光程

临床条件下光学脑成像中差异光程因子的定量分析

近红外光谱 (NIRS) 是一种光学神经成像方式，可用于研究组织氧合情况。它被广泛用于测量皮质氧合和脱氧血红蛋白浓度变化 [1]。将光源和光探测器放置在头皮上，记录不同波长的光强度变化，并通过改进的比尔-朗伯定律 (MBLL) 转换为血红蛋白浓度变化 [2]。差分光程因子 (DPF) 是光在组织内传播的平均光程与光源-探测器分离距离之比，在 MBLL 中通常将其视为先验常数 [3]。我们之前的研究表明，DPF 值取决于源-探测器分离，而探测器表面积会影响 DPF 值的稳定性。DPF 值的这种变化可能进一步导致 NIRS 测量中对血红蛋白浓度的估计不准确 [3]。首批针对新生儿和成人脑血管病患者的 NIRS 临床研究发表于 20 世纪 80 年代 [4, 5]。在 20 世纪 90 年代及以后，NIRS 在检测颅内血肿方面的能力标志着 NIRS 开始在临床上应用于创伤性脑损伤 (TBI) [5-8]。随着 NIRS 广泛应用于临床研究以获取准确的脑部测量数据，DPF 值的选择需要仔细评估。已经开发出多种方法来解释和估算光在人体组织等高扩散介质中的传播和 DPF 值。蒙特卡洛 (MC) 模拟是辐射传输方程 (RTE) 的随机近似模型，在模拟一般复杂介质内的光子传播时具有出色的精度。由于其灵活性和计算速度的最新进展，MC 方法已在组织光学领域被用于解决许多研究中的正向和逆问题 [3, 9-20]。在本研究中，我们使用 MC 模拟中的数字头部模型研究了影响 DPF 值的因素、临床条件下的 DPF 值。