多維彈性光散射場與淺表層組織形態(tài)關(guān)系研究.pdf

1、彈性光散射(Elastic light Scattering，ELS)是一項基于麥克斯韋方程組或輻射傳輸理論，求解介質(zhì)的散射光場，進而反演介質(zhì)信息的技術(shù)。介質(zhì)解析光場，又稱多維彈性光散射場，包含角譜、光譜、偏振態(tài)等綜合信息，其信息量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)基于單點光強探測的信息量，具備超越光學(xué)衍射極限的潛質(zhì)。事實上，依照不同的應(yīng)用目的，各研究小組做了大量的工作，這包括從介質(zhì)到多維彈性散射光場的正向問題及從多維彈性光場到介質(zhì)的逆向問題。特別的，在生物組

2、織光學(xué)領(lǐng)域，各研究小組從多維彈性光散射場中提取出了豐富的信息，為醫(yī)學(xué)診斷提供了新的信息，為醫(yī)學(xué)治療提供了新的方法。
　　 一直以來，生物組織以其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和多樣性，光在組織中的傳輸規(guī)律都是一個難題，研究者無法在麥克斯韋方程組下建立嚴(yán)格的、普適的組織光傳輸模型。研究者只能把組織抽象化，把組織看成單個光學(xué)微元的集合體，光在各微元間隨機的游走，通過改變微元的光學(xué)性質(zhì)及密度達到仿真任何組織光學(xué)特性的目的，這是基于輻射傳輸理論的組織光學(xué)

3、研究內(nèi)容。顯然，輻射傳輸理論對不同的生物組織具有普適性，也正是如此，基于該理論求解的組織光學(xué)參數(shù)失去了特異性。在某些應(yīng)用領(lǐng)域，比如淺表層生物組織的光傳輸規(guī)律研究，光傳輸?shù)囊?guī)律相對比較簡單，不像深厚組織那樣復(fù)雜，散射光場特異性強，與組織信息的關(guān)聯(lián)性強，應(yīng)用麥克斯韋方程組的電磁理論更適合這類問題的研究。
　　 本論文以淺表層組織的彈性光散射場的正演及反演問題為研究對象，達到從探測多維彈性散射光散射場反演組織形態(tài)學(xué)信息的目的。首先根據(jù)

4、淺表組織的結(jié)構(gòu)特點，將組織分為離散隨機介質(zhì)和連續(xù)隨機介質(zhì)兩大類，分別建模和進行有限元仿真，并從兩大基本模型出發(fā)推導(dǎo)出綜合介質(zhì)模型，并進行仿真，最終搭建系統(tǒng)實驗。
　　 第一章緒論。說明本論文的研究背景，研究問題的主要內(nèi)容及實現(xiàn)的技術(shù)路線。
　　 第二章淺表層組織彈性光散射的理論基礎(chǔ)。從單個粒子的散射理論出發(fā)，具體研究了從離散隨機介質(zhì)模型和連續(xù)隨機介質(zhì)模型的多維彈性散射場反演組織模型參數(shù)的問題，并嘗試將兩種模型統(tǒng)一起來。<