多維彈性光散射場(chǎng)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(xiàng)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(chǎng)，進(jìn)而反演介質(zhì)信息的技術(shù)。介質(zhì)解析光場(chǎng)，又稱多維彈性光散射場(chǎng)，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(diǎn)光強(qiáng)探測(cè)的信息量，具備超越光學(xué)衍射極限的潛質(zhì)。事實(shí)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(chǎng)的正向問題及從多維彈性光場(chǎng)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(chǎng)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(gè)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(gè)光學(xué)微元的集合體，光在各微元間隨機(jī)的游走，通過改變微元的光學(xué)性質(zhì)及密度達(dá)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?jī)?nèi)容。顯然，輻射傳輸理論對(duì)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(duì)比較簡(jiǎn)單，不像深厚組織那樣復(fù)雜，散射光場(chǎng)特異性強(qiáng)，與組織信息的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，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(chǎng)的正演及反演問題為研究對(duì)象，達(dá)到從探測(cè)多維彈性散射光散射場(chǎng)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(diǎn)，將組織分為離散隨機(jī)介質(zhì)和連續(xù)隨機(jī)介質(zhì)兩大類，分別建模和進(jìn)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(jìn)行仿真，最終搭建系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。
　　 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(shí)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(gè)粒子的散射理論出發(fā)，具體研究了從離散隨機(jī)介質(zhì)模型和連續(xù)隨機(jī)介質(zhì)模型的多維彈性散射場(chǎng)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。<