人體組織微血管的血流測(cè)量對(duì)于很多疾病的診斷和治療至關(guān)重要。近紅外漫射相關(guān)光譜（Near-infrared diffuse correlation spectroscopy,NIR-DCS）是近些年來發(fā)展起來的基于紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的組織血流測(cè)量新技術(shù),具有無創(chuàng)、實(shí)時(shí)和能夠連續(xù)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)而越來越受到重視。目前適用于DCS技術(shù)的隨機(jī)彈道模型或布朗運(yùn)動(dòng)模型均不能完全解釋紅細(xì)胞在復(fù)雜血管網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),影響DCS血流測(cè)量的精度。針對(duì)這個(gè)技術(shù)局限性,本文開展了紅細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的有限元仿真和液態(tài)仿體測(cè)量實(shí)驗(yàn),目的是建立符合微血管結(jié)構(gòu)特征的血流動(dòng)力學(xué)模型。本文的創(chuàng)新性工作包括:（1）針對(duì)目前的隨機(jī)彈道模型或布朗運(yùn)動(dòng)模型不完全反映微血管系統(tǒng)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征這一局限性,本文建立了二者結(jié)合的混合模型,能夠較為全面地反映微血管系統(tǒng)內(nèi)紅細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)特征。（2）建立了可以模擬微血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)仿真模型,利用COMSOL的流體力學(xué)和粒子追蹤模塊仿真了微血管中紅細(xì)胞的運(yùn)動(dòng),在仿真中施加不同的流動(dòng)速度,通過對(duì)有限元仿真結(jié)果進(jìn)行處理獲取了紅細(xì)胞的均方位移與速度和時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（3）設(shè)計(jì)了液態(tài)仿體實(shí)驗(yàn)裝置,開展了測(cè)量實(shí)驗(yàn)并利用DCS... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光子在組織中的吸收和散射Figure2-1Photonabsorptionandscatteringintissue

中北大學(xué)學(xué)位論文10中的衰減給出了一個(gè)有效的“吸收”項(xiàng)來解釋。在半無限均勻介質(zhì)中（圖2-2），1gr,和1Gr,的解析表達(dá)式分別為：120112G,4iwkrkrSeeeDrr（2-4）1212001111212,g,,0krkrkrkranalyticalGeeeeGrrrr（2-5）其中，指的是光源與探測(cè)器的距離；0k2n；""2220K3asskr；2210rz；2220rz；"0z1s；"21z31effbseffRR；21R1.440.710.6680.0636effnnn；ninoutnn為折射率。同時(shí)2,measuredg可以通過Siegert-relation方程求得,1measuredg。圖2-2求解光子擴(kuò)散方程的幾何圖Figure2-2Geometricfigureforsolvingphotondiffusionequation此外，引入無單位因子（01），以便使得相關(guān)擴(kuò)散方程更適用于生物組織，它表示的是運(yùn)動(dòng)散射體（例如，紅細(xì)胞）與總散射體之間的比率。將與2r結(jié)合（即2r）用來表示生物組織中“運(yùn)動(dòng)”散射體的均方位移。由于1gr,取決于""2220K3asskr，因此它是組織光學(xué)性質(zhì)（吸收系數(shù)a和散射系數(shù)"s）和“運(yùn)動(dòng)”散射體的均方位移（即2r）的函數(shù)。其中a和"s的值可以通過文獻(xiàn)查閱或測(cè)量得到，因此，1gr,的值僅僅只取決于2r的值。

中北大學(xué)學(xué)位論文11對(duì)于本文中提出的新型擴(kuò)散模型而言，222r=V6BD，其中V2指的是細(xì)胞速度分布的二階矩[49]，BD指的是組織中散射體的有效布朗擴(kuò)散系數(shù)[49]，通過改變1,analyticalgrt中的2V和6DB，然后擬合1measuredgr,t就可以提取出V2和6DB，盡管2V和B6D（2cms）的單位不同于傳統(tǒng)的血流灌注單位[ml/min/100g]。2.3DCS血流測(cè)量原理我們搭建的DCS血流測(cè)量?jī)x主要由長(zhǎng)相干長(zhǎng)度（>5m）的連續(xù)波激光器（785nm，DL-785-120-so，crystalaser，inc.），八個(gè)單光子計(jì)數(shù)器（APDs）（SPCM-780-13-FC，ExcelitasInc.，Canada）和八通道相關(guān)器（flex05-8ch，Correlator.com，USA）組成，如圖2-3所示。通過多模光纖從激光器發(fā)出的長(zhǎng)相干近紅外漫射光射入組織，注入的光子在組織內(nèi)經(jīng)過吸收和散射，一部分光子最終從組織中逸出，并由距離源光纖幾厘米（）遠(yuǎn)的單模探測(cè)器光纖收集。采集到的光子經(jīng)由單模光纖被APD計(jì)數(shù)，最終輸出的光電子被一個(gè)8通道相關(guān)器獲取作自相關(guān)并計(jì)算光強(qiáng)度時(shí)間自相關(guān)函數(shù)2G。歸一化的2G函數(shù)（2g）與光電場(chǎng)時(shí)間自相關(guān)1g滿足Siegertrelation關(guān)系。非歸一化的1g函數(shù)（1G）滿足擴(kuò)散相關(guān)方程。通道，在特定的邊界條件（如半無限）下，從擴(kuò)散相關(guān)方程中分析提取血流指數(shù)（BFI）值。圖2-3DCS元件原理圖Figure2-3TheschematicdiagramofDCSprinciple

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3036353