生物组织光学特性参量的图像测量研究

杨丽; 孙建华

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.007

生物组织光学特性参量的图像测量研究

杨丽^1,2,
孙建华¹

1.
中国民航大学, 理学院, 天津, 300300;
2.
天津大学, 光电信息技术科学教育部重点实验室, 天津, 300072

作者简介: 杨丽(1959- ),女,博士,教授,硕士生导师,现主要从事激光技术及其应用的研究.E-mail:y_lyang@yahoo.com.cn.

基金项目:
教育部科学技术研究重大项目资助项目(10410);中国民航大学科研启动基金资助项目(qd02x11)
中图分类号: Q632

Photography measurement of optical parameters of biological tissues

YANG Li^1,2,
SUN Jian-hua¹

1.
Science College, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China;
2.
Key Laboratory of Opto-Electronic Information Science and Technology of Ministry of Education, Tianjin University, Tianjin 300072, China
CLC number: Q632

摘要: 为了测量生物组织的光学特性参量,采用CCD漫反射法和透射法,通过分析CCD摄取的待测样品表面的漫反射光分布图像,利用漫射近似理论,实现了漫反射法对生物组织模拟液(intralipid-20%稀释液)、牛肌肉、猪肌肉和鸡胸肉光学特性参量的测量,获得了样品的吸收系数和有效散射系数;测量了不同浓度生物组织模拟液的透射光强度,根据Beer-Lambert定律,实现了透射法对光学特性参量的测量,获得了样品的散射系数,进而得到了有效散射系数;并将漫反射法和透射法对同种样品光学特性参量的测量结果以及他人的测量结果进行了比较。结果表明,漫反射法和透射法的测量结果有很好的吻合性,测量生物组织光学特性参量采用的CCD测量装置和处理方法具有较高的精度。
- 测量与计量 /
- 医用光学与生物技术 /
- 光学特性参量 /
- 透射法 /
- 漫反射法
Abstract: To measure optical parameters of biological tissues,CCD diffusing reflection and transmission measurements were introduced.Analyzing the CCD photograph of diffusing reflection distribution on the specimen surface,the reduced scattering coefficient and absorption coefficient of biological tissue simulating liquid (intralipid-20% diluents),beef,pork and chicken were derived from nonlinear regression of the diffusion equation with spatially resolved steady-state diffuse reflectance which was measured by the CCD diffusing reflection measuring equipment.The scattering coefficient was derived from linear regression of the Beer-Lambert equation with transmission light intensity of biological tissue simulating liquid of different titer which was measured by the CCD transmission measuring equipment,and then the reduced scattering coefficient was also deduced.Optical parameters of the same specimen measured by CCD diffusing reflection and transmission measurements were compared with those measured by others,and they were coherent.It is shown that the experimental CCD equipment and the treatment methods used to measure optical parameters have a high accuracy.
- measurement and metrology /
- medical optics and biotechnology /
- optical parameter /
- transmission measurement /
- diffusing reflection measurement

[1]	PATTERSON M S,WILSON B C,WYMAN D R.The propagation of optical radiation in tissue.Ⅱ:Optical properties of tissues and resulting fluence distributions[J].Lasers in Medical Science,1991,6 (4):379-390.
[2]	LI Zh M,LIU X H.The theoretical analysis of thermal interaction between laser and bio-tissue[J].Journal of Optoelectronics· Laser,2002,13 (8):860-863 (in Chinese).
[3]	LAI J Ch,LI Zh H,WANG Ch Y,et al.Light transmitting properties of muscle tissues and modification of radiative transfer theory[J].Laser Technology,2007,31(3):265-280 (in Chinese).
[4]	SPLINTER R,NNANEY G A,LITTMAN L,et al.Monitoring tissue optical characteristics in situ using a CCD camera[J].Lasers in the Life Sciences,1994,6(1):15-25.
[5]	BOLT R A,ten BOSCH J J.Method for measuring position-dependent volume reflection[J].Appl Opt,1993,32(24):4641-4645.
[6]	KIENLE A,LILGE L,PATTERSON M S,et al.Spatially resolved absolute diffuse reflectance measurements for noninvasive determination of the optical scattering and absorption coefficients of biological tissue[J].Appl Opt,1996,35(13):2304-2314.
[7]	XIE Sh S.HUANG L H,ZHENG W,et al.Measurement of the optical properties of mammalian tissues in vitro[J].Optical Journal,1996,25(2):97(in Chinese).
[8]	KIENLE A,PATTERSON M S.Improved solutions of the steady-state and the time-resolved diffusion equations for reflectance from a semi-infinite turbid medium[J].J O S A,1997,14(1):246-254.
[9]	ISHIMARU A.Wave propagation and scattering in random media[M].New York:Academic Press,1978:142-157.
[10]	HASKELL R C,SVAASAND L O,TSAY T T,et al.Boundary conditions for the diffusion equation in radiactive transfer[J].J O S A,1994,11(10),2727-2741.
[11]	van STAVEREN H J,MOES C J M,van MARIE J,et al.Light scattering in intralipid-10% in the wavelength range of 400-1100nm[J].Appl Opt,1991,30(31):4507-4514.
[12]	XU H P,PATTERSON M S.Determination of the optical properties of tissue-simulating phantoms from interstitial frequency domain measurements of relative fluence and phase difference[J].Optics Express,2006,14(14):6485-6501.

[1]	来建成 , 李振华 , 王春勇 , 王清华 , 贺安之 . 肌肉组织的光透射特性与辐射传输理论的修正. 激光技术, 2007, 31(3): 265-267,280.
[2]	张连顺 , 张晓晖 , 王章祯 . 由漫射图像测量生物组织的光学特性. 激光技术, 2011, 35(5): 675-677. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.027
[3]	孔梅梅 , 高志山 , 陈磊 , 李新华 . 人眼光学模型的研究与发展. 激光技术, 2008, 32(4): 370-373.
[4]	吴智辉 , 崔向荣 , 黄代政 , 陈朝旺 , 莫华 . 脐带血与先天性心脏病患儿红细胞的光谱分析. 激光技术, 2012, 36(2): 233-237. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.024
[5]	范宜艳 , 赵斌 , 马国鹭 . 基于光学标靶与测距仪的隐藏区域坐标测量. 激光技术, 2014, 38(6): 723-728. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.001
[6]	祁建霞 , 苗润才 , 董军 . 光衍射法测量低频液体表面波衰减系数. 激光技术, 2008, 32(5): 496-498,520.
[7]	冯伟伟 , 马国利 , 贾天俊 , 程翔 , 陈立刚 . 2维光束全偏振参量测量技术研究. 激光技术, 2011, 35(5): 715-717. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.037
[8]	刘旭 , 任寰 , 于德强 , 杨一 , 郑芳兰 . 干涉法测量光学材料光学非均匀性. 激光技术, 2011, 35(2): 189-192. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.013
[9]	姚红兵 , 李丽淋 , 陈明明 , 杨风潇 . 双面光学共焦技术的透镜中心厚度测量设计. 激光技术, 2016, 40(6): 912-915. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.06.028
[10]	秦玉伟 . 基于光学相干层析成像技术的薄膜厚度测量. 激光技术, 2012, 36(5): 662-664. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.05.022
[11]	柳静 , 李明 , 詹高伟 , 肖武华 , 韦庆玥 . 三坐标激光测量技术规范中参量确定的方法. 激光技术, 2015, 39(1): 140-144. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.01.028
[12]	李潇潇 , 张志恒 , 张效宇 , 曹杰君 , 曹兆楼 . 基于像散的光学元件厚度非接触测量研究. 激光技术, 2019, 43(6): 741-746. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.06.002
[13]	秦玉伟 . 光学相干层析成像用于微机电系统测量研究. 激光技术, 2013, 37(5): 664-667. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.05.022
[14]	秦建华 , 余重秀 , 谭永红 , 苏密勇 , 王子民 . 光源面分布对激光针灸经穴组织的漫反射影响. 激光技术, 2011, 35(4): 551-553,558. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.04.027
[15]	陈德良 , 冯彩玲 , 秦水介 . 石英微通道内测量细胞表面电荷的研究. 激光技术, 2009, 33(6): 561-564. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.06.001
[16]	徐安成 , 陈家璧 , 张培茗 , 吴佳杰 . 具有主观视觉补偿的人眼像差测量方法. 激光技术, 2010, 34(6): 774-777. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.015
[17]	崔鸿忠 , 李正佳 , 范晓红 . 发光二极管光源疗法在生物医学中的应用. 激光技术, 2006, 30(6): 638-642,656.
[18]	杜志广 , 颜树华 , 林存宝 , 王国超 , 魏春华 . 双路信号相位同步测量系统设计与实现. 激光技术, 2016, 40(3): 315-319. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.03.003
[19]	朱红伟 , 叶会英 . 光反馈自混合干涉系统反馈水平的研究与测量. 激光技术, 2010, 34(6): 847-850. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.034
[20]	肖兴维 , 马国鹭 , 曾国英 , 陆野 . 正交视觉与倾角仪组合空间位姿测量方法研究. 激光技术, 2020, 44(3): 278-282. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.03.002

点击查看大图

计量

文章访问数: 4276
HTML全文浏览量: 566
PDF下载量: 246
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

生物组织光学特性参量的图像测量研究

作者简介: 杨丽(1959- ),女,博士,教授,硕士生导师,现主要从事激光技术及其应用的研究.E-mail:y_lyang@yahoo.com.cn.

Photography measurement of optical parameters of biological tissues

计量

生物组织光学特性参量的图像测量研究

作者简介: 杨丽(1959- ),女,博士,教授,硕士生导师,现主要从事激光技术及其应用的研究.E-mail:y_lyang@yahoo.com.cn

English Abstract

Photography measurement of optical parameters of biological tissues

全文HTML

目录

留言板

生物组织光学特性参量的图像测量研究

作者简介: 杨丽(1959- ),女,博士,教授,硕士生导师,现主要从事激光技术及其应用的研究.E-mail:y_lyang@yahoo.com.cn.

Photography measurement of optical parameters of biological tissues

计量

出版历程

生物组织光学特性参量的图像测量研究

作者简介: 杨丽(1959- ),女,博士,教授,硕士生导师,现主要从事激光技术及其应用的研究.E-mail:y_lyang@yahoo.com.cn

English Abstract

Photography measurement of optical parameters of biological tissues

全文HTML

目录