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基于Mie理论的生物组织散射特性研究

王清华;陆红艳;来建成;李振华;贺安之

  光学在临床疾病诊疗应用中的快速发展促进了人们对生物组织中的光传输基本规律的研究,并逐步形成一个光学与生命科学相交叉的领域-“组织光学”。对于生物组织光传输特性的研究已发展了多种理论分析方法,如:MonteCarlo模拟,漫射近似理论。这类方法目前普遍采用Henyey-Greenstein散射相位函数确定光子的散射方向。Henyey-Greenstein函数属于经验公式,存在着一定局限,如不能很好地描述生物组织背向散射光问题,未考虑入射光波长影响等等,虽然不少学者对此不断提出修正,但未能从根本上解决问题。当光入射细胞时,细胞中各个大小不等的亚细胞器官在不同方向存在不同程度的散射:细胞核相对于其他亚细胞器官来说体积较大,它在小角度范围内的散射更为明显;而线粒体等体积较小的亚细胞器官的前向散射特性显著减弱。运用经典的Mie散射理论来解释上述现象显得合理可行。本文运用经典的Mie理论,建立生物组织等效散射颗粒模型,对生物组织的散射相函数进行数值计算。研究表明基于Mie理论的散射相函数较经验相函数在描述生物组织的散射特性上更为精确,并进一步探讨与传统描述生物组织特征参数相对应的等效颗粒参数描述方法,进行了从新角度研究生物组织光学特性的有益尝试。……   
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