Search

Background. The features of scattering anisotropy factor determination in the research of thick biological tissue samples.Objective. The purpose of the paper is development and testing of new method of tissue scattering anisotropy factor determination. The method is based on the analysis of illuminance of different zones of photometric images, received during the photometry by ellipsoidal reflectors.Methods. For implementation of ideas and assumptions, the paper applies basics of photometry by ellipsoidal reflectors for real and model experiments, with the implementation of direct and inverse Monte Carlo method for light propagation in biological tissue. Additionally, principles of zone analysis of photometric images illuminance, received during the photometry by ellipsoidal reflectors, are applied.Results. Based on the results of real experiment, the research represents input data set for Monte Carlo simulation of light propagation in biomedical photometer with ellipsoidal reflectors. Considering the modeling, the selection of critical thickness of samples of chicken and porcine muscle tissues was reasoned for further comparison with the results of real experiment. Dependencies of illuminance of different zones of photometric images for the selected thicknesses in the significant range of anisotropy factor value change were received. Anisotropy factors were determined in the spatial scattering cross sections. There was performed the comparative evaluation of character of photometric image zone illumination dependency for samples of various muscle tissues of similar thickness, and different thicknesses of selected tissue. Based on the developed method the specificities of real experiment results reproduction during the determination of scattering anisotropy factor by the illuminance values of photometric images, received during the simulation are shown.Conclusions. Method of the mirror ellipsoid of revolution (which was used during the experiment with biological tissues samples in reflected and transmitted light) isn’t limited by the functionality of preliminary estimation of quantity of cross section for further spatial analysis and investigation of scattering indicatrix. Photometry by ellipsoidal reflectors can be applied as the separate method for determination of the magnitude of the scattering anisotropy factor based on the results of model and numerical experiments, and the developed procedure., Проблематика. Особенности определения фактора анизотропии рассеяния при исследовании толщинных образцов биологических тканей.Цель исследования. Разработка и апробация новой методики определения фактора анизотропии рассеяния ткани путем анализа освещенности различных зон фотометрических изображений, полученных при фотометрии эллипсоидальними рефлекторами.Методика реализации. Для имплементации идей и предположений в работе используются принципы фотометрии эллипсоидальными рефлекторами для реального и модельного экспериментов при использовании прямого и инверсного методов Монте-Карло распространения оптического излучения в биологической ткани. Также применены принципы зонного анализа освещенности фотометрических изображений, полученных в ходе фотометрии эллипсоидальными рефлекторами.Результаты исследования. На основании результатов реального эксперимента представлен входной набор данных для симуляции Монте-Карло распространения света в биомедицинском фотометре с эллипсоидальными рефлекторами. На основании моделирования обоснован выбор граничных толщин образцов мышечной ткани курицы и свиньи для дальнейшего сопоставления с результатами реального эксперимента. Для избранных толщин в значимом диапазоне изменений величины фактора анизотропии, определенном в сечениях пространственного рассеяния, получены зависимости освещенности различных зон фотометрических изображений. Проведена сравнительная оценка характера зависимости освещенности зон фотометрических изображений для образцов различных мышечных тканей одинаковой толщины, а также различной толщины для отдельных тканей. На основании разработанной методики показаны особенности воспроизводимости результатов реального эксперимента при определении фактора анизотропии рассеяния по величинам освещенности фотометрических изображений, полученных при симуляции.Выводы. Метод зеркальных эллипсоидов вращения при проведении эксперимента для образцов биологических тканей в отраженном и пропущенном свете не ограничивается функционалом предварительной оценки количества сечений для дальнейшего пространственного анализа и исследования индикатрисы рассеяния. Фотометрия эллипсоидальными рефлекторами может быть использована как самостоятельный метод определения величины фактора анизотропии рассеяния по результатам модельного и численного экспериментов и по разработанной методике., Проблематика. Особливості визначення фактора анізотропії розсіяння при дослідженні товщинних зразків біологічних тканин.Мета дослідження. Розробка й апробація нової методики визначення фактора анізотропії розсіяння тканини через аналіз освітленості різних зон фотометричних зображень, отриманих при фотометрії еліпсоїдальними рефлекторами.Методика реалізації. Для імплементації ідей та припущень у роботі використовуються засади фотометрії еліпсоїдальними рефлекторами для реального і модельного експериментів при використанні прямого та інверсного методів Монте-Карло поширення оптичного випромінювання в біологічній тканині. Також застосовано принципи зонного аналізу освітленості фотометричних зображень, отриманих у ході фотометрії еліпсоїдальними рефлекторами.Результати дослідження. На підставі результатів реального експерименту представлено вхідний набір даних для симуляції Монте-Карло поширення світла в біомедичному фотометрі з еліпсоїдальними рефлекторами. На підставі моделювання обґрунтовано вибір граничних товщин зразків м’язової тканини курки та свині для подальшого зіставлення з результатами реального експерименту. Для вибраних товщин у значущому діапазоні змін величини фактора анізотропії, визначеному в перетинах про-сторового розсіяння, отримано залежності освітленості різних зон фотометричних зображень. Проведено порівняльне оцінювання характеру залежності освітленості зон фотометричних зображень для зразків різних м’язових тканин однакової товщини, а також різної товщини для окремих тканин. На підставі розробленої методики показано особливості відтворюваності результатів реального експерименту при визначенні фактора анізотропії розсіяння за величинами освітленості фотометричних зображень, отриманих при симуляції.Висновки. Метод дзеркальних еліпсоїдів обертання при проведенні експерименту для зразків біологічних тканин у відбитому та пропущеному світлі не обмежується функціоналом попередньої оцінки кількості перетинів для подальшого просторового аналізу та дослідження індикатриси розсіяння. Фотометрія еліпсоїдальними рефлекторами може бути використана як самостійний метод визначення величини фактора анізотропії розсіяння за результатами модельного і числового експериментів та за розробленою методикою.