组织光学参数定量控制的初步研究

论文摘要

光学清透技术的出现为光学在医学成像和诊疗方面的进一步发展提供了契机。光学清透剂可以降低生物组织的散射效应、增加光的穿透深度的现象已被众多学者研究,但是很少有人对这种改变作定量的描述并加以应用。基于这一点,本文针对如何定量描述清透剂对皮肤光学特性参数的改变进行了初步研究。在深入剖析皮肤的组成结构以及角质层的屏障作用的基础上,本文对清透剂的经皮渗透过程和对皮肤组织光学特性参数的改变过程进行了简化,分别建立了定量分析这两个过程的扩散模型和七层皮肤光学模型,并从离体猪皮实验和蒙特卡罗仿真两个角度对建立的模型进行了验证。结果表明,渗透模型能够较好的预测清透剂经皮渗入的趋势;通过蒙特卡罗方法,可以动态仿真不同清透剂渗入皮肤各层引起的皮肤光学特性参数的改变程度,与实验结果具有很好的一致性。为评价清透剂对光穿透皮肤的能力的改变,我们定义了折射率匹配度这一概念。结果证明,折射率匹配度能够较好的预测光在皮肤中的穿透能力(相关系数达0.993)。最后,从临床应用的角度提出了清透剂的选择条件。本文初步建立了一种定量描述清透剂改变皮肤光学特性参数的方法。该方法可以预测清透剂的光学清透效果,也可进一步用于定量控制皮肤的光学特性参数。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及进展
• 1.3 本文的研究内容及结构安排
• 第二章 定量控制组织光学参数的理论基础
• 2.1 人体皮肤的结构及角质层的屏障作用
• 2.1.1 皮肤的结构
• 2.1.2 角质层的性质及其屏障作用
• 2.2 扩散原理
• 2.3 皮肤的光学特性
• 2.3.1 基本光学参数
• 2.3.2 朗伯-比尔定律
• 2.3.3 用于皮肤简化模型的光学参数的估算
• 2.4 蒙特卡罗模拟方法
• 2.5 小结
• 第三章 组织光学参数定量控制的描述与评价
• 3.1 渗透模型
• 3.1.1 清透剂经皮渗透的通透性研究
• 3.1.2 简单扩散模型的分析
• 3.1.3 砖墙模型
• 3.2 光学模型
• 3.2.1 七层皮肤组织模型
• 3.2.2 清透剂对皮肤光学特性的影响
• 3.2.3 皮肤中光的穿透能力的评价
• 3.3 小结
• 第四章 离体实验验证和蒙特卡罗仿真
• 4.1 离体猪皮组织的光学清透实验
• 4.1.1 实验总体介绍
• 4.1.2 实验材料和方法
• 4.1.3 实验结果和讨论
• 4.2 清透剂改变皮肤光学特性参数的动态仿真
• 4.2.1 仿真总体介绍
• 4.2.2 仿真方法
• 4.2.3 仿真结果与讨论
• 4.3 清透剂的选择条件
• 4.4 小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参研项目说明
• 附录
• 致谢