基于荧光效应的龋齿检测理论和实验研究

摘要

龋齿一直是危害人类健康的重要疾病。20世纪以来，随着物质生活水平的提高，人们饮食习惯和结构的改变，牙齿龋变的范围越来越大，严重危害人类健康。目前龋病已经被世界卫生组织列为全球性重点防治的三大疾病之一。因此，有效的龋病预防、早期探测和治疗正成为人类越来越关注的一个课题。
　　 临床上通过机械、电学等多学科相结合的检测手段，对早期龋病的探测进行了研究，在该领域取得了很多长足的进展。但是，不容乐观的口腔健康现状对早期龋齿检测提出更高的要求，光学方法进行早期龋齿检测的手段因其多方面良好的优点正越来越受到研究者的重视。论文围绕光学方法在早期龋齿检测中的应用，详细介绍探讨了基于牙齿荧光效应探测龋齿的理论和实验方法。
　　 第一章系统论述了目前应用比较广泛的龋齿检测光学技术。对每个技术路线进行详细介绍，对各个生物机理进行深入探讨。同时简单介绍了牙齿结构及一些龋变的基础性理论。
　　 作为生物组织光学范畴的研究论文，论文第二章介绍了生物组织光传输理论和其中的散射、吸收特性，重点介绍生物组织的荧光效应和荧光光谱的基础性概念。并对描述以上特性的光学参数进行介绍。同时，对牙齿的荧光特性做了介绍。
　　 第三章详细论述了蒙特卡罗算法的起源、原理、相关步骤，给出仿真模型。通过设置模型的吸收系数、散射系数、折射率和荧光量子效率等光学参数，完成了基于蒙特卡罗算法的牙齿模型荧光强度仿真研究，分别得到健康组织和龋变组织不同的荧光分布图。同时利用Tracepro成熟的荧光仿真功能验证了仿真过程的科学合理性。
　　 第四章设计实验系统，分别利用激光器和氙灯测量健康和不同病变程度牙齿样本的二维和三维荧光光谱。实验结论表明随着病变程度的加深，牙齿组织的组成物质发生变化，二维荧光光谱在560nm处的吸收峰会有明显的变化，可以定性判断牙齿是否发生龋变；三维光谱在430—460nm波段内的荧光能量增加，相对分布比重变大，而在390—435nm内的能量相对分布比重减小。不同病变牙齿在光谱特性上的明显差异，为基于荧光光谱特性探测龋齿提供系统的论证和支持。
　　 第五章主要结合目前研究现状对论文进行了全面的总结并对未来工作提出一点展望。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

第一章 绪论

1.1论文背景

1.2牙齿的结构及龋变

1.2.1牙齿结构

1.2.2牙齿龋变

1.3龋齿检测光学技术简介

1.3.1定量光导荧光技术

1.3.2激光龋齿诊断仪

1.3.3数字光纤显微透射技术

1.3.4偏振敏感光学相干层析成像

1.3.5偏振拉曼光谱

1.4论文主要工作

1.5本章小结

第二章 生物组织光子学传输及荧光理论

2.1光在生物组织中的传输理论概述

2.2生物组织中的光散射

2.3生物组织荧光效应

2.3.1荧光效应机理

2.3.2荧光类型

2.3.3荧光光谱检测

2.4组织光学参数

2.5牙齿组织的荧光效应

2.6本章小结

第三章 牙齿模型荧光强度的蒙特卡罗仿真

3.1仿真算法

3.1.1发展历史

3.1.2随机抽样原理

3.1.3蒙特卡罗算法仿真荧光分布步骤

3.1.4蒙特卡罗算法流程图

3.1.5蒙特卡罗算法的优点和缺点

3.2算法编程仿真模型和结果

3.2.1仿真模型

3.2.2仿真结果

3.3 Tracepro仿真模型与结果

3.3.1仿真模型

3.3.1仿真结果

3.4结果讨论

3.5本章小结

第四章 牙齿荧光光谱特性实验研究

4.1实验材料和器件

4.2实验步骤

4.2.1二维光谱特性实验步骤

4.2.2三维光谱特性实验步骤

4.3实验结果及分析

4.3.1实验结果

4.3.2结果分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

硕士期间发表(录用)的论文

作者简历