Исследование оптических свойств различных фантомов с помощью функции Кубелки–Мунка

Исследованы оптические свойства трех различных фантомов из агара, мышц и Zerdine — материалов, имитирующих ткань. С использованием одной интегрированной сферы и спектрометра, оснащенного широкополосным источником белого света в диапазоне длин волн 200—1000 нм, измерены макроскопические оптические свойства фантомов: поглощение, пропускание, отражательная способность, показатель преломления и коэффициент затухания. С использованием функции Кубелки–Мунка на основе этих данных определены микроскопические оптические свойства — коэффициент поглощения, коэффициент рассеяния и приведенный коэффициент рассеяния. 

1. A. N. Bashkatov, K. V. Berezin, K. N. Dvoretskiy, M. L. Chernavina, E. A. Genina, V. D. Genin, V. V. Tuchin, J. Biomed. Opt., 23, No. 9, 091416 (2018).

2. S. H. Yun, S. J. Kwok, Nat. Biomed. Eng., 1, No. 1, 1–16 (2017).

3. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-31903-2_13

4. S. L. Jacques, Phys. Med. Biol., 58, No. 11, R37 (2013).

5. V. K. Nagarajan, V. R. Gogineni, S. B. White, B. Yu, Int. J. Hyperthermia, 35, No. 1, 176–182 (2018).

6. W. F. Cheong, S. A. Prahl, A. J. Welch, IEEE J. Quantum Electron., 26, No. 12, 2166–2185 (1990).

7. A. N. Bashkatov, E. A. Genina, V. V. Tuchin, J. Innovative Opt. Health Sci., 4, No. 1, 9–38 (2011).

8. M. J. van Gemert, R. Verdaasdonk, E. G. Stassen, G. A. Schets, G. H. Gijsbers, J. J. Bonnier, Lasers Surg. and Med., 5, No. 3, 235–237 (1985).

9. F. Fanjul-Vélez, J. L. Arce-Diego, Proc. 21st Int. Conf. Radioelektronika 2011, 1–4 (2011).

10. M. R. Shenoy, B. P. Pal, Appl. Opt., 47, No. 17, 3216–3220 (2008).

11. X. Liu, Y. Wu, Solar Energy Mater. Solar Cells, 223, 110972 (2021).

12. D. Sardar, L. Levy, Laser. Med. Sci., 13, 106–111 (1998).

13. D. K. Sardar, B. G. Yust, F. J. Barrera, L. C. Mimun, A. T. Tsin, Laser. Med. Sci., 24, No. 6, 839–847 (2009).

14. A. Shahin, W. Bachir, M. S. El-Daher, Polish J. Med. Phys. Eng., 27, No. 1, 99–107 (2021).

15. María M. Pérez, Ana Ionescu, Ana Yebra, Juan C. Cardona, Luis J. Herrera, María José Rivas, Óscar E. Pecho, Razvan Ghinea, Proc. SPIE, 10453 (2017), https://doi.org/10.1117/12.2276308.

16. E. Zamora-Rojas, B. Aernouts, A. Garrido-Varo, W. Saeys, D. Pérez-Marín, J. E. Guerrero-Ginel, Innovative Food Sci. Emerging Technol., 20, 343–349 (2013).

17. C. K. McGarry, L. J. Grattan, A. M. Ivory, F. Leek, G. P. Liney, Y. Liu, C. H. Clark, Phys. Med. Biol. (2020).

18. G. Rajeshkumar, R. Vishnupriyan, S. Selvadeepak, Tissue Mimicking Material an Idealized Tissue Model for Clinical Applications: A Review Materials Today: Proceedings, 22, 2696–2703 (2020), https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.03.4.

19. V. Cheruparambath, S. Sampath, L. N. Deshikar, H. M. Ismail, K. Bhuvana, Indian J. Critic. Care Med., 16, No. 3, 163 (2012).

20. M. O. Culjat, D. Goldenberg, P. Tewari, R. S. Singh, Ultrasound Med. Biol., 36, No. 6, 861–873 (2010).

21. K. Wang, C. C. Ho, C. Zhang, B. Wang, Engineering, 3, No. 5, 653–662 (2017).

22. O. Sieryi, A. Popov, V. Kalchenko, A. Bykov, I. Meglinski, Proc. SPIE, 11363 (2020), https://doi.org/10.1117/12.2560174.

23. S. Khan, S. Hollenbach, S. Goswami, F. Feng, S. A. McAleavey, IEEE Int. Ultrasonics Symposium (IUS), 1–3 (2020); doi: 10.1109/IUS54386.2022.9958924.

24. J. R. Cook, R. R. Bouchard, S. Y. Emelianov, Biomed. Opt. Express, 2, No. 11, 3193–3206 (2011).

25. R. Srinivasan, D. Kumar, M. Singh, Trends Biomater. Artif. Organs, 15, No. 2, 42–47 (2002).

26. C. Kim, A. Garcia-Uribe, S. R. Kothapalli, L. V. Wang, Proc. SPIE, 6870 (2008), https://doi.org/10.1117/12.766773.

27. A. Bitarafan-Rajabi, H. Hasanzadeh, M. Jahangiri, Z. Hoseinpour, H. Nazemi, A. Baghian, H. Moladoust, Arch. Cardiovascular Imaging, 2, No. 2 (2014).

28. B. W. Pogue, M. S. Patterson, J. Biomed. Opt., 11, No. 4, 041102 (2006).

29. H. O. Durmus, F. Sametoglu, B. Karaboce, M. Y. Seyidov, “Investigation of Macroscopic and Microscopic Optical Properties of Agar-Based IEC Phantom”, Middle East International Conference on Contemporary Scientific Studies-V, Ankara, 27–28/03/2021 (2021).

30. H. O. Durmus, E. Ari, B. Karaboce, M. Yu, Results Optics, 5, 100142 (2021).

31. A. I. Chen, M. L. Balter, M. I. Chen, D. Gross, S. K. Alam, T. J. Maguire, M. L. Yarmush, Med. Phys., 43, No. 6, 3117–3131 (2016).

32. P. Lai, X. Xu, L. V. Wang, J. Biomed. Opt., 19, No. 3, 035002 (2014).

33. E. Dong, Z. Zhao, M. Wang, Y. Xie, S. Li, P. Shao, R. X. Xu, J. Biomed. Opt., 20, No. 12, 121311 (2015).

34. McGraw-Hill Dictionary of Scientific & Technical Terms, 6th ed., McGraw-Hill Companies, Inc. (2003).

35. L. Yang, B. Kruse, JOSA, 21, No. 10, 1933–1941 (2004).

36. W. E. Vargas, G. A. Niklasson, Appl. Opt., 36, No. 22, 5580–5586 (1997).

37. A. B. Murphy, J. Phys. D: Appl. Phys., 39, No. 16, 3571 (2006).

38. T. Lindbergh, M. Larsson, I. Fredriksson, T. Strömberg, Proc. SPIE, 6435, 64350I (2007); https://doi.org/10.1117/12.698903.

39. C. J. Hourdakis, A. Perris, Phys. Med. Biol., 40, No. 3, 351 (1995).

40. E. Çetin, H. O. Durmuş, B. Karaböce, N. Kavaklı, IEEE Int. Symposium Medical Measurements and Applications (MeMeA), 1–5 (2019), doi: 10.1109/MeMeA.2019.8802203.

41. M. B. Zerhouni, M. Rachedine, In: Ultrasonic Calibration Material and Method, Ed. Google Patents (1993).

42. M. I. Gutierrez, S. A. Lopez-Haro, A. Vera, L. Leija, BioMed Res. Int. (2016).

43. M. Y. Nadeem, W. Ahmed, Turkish J. Phys., 24, No. 5, 651–659 (2000).

44. D. T. Harvey, Analytical Chemistry for Technicians, 3rd ed., John Kenkel (2003).

45. S. Chang, A. K. Bowden, J. Biomed. Opt., 24, No. 9, 090901 (2019).

46. J. O. S. E. Torrent, V. Barrón, Mineral. Methods, 5, 367–385 (2008).

47. B. C. Wilson, In: Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissue, Springer, Boston, MA, 233–303 (1995).

48. E. J. Jeong, H. W. Song, Y. J. Lee, S. J. Park, M. J. Yim, S. S. Lee, B. K. Kim, BioChip J., 11, No. 1, 67–75 (2017).

49. L. Ntombela, B. Adeleye, N. Chetty, Heliyon, 6, No. 3, e03602 (2020).

50. P. Sun, Y. Wang, Opt. Laser Tech., 42, No. 1, 1–7 (2010).

51. H. O. Durmuş et al., IEEE Int. Symposium on Medical Measurements and Applications (MeMeA) (2020), doi: 10.1109/MeMeA49120.2020.9137206.