Page 119 - 《应用声学》2020年第5期

第 39 卷 第 5 期 赵荣荣等： 双细胞光声信号的有限元分析 761

件下如何检测单细胞的光声信号，即没有考虑细胞 参 考 文 献
信号之间的相互影响。而且，对光声谱进行定量分
[1] 陶超, 殷杰, 刘晓峻. 生物组织光声成像技术综述 [J]. 数据采
析时，采用的方法是分析光声谱中某频率的振幅和
集与处理, 2015, 30(2): 55–64.
某段频率的斜率，只提取了光声谱的部分信息，适用 Tao Chao, Yin Jie, Liu Xiaojun. Overview of photoacous-
于被测细胞的形状有较大差异的情况。为此，本文 tic imaging of biological tissues[J]. Data Acquisition and
Processing, 2015, 30(2): 55–64.
讨论了两个红细胞在不同距离下光声信号之间的
[2] Strohm E M, Berndl E S L, Kolios M C. Probing red
影响。对单个红细胞和不同距离的两个红细胞进行 blood cell morphology using high-frequency photoacous-
了有限元分析。以圆形水环境中心的红细胞为主体 tics[J]. Biophysical Journal, 2013, 105(1): 59–67.
[3] Saha R K, Kolios M C. A simulation study on photoa-
红细胞，在主体红细胞右侧的不同角度布置探测点，
coustic signals from red blood cells[J]. The Journal of the
调整另一个红细胞与主体红细胞的距离，计算得到 Acoustical Society of America, 2011, 129(5): 2935–2943.
主体红细胞不同距离不同角度下的频域声压级曲 [4] Hahn H. Sur quelques points du calcul fonctionnel[J].
Monatshefte Für Mathematik Und Physik, 1908, 19(1):
线。引入 frechet 距离来度量曲线的相似性，分析全
A47–A48.
部频率段，量化曲线间的细微差异，将 frechet 距离 [5] 李勇, 方晖. 旋转对称椭球颗粒沿轴脉冲光声波波形的几何计
作为分析光声曲线有力的工具。利用frechet数值来 算 [J]. 计算物理, 2013, 30(3): 409–414.
[6] Li Y, Fang H, Min C, et al. Analytic theory of photoa-
度量两条光声曲线的相似性，frechet 数值越小，两
coustic wave generation from a spheroidal droplet[J]. Op-
条曲线越相似。其中，计算细胞间信号的相互影响， tics Express, 2014, 22(17): 19953.
使用相似性函数定义法度量光声曲线的相似性，在 [7] Li Y, Fang H. Photoacoustic pulse wave forming along the
rotation axis of an ellipsoid droplet: a geometric calcula-
以往的研究中还没有被讨论过。
tion study[J]. Applied Optics, 2013, 52(34): 8258–8269.
当主体红细胞的检测角度一定时，在不同距离 [8] Evans E, Fung Y C. Improved measurements of the ery-
的主体红细胞的光声曲线中，存在 frechet 数值最 throcyte geometry[J]. Microvascular Research, 1972, 4(4):
335–347.
小的曲线，即这条曲线是此角度下的最佳相似曲
[9] Grover W H, Bryan A K, Diez-Silva M, et al. Mea-
线。同样，观察可得，当两个细胞距离为26.6 µm时， suring single-cell density[J]. Proceedings of the National
11 个角度的 frechet 数值的均值最小，曲线相似度 Academy of Sciences of the United States of America,
2011, 108(27): 10992–10996.
最高。
[10] Mohamed E T A, Kamanyi A E, Pluta M, et al. Age-
本文的实验原理是声波干涉，这种方法不仅可 dependent acoustic and microelastic properties of red
以应用于红细胞，几乎任何含有内源性和外源性 blood cells determined by vector contrast acoustic mi-
造影剂的细胞，都可以通过此方法找到细胞间光 croscopy[J]. Microscopy and Microanalysis, 2012, 18(3):
436–444.
声信号干扰最小的距离。由于实验条件的限制，本 [11] Dukhin A S, Goetz P J, van de Ven Theo G M. Ultrasonic
文研究的背景为体外检测，首先讨论了两个相同 characterization of proteins and blood cells[J]. Colloids
红细胞之间光声信号的相互影响，再次，将研究多 and Surfaces B: Biointerfaces, 2006, 53(2): 121–126.
[12] Strohm E M, Hysi E, Kolios M C. Photoacoustic mea-
个不同细胞之间光声信号的相互影响，最终实现 surements of single red blood cells[C]// Ultrasonics Sym-
体外同时检测多个不同细胞的光声信号的目标，目 posium (IUS), 2012 IEEE International. IEEE, 2012.
的是补充和拓展光声显微技术中多细胞光声检测 [13] Strohm E M, Gorelikov I, Matsuura N, et al. Model-
ing photoacoustic spectral features of micron-sized par-
的内容。 ticles[J]. Physics in Medicine and Biology, 2014, 59(19):
5795–5810.