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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

目的：了解蒙特卡罗方法以及其在人体组织这类高散射模型中的应用。了解光声成像的成像原理和应用。运用3d蒙特卡罗程序(mcxyz.c)对人体血管进行成像实验。

意义：一方面，由于存在缺陷，传统成像技术不能满足现代医疗的需要，光声成像技术可以及时持续的检测人体组织的生理状态，对病态的人体组织进行观察。不同于传统成像技术，光声成像技术检测的是超声信号，反映的是光能量吸收的差异，所以这一技术能很好地结合光学和超声这两种成像技术各自的优点。同时由于探测的是超声信号，所以这一技术能克服了纯光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足。而且由于光声技术的图像差异来源于组织体光学吸收的不同，这就能够有效地补充纯超声成像技术在对比度和功能性方面的缺陷，在医学上有重要意义。

另一方面，人体组织是一个高散射随机介质，然而由于光子只能穿透约为一毫米的软体组织，之后就会散射出去，无法解析其途径。因此研究光在人体组织中的传播和分布并从中提取有关的人体组织内部特征信息是十分重要的。该研究还具有十分广阔的应用前景和很强的学术价值。了解光与组织的相互作用，光在人体组织中的传播过程将极大推动医学成像技术、激光外科手术等方面的发展，对探索人体组织的新陈代谢和生理结构有着重大的理论和现实意义。

2. 研究的基本内容

第一章：绪论。主要介绍光声成像的背景、意义。

第二章：光声成像技术。主要介绍光声成像技术的发展历史、现状。着重介绍了光声层析成像。介绍了光声层析成像的原理和分类。

第三章：光在生物组织中传播的蒙特卡罗模拟。介绍了光子在生物组织中传播的模拟过程和蒙特卡罗方法，主要介绍了蒙特卡罗的基本思想。具体介绍了组织模型及其坐标系统，解决了如何确定光子在人体组织内传输的步长大小，发生散射时的方向和碰到界面时如何运动的问题。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：先对实验进行文献调研，再对于实验提出人体组织的模型，进行大量实验研究，进而成像出图分析。

进度安排：共分为三部分。前期主要是查阅文献，对论文的研究背景、内容有初步的了解。对人体组织的各个参数进行了解。中期主要是模拟研究，运用3d蒙特卡罗程序(mcxyz.c)对人体血管进行成像研究。后期主要是分析与讨论。对实验所得成像图像进行分析，并进行改进实验。

预期效果：预期完成对论文各个部分工作的安排，实验完成后，对人体组织的光声成像有细致的了解，熟练运用3d蒙特卡罗程序(mcxyz.c)，可对程序进行修改，完成对人体不同部位的血管成像。

4. 参考文献

photoacoustic tomography: in vivo imaging from organelles to organs，lihong v. wang and song hu，science 335, 1458 (2012);

coupling 3d monte carlo light transport in optically heterogeneous issues to photoacoustic signal generation，steven l. jacques

keijzer m, jacques sl, prahl sa, welch aj. light distributions in artery tissue: onte carlo simulations for finite-diameter laser beams. lasers surg med1989;9:148–54