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基于δ声波场和近红外光的乳腺癌早期探测

作　者: 崔巍攀
导　师: 何赛灵
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 非均匀介质光散射漫射方程早期乳腺肿瘤光学层析成像输运理论 δ声波场
分类号: R737.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本论文的主要着重研究基于输运方程(尤其是漫射方程)的逆问题，主要应用背景为生物组织(散射介质)的层析成像，光在生物组织中传播以散射为主，它的传播与散射规律满足输运方程，因此研究输运方程的反问题，可以重构介质的光学特性参数，最终可以达到无损检测以及光学层析成像的目的。本文的着重点是实现对早期乳腺肿瘤的早期探测，内容分为五章：第一章：绪论。本章综述在非均匀介质中光散射理论和光逆散射理论的发展背景和国内外的研究现状，激光和超声波在生物医学的应用。阐述了本课题研究的现实意义和广泛的应用前景，还扼要说明了本论文的主要研究内容。第二章：光和超声波在生物组织的传播。介绍了光与生物组织的相互作用，输运理论的一些基本概念，得出输运理论的基本微分方程，进一步通过对输运方程作漫射近似推导出适用于描述漫射介质中光输运规律的漫射近似方程。另外，对超声波在生物组织的传播、超声的生物效应和声束聚焦作了一些简单的介绍。第三章：利用δ声波场和漫射理论来对早期乳腺肿瘤的探测。首先提出一种巧妙的方法来重构乳腺肿瘤的图像，并在此思想下，实现乳腺肿瘤的精确定位以及单个肿瘤情况下的光学断层成像。接着利用上述思想(DSF-DOT技术)，我们开展了肿瘤边界无损测定的研究以及肿瘤边界重构精度的研究。第四章：DSF-DOT技术中声光系数的测定方法。提出一种可以方便地检测均匀生物组织的声光系数η的理论和试验方法。第五章：总结和展望。在总结前面工作的基础上，规划下一步的研究。本文的工作是在他人的理论基础上完成的，利用δ声波场和漫射理论来实现早期乳腺肿瘤的重构的思想是师兄张航传授，本人在原有的基础上完成早期肿瘤边界无损测定、肿瘤边界重构精度的研究、以及声光因子的测定方法的研究。现正在开展多个肿瘤情况下的光学断层成像研究。

全文目录

第一章绪论  2-14
  1.1 引言  6-7
  1.2 光散射和光逆散射理论研究状况  7-10
  1.3 激光和超声在生物医学中的应用  10-12
  1.4 本论文研究的主要内容  12-14
第二章激光和超声波在生物组织的传播  14-37
  2.1 光与生物组织的相互作用  14-21
    2.1.1 光的吸收  14-15
    2.1.2 光的散射  15-19
    2.1.3 非均匀介质中光的吸收和散射  19-21
  2.2 输运方程  21-27
    2.1.1 输运方程的基本物理量  21-22
    2.2.2 输运方程  22-23
    2.2.3 输运理论和解析理论之间的关系  23-24
    2.2.4 漫射方程  24-27
  2.3 超声与生物组织的相互作用  27-37
    2.3.1 超声在生物中的传播  27-28
    2.3.2 超声的生物效应  28-31
    2.3.3 声束聚焦  31-37
第三章利用δ声波场和漫射理论实现早期乳腺肿瘤的探测  37-54
  3.1 前言  37-38
  3.2 δ声波场的构造  38-39
  3.3 乳腺组织模型和理论分析  39-41
  3.4 有限元法  41-43
  3.5 乳腺肿瘤的精确定位  43-46
    3.5.1 引言  43
    3.5.2 乳腺肿瘤的三维定位  43-44
    3.5.3 结果分析  44-46
    3.5.4 结语  46
  3.6 生物组织光学断层成像研究  46-48
    3.6.1 引言  46
    3.6.2 断层扫描  46-47
    3.6.3 结果分析  47
    3.6.4 结语  47-48
  3.7 肿瘤边界重构精度的研究  48-50
    3.7.1 引言  48
    3.7.2 结果分析  48-50
    3.7.3 结语  50
  3.8 肿瘤的边界无损测定  50-54
    3.8.1 引言  50
    3.8.2 理论分析与信息的提取  50-52
    3.8.3 结果分析  52-53
    3.8.4 结语  53-54
第四章 DSF-DOT技术中声光系数的测定方法  54-58
  4.1 引言  54
  4.2 理论分析  54-57
  4.3 结果分析  57
  4.4 结语  57-58
第五章总结和展望  58-61
  5.1 本文工作总结  58
  5.2 今后工作的展望  58-61
参考文献  61-67
致谢  67

基于δ声波场和近红外光的乳腺癌早期探测

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