"Оптика и спектроскопия"
Издателям
Вышедшие номера
Расчет передаточных функций многослойных биотканей в задачах коррекции их спектров флуоресценции
Переводная версия: 10.1134/S0030400X18010125
Лысенко С.А.1
1Белорусский государственный университет, Минск, Республика Беларусь
Email: lisenko@bsu.by
Выставление онлайн: 20 декабря 2017 г.

Разработан метод быстрого расчета потока вынужденной флуоресценции многослойной оптически плотной среды с неоднородным распределением в ней флуорофора. Световое поле в среде на длине волны возбуждения флуоресценции представлено суперпозицией падающего коллимированного, падающего диффузного и отраженного диффузного потоков. Для описания светового поля в среде на длине волны испускания флуоресценции используется двухпотоковое приближение. Потоки в соседних элементарных слоях среды и на ее поверхности связаны простыми матричными операторами, полученными сочетанием инженерных методов теории переноса излучения с приближением однократного рассеяния. Расчеты потоков флуоресценции четырехслойной биоткани, возбуждаемых и регистрируемых в диапазоне 400-800 nm, сопоставлены с результатами их моделирования методом Монте-Карло с расхождением на уровне 1%. Исследовано влияние среды распространения излучения на спектры флуоресценции 5-АЛК-индуцированного протопорфирина IX, регистрируемые с поверхности кожи человека, и предложена методика их коррекции на основе измерений и количественного анализа спектра диффузного отражения кожи. DOI: 10.21883/OS.2018.01.45368.114-17
  1. Tuchin V.V. Tissue Optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis. Bellingham: SPIE Press, USA, 2007. 882 p
  2. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. М.: Физматлит, 2010. 478 с
  3. Ramanujam N. // Encyclopedia of Analytical Chemistry / Ed. by Meyers R. Chichester: John Wiley and Sons, 2000. P. 20--56. doi 10.1002/9780470027318.a0102
  4. Maynard J.D., Rohrscheib M., Way J.F., Nguyen C.M., Ediger M.N. // Diabetes Care. 2007. V. 30. P. 1120
  5. Kang Uk., Папаян Г.В., Березин B.Б., Петрищев Н.Н., Галагудза М.М. // Оптический журнал. 2013. Т. 80. N 1. С. 56
  6. Bradley R.S., Thorniley M.S. // J. R. Soc. Interface. 2006. V. 3. N 6. P. 1. doi 10.1098/rsif.2005.0066
  7. Hull E., Ediger M., Unione A., Deemer E., Stroman M., Baynes J. // Opt. Express. 2004. V. 12. N 19. P. 4496. doi 10.1364/OPEX.12.004496
  8. Weersink R., Patterson M.S., Diamond K., Silver S., Padgett N. // Appl. Opt. 2001. V. 40. N 34. P. 6389. doi 10.1364/AO.40.006389
  9. Wang L.H., Jacques S.L., Zheng L.Q. // Comput. Methods Programs Biomed. 1995. V. 47. N 2. P. 131. doi 10.1016/0169-2607(95)01640-F
  10. Welch A.J., Gardner C., Richards-Kortum R., Chan E., Criswell G., Pfefer J., Warren S. // Lasers. Surg. Med. 1997. V. 21. N 2. P. 166. doi 10.1002/(SICI)1096-9101(1997)21:23.3.CO;2-Q
  11. Qu J.Y., MacAulay C.E., Lam S., Palcic B. // Opt. Eng. 1995. V. 34. N 11. P. 3334. doi 10.1117/12.212917
  12. Zonios G.I., Cothren R.M., Arendt J.T., Wu J., Van Dam J., Crawford J.M., Manoharan R., Feld M.S. // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1996. V. 43. N 2. P. 113. doi 10.1109/10.481980
  13. Drezek R., Sokolov K., Utzinger U., Boiko I., Malpica A., Follen M., Richards-Kortum R. // J. Biomed. Opt. 2001. V. 6. N 4. P. 385. doi 10.1117/1.1413209
  14. Liu C., Rajaram N., Vishwanath K., Jiang T., Palmer G.M., Ramanujam N. // J. Biomed. Opt. 2012. V. 17. N 7. P. 077012. doi 10.1117/1.JBO.17.7.077012
  15. Кузнецова А.А., Пушкарева А.Е. // Оптика и спектр. 2016. Т. 121. N 2. С. 328; Kuznetsova A.A., Pushkareva A.E. // Opt. Spectrosc. 2016. V. 121. N 2. P. 304
  16. Дрёмин В.В., Дунаев А.В. // Оптический журнал. 2016. Т. 83. N 1. С. 57
  17. Muller M.G., Georgakoudi I., Zhang Q., Wu J., Feld M.S. // Appl. Opt. 2001. V. 40. N 25. P. 4633. doi 10.1364/AO.40.004633
  18. Du Le V.N., Patterson M.S., Farrell T.J., Hayward J.E., Fang Q. // J. Biomed. Opt. 2015. V. 20. N 12. P. 127003. doi 10.1117/1.JBO.20.12.127003
  19. Sinichkin Yu.P., Utz S.R., Mavliutov A.H., Pilipenko H.A. // J. Biomed. Opt. 1998. V. 3. N 2. P. 201
  20. Lin W.C., Toms S.A., Jansen E.D., Mahadevan-Jansen A. // IEEE J. Sel. Top. Quant. 2001. V. 7. N 6. P. 996. doi 10.1109/2944.983305
  21. Kokhanovsky A.A. // J. Opt. Soc. Am. A. 2009. V. 26. N 8. P. 1896. doi 10.1364/JOSAA.26.001896
  22. Рогаткин Д.А., Смирнова О.Д. // Оптический журнал. 2013. T. 80. N 9. С. 54
  23. Zhadin N.N., Alfano R.R. // J. Biomed. Opt. 1998. V. 3. N 2. P. 171. doi 10.1117/1.429874
  24. Hyde D.E., Farrell T.J., Patterson M.S., Wilson B.C. // Phys. Med. Biol. 2001. V. 46. N 2. P. 369
  25. Diamond K.R., Farrell T.J., Patterson M.S. // Phys. Med. Biol. 2003. V. 48. N 24. P. 4135
  26. Kim A., Khurana M., Moriyama Y., Wilson B.C. // J. Biomed. Opt. 2010. V. 15. N 6. P. 067006. doi 10.1117/1.3523616
  27. Chang S.K., Arifler D., Drezek R., Follen M., Richards-Kortum R. // J. Biomed. Opt. 2004. V. 9. N 3. P. 511. doi 10.1117/1.1695559
  28. Gardner C.M., Jacques S.L., Welch A.J. // Lasers Surg. Med. 1996. V. 18. N 2. P. 129. 7.814 doi 10.1002/(SICI)1096-9101(1996)18:2<129::AID-LSM2>3.0.CO;2-U.
  29. Kanick S.C., Robinson D.J., Sterenborg H.J., Amelink A. // Opt. Lett. 2012. V. 37. N 5. P. 948. doi 10.1364/OL.37.000948
  30. Yudovsky D., Pilon L. // Appl. Opt. V. 49. N 31. P. 6072. doi 10.1364/AO.49.006072
  31. Ishimaru A. Wave Propagation and Scattering in Random Media. V. 1: Single Scattering and Transport Theory. San Diego, California: Academic Press, 1978. 272 p.; Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Т. 1. М.: Мир, 1981. 285 с
  32. Лысенко С.А., Кугейко М.М. // Журн. прикл. спектр. 2013. Т. 80. N 2. С. 273; Lisenko S.A., Kugeiko M.M. // J. Appl. Spectr. 2013. V. 80. N 2. P. 271. doi 10.1007/s10812-013-9757-9
  33. Лысенко С.А., Кугейко М.М. // Журн. прикл. спектр. 2014. Т. 81. N 5. С. 761; Lisenko S.A., Kugeiko M.M. // J. Appl. Spectr. 2014. V. 81. N 5. P. 834. doi 10.1007/s10812-014-0013-8
  34. Лысенко С.А., Кугейко М.М. // Квант. электрон. 2015. Т. 45. N 4. С. 358; Lisenko S.A., Kugeiko M.M. // Quantum. Electron. 2015. V. 45. N 4. P. 358. doi 10.1070/QE2015v045n04ABEH015381
  35. Rollakanti K.R., Kanick S.C., Davis S.C., Pogue B.W., Maytin E.V. // Photon. Lasers Med. 2013. V. 2. N 4. P. 287. doi 10.1515/plm-2013-0030
  36. Лысенко С.А., Кугейко М.М. // Квант. электрон. 2014. Т. 44. N 3. С. 252; Lisenko S.A., Kugeiko M.M. // Quantum. Electron. 2014. V. 44. N 3. P. 252. doi 10.1070/QE2014v044n03ABEH015339
  37. Balas C. // IEEE Trans. Biomed. Eng. 2001. V. 48. N 1. P. 96. doi 10.1109/10.900259
  38. Tran C.D. // Anal. Lett. 2005. V. 38. N 5. P. 735. doi 10.1081/AL-200047754
  39. Graaff R., Meerwaldt R., Lutgers H.L., Baptist R., de Jong E.D., Zijp J.R., Links T.P., Smit A.J., Rakhorst G. // Proc. SPIE. 2005. V. 5692. P. 111. doi 10.1117/12.588984
  40. Зеге Э.П., Бушмакова O.E., Кацев И.Л., Коновалов Н.В. // Журн. прикл. спектр. 1979. T. 30. N 5. С. 900
  41. Liou K.N. An introduction to atmospheric radiation. Second edition. N. Y., London: Academic Press, 2002. 583 p
  42. Swartling J., Pifferi A., Enejder A.M., Andersson-Engels S. // J. Opt. Soc. Am. A. 2003. V. 20. N 4. P. 714. doi 10.1364/JOSAA.20.000714
  43. Лысенко С.А., Кугейко М.М. // Измерит. техн. 2013. N 11. С. 68; Lysenko S.A., Kugeiko M.M. // Meas. Tech. 2014. V. 56. N 11. P. 1302. doi 10.1007/s11018-014-0372-9
  44. Jacques S.L. Melanosome absorption coefficient. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://omlc.org/spectra/melanin/mua.html
  45. Verkruysse W., Lucassen G.W., de Boer J.F., Smithies D.J., Nelson J.S., Van Gemert M.J.C. // Phys. Med. Biol. 1997. V. 42. N 1. P. 51
  46. Prahl S.A. Optical Absorption of Hemoglobin. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://omlc.org/spectra/hemoglobin/
  47. Prahl S.A. Bilirubin. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://omlc.org/spectra/PhotochemCAD/html/119.html
  48. Prahl S.A. Beta-carotene. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://omlc.org/spectra/PhotochemCAD/html/041.html
  49. Jacques S.L. Skin Optics. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://omlc.org/news/jan98/skinoptics.html
  50. Bashkatov A.N., Genina E.A., Kochubey V.I., Tuchin V.V. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2005. V. 38. N 15. P. 2543. doi 10.1088/0022-3727/38/15/004
  51. Salomatina E., Jiang B., Novak J., Yaroslavsky A.N. // J. Biomed. Opt. 2006. V. 11. N 6. P. 064026. doi 10.1117/1.2398928
  52. Van Gemert M.J.C., Jacques S.L., Sterenborg H.J.C.M., Star W.M. // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1989. V. 36. N 12. P. 1146. doi 10.1109/10.42108
  53. Лысенко С.А., Кугейко М.М., Фираго В.А., Собчук А.Н. // Квант. электрон. 2014. Т. 44. N 1. С. 69; Lisenko S.A., Kugeiko M.M., Firago V.A., Sobchuk A.N. // Quantum Electron. 2014. V. 44. N 1. P. 69. doi 10.1070/QE2014v044n01ABEH015233
  54. Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., Flannery B.P. Numeric recipes. The art of scientific computing. Third edition. N. Y.: Cambridge University Press, 2007. P. 801--806.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.