仿生物组织透射光偏振特性实验研究.pdf

维普资讯 第 27卷 第 4期 南 京 理 工 大 学 学 报 Vo1．27 No．4 2003年 8月 JournalofNamtiingUniversityofS,cienceandTedmology Aug．2003 仿生物组织透射光偏振特性 的实验研究 来建成 李振华 王春勇 贺安之 (南京理工大学理学院，南京 210094) 摘要 该文在 实验上研 究了线偏振光经生物组织的传输后偏振特性的变化 。选择 Intrialipid悬浮液作为实验用仿生物组织样 品，并利用 BeamProfile2350测量 了线偏 振 的He—Ne激光照射不 同浓度、不 同厚度的仿 生物组织样 品时 透射光经过检偏 器后的光场空间分布。根据不同的检偏 角度下透射光的空间分布状况，分析 了透 射点位置坐标 、样 品浓度和厚度对透射光退偏程度的影响。 关键词 偏振特性 ，仿生物组织，组织光学，Intrialipid悬浮液 分类号 Q631 学科代码 180．14 激光技术在医学领域的应用 13益广泛，而作为这些应用的一个基础性问题——生物组 织内的光传输问题仍然没有很好的解决 ，尤其是光在生物组织内传播时偏振 、相干特性的变 化问题 。虽然 A．Ishimaru等将辐射传输理论引入生物组织光传输 问题的理论分析 ，并且发 展了多种近似处理方法，但是这些方法都未能将光的偏振特性、相干特性考虑在 内 ．2j。光 学信息论的研究认为对于一个光学系统而言 ，考虑光的偏振特性将能提供更多的信息量 ，这 对于发展疾病的光学无创伤诊断技术是十分重要的，这使得研究生物组织对光偏振特性的 影响成为一项十分有意义的工作。目前 ，组织光学 内就生物组织对光偏振特性影响问题开 展的研究很少 ，仅见 1976年 Bickel等通过测量散射矩阵，研究 BacillusSubtilis悬浮液对偏振 光散射角分布的影响；1997年 A．H．Hielscher等研究粒子尺寸和浓度对组织模型和生物细 胞悬浮液后向漫射光偏振特性的影响 ；S．G．Demos等将光的偏振特性引入生物组织光学成 像术的研究，将其用于组织表面反射光和内部漫反射光的区分 J。本文选择 Intrialipid悬 浮液作为仿组织样品，通过对线偏振的He—Ne激光经过 Intrialipid悬浮液的传输后 ，在不同 的检偏器角度下透射光强度空间分布 的实验测量 ，分析线偏振 的He—Ne激光经过 Intri— alipid悬浮液后的退偏程度与仿组织样品浓度 、厚度 以及透射点位置半径之间的关系。 1 实验描述 1．1 实验装置 图 1给出了测量线偏激光经过仿生物组织样品后偏振变化的实验光路 ，其光源为输 出 收稿 日期 ：2OO2—05—14 来建成 男 25岁 博士生 维普资讯 总第 131期 来建成 李振华 王春勇 贺安之 仿生物组织透射光偏振特性 的实验研究 435 功率为3ⅡlW 的He—Ne激光 ，光束直径为O．2em。一起偏器对：LP1、LP2放置在 He—Ne激 光器之前 ，LP1可在垂直平面 内旋转 ，以调节入射激光的强度，LP2固定 ，偏振方向如图 1所 示；在紧贴组织样 品透射面处放置一个可在垂直面 内自由旋转的检偏器 LP3和毛玻璃屏 ，以 便利用高灵敏度的CCD结合 BeamProfile2350，对不同检偏角度下透射光的空间分布进行测 量。这里的 “检偏角”定义为检偏器透光方向与起偏器透光方向之间的夹角。 12 3 45 1一起偏 器 LP1 2一起偏器 LP2 3一组织样品 4一检偏器 1．tr3 5一毛玻璃屏 图 1 实验 原理 图 Fig．1 Schematicdiagram oftheexperiment 1．2 仿组织样 品——hI岫al