Article de méthode

Axée sur l’agarose tissus imitant les fantômes optiques pour la spectroscopie de réflectance Diffuse

DOI :

10.3791/57578

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22 août 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

Dans cet article

Résumé

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Ici, nous démontrons comment axée sur l’agarose imitant le tissu optiques fantômes sont faits et comment leurs propriétés optiques sont déterminées à l’aide d’un système optique conventionnel avec une sphère d’Ulbricht.

Résumé

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Ce protocole décrit comment faire basé sur agarose tissus imitant fantômes et explique comment déterminer leurs propriétés optiques en utilisant un système optique conventionnel avec une sphère d’Ulbricht. Systèmes de mesure pour l’acquisition de la réflectance diffuse et les spectres de transmittance total sont construits avec une source de lumière blanche à large bande, un guide de lumière, une lentille achromatique, une sphère d’Ulbricht, un porte-échantillon, une sonde de fibre optique et un spectromètre à canaux multiples. Un moule acrylique composé de deux pièces acryliques rectangulaires et une pièce acrylique en forme de U est construit pour créer un fantôme épidermique et un fantôme cutané avec sang. L’application d’une solution de (Na2S2O4) le dithionite de sodium à la phantom cutanée permet au chercheur de désoxygéner hémoglobine dans les globules rouges distribués dans le fantôme par voie cutanée. L’inverse de simulation Monte Carlo avec les spectres de transmittance total mesurés par un spectromètre avec une sphère d’Ulbricht et réflexion diffuse est effectué afin de déterminer l’absorption coefficient spectre µun(λ) et le réduit le coefficient de diffusion du spectre µs' (λ) de chaque couche fantôme. Un fantôme à deux couches imitant la réflectance diffuse du tissu de la peau humaine est également démontré en entassant le fantôme épidermique sur le fantôme par voie cutanée.

Introduction

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Optiques fantômes sont des objets imitant les propriétés optiques des tissus biologiques et ont été largement utilisées dans le domaine de l’optique biomédicale. Ils sont conçus afin que les propriétés optiques, tels que la diffusion de la lumière et des coefficients d’absorption, correspondent à celles des tissus humains et animaux vivants. Les fantômes optiques sont généralement utilisés pour les fins suivantes : simulant le transport léger dans les tissus biologiques, calibrer un design nouveau système optique, évaluer la qualité et la performance des systèmes existants, en comparant la performance entre les systèmes et en validant la capacité des méthodes optiques....

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Protocole

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1. construction d’un système de réflectance et facteur de transmission totale spectroscopique classique diffus

Remarque : Construire les ensembles de mesurage de la réflectance diffuse et spectres de transmittance total à l’aide d’une source de lumière blanche à large bande, un guide de lumière, une lentille achromatique, une sphère d’Ulbricht, un porte-échantillon, une fibre optique et un spectromètre à canaux multiples. Le rôle du piège à lumière doit supprimer le composant de réflexion spéculaire du spectre de réflectance. Le porte-échantillon de la sphère d’intégration se compose d’une plaque de montage et une queue d’aronde et le bloc d’....

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Résultats

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La figure 3 montre les spectres représentatifs estimations du coefficient de diffusion réduite et le coefficient d’absorption pour le fantôme épidermique et dermique fantôme. Les résultats présentés à la Figure 3 sont les moyennes des dix mesures de spectres de réflectance et de transmission. La dispersion réduit coefficient µs' a un spectre de diffusion large, présentant une magnitude plus élevée à c.......

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Discussion

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L’étape la plus critique dans le présent protocole est le contrôle de la température du matériau de base. La température à maintenir le matériau de base varie entre 58 et 60 ° C. Si la température est supérieure à 70 ° C, une dénaturation de l’émulsion lipidique et le sang se produit. Par conséquent, les propriétés optiques du fantôme seront détériorera. Si la température est inférieure à 40 ° C, le matériau de base va être ununiformly gélifié et, ainsi, les agents de diffusion et d’absorption lumineuses vont être hétéro.......

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Déclarations de divulgation

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

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Partie de ce travail a été soutenu par une subvention pour Scientific Research (C) de la société japonaise pour la Promotion de la Science (25350520, 22500401, 15 K 06105) et l’US-ARMY ITC-PAC projet de recherche et développement (FA5209-15-P-0175, FA5209-16-P-0132).

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Source lumineuse à lampe halogène 150 WHayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, JaponLA-150SAE
Guide de lumièreHayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, JaponLGC1-5L1000
Sphère d’intégrationLabsphere Incorporated, North Sutton, NH, États-UnisRT-060-SF
Adaptateur de portLabsphere Incorporated, North Sutton, NH, États-Unis PA-050-SMA-SF
Piège à lumièreLabsphere Incorporated, North Sutton, NH, États-UnisLTRP-100-C
Spectralon blanc standard avec réflectance diffuse de 99 %Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, États-UnisSRS-99-020
Fibre optiqueOcean Optics Inc., Dunedin, Floride, États-UnisP400-2-VIS-NIR
Spectromètre miniature à fibre optiqueOcean Optics Inc., Dunedin, Floride, États-Unis
Lentille achromatiqueChuo Precision Industrial Co., Ltd, Tokyo, JaponACL-50-75M
IntralipidFresenius Kabi AB, Uppsala, SuèdeIntralipid 10 %
Coffee
(Blendy Mocha Blend Regular Coffee)		Ajinomoto AGF, Inc. Tokyo, JaponIndisponible
Sang totalNippon Bio-Test Laboratories Inc. Saitama, Japon0103-2
AgaroseNippon Genetics Co., Ltd, Tokyo, JaponNE-AG02
Chauffage de cuissonTOSHIBA CORPORATION Tokyo, JaponHP-103K
USB2000

Références

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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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Mots-clés

Agarose PhantomsTissue MimickingDiffuse ReflectanceIntegrating SphereOptical PropertiesMonte Carlo SimulationEpidermal PhantomDermal PhantomSodium DithioniteBlood Oxygenation

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