仿生物组织透射光偏振特性的实验研究

《仿生物组织透射光偏振特性的实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第4期南京理工大学学报Vo1．27No．42003年8月JournalofNamtiingUniversityof,ScienceandTedmologyAug．2003仿生物组织透射光偏振特性的实验研究来建成李振华王春勇贺安之(南京理工大学理学院，南京210094)摘要该文在实验上研究了线偏振光经生物组织的传输后偏振特性的变化。选择Intrialipid悬浮液作为实验用仿生物组织样品，并利用BeamProfile2350测量了线偏振的He—Ne激光照射不同浓度、不同厚度的仿生物组

2、织样品时透射光经过检偏器后的光场空间分布。根据不同的检偏角度下透射光的空间分布状况，分析了透射点位置坐标、样品浓度和厚度对透射光退偏程度的影响。关键词偏振特性，仿生物组织，组织光学，Intrialipid悬浮液分类号Q631学科代码180．14激光技术在医学领域的应用13益广泛，而作为这些应用的一个基础性问题——生物组织内的光传输问题仍然没有很好的解决，尤其是光在生物组织内传播时偏振、相干特性的变化问题。虽然A．Ishimaru等将辐射传输理论引入生物组织光传输问题的理论分析，并且发展了多种近似处理方法，但是这些方法都未能将光的偏振特性

3、、相干特性考虑在内．2j。光学信息论的研究认为对于一个光学系统而言，考虑光的偏振特性将能提供更多的信息量，这对于发展疾病的光学无创伤诊断技术是十分重要的，这使得研究生物组织对光偏振特性的影响成为一项十分有意义的工作。目前，组织光学内就生物组织对光偏振特性影响问题开展的研究很少，仅见1976年Bickel等通过测量散射矩阵，研究BacillusSubtilis悬浮液对偏振光散射角分布的影响；1997年A．H．Hielscher等研究粒子尺寸和浓度对组织模型和生物细胞悬浮液后向漫射光偏振特性的影响；S．G．Demos等将光的偏振特性引入生物

4、组织光学成像术的研究，将其用于组织表面反射光和内部漫反射光的区分J。本文选择Intrialipid悬浮液作为仿组织样品，通过对线偏振的He—Ne激光经过Intrialipid悬浮液的传输后，在不同的检偏器角度下透射光强度空间分布的实验测量，分析线偏振的He—Ne激光经过Intri—alipid悬浮液后的退偏程度与仿组织样品浓度、厚度以及透射点位置半径之间的关系。1实验描述1．1实验装置图1给出了测量线偏激光经过仿生物组织样品后偏振变化的实验光路，其光源为输出收稿日期：2OO2—05—14来建成男25岁博士生维普资讯http://www.

5、cqvip.com总第131期来建成李振华王春勇贺安之仿生物组织透射光偏振特性的实验研究435功率为3ⅡlW的He—Ne激光，光束直径为O．2em。一起偏器对：LP1、LP2放置在He—Ne激光器之前，LP1可在垂直平面内旋转，以调节入射激光的强度，LP2固定，偏振方向如图1所示；在紧贴组织样品透射面处放置一个可在垂直面内自由旋转的检偏器LP3和毛玻璃屏，以便利用高灵敏度的CCD结合BeamProfile2350，对不同检偏角度下透射光的空间分布进行测量。这里的“检偏角”定义为检偏器透光方向与起偏器透光方向之间的夹角。123451一起偏

6、器LP12一起偏器LP23一组织样品4一检偏器1．tr35一毛玻璃屏图1实验原理图Fig．1Schematicdiagramoftheexperiment1．2仿组织样品——hI岫alipid悬浮液Intrialipid悬浮液是一种良好的生物组织液态模型，不同浓度的Inm'．alipid悬浮液可以被用来模仿不同散射程度／系数的生物组织。Intrialipid是一种由精制大豆油和精制卵磷脂所组成的脂肪乳剂，每1000mL10的脂肪乳注射液含精制大豆油100g、甘油25g、精制卵磷脂12g，其余为注射用水。脂肪乳的脂肪颗粒构造与人体内乳微粒

7、相似，颗粒直径D≤1tan，同时在可见光波段没有明显的电磁波吸收带，因而它是一种较为理想的组织液态模型。Intrialipid悬浮液的光学性质已被深入研究，VanAtavere的研究确定了其散射颗粒的大小分布，其散射元尺寸在25—675nln之间，平均97nm；S．T．Flock和VanStaveren等给出了计算不同浓度Intrialipid悬浮液光学参数(散射系数、吸收系数和各向异性因子)的近似公式[6．71。因而本文选择Intrialipid悬浮液作为仿生物组织样品来研究生物组织对光偏振特性的影响。1．3数据处理为了减少实验中引入

8、的背景噪声，充分利用BeamProf'de2350的自动去背景功能来扣去背景噪声；同时对采集所得的图像进行3×3的均值滤波，以除去实验中引入的salt-and—pep—per噪声，这相当于对图像进行了一次低