激光与胃组织相互作用的蒙特卡罗模拟研究

论文摘要

近年来激光技术已作为一种崭新的手段应用于临床诊断和治疗过程中。作为该领域的基础研究,光与生物组织相互作用的机制和光在组织中传输特性越来越引起大家的兴趣。本论文利用蒙特卡罗方法研究了激光在胃组织中的传输特性,为激光技术用于胃癌的临床诊断和治疗提供一定的理论基础。主要研究内容包括:对无限细光束入射生物组织的传输特性研究表明:1)漫反射光强度随各项异性因子g的增大而减小,透射光强度随各项异性因子g的增大而减大;2)632nm激发波长时胃组织表面的漫反射和透射明显高于337nm和405nm时胃组织表面的漫反射和透射;3)405nm波长的激发光照射时,正常胃组织表面的漫反射光和透射光强度大于异常胃组织表面的漫反射光和透射光强度。632nm的光照射胃组织时,正常和异常组织表面的漫反射光和透射光强度差异不明显;4)出射角在0°-60°的范围内,组织表面的漫反射光强度基本上呈现了不变的状态,大于60°时,漫反射光强度逐渐减小:5)当用337nm和405nm波长的激发光照射胃组织时,胃组织内的能流率都呈指数衰减状态。用632nm的激发光照射胃组织时,在所取的厚度0.1cm范围内,组织体内的能流率基本上呈现了不变的状态。对有限束宽光束入射生物组织的传输特性研究表明:1)用高斯光束照射胃组织的漫反射和透射分布曲线类似于高斯分布,用均匀光束照射胃组织,组织表面的漫反射和透射在r较小时有一个小平台。组织表面的漫反射和透射都随径向半径r的增大而减小;2)用高斯光束照射胃组织时的能流率的峰值大于用均匀光束照射胃组织时能流率的峰值,且更为尖锐;3)用高斯光束照射异常和正常胃组织时,光在组织中的穿透深度小于均匀光束照射异常和正常胃组织时的穿透深度。当用632nm波长的光照射异常和正常胃组织时,光在异常胃组织中的穿透深度大于光在正常胃组织中的穿透深度。当用405nm波长的光照射异常和正常胃组织时,光在异常胃组织中的穿透深度小于光在正常胃组织中的穿透深度。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 组织光学发展简介
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文的主要内容及结构安排
• 第二章 生物组织光学概述
• 2.1 概述
• 2.2 光和生物组织相互作用的基本方式
• 2.3 组织光学参数简介
• 2.4 组织光学特性的测量方法
• 2.5 生物组织中的辐射传输理论
• 第三章 蒙特卡罗方法概述
• 3.1 概述
• 3.2 蒙特卡罗模拟的基本原理
• 3.3 无限细光束入射生物组织的蒙特卡罗模拟
• 第四章 卷积方法在蒙特卡罗方法中的应用
• 4.1 卷积的定义
• 4.2 有限束宽光束入射生物组织的蒙特卡罗模拟
• 第五章 光在胃组织中传输特性的模拟结果及分析
• 5.1 光在胃组织中光学特性参数的确定
• 5.2 无限细光束照射下光在胃组织中的传输特性
• 5.3 有限束宽光束照射下光在胃组织中的传输特性
• 第六章 总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢