皮肤基底细胞癌组织的光谱特性与理论研究

• 作 者: 南妙晴
• 出 处: 西北大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 基底细胞癌 漫反射光谱 荧光光谱 蒙特卡罗模拟

光谱检测具有非侵入性等特点,可以实现活体组织的快速无损检测,因此,在生物光学领域受到广泛关注。由于漫反射光谱和荧光光谱均能够反映组织内部分子结构特征和物质成分信息,通过分析光谱形状和强度等参数的变化,从而预测组织病变。基底细胞癌是一种较为常见的非黑色素细胞瘤,其发病机制尚不清楚。本论文以基底细胞癌皮肤的漫反射光谱和荧光光谱为研究对象,从理论上分析基底细胞癌皮肤的光谱特性,以及血液吸收作用对癌变皮肤光谱特性产生的影响。文章首先简单介绍了研究的背景和意义,总结了国内外的研究现状及相关研究进展,介绍了皮肤的基本结构和一些常见的皮肤病变；其次,介绍了光谱技术的原理及其在皮肤病诊断方面的应用,简述了辐射传输理论及蒙特卡罗基本思想,分析采用蒙特卡罗方法解决光在生物组织内的分布和传输规律方面的优势。第三,采用显微荧光光谱系统测量了基底细胞癌皮肤的荧光图像,分析病变区域在皮肤组织中的位置以及病变组织的荧光特性,结合曾海山等建立的正常皮肤的光学模型,提出符合本研究对象的光学模型。第四,利用蒙特卡罗模拟,计算漫反射系数,模拟光子逃逸过程,最终从理论上重构基底细胞癌皮肤的漫反射光谱和荧光光谱。根据模拟结果,分析皮肤组织对自体荧光光子的吸收和散射作用,讨论癌变对漫反射光谱和荧光光谱曲线产生的影响,从理论上对实验结果进行解释与分析。第五,考虑到血液吸收作用对光谱曲线的影响,在基底细胞癌皮肤光学模型中增加不同比例的血液成分,修改模型中的参数。完善建立的光学模型,通过比较模拟结果和在体测量结果,分析基底细胞癌病灶区域血液因子对组织光谱曲线形状、光谱强度等特性产生的影响。本文所建立的多层皮肤组织光学模型和理论模拟方法,还可用于人体其它病变组织的光谱特性的理论研究,为分析组织内自体荧光的产生与传输规律提供了一种新的研究思路。