偏振反射光譜應(yīng)用

偏振反射光譜在生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)中的應(yīng)用組員：11彭朝陽13秦丹丹14曲芳15冉凡鵬16宋鑫

引言

資料顯示,美國醫(yī)療機構(gòu)曾對126.8萬名癌癥病例患者進行診斷，估計其中有55.34萬人將死于癌癥，而這些病變超過85%都是源于人體內(nèi)表面的上皮內(nèi)層組織，并且大多數(shù)癌癥患者都經(jīng)歷個可治愈的癌前期階段。如果能得到這個階段的上皮內(nèi)層組織、損傷組織及病變組織等相關(guān)的光譜信息并分析其從組織內(nèi)部所攜帶的組織組分和結(jié)構(gòu)信息，得到相關(guān)癌變組織的早期機理和參數(shù)，同時進行針對性臨床診斷和治療，不僅能夠提高早期病人的診斷率，而且還能提高癌癥患者的存活率。早期癌癥的檢測一直以來都是生物醫(yī)學(xué)中研究的熱點。要檢測這些癌癥的早期信號，現(xiàn)在的臨床醫(yī)學(xué)必須依靠病理切片、細胞涂片等組織活檢手段。這種侵入方式的隨機活檢往往給患者帶來了很大的疼痛，并且檢測效率很低。光學(xué)方法因具有無創(chuàng)、方便快捷等特點，所以適合用于早期癌檢測。因此反射光譜技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)上的研究受到了廣泛的關(guān)注。偏振反射光譜Contents

1.概況

2.原理及組織診斷

3.在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中前景

?偏振反射光譜是近年來生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)中發(fā)展迅速的一種新型診斷組織信息技術(shù)，能對生物組織微觀結(jié)構(gòu)組成進行快捷準(zhǔn)確的探測。

特點

·強偏振敏感

·非侵入

·低成本

·快速

●在腫瘤的早期診斷和在體生物組織的上皮黏膜檢測研究等方面具有重要的應(yīng)用價值。1概況

2偏振反射光譜原理及組織診斷●生物組織的偏振反射光譜偏振度判別與診斷偏振效應(yīng)是散射光的一個重要特性。

若在偏振光入射的情況下，病變組織散射光和正常組織的散射光的偏振度具有很大的差異，就能夠利用這樣的差異，來減小組織中前后向散射光的影響，使獲取生物組織中腫瘤的信息有更好的效果?！衿穸仁敲枋銎窆庑再|(zhì)的重要參量。

當(dāng)一束入射光經(jīng)組織界面反射時,由于平行和垂直方向上偏振分量反射系數(shù)不同，使具有特定偏振度的入射部分的偏振光束經(jīng)界面反射后在介質(zhì)反射光截面上的偏振度存在一定的分

布。特別是經(jīng)多個界面反射時,光束偏振狀態(tài)可能會發(fā)生較大變化高散射生物組織的線偏振度確定一束偏振光入射到高散射介質(zhì)，后向擴散散射光會形成特殊的二維空間光強分布，其分布特征與介質(zhì)的物理性質(zhì)有關(guān)。通過分析高散射介質(zhì)偏振光后向散射的空間光強分布，可以反推介質(zhì)的屬性特征。用偏振光探測生物組織這種高散射介質(zhì)就是根據(jù)此方法獲取組織形態(tài)結(jié)構(gòu)信息的獲取這些信息，需要通過求組織偏振度PL的值，因此用線偏振度PL作為診斷參數(shù)來分析生物組織特征的變化成為了一種很好的方法。

2.1高散射生物組織的線偏振度確定在皮膚組織的衍射參數(shù)ka>1時，消偏振長度xL與散射傳播長度l*相比前者穿透表皮的厚度更深。另一方面，皮膚組織上的發(fā)色團所導(dǎo)致的后向散射光剩余偏振度的增加與其吸收光譜帶相一致。然而這些處于皮膚組織中發(fā)色團的深度，可通過發(fā)色團的吸收譜與偏振譜帶的差異來估計以診斷紅斑皮膚組織為例，其平均散射系數(shù)ms在光學(xué)范圍內(nèi)大約為60mm-1，各向異性因子g≈0.85，散射傳播長度l*約為100μm。2.2利用偏振散射譜獲取原位在體的上皮組織信息好對在體組織細胞結(jié)構(gòu)特征的研究一直是生物醫(yī)學(xué)上一個重要的問題。能夠在非入侵的情況下定量提取在體原位活細胞中的信息，可用于研究生物組織系統(tǒng)的物理過程和形態(tài)變化，如癌前期的病變診斷和癌組織變化的研究。圖9中光源從一個寬帶源（250W鎢燈）射入，在樣本上利用鏡頭上的光圈重新調(diào)整焦距，使偏振入射光強I0在整個立體角ΔΩ0上分散，然后在立體角ΔΩ0p和垂直εs0兩個方向。對于一個平入射波s0被散射后s由平行偏振光p和垂直偏振光s組成。3偏振反射光譜在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的前景近年來科學(xué)家對物體的偏振特性做了大量的研究工作，從而獲得物質(zhì)偏振特性的規(guī)律。這些必要的理論依據(jù)和原始資料被用在了生物組織、植物軍事目標(biāo)、海洋、不同材料面板等方面。

利用偏振光譜的高敏感、非侵入等特性能從根本上研究生物組織的形態(tài)和功能，并取得新的研究成果。對玉米、高粱、大豆等植物研究指出,植物葉反射光的偏振度能包含植物葉表層和里層信