Імітаційне моделювання процесів міграції фотонів в біологічному середовищі

Автор(и)

  • С. В. Павлов Вінницький національний технічний університет
  • Хурадо Рональд Умберто Ровіра Університет Estatal Península de Santa Elena, La Libertad, Ecuador
  • В. В. Холін ПП "Фотоніка Плюс", м. Черкаси
  • Л. Є. Никифорова Національний університет біоресурсів та природокористування України
  • М. Ф. Терещенко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
  • О. С. Комарова ПП "Фотоніка Плюс", м. Черкаси

DOI:

https://doi.org/10.31649/1681-7893-2023-46-2-105-116

Ключові слова:

оптичні вимірювання, метод Монте-Карло, оптично анізотропні біотканини, медична діагностика

Анотація

В статті розроблено вдосконалену імітаційну модель поширення фотонів у розсіювальній біотканині на основі методу Монте-Карло, що дозволяє комплексно враховувати всі основні оптичні процеси, що відбуваються при поширенні оптичного випромінювання через БТ. На основі розробленої статистичної моделі проведено імітаційне моделювання процесів поширення фотонів у шкірі та окремих її шарах, яке дозволило встановити характеристики розсіювання та пропускання для кожного з шарів шкіри з модельними параметрами з урахуванням кутів падіння випромінювання видимого та ближнього ІЧ діапазонів, товщини шарів шкіри. Також моделювання дозволило визначити відносну інтенсивність розсіяних фотонів залежно від локалізації.

Біографії авторів

С. В. Павлов, Вінницький національний технічний університет

д.т.н., професор кафедри біомедичної інженерії та оптико-електронних систем

Хурадо Рональд Умберто Ровіра, Університет Estatal Península de Santa Elena, La Libertad, Ecuador

Ph.D. profesor tutor, TECED Research Group

В. В. Холін, ПП "Фотоніка Плюс", м. Черкаси

к.т.н, директор

Л. Є. Никифорова, Національний університет біоресурсів та природокористування України

 д.т.н., професор кафедри автоматики та робототехнічних систем ім. академіка І.І. Мартиненка

М. Ф. Терещенко, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

к.т.н., доцент кафедри виробництва

О. С. Комарова, ПП "Фотоніка Плюс", м. Черкаси

інженер-технолог;  аспірантка НТТУ КПІ імені Ігоря Сікорського

Посилання

Born M. Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light / M. Born, E. Wolf // 6th edn. (corrected). – Pergamon Press, 1986. – Р. 45-113.

Wang X. Polarized light propagation through scattering media: time-resolved Monte Carlo simulations and experiments / X. Wang // Journal of biomedical optics. – 2003. – Т. 8. – №. 4. – С. 608-617.

Wang L. MCML – Monte Carlo modeling of light transport in multi-layered tissues / L. Wang, L. J. Steven, Z. Ligiong // Computer methods and programs in biomedicine. – № 47, 1995. – Р 131–145.

Van de Hulst H. C. Multiple light scattering: tables, formulas, and applications / H. C. Van de Hulst // Elsevier, reprinted 2012. – Т. 1. 332 p.

Prahl S. A. A Monte Carlo model of light propagation in tissue / S. A. Prahl, M. Keijzer, S. L. Jacques, A. J. Welch // Dosim. Laser Radiat. Med. Biol. – 1989. – vol. 5. – P. 102-11.

Anisotropy of light propagation in human skin / S. Nickell, M. Hermann, M. Essenpreis, T. J. Farrell, U. Krämer, M. S. Patterson// Physics in medicine and biology. – 2000. – Т. 45. – №. 10. – С. 2873.

Ghosh N. Measurement of optical transport properties of normal and malignant human breast tissue / N. Ghosh //Applied Optics. – 2001. – Т. 40. – №. 1. – С. 176-4.

Ghosh N. Depolarization of light in a multiply scattering medium: effect of the refractive index of a scatterer / N. Ghosh // Physical Review E. – 2004. – Т. 70. – №. 6. – С. 066607.

Zhang R. Determination of human skin optical properties from spectrophotometric measurements based on optimization by genetic algorithms / R. Zhang //Journal of biomedical optics. – 2005. – Т. 10. – №. 2. – С. 024030-02403011.

Anderson R. Polarized light examination and photography of the skin / R. R. Anderson. // Archives of dermatology. – 1991. – №127. – С. 1000–1005.

S. N. Savenkov, V. V. Marienko. Classification and recognition method of objects based on their anisotropy properties, SPIE Proc. — 1995. — N. 2490. — P. 103—107.

Jacques S. Imaging skin pathology with polarized light. / S. Jacques, J. Ramella-Roman, K. Lee. // Journal of Biomedical Optics. – 2002. – №7. – С. 329–340.

Gil J. J. Characteristic properties of Mueller matrices / J. J. Gil // JOSA A. – 2000. – Т. 17. – №. 2. – С. 328-334.

Kostinski A. B. Constraints on Mueller matrices of polarization optics / A. B. Kostinski, C. R. Givens, J. M. Kwiatkowski // Appl. Optics. — 1993. — №9. — Р. 1646—1651.

R. U. Rovira, S. V. Pavlov, Monte Carlo simulation for studying the propagation of polarized light in biological tissue / Optical-electronic information and energy technologies. – 2014. – No. 2 (28). – pp. 56-61. – ISSN 1681-7893.

Wójcik, W., Pavlov, S., Kalimoldayev, M. (2019). Information Technology in Medical Diagnostics II. London: Taylor & Francis Group, CRC Press, Balkema book. – 336 Pages, https://doi.org/10.1201/ 9780429057618. eBook ISBN 9780429057618.

Rovira R. H. Particular Aspects of the Use of Videopolarimetric Technology for Dermatological Study, Measuring and computing equipment in technological processes. – 2014. – №. 3 (48). – P. 115-119. – ISSN 2219-9365.

S. V. Pavlov, T. I. Koslovskaya, R. H. Rovira. Design and Automation of a Videopolarimetry System for the analyzing of the Polarization Properties of a Biological Sample, Measuring and computing equipment in technological processes. – 2014. – №. 4 (49). – P. 158-161. – ISSN 2219-9365.

R. H. Rovira, S. V. Pavlov, O. D. Azarov, A. S. Kaminsky. Research of Optical Properties of Biotissue on the Basis of Numeral Modeling of Photons Transport, Photobiology and photomedicine.. - 2012. - Т. IХ. – № 1,2. – P. 127 - 130. – ISSN 2076-0612.

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 51

Опубліковано

2023-12-13

Як цитувати

[1]
С. В. Павлов, Х. Р. У. Ровіра, В. В. Холін, Л. Є. Никифорова, М. Ф. Терещенко, і О. С. Комарова, «Імітаційне моделювання процесів міграції фотонів в біологічному середовищі », Опт-ел. інф-енерг. техн., вип. 46, вип. 2, с. 105–116, Груд 2023.

Номер

Розділ

Біомедичні оптико-електронні системи та прилади

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають

1 2 3 > >>