皮膚組織光學仿體的基礎研究與應用.pdf

1、光子學及其技術廣泛應用或滲透到生物科學和醫(yī)學的諸多方面，其研究成果為人類解決心血管疾病、癌癥等病癥的早期診斷提供了可能。光子學及其技術，不僅要求理論模型、實驗方法的發(fā)展與完善，而且對模擬生物組織光傳輸?shù)慕M織光學仿體提出了更高的要求。本文以應用于無創(chuàng)血糖檢測研究中的皮膚組織光學仿體為目標，展開研究。 首先，綜合分析了組織光學仿體各組成物質的化學、光學特性，結合本課題研究目標，確定仿體設計方案為基體（明膠）、散射劑（二氧化鈦）、吸收

2、劑（無水硫酸銅）。并通過定性實驗研究，規(guī)范并優(yōu)化仿體標準制備流程。制備重復性實驗結果表明：仿體吸收系數(shù)μa的標準偏差值小于平均值的0.98％，約化散射系數(shù)μs'的標準偏差值小于平均值的0.53％，制備重復性良好。本文結合理論分析與定量實驗研究，歸納仿體光學參數(shù)預定公式。驗證實驗結果表明：仿體吸收參數(shù)μa的相對誤差約為11.1％，約化散射系數(shù)μs’的相對誤差小于2％，仿體光學參數(shù)實驗測量值與預定值之間具有較為理想的一致性，預定公式對于散射

3、特性的定量預測更為準確。 其次，系統(tǒng)分析了無創(chuàng)血糖檢測所涵蓋的主要研究內容。通過對微觀粒子光散射模型的理論分析及實驗研究，考察葡萄糖濃度變化對仿體光學參數(shù)的影響關系。實驗結果，就變化趨勢而言，與理論分析完全一致。葡萄糖濃度變化引起仿體約化散射系數(shù)的相對變化比例δμs'0.645％mM-1，與Maier等人所進行在體實驗結果δμs'=0.583％mM-1較為接近。同時，勻質、異質仿體的蒙特卡羅數(shù)值模擬結果亦表明，仿體光學參數(shù)變化（