izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"izmertech-474Research ArticleМЕДИЦИНСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯMEDICAL AND BIOLOGICAL MEASUREMENTSМетод неинвазивного определения оптических и микрофизических параметров кожи человекаЛысенкоС. А.lisenko@bsu.byКугейкоМ. М.kugeiko@bsu.byБелорусский государственный университет, Минск, Республика БеларусьRussian Federation201307022023016873Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/474

Разработан метод неинвазивного определения оптических и микрофизических параметров кожи. Оценены погрешности восстановления этих параметров в условиях их общей вариативности. Показано, что совместная интерпретация результатов спектральных и пространственных измерений диффузного отражения от кожи позволяет существенно повысить точность восстановления ее параметров по сравнению со случаями раздельной интерпретации.

A method is developed for noninvasive determination of optical and microphysical parameters of skin. The errors of retrieval of skin’s parameters in terms of their total variance are estimated. It is shown that simultaneous interpretation of the spatial and spectral measurements of skin diffuse reflection improves the accuracy of its parameters restoration in comparison to the cases of separate interpretation.

кожаоптические и микрофизические параметрыдиффузное отражениеобратная задачамножественные регрессииskinoptical and microphysical parametersdiffuse reflectionfiber-optics measurementsinverse problemmultiple regressionsReferencesYudovsky D., Pilon L. Rapid and accurate estimation of blood saturation, melanin content, and epidermis thickness from spectral diffuse reflectance // Appl. Opt. 2010. V. 49. N 10. P. 1707–1719.Yudovsky D., Pilon L. Rapid and accurate estimation of blood saturation, melanin content, and epidermis thickness from spectral diffuse reflectance // Appl. Opt. 2010. V. 49. N 10. P. 1707–1719.Bargo P.R., Prahl S.A., Goodell T.T., Sleven R.A., Koval G., Blair G., Jacques S.L. In vivo determination of optical properties of normal and tumor tissue with white light reflectance and an empirical light transport model during endoscopy // J. Biomed. Opt. 2005. V. 10. N 3 P. 034018–1–15.Bargo P.R., Prahl S.A., Goodell T.T., Sleven R.A., Koval G., Blair G., Jacques S.L. In vivo determination of optical properties of normal and tumor tissue with white light reflectance and an empirical light transport model during endoscopy // J. Biomed. Opt. 2005. V. 10. N 3 P. 034018–1–15.Dam J.S. Optical analyses of biological media – continuous wave diffuse spectroscopy. Doctoral Thesis, Department of Physics Lund Institute of Technology (2000), http://www.atomic.physics.lu.se/fileadmin/atomfysik/ Biophotonics/PhD_Theses/PhD_Thesis_Jan_S_Dam.pdf.Dam J.S. Optical analyses of biological media – continuous wave diffuse spectroscopy. Doctoral Thesis, Department of Physics Lund Institute of Technology (2000), http://www.atomic.physics.lu.se/fileadmin/atomfysik/ Biophotonics/PhD_Theses/PhD_Thesis_Jan_S_Dam.pdf.Лысенко С. А., Кугейко М. М. Регрессионный подход к неинвазивному определению билирубина в крови новорожденных // Журнал прикладной спектроскопии. 2012. Т. 79. № 3. С. 403–410.Лысенко С. А., Кугейко М. М. Регрессионный подход к неинвазивному определению билирубина в крови новорожденных // Журнал прикладной спектроскопии. 2012. Т. 79. № 3. С. 403–410.Лысенко С. А., Кугейко М. М. Метод неинвазивного определения содержания гемоглобина в биологических тканях // Журнал прикладной спектроскопии. 2012. Т. 79. № 4. С. 656–662.Лысенко С. А., Кугейко М. М. Метод неинвазивного определения содержания гемоглобина в биологических тканях // Журнал прикладной спектроскопии. 2012. Т. 79. № 4. С. 656–662.Ghosh N., Mohanty S.K., Majumder S.K., Gupta P.K. Measurement of optical transport properties of normal and malignant human breast tissue // Appl. Opt. 2001. V. 40. N 1. P. 176–184.Ghosh N., Mohanty S.K., Majumder S.K., Gupta P.K. Measurement of optical transport properties of normal and malignant human breast tissue // Appl. Opt. 2001. V. 40. N 1. P. 176–184.Tromberg B. J., Cerussi A., Shah N., Compton M., Durkin A., Hsiang D., Butler J., Mehta R. Imaging in breast cancer: Diffuse optics in breast cancer: detecting tumors in pre-menopausal women and monitoring neoadjuvant chemotherapy // Breast Cancer Research. 2005. V 7. N 6. P. 279–285.Tromberg B. J., Cerussi A., Shah N., Compton M., Durkin A., Hsiang D., Butler J., Mehta R. Imaging in breast cancer: Diffuse optics in breast cancer: detecting tumors in pre-menopausal women and monitoring neoadjuvant chemotherapy // Breast Cancer Research. 2005. V 7. N 6. P. 279–285.Salomatina E., Jiang B., Novak J., Yaroslavsky A.N. Optical properties of normal and cancerous human skin in the visible and near-infrared spectral range// J. Biomed. Opt. 2006. V. 11. N 6. P. 064026-1–9.Salomatina E., Jiang B., Novak J., Yaroslavsky A.N. Optical properties of normal and cancerous human skin in the visible and near-infrared spectral range// J. Biomed. Opt. 2006. V. 11. N 6. P. 064026-1–9.Moncrieff M., Cotton S., Claridge E., Hall P. Spectrophotometric intracutaneous analysis: a new technique for imaging pigmented skin lesions // British J. Dermatology. 2002. V. 146. P. 448–457.Moncrieff M., Cotton S., Claridge E., Hall P. Spectrophotometric intracutaneous analysis: a new technique for imaging pigmented skin lesions // British J. Dermatology. 2002. V. 146. P. 448–457.Tuchin V. V. Tissue optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis. V. TT38. Bellingham, USA: SPIE Press, 2000. 352 p.Tuchin V. V. Tissue optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis. V. TT38. Bellingham, USA: SPIE Press, 2000. 352 p.Mourant J. R., Freyer J. P., Hielscher A. H., Eick A. A., Shen D., Johnson T. M. echanisms of Light Scattering from Biological Cells Relevant to Noninvasive Optical-Tissue Diagnostics // Appl. Opt. 1998. V. 37. N 16. P. 3586–3593.Mourant J. R., Freyer J. P., Hielscher A. H., Eick A. A., Shen D., Johnson T. M. echanisms of Light Scattering from Biological Cells Relevant to Noninvasive Optical-Tissue Diagnostics // Appl. Opt. 1998. V. 37. N 16. P. 3586–3593.Fawzy Y. S., Zeng H. Determination of scattering volume fraction and particle size distribution in the superficial layer of a turbid medium by using diffuse reflectance spectroscopy // Appl. Opt. 2006. V. 45. N 16. P. 3902–3912.Fawzy Y. S., Zeng H. Determination of scattering volume fraction and particle size distribution in the superficial layer of a turbid medium by using diffuse reflectance spectroscopy // Appl. Opt. 2006. V. 45. N 16. P. 3902–3912.Mishcenko M. I., Travis L. D., Lacis A. A. Scattering, absorption, and emission of light by small particles. N. Y.: NASA Goddard Institute for space studies, 2004.Mishcenko M. I., Travis L. D., Lacis A. A. Scattering, absorption, and emission of light by small particles. N. Y.: NASA Goddard Institute for space studies, 2004.Башкатов А. Н. Управление оптическими свойствами биотканей при воздействии на них осмотически активными иммерсионными жидкостями: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. физ.-мат. наук. Саратов, 2002.Башкатов А. Н. Управление оптическими свойствами биотканей при воздействии на них осмотически активными иммерсионными жидкостями: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. физ.-мат. наук. Саратов, 2002.Wang L., Jacques S. L., Zheng L. MCML--Monte Carlo modeling of light transport in multi-layered tissues // Computers Methods and Programs in Biomedicine, 1995. N 47. P. 131–146.Wang L., Jacques S. L., Zheng L. MCML--Monte Carlo modeling of light transport in multi-layered tissues // Computers Methods and Programs in Biomedicine, 1995. N 47. P. 131–146.Palmer G.M., Ramanujam N. Monte Carlo-based inverse model for calculating tissue optical properties. Part I: Theory and validation on synthetic phantoms // Appl. Opt. 2006. V. 45. N 5. P. 1062–1071.Palmer G.M., Ramanujam N. Monte Carlo-based inverse model for calculating tissue optical properties. Part I: Theory and validation on synthetic phantoms // Appl. Opt. 2006. V. 45. N 5. P. 1062–1071.Эсбенсен К. Анализ многомерных данных: сокр. пер. с англ. / Под ред. О. Радионовой. ИПХФ РАН, 2005.Эсбенсен К. Анализ многомерных данных: сокр. пер. с англ. / Под ред. О. Радионовой. ИПХФ РАН, 2005.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.