激光在多重组织中传输的蒙特卡洛仿真

班级7777－000083838383学号00007777000083077830778307783077本科毕业设计论文题题题题目目目目激光在多层组织中传输的蒙特卡洛仿真学学学学院院院院理学院专专专专业业业业应用物理学学生姓名学生姓名学生姓名学生姓名周梦宇导师姓名导师姓名导师姓名导师姓名李仁先毕业设计（论文）诚信声明书本人声明：本人所提交的毕业论文《激光在多层组织中传输的蒙特卡洛仿真》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；有关教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在论文中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。本论文和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者：（签字）时间：年月日指导教师已阅：（签字）时间：年月日西安电子科技大学毕业设计（论文）任务书学生姓名周梦宇学号07083077指导教师李仁先职称副教授学院理学院专业应用物理学题目名称激光在多层组织中传输的蒙特卡罗仿真任务与要求1.了解组织的光学特性；学习激光与组织相互作用的基本原理、光子传输理论及其求解的基本方法。2.学习蒙特卡罗理论及其编程思想，重点学习利用蒙特卡罗方法求解光子传输理论的基本原理。3.编写激光在组织中传输的蒙特卡罗仿真程序。4.数值分析激光在组织中的传输特性。开始日期2012年1月20日完成日期2012年6月5日院长（签字）年月日注：本任务书一式两份，一份交学院，一份学生自己保存。西安电子科技大学毕业设计（论文）工作计划学生姓名周梦宇学号07083077指导教师李仁先职称副教授学院理学院专业应用物理学题目名称激光在多层组织中传输的蒙特卡罗仿真一、毕业设计（论文）进度起止时间工作内容1月20日-2月19日2月20日-3月19日3月20日-4月19日4月20日-5月25日5月26日-6月2日了解组织的光学特性；学习激光与组织相互作用的基本原理、光子传输理论及其求解的基本方法。学习蒙特卡罗理论及其编程思想，重点学习利用蒙特卡罗方法求解光子传输理论的基本原理。编写激光在组织中传输的蒙特卡罗仿真程序。数值分析激光在组织中的传输特性。论文撰写二、主要参考书目（资料）1.徐可欣，高峰，赵会娟，生物医学光子学，科学出版社,2007。2.张镇西，生物医学光子学新技术及应用，科学出版社，2007。3.彭东青,李晖,谢树森，组织光学中的MonteCarlo方法，光电子激光，14，2003.4.WangL,JacquesS.L,andZhengL,MCML-MonteCarlomodelingoflighttransportinmulti-layeredtissues,ComputerMethodsandProgramsinBiomedicine,Vol.47,p.131-146,1995.5.LihongV.Wang,Hsin-iWu，BiomedicalOptics:PrinciplesandImaging，Wiley，2007.6.汤晓斌，毛玲，张健，光子在生物组织中输运过程的模拟研究，高新技术，11，2008.7.MatthewN.O.Sadiku，MonteCarloMethodsforElectromagnetics，CRC，2009.8.刘军,唐年胜,周勇,徐亮，科学计算中的蒙特卡罗策略，高等教育出版社，2009。三、主要仪器设备及材料PC机一台四、教师的指导安排情况（场地安排、指导方式等）每周至少定期指导一次；其它时间有问题随时联系。新校区F419、主楼II-112房间，联系电话：88469165五、对计划的说明注：本计划一式两份，一份交学院，一份学生自己保存（计划书双面打印）西安电子科技大学毕业设计（论文）中期检查表学院理专业电子信息科学与技术学生姓名周梦宇学号07083077班级07083导师姓名李仁先职称副教授单位理学院题目名称激光在多层组织中传输的蒙特卡罗仿真检查内容检查结果题目是否更换及更换原因否学生出勤情况全勤进度评价（完成总工作量的百分比）70%质量评价、进度描述激光与组织相互作用的基本原理以及光学传输原理、求解方法已经基本了解掌握，并且对蒙特卡洛理论及其变成思想有了一定的认知，后期的编写蒙特卡洛仿真程序编写以及数值分析还需要比较多时间。总体评价（按优、良、中、及格、不及格五挡评价）良存在的问题与建议程序的调试比较缓慢学院审核（盖章）注：此表由指导教师填写，5月15日前交学院办公室，中期检查成绩将作为毕业设计总成绩的一部分；此表装订入毕业设计（论文）中。西安电子科技大学毕业设计（论文）成绩登记表学院专业姓名学号成绩题目名称指导教师职称指导教师评语及对成绩的评定意见签名年月日评阅人评语及成绩评定意见签名年月日答辩小组意见签名年月日学院答辩委员会意见答辩委员会主任签名（学院盖章）年月日摘要摘要随着激光科学的发展，人们也对激光作用的认识也越来越完善。激光由于其良好的一致性、单色性、准直性等特点，自从其出现以来就一直对生物医学的发展起着重要的作用。在医学领域，生物光学已经渗透到临床之中。特别是近年来利用激光对生物组织的作用机制在医学上应用十分广泛，在心血管、肿瘤、癌症、眼科等方面作用明显。本文针对激光在人体组织内的传输这一问题，首先将介绍生物组织中光传输的基本现状，指出课题研究的基本意义。其次，着重介绍生物组织中的基本参数，讨论光在组织中的几种传输模型。然后，介绍本文所用到的主要工具，即蒙特卡洛模拟方法的基本思路和大体含义。说明这个方法解决激光在生物组织传输问题的优势和必要性。并详细介绍运用蒙特卡洛方法过程中所用到的关于光线发射、步长计算、散射方向的概率抽样、吸收与散射等的数学相关公式，列出模拟流程图。最后，将结合蒙特卡洛方法和多重组织模型,通过MATLAB软件运用仿真出光在多重组织中传输的情况。关键词：激光多重组织蒙特卡洛仿真MATLABABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofLaser-science,peoplearegettingaquitethoroughunderstandingonthesignificantuseoflaser.Becauseofthequalityofuniformity,monochromaticity,rectilinearity,laserhasalwaysshownacrucialimpactonbiomedicinefromthemomentwhenitcameintobeing.InMedicalField,photobiologyhaspermeatedintoclinicalpractice.Especiallyalongwiththeuseofinterreactionbetweenlaserandbiologicaltissue,lasertakesaimportantroleinmedicalscience,particularlyincardiovasculardisease,tumour,cancer,ophthalmology,etc.Thispaperfocusesonthetransmissionoflaserinhumantissue,firstlywewillintroducethebasicsituationofphotobiology,thenpointingouttheessentialmeaningofthisresearch.Secondlygiveafullscanonsomebasicparameterofbiologicaltissue,discussingseveraltransmissionmodelintissue.Then,giveaintroductiononthebasicideasandgeneralmeaningofTheMonteCarlosimulationmethodwhichisamaintoolinthisresearchandintroduce.TheMonteCarlosimulationmethod'ssuperiorityandnecessityinsolvingtheproblemofphotobiology.Thirdlygivetherelatedformulationsoflightemission,steplength,directionsofthescatteringprobabilitysample,absorptionandscattering,whichareusedinthismethod,anddrawasimulationflowchart.Finally,combinedwithTheMonteCarlomethodandthemultipletissuemodel,weuseMATLABtosimulatethetransmissionofthelaserinmultipletissue.KeyKeyKeyKeywords:words:words:words:laserlaserlaserlasermultiplemultiplemultiplemultipletissuetissuetissuetissueTheTheTheTheMMMMonteonteonteonteCCCCarloarloarloarlomethodmethodmethodmethodMATLABMATLABMATLABMATLAB目录i目录目录目录目录第一章绪论.................................................................................................................11.1课题研究的背景.....................................................................................................11.2课题研究的意义.................................................................................................21.3本课题研究的历史与现状.................................................................................21.4本文的主要工作.............................................................................................3第二章生物组织的特性参数以及光的传输...............................................................52.1引言.......................................................................................................................52.2生物组织结构特点...............................................................................................52.3生物组织的光学参数...........................................................................................62.3光与生物组织的互相作用.................................