組織光學成像中吸收參數的研究.pdf

1、組織光學成像一直得到了人們廣泛的關注，這是因為生物組織對光（特別是近紅外光）通常表現為高散射、低吸收的特性，光子在生物組織中的傳輸可以攜帶出組織的生理信息，同時使用非電離、低能輻射源而不是放射性同位元素源對病人和醫(yī)生都更為安全。由于這些優(yōu)點，使用低能光對生物組織進行連續(xù)、無損地監(jiān)測和成像具有廣泛的應用前景。 近十幾年來，組織光學成像一直得到了人們廣泛的關注，這是因為生物組織對光（特別是近紅外光）通常表現為高散射、低吸收的特性，光

2、子在生物組織中的傳輸可以攜帶出組織的生理信息，同時使用非電離、低能輻射源而不是放射性同位元素源對病人和醫(yī)生都更為安全。由于這些優(yōu)點，使用低能光對生物組織進行連續(xù)、無損地監(jiān)測和成像具有廣泛的應用前景。 本文從兩個方面對組織光學成像中吸收參數進行了研究，一方面是光學厚組織成像，光擴散層析成像(Diffuse optical tomography)技術中的涉及正問題的數值算法和逆問題圖像重建算法；另一方面是光學薄組織成像，首次從實驗和

3、理論上研究了組織光吸收對激光散斑成像的影響。本文主要的內容和結論有： (1)應用有限差分法求解了時間相關光子擴散方程的定解問題，推導出Crank-Nicholson 隱式格式和交替方向隱式格式，并分別使用了逐次超松弛迭代法和追趕法以提高求解的計算效率，分別對均勻介質以及非均勻介質進行了模擬計算，并與前人研究的解析解以及Monte Carlo 模擬的結果作了比較，驗證了兩種方法的精確性，為第三章吸收參量重建過程中逆問題的研究提供了

4、一種有效的數值方法。 (2)應用Tikhonov 正則化方法研究光擴散層析成像中吸收系數重建的逆問題，包括在變分原理基礎上建立了逆問題中的傳遞矩陣，在傳遞矩陣奇異值分解的基礎上給出了Tikhonov 正則化方法的目標函數，最后對吸收參數的重建進行了模擬研究。 (3)首次從實驗上詳細研究了組織光吸收對激光生物散斑成像特征的影響，在傳統散斑理論的基礎上，推導出包含光吸收的生物散斑特征參數公式，并與實驗結果作了比較，得到了較好