Модель распространения оптического излучения в биотканях

Разработка модели распространения оптического излучения в биотканях (БТ), которая позволит внедрить инженерные методики расчета интенсивности оптического излучения в БТ при планировании хирургического вмешательства или терапевтического влияния, является актуальной. Предложены так называемая “трехимпульсная” модель распространения оптического излучения в БТ и инженерная методика на ее основе. Для определения коэффициентов базового уравнения модели предложена система трех уравнений, которые характеризуют граничные условия распространения оптического излучения в БТ. Проведено сравнение результатов распространения оптического излучения в БТ, полученных методом Монте-Карло, с результатами, полученными с использованием предложенной инженерной методики для идентичных параметров БТ. Результаты коррелируются со среднеквадратичной ошибкой моделирования (в пределах 15 %) при использовании других аналитических моделей. Инженерную методику расчета распространения излучения в БТ с использованием предложенной “трехимпульсной” модели можно рассматривать как альтернативу методу Монте-Карло при существенном упрощении расчетов и сокращении времени, необходимого для их выполнения.

Год издания: 
2013
Номер: 
1
УДК: 
615.849.5
С. 89–93. Іл. 3. Бібліогр.: 12 назв.
Литература: 

1. A.E. Profio and D.R. Doiron, “Transport of light in tissue in photodynamic therapy”, Photochemistry and Photobiology, vol. 46, no. 5, pp. 591—599, 1987.
2. W.M. Star, “Comparing the P3-approximation with diffusion theory and with Monte-Carlo calculation of light propagation in a slab geometry”, Proc. SPIE, vol. 5, pp. 146—154, 1989.
3. L. Wang and S.L. Jacques, Monte Carlo modeling of light transport in multi-layered tissues in standard C, University of Texas M.D. Anderson Cancer Center, 1992, 179 p.
4. J.L. Sandell et al., “A study of fluence rate distribution for PDT using MC simulation”, Proc. SPIE, vol. 7886, p. 788619, 2011.
5. Y.P. Kumar and R.M. Vasu, “Reconstruction of optical properties of low-scattering tissue using derivative estimated through perturbation Monte-Carlo method”, J. Biomed. Optics, vol. 9, no. 5, pр. 1002—1012, 2004.
6. L.L. Randeberg et al., “Performance of diffusion theory vs. Monte Carlo methods”, Proc. SPIE, vol. 5862, pp. 137— 144, 2005.
7. D. Arifler et al., “Spatially resolved reflectance spectroscopy for diagnosis of cervical precancer: Monte Carlo modeling and comparison to clinical measurements”, J. Biomed. Optics, vol. 11, no. 6, p. 064027, 2006.
8. S.L. Jacques, “Simple optical theory for the light dosimetry during PDT”, Proc. SPIE, vol. 1645, pp. 155— 165, 1992.
9. S.T. Flock et al., “Monte-Carlo modeling of light propagation in highly scattering tissues — I: Model predictions and comparison with diffusion theory”, IEEE Trans. Biomed. Eng., vol. 36, no. 12, pp. 1162—1168, 1989.
10. A. Kim et al., “Quantification of in vivo fluorescence decoupled from the effects of tissue optical properties using fiber-optic spectroscopy measurements”, J. Biomed. Optics, vol. 15, no. 11, p. 067006, 2010.
11. J. Lai et al., “A computational model for light transporting in biological tissues irradiated by converging laser beam”, Proc. SPIE, vol. 5630, pp. 563—570, 2005.
12. S.K. Chang et al., “Analytical model to describe fluorescence spectra of normal and preneoplastic epithelial tissue: comparision with Monte-Carlo simulations and clinical measurements”, J. Biomed. Optics, vol. 9, no. 3, pp. 511—522, 2004.

Полнотекстовый документSize
2013-1-15.pdf213.5 KB