组织固有荧光光谱定义为未受生物组织吸收、 散射作用影响的荧光光谱, 能够直接反映组织微观结构和生物化学性质信息。 为了减少吸收和散射特性对组织荧光光谱的干扰, 从实测的组织荧光光谱中复原更能反映组织荧光特性的组织固有荧光光谱, 搭建了基于光纤探头的组织光谱测量系统, 实现生物组织相同位置处的荧光光谱和漫反射光谱测量。 提出运用扩散理论从实测的漫反射光谱中提取组织生理参数, 包括组织中血液体积分数、 血氧饱和度、 黑色素含量以及波长500 nm处约化散射系数和瑞利散射在总散射中的比例, 进而计算可见波段范围内的组织光学参数； 然后, 根据组织光学参数和实测的漫反射光谱, 从实测的荧光光谱中复原得到组织固有荧光光谱。 进行临床试验验证, 采集受试者皮肤组织荧光光谱与组织漫反射光谱, 并复原皮肤固有荧光光谱。 通过复原得到的固有荧光光谱反映人体皮肤糖基化终产物积聚量, 并最终用于糖尿病无创筛查。 结果显示, 分别使用实测的荧光光谱和复原得到的固有荧光光谱用于糖尿病筛查时, 在特异性水平同为75%时, 敏感性分别为69%和90%。

基于漫射理论,建立了可处理任意空间光源照射下生物组织内光传输问题的计算模型,并编制了相应的计算程序.在此基础上,通过大量的数值计算讨论了光源会聚角对组织内光场空间强度分布和组织漫反射场的影响.结果表明:随着光源会聚角的增大,组织内光场分布和组织漫反射的分布趋于集中,当大于一特定角度之后,光场强度的分布区域迅速扩大,强度迅速下降,同时强度出现极大值的位置开始偏离中心位置.

到目前为止,有序合金扩散理论尚存在两个重要的问题有待突破.一是如何正确理解原子的热扩散运动与合金中原子有序排列之间的矛盾;二是能否将扩散系数以外的其它理论参量与原子跳跃迁移的相关实验测量联系起来.为了解决这些问题,作者建议使用原子在不同格点的停留时间差异来表达合金的有序度参量.当原子在反结构晶格位置的平均停留时间很短时,原子完全可能以最近邻跳跃的方式在有序合金中迁移而不破坏原子的长程有序排列.以B2-NiGa有序合金为例,根据Ni原子格点停留时间的赝弹性中子散射实验测定,作者计算了1403 K温度时B2-NiCa合金的有序度为78.9%.

从时间分辨漫射方程出发推导了混浊介质中光子的程长概率分布函数,研究了平均程长、最可几程长与组织光学特性参数以及光源检测器之间的距离的关系。结果显示,约化散射系数对程长分布的影响要大于吸收系数的影响;平均程长在整个范围内与光源检测器之间的距离呈现良好的线性关系;而最可几程长在光源检测器之间的距离较大时与其呈线性关系。蒙特卡罗模拟结果显示与理论计算结果吻合。

运用矩阵变换方法对已有的无限长矩形条件下的扩散方程的解析解进行了化简,大大提高了计算机模拟的速度.利用给定的人体前臂组织的典型光学参数,给出了扩散方程解析解的模拟计算结果.分析了介质的基本光学特性参数对漫射光子密度的影响,在验证已有的理论基础上,发现该模型下的解析解不适用于漫射系数D较大的情况.

基于时域漫射理论,提出一种用透射光来确定生物组织光学特性的方法.通过对生物组织的模拟测量,结果表明:此方法具有算法简单、速度快、精度高等优点,并比较了透射和反射两种测量法的精度.

本文利用漫射近似理论,推导了组织表面的空间分辨局部漫反射光的稳态解析式,然后利用人体结肠组织的两组典型光学特性参数,给出了漫射近似的计算结果,并与用蒙特卡洛仿真结果进行了比较.结果表明,漫射近似理论的成立是有条件的.通过采用一种修正的简化漫射方程,对漫反射光成功地进行了拟合,可用于组织光学特性参数的间接测量.