基于有限元法的光在層狀生物組織傳播特性.pdf

1、利用有限元法求解時(shí)間分辨漫射方程，并分析光在層狀生物組織中的分布。有限元法較Monte Carlo模擬的主要優(yōu)點(diǎn)在于其計(jì)算時(shí)間短且易處理復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)，故使其逆問(wèn)題的迭代求解成為可能。本文利用有限元程序研究了半無(wú)限大組織模型及三層組織模型不同時(shí)刻的組織體內(nèi)能流率分布，吸收系數(shù)、約化散射系數(shù)對(duì)組織體表面漫反射光分布的影響，組織中嵌入非均勻吸收和散射對(duì)組織體表面漫反射光分布及組織體內(nèi)能流率分布的影響。研究結(jié)果：(1)組織體內(nèi)各個(gè)時(shí)刻的能流率

2、分布情況可以很直觀地觀察到。(2)對(duì)于半無(wú)限大組織模型，不同時(shí)刻光子能量的最大值的位置所在的組織中的深度不同，而對(duì)于三層組織模型，由于各層光學(xué)特性參數(shù)的影響，不同時(shí)刻光子能量的最大值可能位于組織中的同一深度。(3)吸收系數(shù)、約化散射系數(shù)對(duì)半無(wú)限大組織體表面漫反射光分布及首層吸收系數(shù)、首層約化散射系數(shù)對(duì)三層組織體表面漫反射光分布均有著重要的影響。(4)半無(wú)限大組織中嵌入非均勻吸收和散射及三層組織中的第三層嵌入非均勻吸收和散射對(duì)組織體表面漫

3、反射光分布及組織體內(nèi)能流率分布均有一定的影響。此研究對(duì)激光臨床應(yīng)用中選擇適當(dāng)?shù)娜肷涔夤β拭芏取⒄丈鋾r(shí)間和光束大小等有重要的指導(dǎo)作用。 有限元法求解時(shí)間分辨漫射方程的一個(gè)方面的應(yīng)用是其逆問(wèn)題--漫射光層析成像，本文給出了基于Newton-Raphson方法的圖像重構(gòu)算法的理論基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)比選取了最優(yōu)的網(wǎng)格分辨率，并研究了對(duì)于平板狀組織結(jié)構(gòu)，包含物吸收系數(shù)與背景吸收系數(shù)比值為2:1，其半徑分別為5mm和2.5mm時(shí)的成像深度。研究結(jié)