Artículo de método

Basado en la agarosa tejido imitando fantasmas ópticos para espectroscopia de reflectancia difusa

DOI:

10.3791/57578

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22 de agosto de 2018

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1Graduate School of Bio-application & Systems Engineering, Tokyo University of Agriculture & Technology, 2Department of Mechanical Engineering, Kushiro National College of Technology, 3Division of Bioinformation and Therapeutic Systems, National Defense Medical College Research Institute, 4Graduate School of Science and Engineering, Yamagata University, 5College of Design and Manufacturing Technology, Muroran Institute of Technology, 6Department of Livestock Services, Ministry of Fisheries and Livestock, Government of Bangladesh

* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

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Aquí, demostramos cómo fantasmas ópticos imitan tejido basado en la agarosa se hacen y cómo sus propiedades ópticas se determinan usando un sistema óptico convencional con una esfera de Ulbricht.

Resumen

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Este protocolo describe cómo hacer fantasmas de tejido mímico basado en la agarosa y demuestra cómo determinar sus propiedades ópticas utilizando un sistema óptico convencional con una esfera de Ulbricht. Sistemas de medición para la adquisición de los espectros de transmitancia total y reflectancia difusa se construyen con una banda ancha fuente de luz blanca, una guía de luz, una lente acromática, una esfera de integración, un sostenedor de la muestra, una sonda de fibra óptica y un varios canales espectrómetro. Se construye un molde acrílico compuesto por dos piezas rectangulares de acrílico y una pieza de acrílico en forma de U para crear un fantasma epidérmico y un fantasma cutáneo con sangre entera. La aplicación de una solución de sodio ditionito (Na2S2O4) al fantasma cutánea permite al investigador deoxygenate hemoglobina en glóbulos rojos distribuidos en el fantasma cutáneo. El inverso de simulación Monte Carlo con los espectros de transmitancia total medidos por un espectrómetro con una esfera de Ulbricht y reflectancia difusa se realiza para determinar la absorción coeficiente espectro μa(λ) y la reduce la dispersión coeficiente espectro μs' (λ) de cada capa fantasma. Un fantasma de dos capas mímico la reflectancia difusa de los tejidos de la piel humana también es demostrado por llenar para arriba el fantasma epidérmico en el fantasma cutáneo.

Introducción

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Ópticos fantasmas son objetos imitando las propiedades ópticas de los tejidos biológicos y han sido ampliamente utilizados en el campo de la óptica biomédica. Están diseñados para que las propiedades ópticas, tales como dispersión de la luz y coeficientes de absorción, coinciden con los de los tejidos humanos y animales vivos. Fantasmas ópticos se utilizan generalmente para los siguientes propósitos: simulando transporte ligero en tejidos biológicos, un diseño de sistema óptico de reciente desarrollo, evaluación de la calidad y rendimiento de los sistemas existentes, comparando el desempeño de calibración entre los sistemas y validar la capacidad de los métodos óptico....

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Protocolo

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1. construcción de un sistema convencional de difusa reflectancia y transmitancia Total espectroscópico

Nota: La construcción de los sistemas de medición para los espectros de transmitancia total utilizando una fuente de luz blanca banda ancha, un guía de luz, una lente acromática, una esfera de integración, un sostenedor de la muestra, una fibra óptica y un espectrómetro multicanal y reflectancia difusa. El papel de la trampa de luz es quitar el componente de reflexión especular del espectro de reflectancia. El sostenedor de la muestra de la esfera integradora consiste en una placa de montaje y cola de Milano y conjunto de abrazadera con res....

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Resultados

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La figura 3 muestra los espectros estimados representante del coeficiente de reducción de la dispersión y el coeficiente de absorción para el fantasma epidérmica y dérmica fantasma. Los resultados que se muestran en la figura 3 son los promedios de diez mediciones de espectros de reflectancia y transmitancia. La reducida dispersión coeficiente μs' tiene un espectro de dispersión amplia, exhibiendo una.......

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Discusión

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El paso más crítico en este protocolo es el control de la temperatura del material base. La temperatura para mantener la materia prima entre 58 y 60 ° C. Si la temperatura es superior a 70 ° C, se produce una desnaturalización de la emulsión de lípidos y de la sangre. Como consecuencia, las propiedades ópticas del fantasma se deteriorarán. Si la temperatura es inferior a 40 ° C, el material base va ser ununiformly gelificado y, así, los agentes de dispersión y absorción de luz a ser heterogénea en el fantasma. Aunque la .......

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Divulgaciones

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Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

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Parte de este trabajo fue apoyado por una subvenciones para Scientific Research (C) de la sociedad japonesa para la promoción de la ciencia (25350520, 22500401, 15 K 06105) y el U.S. ARMY ITC-PAC investigación y desarrollo de proyecto (FA5209-15-P-0175, FA5209-16-P-0132).

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Fuente de luz de lámpara halógena de 150 WHayashi Watch Works Co., Ltd, Tokio, JapónLA-150SAE
Guía de luzHayashi Watch Works Co., Ltd, Tokio, JapónLGC1-5L1000
Esfera integradoraLabsphere Incorporated, North Sutton, NH, EE. UURT-060-SF
Adaptador de puertoLabsphere Incorporated, North Sutton, NH, EE. UUPA-050-SMA-SF
Trampa de luzLabsphere Incorporated, North Sutton, NH, EE. UU.LTRP-100-C
Estándar blanco espectralon con reflectancia difusa del 99%Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, EE. UUSRS-99-020
Fibra ópticaOcean Optics Inc., Dunedin, Florida, EE. UU.P400-2-VIS-NIR
Espectrómetro de fibra óptica en miniaturaOcean Optics Inc., Dunedin, Florida, EE. UU.
Lente acromáticaChuo Precision Industrial Co., Ltd, Tokio, JapónACL-50-75M
IntralipidFresenius Kabi AB, Uppsala, SueciaIntralipid 10%
Coffee
(Blendy Mocha Blend Regular Coffee)		Ajinomoto AGF, Inc. Tokio, JapónNo disponible
Sangre enteraNippon Bio-Test Laboratories Inc. Saitama, Japón0103-2
AgaroseNippon Genetics Co., Ltd, Tokio, JapónNE-AG02
Calentador de cocinaTOSHIBA CORPORATION Tokio, JapónHP-103K
. . . USB2000

Referencias

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  1. Pogue, B. W., Patterson, M. S. Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry. Journal of Biomedical Optics. 11 (4), 041102(2006).
  2. Cohen, G. Contrast--detail--dose analysis....

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