- 文献综述（或调研报告）：
扩散模型的格林函数及在介质成像中的应用
摘要：利用光学方法进行生物组织的无损检测基本原理是根据生物组织对光的固有特性，利用光在组织中传播的效应来获取相应的组织的有用信息。本文介绍了荧光成像，光学断层层析成像的概念、原理以及相应的扩散模型的建立以及格林函数法在其中的应用。
关键词：荧光成像，光学层析成像，扩散方程，格林函数
引言：生物光学成像是指利用光学的探测手段结合光学探测分子对细胞或者组织甚至生物体进行成像，来获得其中的生物学信息的方法。数学上这一方法可以描述为一类扩散模型。格林函数允许扩散方程式有较高的精度，因此是求解这一问题的重要方法。
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概念
- 荧光成像：(Fluorescence imaging)
荧光成像技术采用荧光报告基团,包括无机材料，如上转换、量子点等，有机材料，如绿色荧光蛋白、红色荧光蛋白,或荧光染料等进行标记。利用激发光使得报告基团达到较高的分子能级水平,然后发射出波长更长的可见光,形成体内生物光源,进行检测[1]。
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- 扩散光学层析成像（Optical Coherence tomography, OCT）
扩散光学层析成像又称漫射光学层析成像（Diffuse Optical tomography or Optical Diffusion Tomography, DOT/ODT）是一种面向厚组织体的利用近红外光（600-900nm）照射获得的三维功能成像方法，其目标是通过发展高灵敏的近红外光子检测仪器和基于生物组织光子输运模型的图像重建技术，从多点激励下表面扩散光的时间、空间和光谱分布测量信息中反演组织体内部光学特性参数的三维分布，并使之与该组织的生理状态(血红蛋白浓度及氧饱和度等)相关联[2]。
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相关原理
- 荧光成像原理
荧光是自然界常见的一种发光现象。荧光是光子与分子的相互作用产生的，荧光成像的理论基础是荧光物质被激发后所发射的荧光信号的强度在一定的范围内与荧光素的量成线性关系。荧光成像系统包括荧光信号激发系统（激发光源、光路传输组件）、荧光信号收集组件、信号检测以及放大系统（CCD、PMT）[4]。
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- 扩散光学层析成像原理
扩散光层析成像是已获得广泛应用的近红外组织光谱技术( Near Infrared Spectroscopy, NIRS) 的空间分辨实现，完整的DOT方法包括：光子输运模型（正问题）、图像重建技术（逆问题）和扩散光测量系统等三个主要部分。
（1） 光子输运模型（正问题）：扩散方程（Diffusion Equation, DE）是扩散层析成像常采用的输运模型，由于扩散方程的解析解只可在规则几何形状和均匀光学参数分布的组织域条件下获得，而对DOT中通常涉及的是复杂几何形状和不均匀光学参数分布下组织体，因此通常采用扩散方程的数值求解法，例如有限元方法。
（2） DOT图像重建即为逆问题（inverse problem）：其正式定义为：给定组织体表面光源的时-空分布及与此对应的传输光测量量之时-空分布，基于特定的光子传输模型，求解组织体内的光学参数三维分布。DOT成像的任务是同时重建组织域内所有光学参数的分布，而在应用中则常假定其中一个或两个参数分布(通常是折射率)为已知常数以简化问题的求解，也就是通常只是重建吸收系数和约化散射系数。（3） 扩散光测量系统：与X射线CT类似，DOT的实现需要测量多点激励下表面其它各点的光流分布，可采用光纤直接接触式或空间光进行光的投射和接收。目前扩散光测量系统主要有三种模式：时间分辨测量模式、连续光测量模式和频域测量模式。.
