提出一种利用光纤探头测量组织微观结构参数γ的方法.根据Intralipid组织模拟液球状分形结构, 采用蒙特卡罗模拟方法得到光子经Intralipid漫反射的数据样本, 通过对数据进行非线性拟合, 建立漫反射率与γ的函数关系.研究发现漫反射率与无量纲的约化散射系数μs′(是散射光的收集孔径)呈线性关系, 其斜率是γ的二次函数.实验中以Intralipid为样本得到了不同μs′下的漫反射率, 验证了漫反射率与μs′的线性关系, 并利用其斜率获得了Intralipid的γ值为2.04, 分形维数为2.93, 各向异性因子为0.816, 与文献报道相符, 验证了该方法的可行性.

采用Monte Carlo模拟研究了单光纤反射探针的漫反射率, 发现小孔径探测器收集到的亚扩散光对散射相函数是敏感的, 而散射相函数与生物组织的微观结构有关。研究了一个适用于小孔径测量的半经验漫反射模型, 分析了与生物组织微观结构有关的二阶和三阶光学参量对该模型的影响。结果表明, 两个高阶光学参量对漫反射的影响具有相反的效果, 并且对于光学各向异性的生物组织, 这两种影响是不可忽略的。给出了一个简化的半经验模型及其适用条件, 这为生物组织散射特性及相关微观结构的在体测量提供了新的技术支持。

提出一种基于迭代反演的输运平均自由程估计及光源-检测器最小距离确定方法.该方法利用迭代估计思想，自适应地改变光源-检测器最小距离，提高光学特性参量的反演准确度.对29组仿真数据的研究结果表明：迭代反演对输运平均自由程初始值不敏感，具有较高的鲁棒性，可在一定程度上提高吸收系数和有效散射系数的反演准确度.在无噪声的条件下，吸收系数反演的平均相对误差为7.17%，有效散射系数反演的平均相对误差为5.73%，与传统方法给定的光源-检测器最小距离下反演的最佳结果相比，分别降低了1.73%和1.14%.在加入信噪比为40~80 dB噪声的情况下，该方法仍然能获得较高的光学特性参量反演准确度，吸收系数误差的变动范围为8.46%~10.05%；有效散射系数误差的变动范围为6.79%~8.76%.