匹配介质三层漫射方程的时域研究

文中使用外推边界条件,根据漫射方程理论,精确给出了匹配介质中频域状态下三层体系漫射方程格林函数的解,并对频域进行傅里叶变换,计算出时域的表面反射率。为了验证我们的理论,我们使用蒙特卡罗方法进行仿真研究,结果表明我们的理论研究不仅和蒙特卡罗方法高度一致,而且可以兼容A.Kienle的两层体系,还可以解决两层体系和半无限厚介质的问题。

四层匹配介质漫射方程的稳态研究

文中根据光在生物体内传播的漫射方程理论,以人体组织为多层介质,在平稳状态条件下,使用外推边界条件,精确给出了匹配介质中平稳状态下四层体系光的漫射方程格林函数的解,通过此解,可以算出空间分辨漫反射。使用蒙特卡罗方法来验证四层体系的漫射方程,发现,我们给出的理论解不仅可以包括两层体系模型的空间分辨漫反射的解,与A.Kienle的两层体系的结论一致,而且在四层体系中,四层体系漫射方程的空间分辨漫反射的解和蒙特卡罗方法的基本一致。通过估计吸收系数和等效各项同性散射系数,这个模型在医疗和诊断上具有潜在的应用价值。

平稳状态下匹配介质三层漫射方程的空间分辨漫反射

如果应用漫射方程分析和确定生物表面组织的光学特性,就能够确定生物活体是否发生病变,实现生物活体的无损探测。目前,光在生物体内传播常用的基本模型是半无限厚模型和两层介质模型。而实际上,人体组织为多层介质。根据漫射方程理论,在平稳状态条件下,使用外推边界条件,精确给出了匹配介质中平稳状态下三层体系光的漫射方程格林函数的解。通过此解,可以算出空间分辨漫反射。使用蒙特卡罗方法来验证三层体系的漫射方程,发现我们给出的理论解,不仅可以包括与Kienle的结论一致的两层体系模型的空间分辨漫反射的解,而且三层体系漫射方程的空间分辨漫反射解和蒙特卡罗方法基本一致。

不匹配介质三层漫射方程的时间分辨漫反射

生物体的表面组织是一个不匹配的多层介质,大多数研究人员研究匹配介质的漫射方程,将组织表面看作折射率相同的介质。为更好的理解光在生物体内的传播,建立了不匹配条件的三层半无限厚频域方程的解;并对频域进行傅里叶变换,计算出时域的时间分辨漫反射。为了验证此的理论,使用蒙特卡罗方法进行仿真研究,结果表明该理论研究不仅和蒙特卡罗方法高度一致,而且还可以解决两层不匹配介质模型。

光在半无限厚多层矩形生物组织中的稳态漫射方程

传统的漫射方程均假设生物组织在纵向上是半无限厚的,横向上是无限大的。针对某些在横向上不是无限大的生物组织(如前臂和手指),建立了一个任意多层矩形生物组织漫射模型,该模型假设生物组织在纵向上是半无限厚的、多层的,在横向上是个矩形。在矩形边界条件下,根据光在生物介质中传播的漫射方程,结合外推边界条件,建立并给出了光在半无限厚稳态多层矩形介质中的漫射方程的精确解,利用建立的模型计算了空间分辨漫反射,同时编写相应的蒙特卡罗模拟程序,验证方程的正确性。建立的方程不但能解决横向上是矩形的介质问题,还能解决横向上无限大、纵向上半无限厚的介质问题,更能解决在横向上x或y轴之一是无限大、另一个轴是有限大小的组织问题。

两层生物组织光学特性参数无损测量的模拟研究

生物组织的光学特性参数是与疾病的无损光诊断有关的重要的光学参数 ,一般的测量所应用的模型是假设生物组织为半无限厚的均匀结构。为了更能反映生物组织的真实特性 ,本文应用两层结构模型 ,即假设第一层为有限厚的均匀组织 ,第二层为半无限厚 ,由漫射方程经过傅立叶变换得到传输方程的漫射解。为检验漫射解的准确性 ,将漫射解的表面漫射光分布与MonteCarlo模拟结果进行了比较 ,结果表明两者符合得很好。为了研究由漫射解是否可以获得两层组织的光学特性参数 ,将漫射解与MonteCarlo模拟数据进行了非线性拟合 ,反演获得组织的光学特性参数 ,结果表明 ,由漫射解可以获得两层组织的有效散射系数和吸收系数。

光在多层不匹配介质中的稳态传输

分析了光在多层不匹配折射率介质中的漫射方程,给出了精确的漫射方程解。用蒙特卡罗方法检验了稳态的漫射方程。通过与多层介质的空间分辨漫反射蒙特卡罗方法的比较,验证了方法的正确性。讨论了有限尺寸光源和折射率的变化对空间分辨漫反射的影响。实验结果表明,折射率的变化对漫射的影响会因折射率的不同而不同,折射率在1.35-1.45之间变化时,最大误差为7%.

利用δ声波场和近红外光实现乳腺肿瘤的精确定位

本文提出一种利用δ声波场和近红外光漫射理论实现球形乳腺肿瘤精确定位的新颖思路。通过构建一个δ波形的声波场,作用到乳腺组织中从而改变组织内某一点的光学特性参数,这种改变对组织表面光分布的影响可以视为微扰,通过控制其作用点在深度上扫描,测得一系列乳腺组织表面一级微扰光分布,从中提取肿瘤与正常组织的差异特性,实现乳腺肿瘤的精确定位和大小测定。该方法具有广泛的临床医学应用前景,为乳腺癌的早期检测提供一种全新思路。

生物组织光传播的理论研究

从光的传输理论出发 ,利用漫射近似方程 ,推导出当无限细脉冲光及连续光束垂直入射到生物组织表面时 ,生物组织表面漫反射光随空间及时间变化的解析表达式 .详细分析了组织光学特性参数与组织表面漫反射光分布之间的关系 。

近红外线在四层匹配组织中的传输

根据匹配边界条件和外推边界条件,得到了近红外线通过四层高散射匹配介质的稳态和时域漫射方程的解.同时,编写了光通过四层匹配介质的蒙特卡罗程序,通过和蒙特卡罗模拟比较,发现当探测反射时,漫射方程正确地描述了光子迁移.

光学相关论题 生物光学

Q63 2005064497 不匹配介质三层漫射方程的时间分辨漫反射=Time re- solved diffuse reflection of three-layered mismatched media diffusion equation[刊,中]/王喜昌(烟台大学光电信息技 术学院．山东,烟台(264005)),宋东草…∥光学学报．- 2005,25(9)．

光学相关论题 生物光学

Q63 2005043193 平稳状态下匹配介质三层漫射方程的空间分辨漫反射= Spatially resolved scattered reflection of three-layered matched media diffusion equation in the steady-state[刊, 中]／王喜昌(烟台大学光电信息技术学院,山东,烟台 (264005)),宫彦军…／／光学学报,-2005,25(3),-377- 381 根据漫射方程理论,在平稳状态条件下,使用外推边界条件,精确给出了匹配介质中平稳状态下三层体系光的漫射方程格林函数的解。通过此解。

层状介质中异质散射源三维定位逆问题的加权傅里叶变换研究

为了获得散射介质中异质结构信息 ,建立了层状均匀介质中含有一个较小的异质球模型 ,考虑小异质球对光(电磁波 )的传播的影响是微扰的 ,在吸收边界条件下求得漫射方程一级微扰的基本解 .同时考察漫射方程在二维傅里叶空间里形式解的特性 ,提出一种新颖的加权逆傅里叶变换 .在加权傅里叶变换作用下 ,模型的表面数据在异质球位置上存在奇异性 ,结合数据本身的对称性 。

基于δ声波场的生物组织光学断层成像研究

利用δ声波场和近红外光漫射理论实现生物组织的断层成像是一种新颖医学成像方法 .通过构建一个δ声波场并作用到生物组织中 ,仅改变组织内作用点上的光学特性参数 ,并影响近红外光在组织中的传播特性而改变组织表面的光强分布 .利用组织表面光强改变量与作用点上组织光学参数改变量之间的内在关系 ,可以通过对δ声波场作用点上断层的扫描实现组织内部的断层成像 .该方法具有广泛的临床医学应用前景 。

基于点加权最小二乘无网格法的光学成像光传输模型求解

漫射方程是目前光学成像中应用最广泛的光传输模型,通常采用有限元方法进行求解。但是,有限元方法依赖于对整个求解域的网格剖分,而对于类似生物组织的非规则形状求解域的网格剖分是非常困难的,甚至昂贵的商业软件也难以很好地处理。本文将点加权最小二乘无网格法应用于漫射方程的求解。这种方法只需要在求解域内布置一系列规则分布的配点即可进行数值求解,从而可以完全避免有限元方法中困难的剖分工作。此外,这种方法通过最小化控制方程和边界条件在每个配点上产生的残量加权平方和,建立光源功率和光流率密度之间的关系,不需要进行任何数值积分运算,非常适合应用于非规则求解域的求解。基于数字鼠模型的数值仿真实验验证了该方法的准确性和有效性。