Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2025, выпуск 12 » Статья стр. 1233
<<<>>>
Моделирование переноса излучения в многослойной биоткани с учетом кривизны поверхностей
Жаворонков Ю.А.1, Ульянов С.В. 1, Чегадаев Р.Р.1
1Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Email: ulyanov_sv@mail.ru, rifattchegadaev@yandex.ru
Поступила в редакцию: 11 июня 2025 г.
В окончательной редакции: 28 июля 2025 г.
Принята к печати: 25 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 5 февраля 2026 г.
PDF версия
Выполнено моделирование интенсивности обратного рассеяния лазерного инфракрасного излучения на двухслойной и четырехслойной случайно-неоднородной биоткани. В качестве основного объекта исследования рассматривалась модель головы человека. Представлены результаты сравнения расчетов, выполненных для двух предельных случаев: плоских бесконечных слоев конечной толщины и слоистой структуры с границами в форме полусфер. Моделирование переноса излучения в биоткани осуществлялось на основе уравнения Бете-Солпитера в лестничном приближении. Были получены зависимости интенсивности обратного рассеяния от расстояния между точкой входа луча и точкой выхода фотона. Изучено влияние кривизны черепа и его толщины на интенсивность рассеяния. Показано, что данные обратного рассеяния могут быть использованы в диагностике внутричерепных повреждений. Ключевые слова: обратное рассеяние, моделирование Монте-Карло, уравнение Бете-Солпитера, многослойная ткань. DOI: 10.21883/0000000000
  1. В.В. Тучин. Оптика биологических тканей. Методы рассеяния света в медицинской диагностике (IPR Media, М., 2021)
  2. S.L. Jacques. Phys. Med. Biol., 58, R37 (2013). DOI: 10.1088/0031-9155/58/11/R37
  3. F. Scholkmann, S. Kleiser, A.J. Metz, R. Zimmermann, J. Mata Pavia, U. Wolf, M. Wolf. Neuroimag., 85, 6 (2014). DOI: 10.1016/j.neuroimage.2013.05.004
  4. H. Liu, D.A. Boas, Y. Zhang, A.G. Yodh, B. Chance. Phys. Med. Biol., 40, 1983 (1995). DOI: 10.1088/0031-9155/40/11/015
  5. O. Pucci, V. Toronov, K. St Lawrence. Appl. Opt., 49, 6324 (2010). DOI: 10.1364/AO.49.006324
  6. В.Л. Кузьмин, Ю.А. Жаворонков, С.В. Ульянов, А.Ю. Вальков. ЖЭТФ, 161, 779 (2022). DOI: 10.31857/S0044451022060013
  7. D.T. Delpy, M. Cope. Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci., 352 (1354), 649 (1997)
  8. V. Ntziachristos, B. Chance. Med. Phys., 28, 1115 (2001). DOI: 10.1118/1.1373674
  9. A. Torricelli, D. Contini, A. Pifferi, M. Caffini, R. Re, L. Zucchelli, L. Spinelli. Neuroimage 85, 28 (2013)
  10. A. Kienle, M.S. Patterson, N. Dognitz et al. Appl. Opt., 37 (4), 779 (1998)
  11. H. Wabnitz, J. Rodriguez, I. Yaroslavsky, A. Yaroslavsky, V.V. Tuchin. Handbook of Optical Biomedical Diagnostic Light-Tissue Interaction, 2-nd ed. (SPIE Press, Bellingham, Washington, 2016). Vol. 1, 784 p
  12. M.S. Patterson, B. Chance, B.C. Wilson. Appl. Opt., 28 (12), 2331 (1989)
  13. J. Zhao, H.S. Ding, X.L. Hou, C.L. Zhou, B. Chance. J. Biomed. Opt., 10, 024028 (2005). DOI: 10.1117/1.1891345
  14. T. Durduran, R. Choe, J.P. Culver, L. Zubkov, M.J. Holboke, J. Giammarco, B. Chance, A.G. Yodh. Phys. Med. Biol., 47, 2847 (2002). DOI: 10.1088/0031-9155/47/16/302
  15. M.A. Franceschini, S. Thaker, G. Themelis, K.K. Krishnamoorthy, H. Bortfeld, S.G. Diamond, D.A. Boas, K. Arvin, P.E. Grant. Pediatr. Res., 61, 546 (2007). DOI: 10.1203/pdr.0b013e318045be99
  16. S. Fantini, M. A. Franceschini, J.S. Maier, S.A. Walker. Opt. Eng. 34 (1), 32 (1995)
  17. S. Mahmoodkalayeh, M.A. Ansari, V.V. Tuchin. Biomed. Opt. Express, 10, 2795 (2019)
  18. M.S. Cano-Velazquez, N. Davoodzadeh, D. Halaney et al. Biomed. Opt. Express, 10, 3369 (2019)
  19. Ю.А. Жаворонков, С.В. Ульянов, А.Ю. Вальков, В.Л. Кузьмин. Письма в ЖЭТФ, 117 (5), 389--396 (2023)
  20. M.C.W. Van Rossum, Th.M. Nieuwenhuizen. Rev. Mod. Phys., 71, 313 (1999)
  21. В.Л. Кузьмин, И.В. Меглинский. Квантовая электроника, 36 (11), 990-1002 (2006)
  22. L. Wang, S.L. Jacques, L.Q. Zheng. Comput. Meth. Prog. Bio., 47, 131 (1995)
  23. В.Л. Кузьмин, И.В. Меглинский. Опт. и спектр., 97 (1), 108-115 (2004)
  24. V.L. Kuzmin, I. Meglinski. Opt. Commun. 273 (2), 307-310 (2007)
  25. I. Meglinski, V.L. Kuzmin et al. Proc. Roy. Soc. A, 461, 43-53 (2005)
  26. В.Л. Кузьмин, И.В. Меглинский. Письма в ЖЭТФ, 79 (3), 139-142 (2004)
  27. В.Л. Кузьмин, А.Ю. Вальков. Письма в ЖЭТФ, 105, 261 (2017)
  28. В.Л. Кузьмин, А.Ю. Вальков, Л.А. Зубков. ЖЭТФ, 155, 460 (2019). DOI: 10.1134/S0044451019030088
  29. V.L. Kuzmin, V.P. Romanov, E.V. Aksenova. Phys. Rev. E, 65, 016601 (2001). DOI: 10.1103/PhysRevE.65.016601
  30. T.M. Nieuwenhuizen, J.M. Luck. Phys. Rev. E, 48 (1), 569 (1993). DOI: 10.1103/PhysRevE.48.569
  31. R. Francis, B. Khan, G. Alexandrakis, J. Florence, D. MacFarlane. Biomed Opt Express, 6 (9), 3256-3267 (2015)
  32. B.L.C. Wright, J.T.F. Lai, A.J. Sinclair. J. Neurol., 259, 1530-1545 (2012)
  33. A. Roggan. J. Biomedical Optics, 4 (1), 36-46 (1999). DOI: 10.1117/1.429919
  34. A.N. Yaroslavsky et al. Phys. Med. Biol., 47, 2059 (2002). DOI: 10.1088/0031-9155/47/12/305

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme