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基于VirtualLab的血液细胞光散射相位分布特征的研究

雷海娜  
【摘要】: 自光散射方法应用于生物细胞的研究以来,各种光学检测技术在生物细胞成分和形态分布领域的探索一直是国内外研究的热点问题之一。由于生物细胞在生命科学各领域的重要作用,许多学者在该领域做了大量的研究。近年来,随着新型的数字相位显微技术的迅速发展,利用相位研究生物细胞的形态检测和分类成为该领域一个有力工具。本文以江苏省自然科学基金项目“基于数字相位分布的生物细胞瞬态识别光学检测方法”为支撑,以大量文献为依据,较为全面地总结和概括了传统生物细胞检测方法和生物细胞相位显微技术,详细分析了血液中的各种细胞的形态特征及临床意义。以典型的红细胞和白细胞为主要研究对象,根据实际血液细胞的大小和形态特征,建立了双曲面旋转对称体的红细胞光散射相位模型、无粒的白细胞光散射相位模型、球核的有粒白细胞光散射相位模型和柱核的有粒白细胞光散射相位模型;并以此为基础,应用VirtualLab光学虚拟实验系统及其仿真实验技术,根据光干涉原理和国外相关实验条件的参数设置,从不同入射角度进行仿真实验,并通过数据分析模块提取相应的包裹相位分布图谱和光强分布,并对近场和远场的光强分布进行了讨论;为了更有效地分析相位分布特征,本文采用一种质量图引导下的区域增长算法对包裹的相位进行解包裹处理,得到相位的连续分布图谱;通过从不同形体结构、相同形体结构下不同入射方向这两个不同角度对几种血液细胞的相位分布特征进行了有效的分析和比较。研究结果表明血细胞的相位分布信息与细胞的形态结构及取向分布密切相关,光散射的相位分布可以较好地用于细胞形态的精确识别和分析,生物细胞光散射相位分布图谱可望成为一种新的生物细胞检测的依据。 本文共分六章:第一章为绪论,阐述了本研究课题的研究背景、发展现状及本课题研究的内容和意义;第二章对生物细胞相位显微理论及检测方法进行了分析比较;第三章根据血细胞的形态结构和光学特性,建了几种典型血液细胞的光散射相位模型;第四章应用VirtualLab实验系统对几种典型血液细胞进行模拟实验,得到相应的光散射相位分布;第五章对血细胞光散射相位分布进行处理和特征分析;第六章结论。


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