基于雙層蒙特卡羅模擬的人體皮膚反射光譜的分析
當人體出現(xiàn)生理、病理功能改變時,往往會在皮膚組織及功能上直接表現(xiàn)出來。而皮膚內部的主要成分,如含氧血紅蛋白、脫氧血紅蛋白、以及黑色素等,在可見近紅外波段都具有明顯的吸收特性,因此,基于反射光譜的測量與譜分析方法,為理解皮膚生理特性,了解皮膚中多種成分的含量及變化,以及生理病理特性提供了重要手段。但皮膚所具有的多層結構及組分差異,現(xiàn)有的反射譜分析方法往往不能真實模擬皮膚結構;而入射-出射的光纖探測使得現(xiàn)有很多理論無法直接應用。 武漢光電國家實驗室生物醫(yī)學光子學功能實驗室的朱丹教授研究小組,針對現(xiàn)有反射譜分析中存在的問題,建立了基于雙層皮膚結構的逆向蒙特卡羅模擬的反射譜分析法。考慮皮膚表皮層、真皮層組分及結構特點,針對不同層的光學特性參數(shù),利用蒙特卡羅模擬建立了光學特性參數(shù)與皮膚反射強度相對應的查找表格。然后將該查找表和反射光譜測量的逆向分析算法相結合,獲取了皮膚組織的生理特性參數(shù)。并通過一系列人體實驗,包括不同人種的皮膚色素、多種外因作用引起的血氧及血容檢測,并與其它方法進行了比較,對該分析方法的準確性進行了定量評估,證明其在無損獲取皮膚多生理參數(shù)的有效性與可靠性。本方法將有望用于皮膚疾病檢測、療效特別是美容療效的評估。 該研究以標題為“基于雙層蒙特卡羅模擬的人體皮膚反射光譜的分析”(Lookup-table-basedinversemodelforhumanskinreflectancespectroscopy:two-layeredMonteCarlosimulationsandexperiments),于2014年1月21日在國際學術期刊OpticsExpress上發(fā)表。本工作得到國家自然科學基金創(chuàng)新群體(GrantNo.61121004)、國家自然科學基金(No.81171376)、教育部博士點基金(No.20110142110073)的支持。 |