體內(nèi)能流率分布的影響。研究結(jié)果：(1)組織體內(nèi)各個時刻的能流率

2、分布情況可以很直觀地觀察到。(2)對于半無限大組織模型，不同時刻光子能量的最大值的位置所在的組織中的深度不同，而對于三層組織模型，由于各層光學(xué)特性參數(shù)的影響，不同時刻光子能量的最大值可能位于組織中的同一深度。(3)吸收系數(shù)、約化散射系數(shù)對半無限大組織體表面漫反射光分布及首層吸收系數(shù)、首層約化散射系數(shù)對三層組織體表面漫反射光分布均有著重要的影響。(4)半無限大組織中嵌入非均勻吸收和散射及三層組織中的第三層嵌入非均勻吸收和散射對組織體表面漫

3、反射光分布及組織體內(nèi)能流率分布均有一定的影響。此研究對激光臨床應(yīng)用中選擇適當(dāng)?shù)娜肷涔夤β拭芏?、照射時間和光束大小等有重要的指導(dǎo)作用。 有限元法求解時間分辨漫射方程的一個方面的應(yīng)用是其逆問題--漫射光層析成像，本文給出了基于Newton-Raphson方法的圖像重構(gòu)算法的理論基礎(chǔ)，通過對比選取了最優(yōu)的網(wǎng)格分辨率，并研究了對于平板狀組織結(jié)構(gòu)，包含物吸收系數(shù)與背景吸收系數(shù)比值為2:1，其半徑分別為5mm和2.5mm時的成像深度。研究結(jié)