基于偏振光散射的病变组织定位研究

【作者】 栾江峰； 吕昌贵； 崔一平；

【机构】 南京东南大学先进光子学中心；

【摘要】 早期诊断在癌症治疗中具有重要意义。对于处于早期的病变组织,治疗的效果将更为有效。在这一领域中,尽管已经发展了很多探测技术,正常组织中病变的快速表征与定位仍然值得进一步研究。通过研究偏振光在组织内的弹性散射特性,本文提出了一种利用透射偏振光的时域光强分布来确定病变组织的检测方法。我们采用偏振光的蒙特卡洛方法模拟了超短点入射光源在半无限大平板状生物组织中的传输特性。理论模拟结果表明对于不同的病变组织位置结构出射光的时域分布有明显的不同。当病变组织厚度增加时,与入射光同偏振态的出射光光强减小,而正交偏振态的出射光光强增大。随着病变组织深度增加,两种偏振态的出射光强都增大。当病变组织散射系数固定时,出射光时域分布的峰值光强随病变组织位置的改变呈线性变化关系。利用此种线性关系可根据不同偏振态出射光的时域光强分布确定病变组织的位置信息。在临床中,病变组织的散射系数在不同病变阶段是变化的,而某一种正常组织的散射系数始终保持一相对固定值。因此,基于组织散射系数与入射光波长的非线性关系,引入了一种多波长入射的方法来同时获得病变组织的散射系数与位置信息。增加入射波长数可以进一步提高该方法的准确性。本文采用双波长入射演示了这一过程。因为只利用了光的弹性散射过程,该方法对入射光强的要求低,对组织的破坏小,同时可以任意选择合适的入射波长,有望成为临床中进行早期病变辅助诊断的一种有效方法。更多还原