面向黏膜组织病变识别的亚扩散域空间分辨光学参数测量方法

黏膜组织病变多起源于浅层上皮组织,因此研究亚扩散域的空间分辨漫反射光谱分布特性对于黏膜组织早期病变识别具有重要意义。在亚扩散区域,除了吸收系数μ_(a)与约化散射系数μ′_(s)外,二阶散射定向因子γ对组织漫反射率也有较大影响。为实现三个光学参数的同时定量反构,面向实际应用基于光纤几何和Gegenbauer-kernel(GK)相函数的蒙特卡罗模拟建立正向数值模型,采用3D查表(3D-LUT)法和反向传播神经网络(BPNN)反构光学参数,然后进行数值模拟和仿体实验验证。数值模拟结果表明,3D-LUT和BPNN两种方法反构的光学参数均具有较小的误差,但相比于3D-LUT方法,BPNN方法的反构准确性更高、计算速度快且具有更好的抗噪声能力。仿体实验表明,在实验系统噪声影响以及仿体测量校正存在误差等情况下,两种方法仍可有效地反构三个光学参数,从而证明了本研究所提方法的可行性和有效性。

面向黏膜组织病变识别的亚扩散域空间分辨漫反射测量系统

黏膜组织病变的早期发现及治疗对于预防黏膜癌变尤为重要。为实现黏膜组织光学参数的准确测量,设计了一套具有无创测量、方便快捷等特点的亚扩散域空间分辨漫反射测量系统。该系统通过采集多波长、多源-探距离下的空间分辨漫反射光,实现了亚扩散域漫射光谱的检测,并结合数字锁相检测技术,提高了抗噪声和抗串扰的能力。系统性能评估实验验证了系统具有良好的稳定性、线性度、抗频率间串扰能力以及很强的环境光抑制能力。为进一步验证所设计的系统,采用可模拟黏膜组织的仿体进行了实验,通过基于蒙特卡罗模拟建立的正向数值模型,结合查表法实现了三个光学参数(吸收系数、约化散射系数和二阶散射定向因子)的同时定量反构,进一步验证了系统的可行性和有效性。