CCD无损测量生物组织光学参数的实验研究

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1、第28卷第3期2010年6月中国民航大学学报JOURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINAV01．28No．3June2010CCD无损测量生物组织光学参数的实验研究杨丽，孙建华，张连顺(中国民航大学理学院，天津300300)擒要：为了实现生物组织光学参数的元损测量，采用CCD无损测量技术。获得了生物组织模拟液(Intralipid一20％稀释液)在连续的He—Ne激光光束照射下的表面漫射光分布图像；并用MonteCarlo方法数值模拟了漫射光分布．结果显示理论计算与实验测量结果在10咖范围内相吻合。根据漫射近似理论对实验测量的数据进行非线性拟合，获得了生

2、物组织模拟液的光学参数，与Bolt等报道的结果非常接近。提出了利用CCD设备无损测量生物组织光学参数的新设想，其可行性已被初步的试验证实。关键词：元损测量；CCD；光学参数；蒙特卡洛模拟；生物组织模拟液中图分类号：Q632文献标识码：A文章编号：1674—5590{2010)03—0041叫ExperimentalResearchforNon-InvasiveMeasurementofOpticalParametersofBiologicalTissuesbyUsingCCDYANGLf，SUNJian—hua，ZHANGLian-shun(c0如萨ofScience，CAUC，Tian

3、jin300300，China)Abstract：Fornon-invasivelymeasuringopticalparametersofbiologicaltissues，CCDnon-invasivemeasurementteeh-niqueWasintroduced．UnderirradiationofcontinuousHe-Nelaser．spatiallyresolvedsteady-statediffusere—flectaneeofbio-tissuesimulatingliquor(Intralipid-20％diluents)WasmeasuredbyCCDequi

4、pment．Expefi—mentaldatawerecomparedwiththedataobtainedfromMonteCarlosimulationandbothresultswerecoherentinthe10mm．Opticalparameterswerederivedfromnonlinearregressionofthediffusionequationwithspatiallyresolvedsteady-statediffusereflectance，andtheresultissimilartothatreportedbyR．A．Bolt，etalin1993．A

5、nideaofutilizingtheCCDequipmenttonon-invasivelymeasureopticalparametersofbio-tissuesWaspro—posedforthefirsttimeandthefeasibilityWasdemonstratedby$omepreliminarytests．Keywords：non-invasivemeasurement；CCD；opticalparameters；MonteCarlosimulation；bio-tissuesimulatingliquid激光与生物组织间的相互作用规律是激光生物医学的应用基础和前

6、提，激光在生物组织中的衰减主要包括光子的被吸收和被散射，通常以吸收系数和有效散射系数来表示。确定组织体尤其是人体组织的光学特性参数，即吸收系数地、有效散射系数胁’和散射相位函数P(；，；’)或散射各项因子g以及折射率凡等是生物医学光子学中的关键性工作【11。漫反射光在组织表面的分布是由组织的光学特性确定的，可以通过测量生物组织表面漫反射光的分布来研究生物组织本身的光学特性[Zl。测量组织表面的漫反射光分布的方法主要有：光纤逐点扫描法和CCD视频摄像测量法。传统的光纤逐点扫描存在如下问题：测量时间较长，测量过程中光纤与组织表面的距离可能发生变化；近光源区的光分布无法测量；集成光纤阵列接触组

7、织表面测量，组织表面会因受压而对组织的实际生理状态产生一定的影响。用CCD测量生物组织表面的漫反射光、透射光分布是20世纪90年代出现的新技术pJ。从原理上，CCD视频摄像技术具有易于控制、效率较高的优点，并且可以测量近光源区的光强空间分布。R．A．BoltI。】运用CCD测定了一些生物组织模型的反射收福日期：2009-I1—10；修回日期：2010-01—18基金项目：国家自然科学基金项目(60572168)；教育部科学技术研究重