使用光源與光偵測距離小於 3mm 之頻域光子遷移系統量測皮膚光學參數

  • 黃 柏蓉

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究中,我們提出以FDPM系統量測SDS=1mm之人體皮膚,為了改善傳統光子傳播模型的缺點 ( Monte Carlo model:光子傳播演算時間過久,diffusion theory:高反照率→縮減散射係數?吸收係數,且光子在組織中的平均自由路徑長度?1/(縮減散射係數+吸收係數)),將透過GPU-MCML建立大量的database,並經由類神經建立吸收係數、縮減散射係數隨頻率對應的振幅與相位延遲量的光子傳播模型,取代傳統Monte Carlo model與diffusion theory,本論文題出之方法比起Monte Carlo model其優勢為可快速模擬吸收係數、縮減散射係數隨頻率對應的振幅與相位延遲量,比起diffusion theory其優勢將不受到行走路徑的影響,且可應用於大範圍吸收係數、縮減散射係數組合。 以模擬實驗而言,Monte Carlo model為光子傳播模型的黃金標準,GPU-MCML在振幅方面與MCML的誤差為4%,相位延遲的誤差為6%,而diffusion theory在振幅方面與MCML的誤差為30%,相位延遲的誤差為17%。我們也以已知光學性質的均質假體驗證類神經模擬的可行性,因此就SDS=1mm的距離,類神經模型有其絕對的優勢。 以人體皮膚量測而言,我們以3個受測者為例,並個別量測三個部位,分別是手指、前手臂內側、前手臂外側,經由類神經傳播模型推算出吸收係數、縮減散射係數,由三個波長下的吸收係數進行chromophore fitting,分析組織的血氧飽和濃度,達到量化組織色團濃度的目的。 簡而言之,類神經模型是快速且應用範圍廣泛的。而以本研究中訓練的人體皮膚範為的吸收係數、縮減散射係數其最大偵測深度約為1 6mm。透過SDS=1mm之類神經光子傳播模型的建立與驗證可行性下,本研究將可以精確的計算出淺層皮膚的光學性質。
Date of Award2015 Aug 14
Original languageChinese
SupervisorSheng-Hao Tseng (Supervisor)

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使用光源與光偵測距離小於 3mm 之頻域光子遷移系統量測皮膚光學參數
柏蓉, 黃. (Author). 2015 Aug 14

Student thesis: Master's Thesis