Моделирование светорассеяния клетками крови с помощью метода дискретных диполей

• Автор: Юркин, Максим Александрович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 231 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

П. Клетки крови.

1.2. Экспериментальные методы.

1.3. Моделирование светорассеяния.

. 1.4. Обратная задача светорассеяния

Глава 2. Метод дискретных диполей

2.1. Обзор МДД

2.1.1. Введение.

2.1.2. Общая формулировка.

2.1.3. Разновидности МДД
2.1.3.1. Теоретические основы МДД.
2.1.3.2. Точность МДД вычислений
2.1.3.3. МДД для кластеров шаров
2.1.3.4. Модификации и расширения МДД.
2.1.4. Численные соображения
2.1.4.1. рямые и итерационные методы
2.1.4.2. Разложение по порядкам рассеяния.
2.1.4.3. Блочнотоплицева структура.
2.1.4.4. Быстрое преобразование Фурье.
2.1.4.5. Быстрый метод мультиполей
2.1.4.6. Усреднение но ориентации и повторные вычисления
2.1.5. Сравнение МДД с другими методами.
2.1.6. Заключительные замечания.
2.2. Сходимость МДД
2.2.1. Введение.
2.2.2. Теоретический анализ.
2.2.2.1. Дополнительные определения.
2.2.2.2. Анализ ошибок
2.2.2.3. Ошибки формы.
2.2.2.4. Различные формулировки МДД.
2.2.3. Численное моделирование
2.2.4. Обсуждение.
2.2.5. Выводы.
2.3. Методика экстраполяции для улучшения точности МДД
2.3.1. Введение.
2.3.2. Экстраполяция
2.3.3. Численное моделирование
2.3.4. Обсуждение.
2.3.5. Выводы.
2.4. Текущие возможности МДД для очень больших частиц
2.4.1. Введение
2.4.2. Компьютерная программа .
2.4.3. Численное моделирование.
2.4.3.1. Параметры моделирования.
2.4.3.2. Результаты
2.4.4. Обсуждение
2.4.5. Выводы
2.5. Сравнение компьютерных программ на основе МДД
2.5.1. Введение
2.5.2. Программы МДЦ.
2.5.2.1. II.
2.5.2.2.
2.5.2.3. .
2.5.2.4.
2.5.3. Сравнение программ
2.5.3.1. Формы объектов и параметры.
2.5.3.2. Точные методы.
2.5.3.3. Точность
2.5.3.4. Скорость
2.5.4. Обсуждение
2.6. Сравнение МДД с методом конечных разностей во временной области
2.6.1. Введение
2.6.2. Параметры моделирования.
2.6.3. Результаты для шаров
2.6.4. Пример применения к биологическим клеткам.
2.6.5. Выводы
Глава 3. Эритроциты
3.1. Введение в эритроциты
3.1.1. Морфология
3.1.2. Светорассеяние эритроцитами.
3.2. Решение обратной задачи светорассеяния для эритроцитов, используя простую форму и постоянный показатель преломления
3.2.1. Методология моделирования.
3.2.2. Экспериментальный методи процедура обращения
3.2.3. Эффект формы и ориентации.
3.2.4. Характеризация эритроцитов
3.2.5. Приближнные формы
3.2.6. Выводы
3.3. Характеризация морфологии нативных эритроцитов с помощью сканирующего проточного питометра
3.3.1. Расширенная модель формы эритроцита.
3.3.2. Методология моделирования.
3.3.3. Экспериментальный метод и процедура обращения.
3.3.4. Результаты и обсуждение.
3.3.5. Эмпирическая процедура определения диаметра эритрощггов.
3.3.6. Выводы
Глава 4. Гранулоциты
4.1. Введение в гранулоциты
4.1.1. Нсйтрофилы
4.1.2. Эозннофнлы.
4.1.3. Базофилы
4.1.4. Оптическая характеризация граиулоци гов.
4.2. Теоретическое исследование светорассеяния простой моделью гранулоцнта зернистым шаром
4.2.1. Введение
4.2.2. Простая модель гранулоцнта
4.2.3. Ортогональное светорассеяние
4.2.4. Результаты и обсуждение.
4.2.5. Выводы
4.3. Экспериментальное исследование нейтрофилов сканирующим проточным цнтомегром
4.3.1. Экспериментальная процедура
4.3.2. Дополнительное МДЦ моделирование.
4.3.3. Результаты и обсуждение
4.3.4. Выводы.
Заключение
Развитие метода дискретных диполей
Характеризация эритроцитов с помощью сканирующего проточного
цитометра
Теоретическое и экспериментальное исследование гранулоцитов.
Основные результаты.
Литература


Важно отметить, что оба вывода МДД приводят к одним и тем же уравнениям, различаясь лишь в том, что формулировка на основе интегральных уравнения дат больше математического понимания используемых приближений, тем самым показывая возможные пути улучшения метода, а модель точечных диполей более понятна физически. Некоторые исследователи называют МДД методом или приближением связанных диполей i ,. Другие методы, такие как формулировка на основе объемного интегрального уравнения v i i i и дискретизированная функция Грина ДФГ, ii i , разрабатывались независимо от ЛП, однако позднее была показана их эквивалентность МДД ,. В дальнейшем, термин МДД будет использоваться для всех этих методов, так как они попадают под общую формулировку. Данный обзор опубликован в i М. Л., . . i i xii vvi v. . . . i. . V.6. .89. МДЦ от методов основанных на объмном интегральном уравнении, таких как широкий диапазон ММ с различными базисными и тестовыми функциями . Мы считаем, что фундаментально МДЦ отличается тем, что неизвестные величины, определение которых является первым и главным этапом в процессе решения, являются внутренним электрическим полем или производной от него величиной, например, поляризацией, что поддатся прямой физической интерпретации. Иными словами, любая разновидность МДД может быть интерпретирована как замена рассеивателя множеством взаимодействующих диполей, что обсуждается в подразделе 2. И качестве примера метода, который мы не относим к МДД, можно привести ММ с иерархическими базисными функциями Лежандра высокого порядка . МДД известен в области светорассеяния и описан в нескольких обзорах. Обширный обзор Дрейна и Флато описывает практически вс развитие МДД до г. Болсс современный обзор Дрейна в основном направлен на применения и численные аспекты. Канерга , а также в монографиях Мищенко и др. Цанга и др. Джонс рассматривал МДД в контексте различных методов для характеризации частиц. Тем не менее многие улучшения МДД, предложенные после г. Те же, что упомянуты, обычно считаются боковыми отступлениями и не рассматриваются в рамках общей формулировки. Более того, насколько нам известно, численная сторона МДД нигде не описана подробно в каждой работе рассматриваются лишь несколько конкретных аспектов. В данном обзоре мы постараемся заполнить эти пробелы. Общая формулировка описывается в подразделе 2. МДД. Эта формулировка основана на интегральном уравнении, что позволяет единообразно описать вс развитие МДД, однако связь с физически понятной моделью точечных диполей также четко обозначена. Там же обсуждаются источники ошибок в МДД. В подразделе 2. МДД и сравнены результаты различных вариации метода. В параграфе 2. Сравнение результатов моделирования при использовании различных выражений, приведено в параграфе 2. В подразделе 2. МДД, связанные, в основном, с решением очень больших систем линейных уравнений параграф 2. Параграф 2. МДД, обладающему ясным физическим смыслом. Специальная структура матрицы взаимодействия при использовании прямоугольной рештки и применение этой структуры для ускорения вычислений обсуждается в параграфах 2. Общие методы для ускорения вычислений, не требующие прямоугольной рештки, рассматриваются в параграфе 2. Численные сравнения МДД с другими методами рассмотрены в подразделе 2. Подраздел 2. МДД. Везде в данной диссертации предполагается, что временная зависимость всех полей описывается множителем ехрйд, а рассеиватель обладает диэлектрическими, но не магнитными свойствами магнитная проницаемость равна единице. Для упрощения выкладок предполагается, что диэлектрическая проницаемость изотропна, т. Ег Есг агС г, гХхЧг МГ0, г Г5Е0, ггЕг. Ешсг и Ег это падающее и суммарное электрическое поле в точке г, а г Дг 14Т восприимчивость среды в точке г Дг относительная проницаемость. У обозначает объм частицы, т. В большинстве формул скалярные величины можно напрямую заменить тензорными, но есть исключения.