收藏本站
《天津大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物组织化学成分无创分光检测基本传感理论的研究

谌雅琴  
【摘要】:生物组织化学成分无创分光检测具有极其重要的临床和现实意义。但目前该技术的基本传感理论研究还相对薄弱,存在许多问题有待解决。本文从组织光学的观点出发,并结合空间分辨稳态漫反射测量技术,深入研究了生物组织化学成分无创分光检测的基本传感理论。 首先对光在生物组织中的传输理论——蒙特卡罗模拟(MCS)和漫射近似理论进行了深入、系统地研究。其中,利用考虑多层组织结构的蒙特卡罗模型MCML分析了不同组织光学特性参数对漫反射波形的影响,给出了MCS的统计特性和时间特性的具体数学描述;修正并统一了可取得最佳漫反射率预测性能的漫射模型的各重要参变量定义,并给出了漫射模型的适用范围的量化指标。 其次,利用基于统计学原理的数据压缩技术——主成分分析(PCA)详细分析了MCS产生的仿真漫反射率数据与组织光学特性参数之间的一一对应关系,有效地证明了PCA确实适用于提取漫反射率数据的主要特征,给出了应用PCA得到漫反射率数据的主分量表示时应注意的问题;并针对单层和双层组织模型,分别给出了在不同测量条件下从漫反射率波形反推组织光学特性参数的可能性。 然后,针对单层组织模型的光学特性参数反演问题,详细评估了目前两种主要的非线性反演算法:非线性最小二乘拟合和传统神经网络方法的预测性能和特点,其中,非线性最小二乘拟合以漫射模型作为正向光传输模型,传统神经网络则采用MCS;在此基础上,提出将基于MCS的主成分分析-神经网络(PCA-NN)方法应用于从漫反射率波形反推组织吸收系数和约化散射系数,并利用Intralipid-10%溶液实验对PCA-NN方法的有效性进行了初步实验验证。 最后,将基于MCS的PCA-NN方法推广用于解决考虑多层组织结构的组织光学特性参数反演问题。具体针对上层组织厚度已知的双层组织模型的双层组织光学特性参数反演问题,提出多种基于双层组织模型所对应的漫反射率数据与上层和/或下层组织光学特性参数对应关系建立的PCA-NN及其改进算法,给出了这些算法用于从漫反射率波形反推双层组织光学特性参数的可行性及必要条件,并分析了应用这些算法时,上层组织厚度的测量不确定性对双层组织光学特性参数的预测精度的影响,为实际进行组织化学成分无创分光检测提供理论依据。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:R318.51

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 阮平巧;基于形状的扩散光学层析成像理论与技术研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 焦玉婷;动态扩散光层析成像中多波长数字锁相光电检测技术研究[D];天津大学;2010年
2 喻碧莺;生物组织的时间分辨光分布特性及光学参数测量[D];福建师范大学;2006年
3 王瑜华;人体经脉光传输特性的实验研究[D];福建师范大学;2007年
4 缪辉;基于近红外连续波的无创组织体血氧检测系统[D];天津大学;2007年
5 阮平巧;组织光学测量中光子计数技术研究[D];天津大学;2007年
6 薛媛;基于平板检测和有限差分方法的时域乳房扩散光学层析成像算法研究[D];天津大学;2007年
7 和慧园;反射模式时域荧光分子层析原理的模拟和实验研究[D];天津大学;2008年
8 陈玲玲;近红外无创血糖浓度检测技术的初步研究[D];黑龙江大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴龟灵,骆清铭,曾绍群,穆晨鹏,刘贤德;光子扩散理论及其在生物医学中的应用[J];光电子·激光;2001年03期
2 林凌,李刚,王燕秋,相韶霞,山本克之;人体脂肪和肌肉组织光学特性的活体检测[J];光电子·激光;2001年04期
3 田丰华,丁海曙,王广志,蔡志刚,赵福运;利用近红外光谱监测皮肤血氧输运[J];光谱学与光谱分析;2002年02期
4 欧宜贵;非线性优化问题的信赖域方法研究综述[J];海南大学学报(自然科学版);2003年03期
5 张华达;大视场短焦距CCD成像系统畸变校正研究[J];红外;2004年01期
6 黄岚,田丰华,丁海曙,王广志,腾铁超;用近红外光谱对组织氧测量方法的研究[J];红外与毫米波学报;2003年05期
7 骆清铭,刘贤德,曾绍群,李再光;组织诊断光谱学研究[J];华中理工大学学报;1994年09期
8 张洪艳,张来明,陈月,刘少明,孙颖,唐玉国;近红外漫反射光谱在人体血糖无创检测中的应用[J];激光与红外;2005年02期
9 来建成,李振华,贺安之;生物组织光传输理论概论[J];激光生物学报;2004年03期
10 王峰,李炜,林方,王广志,丁海曙;用近红外光谱技术实现生物组织含氧量的无损检测[J];清华大学学报(自然科学版);1999年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈征;;一类系统的二次李雅普诺夫函数存在性的判断[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
2 孙小军;焦建民;何俊红;;解优化问题的遗传加速信赖域搜索算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年03期
3 张家昕;段复建;;一种结合NCP函数的SQP滤子新算法[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年05期
4 高洪;孟舒;查为民;李玲纯;张海涛;;6-3-3并联机构物理样机结构优化[J];安徽工程大学学报;2011年03期
5 李兵方;胡水玲;;浅析多元凸函数的分析学性质[J];安康学院学报;2011年03期
6 燕峰,李世国;汽车座椅的设计与优化[J];鞍山科技大学学报;2004年05期
7 李江海,孙秦;结构型吸波材料隐身特性的优化设计算法研究[J];兵器材料科学与工程;2004年02期
8 洪俊;芮筱亭;刘军;陈涛;;散粒体发射药床碰撞挤压过程三维数值模拟研究[J];兵工学报;2007年03期
9 崔鹏,张立昂,吉利久,高立;两种平滑优化算法在一维情况下的比较研究[J];北京大学学报(自然科学版);2003年05期
10 薛毅;求解非负限制问题的Newton型算法[J];北京工业大学学报;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘钰;韩峰;董楠;陆希成;雷鸣;;爆炸容器安全概率的统计分析方法[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C];2011年
2 姚智颖;刘冬;;基于Kazakov线性化的迭代滤波[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 Muhammad AQIL;Keum-Shik HONG;Myung-Yung JEONG;;RLS Estimation of fNIRS Signal Strength as GLM Parameters,In the Course of Real-time Brain Activation Detection[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 符筱;欧阳淑丽;;智能血氧饱和度在线监测仪[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
5 姚海祥;;基于非参数估计方法和CARA效用函数的投资组合选择[A];第十三届中国管理科学学术年会论文集[C];2011年
6 杨晓春;李小凡;张美根;;地震波非线性反演的某些数学问题[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第二卷(青藏高原)[C];2003年
7 李艳平;何渝;;应用谷峰法求解连续函数总体极值的设计与实现[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(下)[C];2006年
8 章法强;杨建伦;李正宏;陈法新;;数值模拟高能中子照相[A];2006全国核材料学术交流会论文集[C];2006年
9 潘义勇;潘平奇;;无约束优化问题的对角二阶拟牛顿法[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
10 贾朝辉;倪勤;;一个解无约束优化问题的移动渐近线算法[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 师学明;聚变裂变混合能源堆包层中子学概念研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 刘冬雁;川西高原甘孜黄土记录的早更新世晚期以来的古气候变化[D];中国海洋大学;2009年
5 马丽珍;自由空间量子通信中偏振光子传输和操控的理论与模拟研究[D];中国海洋大学;2010年
6 王敏;分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响[D];合肥工业大学;2010年
7 李方义;区间非概率多目标优化设计方法及其在车身设计中的应用[D];湖南大学;2010年
8 陈宇;电容层析成像反问题求解及图像重建算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 渠瑜;基于SVM的高不平衡分类技术研究及其在电信业的应用[D];浙江大学;2010年
10 方东辉;最优化问题的Fenchel对偶和Lagrange对偶之研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张小亮;非线性规划的信赖域算法[D];河南理工大学;2010年
2 余波;惯性约束聚变的中子半影成像诊断系统和非线性重建方法研究[D];中国工程物理研究院;2010年
3 张绚;双轴闪光照相系统中的散射问题研究[D];中国工程物理研究院;2010年
4 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
5 徐芳芳;优化问题的PVD算法研究[D];山东科技大学;2010年
6 丁雷;白鼠脑电信号远控采集处理系统的设计与研究[D];山东科技大学;2010年
7 刘隆吉;便携式动态心电监护系统研究[D];山东科技大学;2010年
8 朱耿峰;支持向量机在冲击地压预测模型中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
9 韩晓峰;高斯混合模型及在探测网络社区结构中的应用[D];山东科技大学;2010年
10 易明;地震作用下渡槽结构的动力可靠度分析[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张维波,李宏;经皮二氧化碳释放量机理的研究[J];北京生物医学工程;1996年04期
2 沙宪政,Gough David A;植入式葡萄糖传感器的模拟分析[J];传感器技术;2003年02期
3 许金森;胡翔龙;杨广印;;肺部疾病患者体表循经红外辐射轨迹的观察[J];福建中医学院学报;2005年06期
4 许棠,张春平,王新宇,张连顺,田建国,张光寅;时间分辨反射确定生物组织光学参数的研究[J];光电子·激光;2004年01期
5 陈文亮,刘蓉,崔厚欣,徐可欣;无创血糖测量的测量界面稳定性研究[J];光电子·激光;2004年02期
6 丁海曙,王峰,林方,苏畅;在多层结构的生物组织中近红外光子迁移的研究[J];光谱学与光谱分析;2001年02期
7 黄岚,丁海曙,王广志;用近红外漫反射光谱无损检测血糖的初步研究[J];光谱学与光谱分析;2002年03期
8 苏畅,丁海曙,白净;生物组织光谱学技术[J];国外医学.生物医学工程分册;1995年06期
9 赵友全,范世福,曹文新;生物组织光学特性参数及其描述[J];国外医学.生物医学工程分册;2000年02期
10 李明菊,沙宪政,王秀章;无创性血糖的光谱检测及临床研究状况[J];国外医学.生物医学工程分册;2000年05期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 李庆波;近红外光谱分析中若干关键技术的研究[D];天津大学;2003年
2 张洪艳;近红外光谱技术在人体血糖无创检测中的应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
3 陈文亮;近红外无创血糖测量—信号拾取的理论和实验研究[D];天津大学;2005年
4 刘蓉;近红外无创血糖测量—信号构成和拾取的理论及实验研究[D];天津大学;2006年
5 罗云瀚;近红外无创伤血糖浓度测量方法的组织光学基础及应用研究[D];天津大学;2006年
6 李晓霞;人体血液成分无创检测的动态光谱理论分析及实验研究[D];天津大学;2005年
7 马艺闻;面向早期乳腺癌检测的时域扩散光学方法研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 彭东青;复杂结构的离散介质表面光漫反射特性[D];福建师范大学;2003年
2 付冠军;近红外无创血糖检测技术研究[D];西北工业大学;2005年
3 孙永文;人体经络电信息传输特性分析与应用研究[D];北京化工大学;2005年
4 喻碧莺;生物组织的时间分辨光分布特性及光学参数测量[D];福建师范大学;2006年
5 凌明胜;人体血糖光学无损检测实用技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
6 张艳洁;近红外光谱无创血糖检测模拟样品的试验研究[D];吉林大学;2008年
7 覃东利;时间分辨组织体光学参数测量及扩散光学成像实验研究[D];天津大学;2007年
8 马烝;基于时间分辨的多层组织体光学参数计算方法研究[D];天津大学;2007年
9 薛媛;基于平板检测和有限差分方法的时域乳房扩散光学层析成像算法研究[D];天津大学;2007年
10 和慧园;反射模式时域荧光分子层析原理的模拟和实验研究[D];天津大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 高静;卢启鹏;彭忠琦;丁海泉;;近红外无创生化分析中集光椭球反射镜参数设计与优化[J];光学学报;2012年08期
2 徐国栋;;生物医学光子学技术在运动人体科学中的应用与展望[J];江汉大学学报(自然科学版);2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 阮平巧;基于形状的扩散光学层析成像理论与技术研究[D];天津大学;2010年
2 金蒙;基于辐射传输方程的扩散光学层析方法的研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 周晓青;提高频域逆蒙特卡洛光学参数重构效率和精度的方法研究[D];天津大学;2010年
2 朱苹苹;基于数字锁相检测技术的光学拓扑成像系统研究[D];天津大学;2012年
3 林海棠;糖液浓度在线测量系统的研究与开发[D];浙江工业大学;2012年
4 陈建玲;基于有限元法的光在层状生物组织传播特性[D];福建师范大学;2009年
5 陈玲玲;近红外无创血糖浓度检测技术的初步研究[D];黑龙江大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 白延琴,孙小玲;复合不可微最优化问题的非单调信赖域方法[J];工程数学学报;1999年02期
2 王峰,丁海曙,林方,田丰华;组织氧检测精度的仿真分析[J];光电子·激光;2000年04期
3 林凌,李刚,王燕秋,相韶霞,山本克之;人体脂肪和肌肉组织光学特性的活体检测[J];光电子·激光;2001年04期
4 崔继承,丁东,张洪艳,赵振武,黄芳,唐玉国;葡萄糖溶液近红外光谱的测量与分析[J];光谱实验室;2003年02期
5 王峰,丁海曙,林方;传感器几何结构对近红外组织氧合检测仪灵敏度的影响[J];光谱学与光谱分析;2000年04期
6 黄岚,丁海曙,王广志;用近红外漫反射光谱无损检测血糖的初步研究[J];光谱学与光谱分析;2002年03期
7 张玲;PLS定标法在近红外光谱分析仪中的应用研究[J];光学精密工程;2000年03期
8 王欣刚,宋建中,顾海军;红外观察仪图像畸变的校正[J];光学精密工程;2001年01期
9 张全法,何金田;提高广角成像系统几何畸变数字校正精度的方法[J];光学技术;2001年03期
10 林子扬,王继清,黄乐天;一种光学成像垂轴几何畸变校正方法[J];光学技术;1998年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏华江;邢达;巫国勇;陈雪梅;何博华;鲁建军;;采用空间分辨漫反射测定胃组织光学特性[J];中国激光;2007年04期
2 高迪;魏守水;任晓楠;崔建强;;光在生物组织中传播的蒙特卡罗模拟[J];生物医学工程研究;2009年04期
3 李晓原,魏华江,魏冬季,谭润初;注射光敏剂HpD的活体小鼠肿瘤表面对Ar~+激光和He-Ne激光漫反射率的比较研究[J];中国医学物理学杂志;1998年03期
4 敖荟兰;邢达;魏华江;巫国勇;鲁建军;;热作用致心肌组织在可见与近红外范围内的光学特性变化[J];中国激光;2008年05期
5 王喜昌;范文强;吴现成;;光在多层不匹配介质中的稳态传输[J];光学精密工程;2007年05期
6 黄龙文;;脑组织中细胞外扩散的蒙特卡罗模拟[J];国际生物医学工程杂志;1991年01期
7 陈仲本;张小南;史宏敏;陈明;谭延康;;离体活兔消化道组织激光漫反射率的测定[J];中国医学物理学杂志;1991年Z1期
8 付冠军,苑伟政,刘创;MC方法在血糖无损检测探测器设计中的应用[J];激光生物学报;2005年04期
9 朱,骆清铭,曾绍群,阮玉;热作用下蛋白及全血光学特性变化的实验研究[J];光学学报;2002年03期
10 谢树森,李晖;生物组织光学性质的测量原理与技术[J];中国生物医学工程学报;1997年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 巩续仁;赵立军;何晓川;;基于蒙特卡罗模拟测试海量存储系统可用性[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
2 张玲;薛玲玲;梁士利;;光在生物组织中传输的蒙特卡罗模拟[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年
3 黄流兴;牛胜利;朱金辉;谢红刚;卓俊;韦源;;辐射效应与粒子输运蒙特卡罗模拟研究进展[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
4 杨丽芳;高翔;阳国桂;王路伟;;大批煤料PGNAA的蒙特卡罗研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第9册)[C];2009年
5 谢树森;李晖;林磊;;生物组织的漫反射率[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
6 迟子锋;张伟;刘丹;曹彦坤;李润霄;韩春;;使用三维剂量验证设备和蒙特卡罗模拟方法验证食管癌逆向调强治疗计划[A];中华医学会放射肿瘤治疗学分会六届二次暨中国抗癌协会肿瘤放疗专业委员会二届二次学术会议论文集[C];2009年
7 毛振麟;李志刚;P.Cooper;J.Russ;;混合型量能器性能的蒙特卡罗模拟[A];第7届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(二)[C];1994年
8 卢毅权;李正佳;;光在多层生物组织中传输的蒙特卡罗模拟[A];湖北省激光学会论文集[C];2000年
9 张洪波;彭建中;郑元善;;漫反射陶瓷聚光腔的研制[A];陶瓷—金属封接技术进步和应用研讨会论文集[C];2004年
10 吕正;吕亮;刘慧;;LED光谱特性参数的测量和难点[A];海峡两岸第九届照明科技与营销研讨会专题报告文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 上海申银万国证券研究所 杨国平;蒙特卡罗模拟与二叉树定价模型[N];证券日报;2005年
2 东北财经大学 惠恩才 肖滨江;股票价格波动的机理分析[N];证券时报;2004年
3 姚刚;逆反与从众一样愚蠢[N];证券时报;2007年
4 张星燎 财政部会计领军(后备)人才培训班企业四期学员;黄山归来不看岳[N];中国会计报;2011年
5 何志高;药物经济研究——热点纷呈[N];医药经济报;2002年
6 国泰君安证券研究所 田宏伟;金融工程方法在保险业中的应用前景[N];证券时报;2001年
7 国信证券有限责任公司 熊侃 葛新元;封闭式基金估值方法及投资策略研究[N];上海证券报;2006年
8 记者 姜欣欣;全面理性认识中国与全球金融风险[N];金融时报;2011年
9 赵一飞;国际LNG船队的发展进程与特点[N];中国商报;2001年
10 记者 黄丽珠;信达资产尝试股权投资价值评估研究[N];金融时报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谌雅琴;生物组织化学成分无创分光检测基本传感理论的研究[D];天津大学;2005年
2 吕建平;超导系统若干相变问题的理论研究[D];浙江大学;2011年
3 吕玲红;烷烃在沸石分子筛中吸附分离的分子模拟研究[D];浙江大学;2005年
4 陈晓冬;自体荧光法诊断早期胃肠癌的方法和理论研究[D];天津大学;2001年
5 柳晶;中国地区气溶胶光学特性及辐射强迫的卫星遥感观测研究[D];南京信息工程大学;2008年
6 许红梅;微光应力源系统研究[D];长春理工大学;2008年
7 吴英;电子碰撞原子内壳层电离截面的实验研究[D];四川大学;2006年
8 王建军;Markov机制转换模型研究及其在经济周期分析中的应用[D];厦门大学;2007年
9 李大鹏;我国抵押贷款资产证券化研究[D];同济大学;2007年
10 刘雪丽;SF_6替代气体的蒙特卡罗模拟与实验研究[D];上海交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 燕宇飞;基于光学相干层析成像技术的生物组织总衰减系数测量研究[D];浙江大学;2007年
2 林麟;基于支持向量机算法无创确定组织光学参数的研究[D];天津大学;2006年
3 马锋;工程项目风险管理理论与实践[D];西南交通大学;2003年
4 张为印;X射线介入治疗输卵管阻塞症中的剂量学研究[D];四川大学;2005年
5 张晓霞;企业价值评估的实物期权定价法分析[D];对外经济贸易大学;2006年
6 张培增;纤锌矿GaN载流子输运的蒙特卡罗模拟[D];兰州大学;2006年
7 张鹏;基于蒙特卡罗模拟的交叉口服务水平的综合评价[D];东北林业大学;2006年
8 洪锐;中国可转换债券定价研究[D];厦门大学;2007年
9 李必勇;闪光照相系统中的散射问题研究[D];中国工程物理研究院;2005年
10 徐梅;BOT融资模式下的项目风险管理研究[D];湖南大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026