近红外漫射光在人体组织中的传播及探测器排布研究

作     者：郭楠 郝慧艳 刘文宇 赵辉 GUO Nan;HAO Huiyan;LIU Wenyu;ZHAO Hui

作者机构：中北大学信息与通信工程学院太原030051 

基　　金：山西省留学回国人员科技活动择优资助项目(20210039) 山西省回国留学人员科研资助项目(2022-146) 国家重点研发计划项目(2023YFE0202800) 

出 版 物：《激光生物学报》 (Acta Laser Biology Sinica)

年 卷 期：2024年第33卷第2期

页      码：123-132页

摘      要：为了研究漫反射光谱法在检测内部组织有效信息方面的径向最远探测距离和合适的探测器排布方式,构建了人体皮下组织模型,利用蒙特卡罗(MC)方法对760 nm近红外光在组织中的传输过程进行了模拟。根据不同组织的光学特性,建立了脂肪-肌肉双层MC模型。在模型中,通过调整脂肪和肌肉双层组织的垂直厚度模拟了双层组织的多种情况,分析了不同情况下、不同距离处逃逸光子的分布、数量和剩余权重。结果表明,在该模型下,将探测器排布在距离光源大约3 cm或更近的位置,采集到的光子信号可以有效体现组织内部的信息。基于MC模拟的结果,分析设计了三种可应用于无创血流或血氧检测的探测器排布方式。通过比较发现,多光源-多探测器混合排布设计不仅可以更有效地收集组织的漫射光,提供更均匀的光子分布,而且相较于单光源-多探测器,该设计可以最大限度地利用探测器的数量实现对组织同一深度更大面积的检测。这为设计近红外血流或血氧无创检测光谱仪器提供了思路。

主 题 词：近红外漫射光 蒙特卡罗仿真 人体组织模型 光源-探测器排布 无创检测光谱仪器 

学科分类：071011[071011] 0710[理学-生物科学类] 07[理学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1007-7146.2024.02.004

馆 藏 号：203127835...