Laika izšķiršanas spektroskopijas pielietošana optisko parametru noteikšanai bioloģiskos audos

Abstract

Darba mērķis ir noteikt bioloģisko audu optiskos parametrus - remitēto fotonu ceļa garumus, absorbcijas un reducētos izkliedes koeficientus. Tika pielietota laika izšķiršanas spektroskopijas metode mērījumiem spektrālajā diapazonā no 480 nm līdz 800 nm. Tika veikti in vivo mērījumi cilvēka ādā, dažādās ķermeņa vietās, un in vitro mērījumi govs smadzeņu baltajā vielā. Tika izstrādāts algoritms, kas izmanto starojuma pārneses teoriju, lai modelētu iegūtos signālus un iegūtu absorbcijas un reducētos izkliedes koeficientus. Tika novērtēts un savstarpēji salīdzināts gan remitēto fotonu ceļa garums, gan gaismas iespiešanās dziļums, kas aprēķināts, izmantojot izkliedes un absorbcijas koeficientus. Rezultāti parāda laika izšķiršanas spektroskopijas potenciālu bioloģisko audu optisko parametru kvantificēšanai.

The aim of this work is to determine the optical parameters of biological tissues: remitted photon path lengths, absorption and reduced scattering coefficients. A method of time-resolved spectroscopy was applied for measurements in the spectral range between 480 nm and 800 nm. In vivo measurements of human skin at different areas of the body as well as in vitro measurements of cow’s brain white matter tissue were made. An algorithm was developed that uses the radiative transfer theory to model the obtained signals and determine absorption and reduced scattering coefficients. The remitted photon path lengths and the penetration depth of light, calculated using scattering and absorption coefficients, were evaluated and compared. The results show the potential of time-resolved spectroscopy to quantify the optical parameters of biological tissues.