文档介绍：医学光子学基础
—生物组织中光子传输理论
主要内容
组织光学概论
生物组织中光子传输理论
生物组织光学特性测量方法
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生物组织中光子传输理论
光子输运方程及其物理意义
辐射传输理论模型
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光子输运方程及其物理意义μυμυμ
υ
()r υΩ,,, tdI
−= ()()r Ω− r Ω+ ΩΩ′ r Ω′+Ω r υΩ()(),,,,,,),(,,,,,, tSdtIptItI
a s s ∫
ds 4π
(r υΩ,,, tI )表示光源辐射强度在介质内的空间、角度分布及时间变化
(r υπΩ,,, tS ) 源项
(ΩΩ′)(Ω= Ω′= ppp )(cos,, θ)
π
∫ pg ()⋅Ω= ′( ⋅ΩΩΩ′) ′( ⋅ΩΩΩ′) ′∫∫ pdpd ( ⋅Ω=Ω′)( ⋅ΩΩΩ′)dΩ′
4 4 4π
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传输方程的简化
稳态(不考虑时间)
单色光在生物组织中的传输
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边界条件
界面内表面上指向入射介质的散射强度应等
于外表面上接受到的指向内表面的散射强度
out ˆ in ˆ
d (r,Ω, )− d (r,Ω tItI )= 0,
界面两边的介质的折射率不匹配,则在界面
内外都存在反射,由总的通量来表示的一种
的近似的边界条件
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折射率不匹配的边界条件
in ˆˆˆ in in ˆˆˆ
d (r, , )ΩΩ( nˆ)dtI Ω=−⋅ d (r, , )ΩΩ⋅nˆdtIR Ω
∫Ωˆ nˆ<⋅ 0 ∫Ωˆ nˆ>⋅ 0
out out ˆˆˆ
+ d ()r, , ΩΩ()−⋅ nˆ dtIT Ω
∫Ωˆ nˆ<⋅ 0
out ˆˆˆ out out ˆˆˆ
d (r, , )ΩΩ( nˆ)dtI Ω=−⋅ d (r, , )ΩΩ⋅nˆdtIR Ω
∫Ωˆ nˆ>⋅ 0 ∫Ωˆ nˆ<⋅ 0
in in ˆˆˆ
+ d ()r, , ΩΩ⋅nˆdtIT Ω
∫Ωˆ nˆ>⋅ 0
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辐射传输理论模型
确定性模型
根据实际情况忽略输运方程中的某些次要项而
得到的简化了的确定性微分或微积分方程,然
后再求解
随机模型
把光束看作离散光子的集合,通过模拟单个光
子与组织的相互作用,利用迭加原理获得整个
光束与组织的相互作用结果
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辐射传输理论模型分类
确定性模型
一级近似理论
多流理论
扩散理论
Adding-Doubling
随机模型
Monte-Carlo模拟
随机行走理论
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组织中任一点的辐射强度
总的辐射强度
r r r
( )= c ( )+ d (rIrIrI )
r r
准直透射c (rI ) 漫透射 d (rI )
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