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组织光学成像中吸收参数的研究

作　者: 张智
导　师: 黄德修；骆清铭
学　校: 华中科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 吸收系数光子扩散方程 Crank-Nicholson法交替方向隐式法扩散光层析成像 Tikhonov正则化方法生物散斑
分类号: TN27
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
下　载: 222次
引　用: 1次
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内容摘要

组织光学成像一直得到了人们广泛的关注,这是因为生物组织对光(特别是近红外光)通常表现为高散射、低吸收的特性,光子在生物组织中的传输可以携带出组织的生理信息,同时使用非电离、低能辐射源而不是放射性同位元素源对病人和医生都更为安全。由于这些优点,使用低能光对生物组织进行连续、无损地监测和成像具有广泛的应用前景。近十几年来,组织光学成像一直得到了人们广泛的关注,这是因为生物组织对光(特别是近红外光)通常表现为高散射、低吸收的特性,光子在生物组织中的传输可以携带出组织的生理信息,同时使用非电离、低能辐射源而不是放射性同位元素源对病人和医生都更为安全。由于这些优点,使用低能光对生物组织进行连续、无损地监测和成像具有广泛的应用前景。本文从两个方面对组织光学成像中吸收参数进行了研究,一方面是光学厚组织成像,光扩散层析成像(Diffuse optical tomography)技术中的涉及正问题的数值算法和逆问题图像重建算法; 另一方面是光学薄组织成像,首次从实验和理论上研究了组织光吸收对激光散斑成像的影响。本文主要的内容和结论有: (1)应用有限差分法求解了时间相关光子扩散方程的定解问题,推导出Crank-Nicholson 隐式格式和交替方向隐式格式,并分别使用了逐次超松弛迭代法和追赶法以提高求解的计算效率,分别对均匀介质以及非均匀介质进行了模拟计算,并与前人研究的解析解以及Monte Carlo 模拟的结果作了比较,验证了两种方法的精确性,为第三章吸收参量重建过程中逆问题的研究提供了一种有效的数值方法。(2)应用Tikhonov 正则化方法研究光扩散层析成像中吸收系数重建的逆问题,

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-22
  1.1 引言  9
  1.2 光与组织相互作用  9-17
  1.3 组织光学成像的研究动态  17-19
  1.4 本文研究的主要内容  19-22
2 非均匀组织中光子迁移的数值方法  22-45
  2.1 引言  22-23
  2.2 光与组织相互作用的理论基础  23-28
  2.3 Crank-Nicholson法  28-39
  2.4 交替方向隐式法  39-44
  2.5 小结  44-45
3 光扩散层析成像中吸收参数的重建方法  45-65
  3.1 引言  45
  3.2 层析成像图像重建常用方法  45-55
  3.3 Tikhonov正则化方法  55-62
  3.4 光学特性参数重建的数值模拟  62-64
  3.5 小结  64-65
4 组织光吸收对激光散斑成像的影响  65-79
  4.1 引言  65
  4.2 激光散斑特征参数的提取  65-67
  4.3 实验研究  67-71
  4.4 理论分析  71-78
  4.5 小结  78-79
5 总结  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-98
附录1 攻读学位期间发表论文目录  98

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