研究目的
开发一个简单且准确的漫反射经验公式，用于浑浊介质的漫反射，通过降低临床环境中的计算复杂度和时间消耗，以促进上皮发育不良的诊断。
研究成果
该经验公式基于蒙特卡罗模拟推导，并通过组织仿体验证，为估算浑浊介质的漫反射率提供了一种高度精确且简便的方法。其精度比扩散近似法高出十倍，在包括极端情况在内的广泛光学特性范围内均可靠。该方法降低了计算复杂度和耗时，适用于通过无创光谱技术诊断上皮发育不良等临床应用。
研究不足
蒙特卡罗模拟假设了一个半无限单层组织模型，这可能无法完全代表具有分层结构的真实组织。近似条件包括无限窄的光束和圆形探测器几何结构，这些与实际情况不符。经验公式对直径小于3毫米的探测器准确性较低，特别是在低吸收区域。该模型针对特定光学特性而设计，对于不同的源-探测器几何构型或组织类型可能需要调整。
1：实验设计与方法选择：
本研究针对具有典型生物组织光学特性的半无限均匀浑浊介质，通过蒙特卡罗模拟生成漫反射查找表。采用多项式函数对该查找表中约化散射系数与吸收系数比值进行曲面拟合，推导出经验方程。
2：样本选择与数据来源：
蒙特卡罗模拟的吸收系数(μa)和约化散射系数(μs')范围为2-50 cm?1。组织仿体使用单分散聚苯乙烯微球（直径0.5/0.75/1 μm）作为散射体、人血红蛋白作为吸收体，通过调节浓度实现特定光学特性。
3：5/75/1 μm）作为散射体、人血红蛋白作为吸收体，通过调节浓度实现特定光学特性。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括基于MATLAB自编的蒙特卡罗模拟程序、配备积分球装置的Perkin Elmer Lambda 35分光光度计（用于漫反射测量）、Polyscience公司的单分散聚苯乙烯微球、Sigma-Aldrich公司的人血红蛋白、磷酸盐缓冲盐水溶液，以及Labsphere公司的SRS-99漫反射标准板。分析软件为MATLAB。
4：实验流程与操作规范：
蒙特卡罗模拟设定介质折射率1.4、各向异性系数0.9，采用Henyey-Greenstein相位函数。通过MATLAB的fmin子程序（拟牛顿算法）生成查找表并进行曲面拟合。制备不同浓度的组织仿体，经基线校正后使用积分球装置测量漫反射。
5：各向异性系数9，采用Henyey-Greenstein相位函数。通过MATLAB的fmin子程序（拟牛顿算法）生成查找表并进行曲面拟合。制备不同浓度的组织仿体，经基线校正后使用积分球装置测量漫反射。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：通过计算经验模型预测值与蒙特卡罗模拟/实验测量值之间的平方误差和及均方根误差，优化经验方程参数以实现最小误差。
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spectrometer
Lambda 35
Perkin Elmer
Used for total diffuse reflectance measurements in tissue phantoms.
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diffuse reflectance standard
SRS-99
Labsphere, Inc.
Used for baseline correction in diffuse reflectance measurements.
-
integrating sphere
Used to measure entire diffuse reflectance from turbid media.
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polystyrene spheres
0.5 μm, 0.75 μm, 1 μm diameters
Polyscience Inc.
Used as scatterers in tissue phantoms to mimic bulk scattering properties of soft tissues.
-
human hemoglobin
Sigma-Aldrich
Used as an absorber in tissue phantoms.
-
MATLAB software
MathWorks
Used for Monte Carlo simulations, surface fitting, and data analysis.
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