MATHEMATICAL MODELING OF THE INFLUENCE OF PARAMETERS OF INDIVIDUAL LAYERS ON THE SPECTRAL CHARACTERISTICS OF HETEROGENEOUS BIOTISSUES
Keywords:
multispectral control, vehicle control, measurement control TV, heterogeneous environment, mathematical modelingAbstract
The authors modeled spectral characteristics of the multi-layer inhomogeneous biological media for measurement tasks multispectral control and diagnostic of biophysical and structural parameters. We have been solved direct optical problem calculating the spectral characteristics of a macroscopically homogeneous medium layer with known parameters.
References
1. Van Gemert M. J. C. Skin optics / M. J. C. Van Gemert, S. L. Acques, H. J. C. M. Sterenborg,
W. M. Star // IEEE Trans. Biomed. Eng. — 1989. — Vol. 36, No. 12. — P. 1146—1154.
2. Bashkatov A. N. Optical properties of skin, subcutaneous, and muscle tissues: a review /
A. N. Bashkatov, E. A. Genina, V. V. Tuchin // Journal of Innovative Optical Health Sciences. — 2011. — Vol. 4, No. 1. — P. 9—38.
3. Саватеева Е. В., Карабутов А. А., Панченко В. Я. Лазерная оптоакустическая спектроскопия биотканей // Сб. трудов ИПЛИТ РАН. Лазеры в биомедицине. 2005. С. 183—187.
4. Математичне моделювання впливу параметрів окремих шарів на спектральні характеристики неоднорідних біотканин / В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк, О. Є. Кватернюк та ін.// Вісник Вінницького політехнічного інституту. — 2015. — № 3. — С. 50—56.
5. Моделювання спектральних характеристик шару епідермісу біотканини шкіри як об’єкту біомедичної діагностики/ В. Г. Петрук, О. Є. Кватернюк, Ю. С. Любчак та ін. // Вісник ХНУ. Серія : Технічні науки. — 2015. — № 2. — С. 218—222.
6. Пушкарева А. Е. Методы математического моделирования в оптике биоткани : учеб. пос. / А. Е. Пушкарева. — СПб : СПбГУ ИТМО, 2008. — 103 с.
7. Моделирование влияния эпидермиса на перенос света и тепла в кожном покрове /
В. В. Барун, А. П. Иванов, В. Г. Петрук, и др. // Проблемы оптической физики и биофотоники : матер. 12-й Международной молодежной научной школы по оптике, лазерной физике и биофотонике. — Саратов : Новый ветер, 2009. — 234 с. : ил. — С. 69—78.
8. Абрамович М. Д. Вивчення глибинної структури когерентної складової і некогерентного фону багатократно розсіяного світлового поля при широкій варіації структурних і біофізичних параметрів біотканини / М. Д. Абрамович, С. К. Дік, С. М. Кватернюк,
В. Г. Петрук // Вісник Вінницького політехнічного інституту. — 2016. — № 6. — С. 90—95.
9. Развитие оптических методов диагностики биологических тканей по рассеянному излучению. І. Спектры отражения / В. В. Барун, А. П. Иванов, В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк // Вестник Фонда фундаментальных исследований. — 2010. — № 3. — С. 90—98.
10. Развитие оптических методов диагностики биологических тканей по рассеянному излучению. ІІ. Поляризационная пространственно-разрешающая спектроскопия. /
В. В. Барун, А. П. Иванов, В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк // Вестник Фонда фундаментальных исследований. — 2010. — № 4. — С. 79—89.
11. Petruk V. The optical diagnostics of parameters of biological tissues of human intact skin in near-infrared range / V. Petruk, S. Kvaternyuk, B. Bolyuh et al. // Proc. SPIE 10031, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2016, 100313C (September 28, 2016). — P. 100313C-1–100313C-7.
12. Petruk V. G. Spectrophotometric Method for Differentiation of Human Skin Melanoma. II. Diagnostic Characteristics. / V. G. Petruk, A. P. Ivanov, S. M. Kvaternyuk, V. V. Barun // Journal of Applied Spectroscopy. — 2016. — Vol. 83, Issue 2. — P. 261—270.
13. Petruk V. G. Spectrophotometric Method for Differentiation of Human Skin Melanoma. I. Optical Diffuse Reflection Coefficient. / V. G. Petruk, A. P. Ivanov, S. M. Kvaternyuk, V. V.Barun // Journal of Applied Spectroscopy. — 2016. — Vol. 83, Issue 1. — P. 85—92.
14. Research of the spectral diffuse reflectance of melanoma in vivo / V. G. Petruk,
S. M. Kvaternyuk, D. B. Bolyuh, Y. M. Denysiuk, A. Kotyra // Proc. SPIE, Optical Fibers and Their Applications, 2012, Vol. 8698, 86980F. — P. 86980F-1–86980F-6.
==================REFERENCES=================
1. Van Gemert M. J. C. Skin optics / M. J. C. Van Gemert, S. L. Acques, H. J. C. M. Sterenborg,
W. M. Star // IEEE Trans. Biomed. Eng. — 1989. — Vol. 36, No. 12. — P. 1146—1154.
2. Bashkatov A. N. Optical properties of skin, subcutaneous, and muscle tissues: a review /
A. N. Bashkatov, E. A. Genina, V. V. Tuchin // Journal of Innovative Optical Health Sciences. — 2011. — Vol. 4, No. 1. — P. 9—38.
3. Savateeva E. V., Karabutov A. A., Panchenko V. YA. Lazernaya optoakustycheskaya spektroskopyya byotkaney // Sb. trudov YPLYT RAN. Lazery v byomedytsyne. 2005.
S. 183—187.
4. Matematychne modelyuvannya vplyvu parametriv okremykh shariv na spektralni kharakterystyky neodnoridnykh biotkanyn / V. H. Petruk, S. M. Kvaternyuk, O. YE. Kvaternyuk ta in.// Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu. – 2015. – № 3. – S. 50–56.
5. Modelyuvannya spektralnykh kharakterystyk sharu epidermisu biotkanyny shkiry yak obyektu biomedychnoyi diahnostyky/ V. H. Petruk, O. YE. Kvaternyuk, YU. S. Lyubchak ta in. // Visnyk KHNU. Seriya: Tekhnichni nauky. — 2015. — № 2. — S. 218—222.
6. Pushkareva A. E. Metody matematycheskoho modelyrovanyya v optyke byotkany : ucheb. pos. /
A. E. Pushkareva. — SPb : SPbHU YTMO, 2008. — 103 s.
7. Modelyrovanye vlyyanyya épydermysa na perenos sveta y tepla v kozhnom pokrove / V. V. Barun, A. P. Yvanov, V. H. Petruk, y dr. // Problemy optycheskoy fyzyky y byofotonyky : mater. 12-y Mezhdunarodnoy molodezhnoy nauchnoy shkoly po optyke, lazernoy fyzyke y byofotonyke. — Saratov : Novyy veter, 2009. — 234 s. : yl. – S. 69—78.
8. Abramovych M. D. Vyvchennya hlybynnoyi struktury koherentnoyi skladovoyi i nekoherentnoho fonu bahatokratno rozsiyanoho svitlovoho polya pry shyrokiy variatsiyi strukturnykh i biofizychnykh parametriv biotkanyny / M. D. Abramovych, S. K. Dik, S. M. Kvaternyuk,
V. H. Petruk // Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu. — 2016. — № 6. — S. 90—95.
9. Razvytye optycheskykh metodov dyahnostyky byolohycheskykh tkaney po rasseyannomu yzluchenyyu. I. Spektry otrazhenyya / V. V. Barun, A. P. Yvanov, V. H. Petruk, S. M. Kvaternyuk // Vestnyk Fonda fundamental nykh yssledovanyy. — 2010. — № 3. — S. 90—98.
10. Razvytye optycheskykh metodov dyahnostyky byolohycheskykh tkaney po rasseyannomu yzluchenyyu. II. Polyaryzatsyonnaya prostranstvenno-razreshayushchaya spektroskopyya. /
V. V. Barun, A. P. Yvanov, V. H. Petruk, S. M. Kvaternyuk // Vestnyk Fonda fundamental nykh yssledovanyy. — 2010. — № 4. — S. 79—89.
11. Petruk V. The optical diagnostics of parameters of biological tissues of human intact skin in near-infrared range / V. Petruk, S. Kvaternyuk, B. Bolyuh et al. // Proc. SPIE 10031, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2016, 100313C (September 28, 2016). — P. 100313C-1–100313C-7.
12. Petruk V. G. Spectrophotometric Method for Differentiation of Human Skin Melanoma. II. Diagnostic Characteristics. / V. G. Petruk, A. P. Ivanov, S. M. Kvaternyuk, V. V. Barun // Journal of Applied Spectroscopy. — 2016. — Vol. 83, Issue 2. — P. 261—270.
13. Petruk V. G. Spectrophotometric Method for Differentiation of Human Skin Melanoma. I. Optical Diffuse Reflection Coefficient. / V. G. Petruk, A. P. Ivanov, S. M. Kvaternyuk, V. V.Barun // Journal of Applied Spectroscopy. — 2016. — Vol. 83, Issue 1. — P. 85—92.
14. Research of the spectral diffuse reflectance of melanoma in vivo / V. G. Petruk, S. M. Kvaternyuk, D. B. Bolyuh, Y. M. Denysiuk, A. Kotyra // Proc. SPIE, Optical Fibers and Their Applications, 2012, Vol. 8698, 86980F. — P. 86980F-1–86980F-6.
W. M. Star // IEEE Trans. Biomed. Eng. — 1989. — Vol. 36, No. 12. — P. 1146—1154.
2. Bashkatov A. N. Optical properties of skin, subcutaneous, and muscle tissues: a review /
A. N. Bashkatov, E. A. Genina, V. V. Tuchin // Journal of Innovative Optical Health Sciences. — 2011. — Vol. 4, No. 1. — P. 9—38.
3. Саватеева Е. В., Карабутов А. А., Панченко В. Я. Лазерная оптоакустическая спектроскопия биотканей // Сб. трудов ИПЛИТ РАН. Лазеры в биомедицине. 2005. С. 183—187.
4. Математичне моделювання впливу параметрів окремих шарів на спектральні характеристики неоднорідних біотканин / В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк, О. Є. Кватернюк та ін.// Вісник Вінницького політехнічного інституту. — 2015. — № 3. — С. 50—56.
5. Моделювання спектральних характеристик шару епідермісу біотканини шкіри як об’єкту біомедичної діагностики/ В. Г. Петрук, О. Є. Кватернюк, Ю. С. Любчак та ін. // Вісник ХНУ. Серія : Технічні науки. — 2015. — № 2. — С. 218—222.
6. Пушкарева А. Е. Методы математического моделирования в оптике биоткани : учеб. пос. / А. Е. Пушкарева. — СПб : СПбГУ ИТМО, 2008. — 103 с.
7. Моделирование влияния эпидермиса на перенос света и тепла в кожном покрове /
В. В. Барун, А. П. Иванов, В. Г. Петрук, и др. // Проблемы оптической физики и биофотоники : матер. 12-й Международной молодежной научной школы по оптике, лазерной физике и биофотонике. — Саратов : Новый ветер, 2009. — 234 с. : ил. — С. 69—78.
8. Абрамович М. Д. Вивчення глибинної структури когерентної складової і некогерентного фону багатократно розсіяного світлового поля при широкій варіації структурних і біофізичних параметрів біотканини / М. Д. Абрамович, С. К. Дік, С. М. Кватернюк,
В. Г. Петрук // Вісник Вінницького політехнічного інституту. — 2016. — № 6. — С. 90—95.
9. Развитие оптических методов диагностики биологических тканей по рассеянному излучению. І. Спектры отражения / В. В. Барун, А. П. Иванов, В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк // Вестник Фонда фундаментальных исследований. — 2010. — № 3. — С. 90—98.
10. Развитие оптических методов диагностики биологических тканей по рассеянному излучению. ІІ. Поляризационная пространственно-разрешающая спектроскопия. /
В. В. Барун, А. П. Иванов, В. Г. Петрук, С. М. Кватернюк // Вестник Фонда фундаментальных исследований. — 2010. — № 4. — С. 79—89.
11. Petruk V. The optical diagnostics of parameters of biological tissues of human intact skin in near-infrared range / V. Petruk, S. Kvaternyuk, B. Bolyuh et al. // Proc. SPIE 10031, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2016, 100313C (September 28, 2016). — P. 100313C-1–100313C-7.
12. Petruk V. G. Spectrophotometric Method for Differentiation of Human Skin Melanoma. II. Diagnostic Characteristics. / V. G. Petruk, A. P. Ivanov, S. M. Kvaternyuk, V. V. Barun // Journal of Applied Spectroscopy. — 2016. — Vol. 83, Issue 2. — P. 261—270.
13. Petruk V. G. Spectrophotometric Method for Differentiation of Human Skin Melanoma. I. Optical Diffuse Reflection Coefficient. / V. G. Petruk, A. P. Ivanov, S. M. Kvaternyuk, V. V.Barun // Journal of Applied Spectroscopy. — 2016. — Vol. 83, Issue 1. — P. 85—92.
14. Research of the spectral diffuse reflectance of melanoma in vivo / V. G. Petruk,
S. M. Kvaternyuk, D. B. Bolyuh, Y. M. Denysiuk, A. Kotyra // Proc. SPIE, Optical Fibers and Their Applications, 2012, Vol. 8698, 86980F. — P. 86980F-1–86980F-6.
==================REFERENCES=================
1. Van Gemert M. J. C. Skin optics / M. J. C. Van Gemert, S. L. Acques, H. J. C. M. Sterenborg,
W. M. Star // IEEE Trans. Biomed. Eng. — 1989. — Vol. 36, No. 12. — P. 1146—1154.
2. Bashkatov A. N. Optical properties of skin, subcutaneous, and muscle tissues: a review /
A. N. Bashkatov, E. A. Genina, V. V. Tuchin // Journal of Innovative Optical Health Sciences. — 2011. — Vol. 4, No. 1. — P. 9—38.
3. Savateeva E. V., Karabutov A. A., Panchenko V. YA. Lazernaya optoakustycheskaya spektroskopyya byotkaney // Sb. trudov YPLYT RAN. Lazery v byomedytsyne. 2005.
S. 183—187.
4. Matematychne modelyuvannya vplyvu parametriv okremykh shariv na spektralni kharakterystyky neodnoridnykh biotkanyn / V. H. Petruk, S. M. Kvaternyuk, O. YE. Kvaternyuk ta in.// Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu. – 2015. – № 3. – S. 50–56.
5. Modelyuvannya spektralnykh kharakterystyk sharu epidermisu biotkanyny shkiry yak obyektu biomedychnoyi diahnostyky/ V. H. Petruk, O. YE. Kvaternyuk, YU. S. Lyubchak ta in. // Visnyk KHNU. Seriya: Tekhnichni nauky. — 2015. — № 2. — S. 218—222.
6. Pushkareva A. E. Metody matematycheskoho modelyrovanyya v optyke byotkany : ucheb. pos. /
A. E. Pushkareva. — SPb : SPbHU YTMO, 2008. — 103 s.
7. Modelyrovanye vlyyanyya épydermysa na perenos sveta y tepla v kozhnom pokrove / V. V. Barun, A. P. Yvanov, V. H. Petruk, y dr. // Problemy optycheskoy fyzyky y byofotonyky : mater. 12-y Mezhdunarodnoy molodezhnoy nauchnoy shkoly po optyke, lazernoy fyzyke y byofotonyke. — Saratov : Novyy veter, 2009. — 234 s. : yl. – S. 69—78.
8. Abramovych M. D. Vyvchennya hlybynnoyi struktury koherentnoyi skladovoyi i nekoherentnoho fonu bahatokratno rozsiyanoho svitlovoho polya pry shyrokiy variatsiyi strukturnykh i biofizychnykh parametriv biotkanyny / M. D. Abramovych, S. K. Dik, S. M. Kvaternyuk,
V. H. Petruk // Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu. — 2016. — № 6. — S. 90—95.
9. Razvytye optycheskykh metodov dyahnostyky byolohycheskykh tkaney po rasseyannomu yzluchenyyu. I. Spektry otrazhenyya / V. V. Barun, A. P. Yvanov, V. H. Petruk, S. M. Kvaternyuk // Vestnyk Fonda fundamental nykh yssledovanyy. — 2010. — № 3. — S. 90—98.
10. Razvytye optycheskykh metodov dyahnostyky byolohycheskykh tkaney po rasseyannomu yzluchenyyu. II. Polyaryzatsyonnaya prostranstvenno-razreshayushchaya spektroskopyya. /
V. V. Barun, A. P. Yvanov, V. H. Petruk, S. M. Kvaternyuk // Vestnyk Fonda fundamental nykh yssledovanyy. — 2010. — № 4. — S. 79—89.
11. Petruk V. The optical diagnostics of parameters of biological tissues of human intact skin in near-infrared range / V. Petruk, S. Kvaternyuk, B. Bolyuh et al. // Proc. SPIE 10031, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2016, 100313C (September 28, 2016). — P. 100313C-1–100313C-7.
12. Petruk V. G. Spectrophotometric Method for Differentiation of Human Skin Melanoma. II. Diagnostic Characteristics. / V. G. Petruk, A. P. Ivanov, S. M. Kvaternyuk, V. V. Barun // Journal of Applied Spectroscopy. — 2016. — Vol. 83, Issue 2. — P. 261—270.
13. Petruk V. G. Spectrophotometric Method for Differentiation of Human Skin Melanoma. I. Optical Diffuse Reflection Coefficient. / V. G. Petruk, A. P. Ivanov, S. M. Kvaternyuk, V. V.Barun // Journal of Applied Spectroscopy. — 2016. — Vol. 83, Issue 1. — P. 85—92.
14. Research of the spectral diffuse reflectance of melanoma in vivo / V. G. Petruk, S. M. Kvaternyuk, D. B. Bolyuh, Y. M. Denysiuk, A. Kotyra // Proc. SPIE, Optical Fibers and Their Applications, 2012, Vol. 8698, 86980F. — P. 86980F-1–86980F-6.
Downloads
-
PDF (Українська)
Downloads: 181
Abstract views: 272
Published
2017-04-13
How to Cite
[1]
S. M. Kvaterniuk, “MATHEMATICAL MODELING OF THE INFLUENCE OF PARAMETERS OF INDIVIDUAL LAYERS ON THE SPECTRAL CHARACTERISTICS OF HETEROGENEOUS BIOTISSUES”, Опт-ел. інф-енерг. техн., vol. 32, no. 2, pp. 57–63, Apr. 2017.
Issue
Section
Optical And Optical-Electronic Sensors And Converters In Control And Environmental Monitoring Systems
License
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
