学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于多光程长的高散射体物质光学参数的测量及其应用

作　者: 李靖瑶
导　师: 李刚
学　校: 天津大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 多光程长测量 高散射物质 光学参数 蒙特卡罗仿真 偏最小二乘法
分类号: R318.0
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 38次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


所谓高散射物质即其有相对较高的散射系数。高散射物质的定量分析主要分为两个部分。首先是物质本身光学参数的测量,物质的光学参数是物质的根本属性之一,比如物质的散射系数,吸收系数,各项异性因子等,同时是分析物质成份的重要依据,尤其生物组织的光学参数测量是生物光子学领域研究的关键基础,在医学诊断和治疗领域中有着广泛的应用前景。物质的每种成分都有特定的光学特征,为光谱定量分析提供了基础,其次是通过物质的光学参数对其成分进行测量,通过物质光谱携带的信息来区分不同浓度的同种物质,以及测量它们的含量。本文从定量分析的两方面结合多光程长的测量方法对高散射物质的光学特性进行研究,本课题已经完成的主要工作包括:1)为了提高高散射物质中蒙特卡罗仿真算法的运算速度,在Wang等提供的适于多层组织模型研究的MCML算法的基础上加以改进,分别针对一般光电传感器以及光纤传感器作为接受器件时,提出了两种不同的模型修改方法,通过增加约束条件以及进行近似处理,大幅度提高了蒙特卡罗仿真的速度。2)自行搭建多光程长实验平台,其通过微米位移机构实现不同光程长的测量,以及对高散射物质光学特性的研究,通过对单一波长的分析得出物质的吸收系数与约化散射系数,并通过蒙特卡罗模型进行验证。3)应用偏最小二乘(PLS)方法,对高散射物质进行浓度测量的研究,使用intralipid溶液与India ink配制不同浓度共21种溶液,采用单光程长与多光程长的方法对实验样本进行测量,对单光程长与多光程长方法得到的实验数据进行对比分析,分析结果表明多光程长方法的浓度测量精度远高于单光程长方法,尤其对于India ink,多光程长浓度测量精度要比单光程长浓度测量精度高一个数量级。4)血液成分测量技术一直是近年来生物医学领域的研究热点。目前应用的血液成分检测均是针对血清、血浆或模拟样品的,较少以全血作为光谱测量样本。通过多光程长的方法对全血在可见-近红外区域进行光谱测量,替代了常规使用的血球记录仪与生化分析仪等,能够实现简单、低成本、快速的血液成分检测并且为动态光谱无创血液成分的测量提供依据。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 光学参数测量的主要研究内容  8
  1.2 光学参数测量的发展  8-10
  1.3 本文的主要研究内容  10-12
第二章 相关理论基础  12-24
  2.1 光与物质的相互作用  12-14
    2.1.1 吸收  12-13
    2.1.2 散射  13-14
  2.2 光在物质中的传输理论与分析方法  14-17
    2.2.1 漫射近似理论  15-16
    2.2.2 离散坐标法  16
    2.2.3 蒙特卡罗模拟  16-17
  2.3 偏最小二乘法在浓度测量中的应用  17-24
    2.3.1 基本原理  18
    2.3.2 计算方法  18-20
    2.3.3 成分数的选取  20-21
    2.3.4 精度分析  21-24
第三章 优化的蒙特卡罗仿真算法  24-37
  3.1 引言  24
  3.2 高散射物质中蒙特卡罗仿真的优化  24-30
    3.2.1 蒙特卡罗仿真过程  25-26
    3.2.2 优化的蒙特卡罗仿真过程  26-29
    3.2.3 优化结果与讨论  29-30
  3.3 基于光纤传感的高散射物质蒙特卡罗仿真的优化  30-37
    3.3.1 优化的仿真过程  31-34
    3.3.2 优化结果与讨论  34-37
第四章 实验研究及结果分析  37-56
  4.1 物质的光学参数测量  37-42
    4.1.1 实验系统搭建  38-39
    4.1.2 实验过程及数据  39-40
    4.1.3 实验结果与分析  40-42
  4.2 物质浓度的测量  42-47
    4.2.1 样本配制与实验过程  42
    4.2.2 变光程长物质浓度测量  42-46
    4.2.3 实验结果与分析  46-47
  4.3 变光程长血液成分的测量  47-56
    4.3.1 研究背景  47-48
    4.3.2 仪器和样品  48-49
    4.3.3 实验方法  49
    4.3.4 血液光谱非线性研究  49-52
    4.3.5 血液多光程长建模  52-56
第五章 总结与展望  56-58
  5.1 本课题总结  56-57
  5.2 展望  57-58
参考文献  58-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

相似论文

  1. 空中目标抗干扰识别跟踪系统,TN215
  2. 传感器数据补偿算法的设计与实现,TP301.6
  3. 淮河流域X县水中藻毒素分布特征及水样有机提取物细胞毒性、遗传毒性与污染谱的回归模型研究,R114
  4. 青岛大气气溶胶光学特性的季节变化,X513
  5. 利用近红外光谱进行羊绒与羊毛的鉴别技术研究,TS131
  6. 四阶段交通需求预测模型不确定性传递分析,U491.14
  7. 基于cDNA-AFLP的茉莉酸甲酯刺激的三七不定根转录轮廓研究,S567.236
  8. 基于扫描光声成像技术的组织光学性质及血糖检测,TP274
  9. 蓝绿激光通信下行信道Monte Carlo仿真和建模,TN929.1
  10. 基于近红外光谱技术的食用油品质快速检测方法研究,TN219
  11. 上海服务贸易出口影响因素定量研究,F752.62
  12. 近光源空间分辨漫反射的研究,R318.51
  13. 基于近红外光谱帕金森病射频毁损术中实时监控技术研究,R742.5
  14. 多通道串联式压电传感器在微生物检出鉴定中的应用研究,TP212.2
  15. 水沙变化对沙市河段河床形态影响机理研究,TV147
  16. 基于偏最小二乘及最小二乘支持向量机算法在储层参数预测上的应用,P618.13
  17. 组织光学参数定量控制的初步研究,R318.51
  18. 应用于近红外无创血糖测量的浮动基准位置的基础研究,R446.1
  19. 基于哈特曼—夏克传感器的大气湍流参数测量方法研究,P425.2
  20. 激光发射天线光学性能的光电探测研究,TP274.5

中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 一般性问题
© 2012 www.xueweilunwen.com