首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 93 毫秒
1.
有限宽光束在生物组织中传输的蒙特卡罗方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
基于光在生物组织中的传输理论,研究有限宽光束在生物组织中的传输特性.利用入射光强与格林函数进行卷积计算,推导了有限宽光束在圆柱坐标系下的光传输过程,给出了有限宽光束的光传输方程.以高斯光源和平圆光源为例,进一步给出了两种光源的有限宽光束在生物组织中的光传输方程.介绍了Monte Carlo方法原理及模拟光在多层生物组织中的传输过程.给出了典型三层生物组织的散射系数、吸收系数和折射率等光学参数.利用Monte Carlo方法模拟了有限宽光束在三层生物组织中的传输特性,对比研究了高斯光源和平圆光源有限宽光束在三层生物组织传输时光学参数漫透射率、漫反射率和光能流率的变化规律.这些参数的变化规律可为光在生物组织传输的实际应用提供理论指导.  相似文献   

2.
徐兰青  李晖  肖郑颖 《物理学报》2008,57(9):6030-6035
构建了内光源模型探讨散射介质中的光散射现象,利用蒙特卡罗方法研究了逃逸出组织的后向散射光子数随光子在组织内部发生的散射次数的分布关系,探讨了光源照明方式、辐射强度、接收方式、调制等参数的变化对后向散射的影响,结果表明后向散射光子的数量随散射次数的分布并非简单的单调递增或递减,而是一条先增大后减小出现峰值的曲线. 峰值位置、峰值大小及曲线形状与光源、探测方式、组织光学特性参数等有关. 关键词: 医用光学与生物技术 散射介质 后向散射 蒙特卡罗模拟  相似文献   

3.
硫酸钡微球掺杂聚碳酸酯材料的光散射特性模拟分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
基于多重米氏(Mie)散射理论和蒙特卡罗(Monte Carlo)方法, 对掺杂硫酸钡(BaSO4)微球体的散射型聚碳酸酯(PC)光散射材料进行了数值模拟。研究了BaSO4粒子粒径、浓度及样品厚度等光学参量对PC材料透光率、扩散率、照度角分布等光学性能的影响, 并进行了设计评估。通过比较不同材料参数下光散射材料光学性能的差别, 总结出了获得良好光学性能所需的合适材料参数。模拟结果为高性能光散射材料的实验制备提供了理论参考。  相似文献   

4.
组织固有荧光光谱定义为未受生物组织吸收、散射作用影响的荧光光谱,能够直接反映组织微观结构和生物化学性质信息。为了减少吸收和散射特性对组织荧光光谱的干扰,从实测的组织荧光光谱中复原更能反映组织荧光特性的组织固有荧光光谱,搭建了基于光纤探头的组织光谱测量系统,实现生物组织相同位置处的荧光光谱和漫反射光谱测量。提出运用扩散理论从实测的漫反射光谱中提取组织生理参数,包括组织中血液体积分数、血氧饱和度、黑色素含量以及波长500nm处约化散射系数和瑞利散射在总散射中的比例,进而计算可见波段范围内的组织光学参数;然后,根据组织光学参数和实测的漫反射光谱,从实测的荧光光谱中复原得到组织固有荧光光谱。进行临床试验验证,采集受试者皮肤组织荧光光谱与组织漫反射光谱,并复原皮肤固有荧光光谱。通过复原得到的固有荧光光谱反映人体皮肤糖基化终产物积聚量,并最终用于糖尿病无创筛查。结果显示,分别使用实测的荧光光谱和复原得到的固有荧光光谱用于糖尿病筛查时,在特异性水平同为75%时,敏感性分别为69%和90%。  相似文献   

5.
张西芹  邢达 《物理学报》2001,50(10):1914-1919
研究了超声调制随机介质中漫散射光自相关性质,推导出均匀无限介质中有超声场调制时漫散射光时间自相关函数的表达式,讨论了调制参数、调制幅度及其衰减与超声参数、光散射参数等的关系.用Monte Carlo方法研究了随机介质中隐含异物成像的可行性.结果表明,正常生物组织和病变生物组织的超声调制自相关函数有明显的差别,该方法为光学医学诊断提供了一种新参考 关键词: 自相关 漫散射光 超声调制 光学成像  相似文献   

6.
遗传算法在散射介质光输运逆问题研究中的应用   总被引:2,自引:0,他引:2  
建立了一个散射介质模型,在用蒙特卡罗方法成功模拟介质中光输运过程的基础上,用遗传算法有效地解决了因蒙特卡罗方法模拟结果的离散性和统计性使其在利用传统化方法进行逆问题研究时存在的困难,从而较好地实现了对散射介质模型的单个光学特性参数的重构和多参数的联合重构,同时还深入地讨论了遗传算法在过程中的作用机理。  相似文献   

7.
漫反射光谱技术被广泛应用于无创测量生物组织光学性质。当光源与探测器很近时,仅仅依靠吸收系数μ_a和约化散射系数μ′_s不能准确描述光源附近光的传播状态。而二阶光学参量γ的引入改善了近光源光的传播状态的描述。本文将生物组织的散射等效成特定球形颗粒的散射,基于Mie散射理论,计算了与散射相函数p(θ)有关的单粒子和多分散系粒子的二阶光学参量γ,研究了γ随尺度参数α和相对折射率m的变化规律,描述了γ与组织结构参量之间的联系,并阐述了γ对粒子特征的表征能力。研究表明,参量γ对尺度参数α小于2的微粒尺寸的改变是敏感的,并呈二次函数关系,其系数与相对折射率呈线性关系;对于相对折射率和尺度参数都不相同的两个粒子,他们的各向异性因子g相同时,二阶光学参量γ却不同,粒子越大,γ表征粒子特征的能力越强。这对于无创探究组织微观形态具有深远的意义。  相似文献   

8.
生物组织内部结构复杂且具有较强的散射特性,而光作为生物组织检测的重要信息载体,其自身特性包括颜色、幅值、偏振等都对信息获取有较大的影响。结合偏振成像,对生物组织多光谱偏振特性展开了研究,依据不同微粒尺寸的分布建立了均匀单层生物组织模型,结合瑞利和米氏散射理论模拟了基于单个微粒的两种散射事件。瑞利散射具有较好的前向后向散射对称性,米氏散射具有强前向散射特性,两种散射模型都与尺寸参数有着密切的关系,而尺寸参数是一个无因次量,取决于入射波长和散射微粒的尺寸,在生物组织中多以米氏散射为研究模型。使用蒙特卡罗(Monte Carlo MC)方法对400~1 000 nm波段范围内的偏振光在生物组织中的传输特性进行了仿真,模拟了四种典型偏振态(水平线偏振光、垂直线偏振光、45°线偏振光和右旋圆偏振光)在组织中传播时后向散射光偏振态变化与波长的关系,并进行了实验验证,实验光源选用白色LED灯,利用450, 525, 550, 590, 610, 650和690 nm滤光片滤光,由彩色相机记录手掌的偏振图像,其中偏振图像由两组线偏振片和右旋圆偏振片分别作为起偏和检偏器产生。仿真和实验结果均表明,随着波长增加线偏振光经皮肤组织后向散射出射光的偏振度整体呈上升趋势,圆偏振光呈下降趋势,但圆偏振光的偏振度整体上高于线偏振光,这揭示了在生物组织中相同波长的圆偏振光比线偏振光具有更好的偏振保持性,更适合用于探测生物组织的生理信息。相关研究结果明确了圆偏振光和线偏振光在生物组织中传输时的多光谱特性,可为多光谱偏振生理信息获取提供一定的理论支持。  相似文献   

9.
太赫兹光脉冲在生物介质中传播的蒙特卡罗法模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
太赫兹光脉冲照射生物组织,利用蒙特卡罗方法模拟光脉冲在生物介质内的散射传播过程。光脉冲准垂直入射的情况下,得到了介质表面总漫反射率和总漫透射率与介质散射系数、吸收系数、平均散射余弦,以及介质厚度之间的关系;散射系数越大,总漫反射率越大;平均散射余弦值越小,总漫反射率也越大;同时总漫反射光强随着介质厚度的增加而增大,但存在一个极限值。  相似文献   

10.
彭波  丁天怀  王鹏 《光学学报》2012,32(8):829001-291
纺织纤维的光散射特性在纺织材料微观结构、光学性质以及无损检测中至关重要。利用纺织纤维各向异性的结构特点改进现有的角谱展开法,得到纺织纤维对倾斜入射平面波的散射以及表征其光散射特性的Mueller矩阵。采用蒙特卡罗算法模拟了平行棉纤维束对倾斜入射偏振光的多次散射,并对其计算结果进行了实验验证。结果表明理论计算和实验测量的散射光斑在形状特征、光强分布上均一致,从而验证了蒙特卡洛方法模拟纺织纤维光散射的正确性。结果同时也表明蒙特卡罗方法在纺织材料光传播特性的理论研究中具有重要的指导意义。  相似文献   

11.
We present a feasibility study of a new method for determining the tissue optical properties, including the absorption and scattering coefficients and the scattering asymmetry factor. A state-of-the-art radiative transfer model for the coupled air/tissue system, based on rigorous radiative transfer theory, is used in our forward modeling simulations. The concept of the effective photon penetration depth is introduced and used to help determine the depth below, which information about the tissue will not be available through noninvasive imaging of a biological tissue using reflected diffuse light. Simulation results show that for accurate determination of tissue optical properties, one can use radiative transfer theory in conjunction with measurements of reflected radiances as well as other existing techniques.  相似文献   

12.
We present a fiber-optic device for noninvasive determination of the optical properties of biological tissues and photosensitizer concentration. The device developed can be used in two modes: the mode for detection of the spatial distribution of diffuse reflectance, and the fluorescence mode. We tested the device in vitro on specimens simulating tissue and on whole blood, and also in vivo on rats. We have shown that with additional modification and adaptation, the device can be used for in vivo monitoring of parameters important for photodynamic therapy.  相似文献   

13.
Initiated by graphene, two-dimensional(2D) layered materials have attracted much attention owing to their novel layer-number-dependent physical and chemical properties. To fully utilize those properties, a fast and accurate determination of their layer number is the priority. Compared with conventional structural characterization tools, including atomic force microscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy, the optical characterization methods such as optical contrast, Raman spectroscopy, photoluminescence, multiphoton imaging, and hyperspectral imaging have the distinctive advantages of a high-throughput and nondestructive examination. Here, taking the most studied 2D materials like graphene, MoS_2, and black phosphorus as examples, we summarize the principles and applications of those optical characterization methods. The comparison of those methods may help us to select proper ones in a cost-effective way.  相似文献   

14.
生物组织的可见光与近红外光散射模型   总被引:11,自引:5,他引:6  
李晖  谢树森  陆祖康  林磊 《光学学报》1999,19(12):661-1666
对生物组织光学模型尤其是光散射特性进行了研究, 发现可以利用等效粒子数密度的粒度分布更精确地了解生物组织的光散射性质。在夫琅和费衍射近似下, 散射系数和散射相函数可以由等效粒子数密度的粒度分布得到。基于粒子粒度光散射测量技术, 所得结果可给出一种新的可行的测量生物组织光学性质参数的方法。  相似文献   

15.
The mechanisms of formation of the polarization structure of biospeckle fields of statistical and multifractal phase-inhomogeneous layers are studied. Polarization maps of images are determined for biological tissues of various structures, namely, epidermis, muscular tissue, and myometrium. A relation between the polarization structure of biospeckles and the physiological conditions of phase-inhomogeneous layers is found. The distributions of wavelet coefficients of the polarization images of statistical and multifractal biological tissues are obtained. Criteria for the determination of the coordinate localization and scale of optical inhomogeneities of the architectonics of biological tissues are ascertained.  相似文献   

16.
Kienle A  Forster FK  Hibst R 《Optics letters》2004,29(22):2617-2619
We investigated the propagation of light in biological tissues that have aligned cylindrical microstructures (e.g., muscle, skin, bone, tooth). Because of pronounced anisotropic light scattering by cylindrical structures (e.g., myofibrils and collagen fibers) the spatially resolved reflectance exhibits a directional dependence that is different close to and far from the incident source. We applied Monte Carlo simulations, using the phase function of an infinitely long cylinder, to explain quantitatively the experimental results. These observations have consequences for noninvasive determination of the optical properties of tissue as well as for the diagnosis of early tissue alterations.  相似文献   

17.
Time-domain light propagation in biological tissue is studied by solving the forward problem for fluorescence diffuse optical tomography using a convolution of the zero-lifetime emission light and the exponential function for a finite lifetime. We firstly formulate the fundamental equations in a time-domain assuming that the fluorescence lifetime is equal to zero, and then the solution including the lifetime is obtained by convolving the emission light and the lifetime function. The model is a two-dimensional (2-D) 10 mm-radius circle with the optical properties simulating biological tissue for the near infrared light, and contains some inclusions with fluorophores. Temporal and spatial profiles of excitation and emission light are calculated and discussed for several models with different inclusions. The results are physically reasonable and will be used for the inverse problem of fluorescence diffuse optical tomography.  相似文献   

18.
K. G. Kulikov 《Technical Physics》2013,58(11):1571-1577
A mathematical model of a fibrillar biological structure is presented, which makes it possible to analyze the absorption spectra and dispersion curves in vivo. The quantitative estimates based on this model can be used for predicting variations in the optical properties of biological tissue samples, which are associated with various biophysical and biochemical processes.  相似文献   

19.
温度对生物组织模拟液光学特性影响的研究   总被引:4,自引:0,他引:4  
常敏  彭丹  徐可欣 《光学学报》2007,27(6):080-1083
采用牛奶作为生物组织的模拟液,研究温度变化对生物组织光学特性的影响。应用双积分球技术对牛奶在光波波长为1100~1700 nm、温度25~40℃范围内的光学参量进行了测量,分析光学参量随温度的变化规律。结果表明,温度对散射作用的影响比吸收作用更大,随温度的升高,约化散射系数具有明显减小的趋势。与25℃相比,40℃下的约化散射系数下降了约10%;而吸收率的变化趋势不明显且规律复杂。以上研究结果与公开发表的人体离体皮肤组织光学参量随温度变化的研究结果基本一致,从而为深入研究温度对生物组织光学测量的影响提供了理论和实践上的指导。  相似文献   

20.
We introduce a novel and efficient method to provide solutions to inverse photon migration problems in heterogeneous turbid media. The method extracts derivative information from a single Monte Carlo simulation to permit the rapid determination of rates of change in the detected photon signal with respect to perturbations in background tissue optical properties. We then feed this derivative information to a nonlinear optimization algorithm to determine the optical properties of the tissue heterogeneity under examination. We demonstrate the use of this approach to solve rapidly a two-region inverse problem of photon migration in the transport regime, for which diffusion-approximation-based approaches are not applicable.  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号