1、小孔徑測量生物組織漫反射的光學模型及其實驗研究小孔徑測量生物組織漫反射的光學模型及其實驗研究ModelftheBiologicalTissueReflectanceMeasurementwithSmallApertureExperimentalResearch學科專業(yè):光學作者姓名:馬招指導教師:劉迎教授天津大學理學院二零一五年五月中文摘要中文摘要由于在近紅外光譜區(qū)生物組織具有強散射特性，因此近紅外光能夠達到組織內部一定深度，部分光被吸

2、收，其余被散射回到組織表面，即被漫反射。漫反射光子攜帶了生物組織的重要信息，因此基于漫反射測量的無創(chuàng)或微創(chuàng)光學檢測技術具有巨大的應用潛力?；诳臻g分辨漫反射的測量技術已被廣泛應用于生物醫(yī)學領域，這種技術要求光源與探測器間距大于幾個輸運平均自由程，一般需要幾個毫米以上。這個條件限制了該技術的應用。例如，當需要使用內窺方式進行活體檢測時，需要測量光源附近微區(qū)的漫反射，但是由于缺乏精確的解析解限制了該技術有效地應用。本論文研究了用于光源附近微

3、區(qū)漫反射的小孔徑測量模型，主要研究內容和創(chuàng)新工作包括：1.推導了基于漫射近似和基于1P??近似的小孔徑測量漫反射率的解析模型，分析了這些模型應用于光源附近微區(qū)內漫反射測量的可行性。2.基于MonteCarlo模擬數據研究了一個適用于小孔徑測量漫反射的半經驗解析模型，首次研究了反射率隨孔徑和生物組織折射率變化的函數關系，并利用該模型反演了光學參量，對其適用范圍進行了分析。3.在上述研究基礎上建立了一個適用于弱吸收情況的線性半經驗模型，研究

4、了各向異性因子對模型的影響，利用MonteCarlo模擬數據反演得到組織光學參量，并且通過分析反演結果與真實值之間的相對誤差，驗證了該模型的有效性。4.研究了應用小孔徑測量漫反射的實驗方法。闡述了幾種漫反射測量裝置，包括多直徑單光纖裝置、單光纖掃描裝置和光纖陣列測量裝置。將單光纖掃描測量法和光纖陣列測量法采集的實驗數據，分別與MonteCarlo模擬數據進行了比較，并將這些數據轉化為不同測量孔徑的測量數據，與本論文研究的適用于小孔徑測量