Influence of laser beam profile on light scattering by human skin during photometry by ellipsoidal reflectors
Another Title
Влияние профиля лазерного пучка на светорассеяние кожей человека при фотометрии эллипсоидальными рефлекторами
Bibliographic entry
Bezuglyi, M. Influence of laser beam profile on light scattering by human skin during photometry by ellipsoidal reflectors = Влияние профиля лазерного пучка на светорассеяние кожей человека при фотометрии эллипсоидальными рефлекторами / M. Bezuglyi, N. Bezuglaya, S. Kostuk // Приборы и методы измерений : научно-технический журнал. - 2018. – Т. 9, № 1. – С. 56-65.
Abstract
The correct accounting of laser emitter parameters for improvement of diagnostic authenticity of methods of optical biomedical diagnostic is important problem for applied biophotonic tasks. The purpose of the current research is estimation of influence of energy distribution profile in transversal section of laser beam on light scattering by human skin layers at photometry by ellipsoidal reflectors. Biomedical photometer with ellipsoidal reflectors for investigation of biological tissue specimens in transmitted and reflected light uses laser probing radiation with infinitely thin, Gauss-type and uniform cross-section profile. Distribution of beams with denoted profiles, which consist of 20 million photons with wavelength 632.8 nm, was modeled by using of Monte-Carlo simulation in human skin layers (corneous layer, epidermis, derma and adipose tissue) of various anatomic thickness and with ellipsoidal reflectors with focal parameter equal to 16.875 mm and eccentricity of 0.66. The modeling results represent that illuminance distribution in zones of photometric imaging is significantly influenced by the laser beam cross-section profile for various thickness of corneous layer and epidermis in transmitted and reflected light, and also derma in reflected light. Illuminance distribution for adipose tissue in reflected and transmitted light, and also derma in transmitted light, practically do not depend of laser beam profile for anatomic thicknesses, which are appropriate for human skin on various sections of body. There are represented results of modified Monte-Carlo simulation method for biomedical photometer with ellipsoidal reflectors during biometry of human skin layers. For highly scattered corneous layer and epidermis the illumination of middle and external rings of photometric images changes depending from the laser beam profile for more than 50 % in transmitted and 30 % in reflected light. For weakly scattering skin layers (derma and adipose layer) the influence of profile can be observed only for derma in reflected layer and is equal not more than 15 %.
Abstract in another language
Корректный учет параметров лазерного излучателя для повышения диагностической достоверности методов оптической биомедицинской диагностики является важным для прикладных задач биофотоники. Целью данной работы являлась оценка влияния профиля распределения энергии в поперечном сечении лазерного пучка на светорассеянье слоями кожи человека при фотометрии эллипсоидальными рефлекторами.
Биомедицинский фотометр с эллипсоидальными рефлекторами для исследования образцов биологических тканей в проходящем и отраженном свете использует в качестве зондирующего лазерное излучение бесконечно тонкого, гауссового и равномерного профиля поперечного сечения. Распространение пучков обозначенных профилей, состоящих из 20 млн фотонов с длиной волны 632,8 нм, было промоделировано путем симуляции Монте-Карло в слоях кожи человека (роговом слое, эпидермисе, дерме и подкожной жировой ткани) различной анатомической толщины и эллипсоидальных рефлекторах с фокальным параметром 16,875 мм и эксцентриситетом 0,66. Результаты моделирования показали, что распределение освещенности в зонах поля фотометрических изображений для различных толщин рогового слоя и эпидермиса в проходящем и отраженном слое, а также дермы в отраженном свете существенно подвержены влиянию профиля поперечного сечения лазерного пучка. Распределение освещенности для подкожной жировой ткани в отраженном и проходящем свете, а также дермы в проходящем свете, практически не зависят от профиля лазерного пучка для анатомических толщин, свойственных коже человека на различных участках тела. Представлены результаты модифицированного метода симуляции Монте-Карло для биомедицинского фотометра с эллипсоидальными рефлекторами при биометрии слоев кожи человека. Для сильно рассеивающих рогового слоя и эпидермиса освещенность среднего и внешнего колец фотометрических изображений изменяется в зависимости от профиля лазерного пучка более чем на 50 % в прошедшем свете и 30 % – в отраженном. Для слабо рассеивающих слоев кожи (дермы и подкожной жировой ткани) влияние профиля заметно только для дермы в отраженном слое и не превышает 15 %.
View/
Collections
- Т. 9, № 1[10]