面向黏膜组织病变识别的亚扩散域空间分辨光学参数测量方法

• 作者: 张琪 张丽敏 安敬仪 王静 陈晨 高峰
• 来源期刊: 光学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 医用光学 亚扩散光谱 蒙特卡罗模拟 光学参数 散射相函数 查表法 反向传播神经网络
• 年，卷（期）: 2021,（24）
• 所属期刊栏目: 医用光学与生物技术|Medical Optics and Biotechnology
• 页码范围: 203-210
• 页数: 8页
• 分类号: O436
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202141.2417001

摘要

黏膜组织病变多起源于浅层上皮组织,因此研究亚扩散域的空间分辨漫反射光谱分布特性对于黏膜组织早期病变识别具有重要意义.在亚扩散区域,除了吸收系数μa与约化散射系数μ's外,二阶散射定向因子γ对组织漫反射率也有较大影响.为实现三个光学参数的同时定量反构,面向实际应用基于光纤几何和Gegenbauer-kernel(GK)相函数的蒙特卡罗模拟建立正向数值模型,采用3D查表(3D-LUT)法和反向传播神经网络(BPNN)反构光学参数,然后进行数值模拟和仿体实验验证.数值模拟结果表明,3D-LUT和BPNN两种方法反构的光学参数均具有较小的误差,但相比于3D-LUT方法,BPNN方法的反构准确性更高、计算速度快且具有更好的抗噪声能力.仿体实验表明,在实验系统噪声影响以及仿体测量校正存在误差等情况下,两种方法仍可有效地反构三个光学参数,从而证明了本研究所提方法的可行性和有效性.