基于支持向量機算法無創(chuàng)確定組織光學(xué)參數(shù)的研究.pdf

1、對組織的光學(xué)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測量,是組織光學(xué)和光醫(yī)療中最基本的課題之一,是光應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用的前提條件.然而針對如何用數(shù)學(xué)語言描述光在復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)中的傳輸,尤其是選用何種算法通過測得的表面漫散射光反演這種復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的組織光學(xué)參數(shù)的問題尚未得到很好的解決.本論文以無創(chuàng)測量組織光學(xué)參數(shù)為核心內(nèi)容,首先討論了對描述組織的光學(xué)物理模型的選取和仿真、然后選取了一種新型的算法一支持向量機對反演確定組織光學(xué)特性參數(shù)的問題進(jìn)行了研究,并

2、在實驗室條件下針對這種算法設(shè)計了實驗以驗證其有效性.具體包括: 1)從宏觀角度對組織光學(xué)進(jìn)行了全面的整理和系統(tǒng)的描述,其次介紹了光在組織介質(zhì)中輻射傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型一光散射方程和蒙特卡洛模型. 2)在現(xiàn)有的多層蒙特卡洛算法的基礎(chǔ)上加以改進(jìn),完善了適合我們需要的雙層組織的蒙特卡洛模型.獲得所需的仿真實驗數(shù)據(jù),并分析了雙層組織模型下,參數(shù)選擇對仿真產(chǎn)生的漫反射率波形及蒙特卡洛模擬的統(tǒng)計誤差的影響. 3)將最新的支持向量機

3、(Support Vector Method,SVM)算法應(yīng)用到組織光學(xué)參數(shù)無創(chuàng)確定領(lǐng)域,利用C++語言編寫了支持向量機分類和回歸程序.并分別針對半無限均勻組織模型和半無限雙層組織模型,確定了模型中漫反射數(shù)據(jù)與組織光學(xué)特性參數(shù)之間的唯一性關(guān)系. 4)利用SVM回歸算法從半無限均勻組織模型和半無限雙層組織模型的空間分辨穩(wěn)態(tài)漫反射數(shù)據(jù)反推計算了組織光學(xué)特性參數(shù)μa、μs'和雙層模型下的第一層厚度,.確立了精度較高的皮膚(脂肪)一肌

4、肉雙層模型下的回歸算法,并針對,不確定時的組織光學(xué)參數(shù)確定問題進(jìn)行了研究. 5)使用瓊脂粉,印度墨水和Intralipid-10﹪溶液進(jìn)行實驗,制作了一個較完善的"固一液"雙層組織模型,測得了各個溶液表面漫反射光的空間分辨波形,將其代入已建立的SVR回歸算法中擬和,得到了雙層模型的光學(xué)特性參數(shù)值,同時也得到了各溶液光學(xué)特性參數(shù)實測值與理論值的誤差,提出了影響所求模型光學(xué)特性參數(shù)精度的若干誤差源,從而驗證了通過本研究中設(shè)計的空間分