扩散光学成像正向问题的求解.doc

苏州大学本科生毕业设计（论文）II本科毕业设计（论文）学院(部)电子信息学院题目扩散光学成像正向问题的求解年级14专业信息工程班级信息工程学号1428405022姓名张天金指导老师邹玮职称副教授论文提交日期苏州大学本科生毕业设计（论文）III摘要扩散光学成像技术被广泛应用于医学领域，它以近红外光作为光源进行探测，光通过组织并经历了吸收和散射作用，最终一部分光离开了组织体，人们通过对前后光学数据的研究对比，就能得到想要的功能信息。这种形式的成像技术与组织体内部的各种参数紧密相连，同时也是十分安全的，不会对组织体造成损伤，与其他的成像技术相比还有便携性、实时性等优势，因此受到了各界的关注，其价值也无法估量。扩散光学成像一般包含正向问题和逆向问题，本文针对其中的正向问题展开研究，用有限元法并根据扩散方程研究了相关的求解方法，在确定了边界条件和组织的光学参数后，针对简化的二维模型，得到了非均匀介质边界上的光学参数。为了验证实验数据的正确性，选择Monte—Carlo即MC方法在相同条件下进行数值模拟，并作了数值的对比。关键词：扩散光学成像，扩散方程，有限元，Monte-Carlo法AbstractDiffuseOpticaltomography（DOT）isusedwidelyinthefieldofmedicine.Itisdetectedbynearinfraredlightasthelightsource.Thelightexperiencesabsorptionandscatteringwhenthroughcelltissue,eventually,partofitwilltransferintodiffusedlightthenleavethebody.Peoplecanobtainthedesirablefunctionalinformationbycomparingthebeforeandafteropticaldata.Thiskindofimagingtechnologyisstronglyconnectedwithvariousparametersinsidethebody.AndDOTisalsoverysafebecauseitwillnotcausedamagetothebody.Comparedwithotherimagingtechniques,ithastheadvantagesofportability,real-timeandsoon.Therefore,ithasbeenwidespreadconcern,anditsvalueisalsoimmeasurable.Diffusionopticalimagingusuallycontainsforwardproblemandinverseproblem.Thispapertargetsattheforwardproblem.Andthefiniteelementmethod(FEM)basedonthediffusionequationisusedtostudytherelatedsolutionmethod.Aftertheboundaryconditionsandopticalparametersofthetissuearedetermined,aimingatthesimplifiedtwo-dimensionalmodel，theopticalparametersontheboundaryofinhomogeneousmediaareobtainedrespectively.Inordertoverifytheexperimentaldata,underthesameconditions，numericalsimulationisongoingbyMC（Monte–Carlo）methodandacomparisonalsohasbeenmade.Keywords:DiffuseOpticaltomography，diffusionequation，FEM，Monte-Carlo目录第一章概述11.1扩散光学成像的研究意义11.2实际应用举例11.2.1脑成像11.2.2血氧检测21.2.3癌症肿瘤诊断21.2.4荧光分子层析成像21.3论文的结构安排2第二章扩散光学成像技术的正向问题42.1扩散光42.2扩散光学成像42.3扩散光学成像技术的正向问题4第三章求解正向问题63.1求解方法63.1.1有限元法63.1.2Monte-Carlo法83.2扩散方程103.3边界条件113.4实验方案123.5实验结果133.6结果分析14第四章总结16参考文献17致谢1818概述1.1扩散光学成像的研究意义随着科技的不断发展，日益健全的医疗技术