使用TracePro模拟皮肤组织荧光

使用TracePro模拟皮肤组织荧光 李飞 2012.1.5 皮肤荧光光谱学研究的重点 • 我们需要重点研究的方向： • 1.光在皮肤组织中的传输理论，建模与仿真 • 2.从光源和皮肤组织的结构、性质等推导所产 生的荧光 • 3.根据皮肤表面测得的荧光反推组织中实际产 生的荧光 • 4.通过各种数据处理手段分析判定荧光物质的 种类和含量 • 5.改进测量仪器硬件、软件 • 6.通过临床实验采集大量 样本 保单样本pdf木马病毒样本下载上虞风机样本下载直线导轨样本下载电脑病毒样本下载 • 本 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 集中于如何通过TracePro光学仿真软件 模拟皮肤组织中的荧光。 • TracePro是一款基于蒙特卡罗法(Monte Carlo) 的非序列光线追迹软件(Non-Sequential Ray Tracing)，为美国Lambda Research公司开发， 主要用于照明 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和杂散光分析。TracePro以 实体对象来构建光路系统，同时通过计算反射、 折射、散热、吸收和衍射等行为来模拟光线与 实体表面的作用。 • TracePro的基本使用步骤： • 1、建立几何模型； • 2、设置光学材质； • 3、定义光源参数； • 4、进行光线追迹； • 5、分析模拟结果。 • 本报告中使用的是TracePro 7.03专业版。 • 官方网站为： • http://www.lambdares.com/ • TracePro的教学例程可在网站上下载： • http://www.lambdares.com/technical_support/t racepro/tutorials/ • 阅读本报告中的程序建议首先熟悉以下两个例 程： • Tissue Optics • Fluorescence Tissue Optics例程简介 • 针对越来越多和组织光学相关的应用， TracePro已经内置了对组织光学的支持，其 相关参数和 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 都是根据俄罗斯组织光学 专家Valery V Tuchin所著的《Tissue Optics - Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis》一书录入的。 • 在TracePro中可以很方便的查看和修改其数 据库内置的皮肤组织光学参数。 • Define \ Edit Property Data \ Material Properties \ [Catalog] Tissue • 其中可以查看和波长及温度相关的各个组织的Index（折射率）、 Absorption（吸收系数）、Extinction（消光系数）等。 • 此项数据来自于《Tissue Optics》page 13. 其内置的生物组织有很 多种，例如： 深层真皮层 真皮层 表皮层 玻璃晶状体 角膜 皮下脂肪层 人脑灰质 肾脏 肝脏 肺 黑色素 …… • Define \ Edit Property Data \ Bulk Scatter Properties（体散射系数） • 其中可以查看和波长相关的各个组织的Anisotropy（异向性）、 Scatter Coeff（散射系数）等。 • 此项数据来自于《Tissue Optics》page 18-33 同样也内置很多生 物组织的体散射属 性，并且给出了 Henyey Greenstein公 式 • TracePro的基本使用步骤： • 1、建立几何模型； • 2、设置光学材质； • 3、定义光源参数； • 4、进行光线追迹； • 5、分析模拟结果。 建立几何模型 • 通过菜单中的 Insert \ Primitive Solid 插入一个平面实体， 可设定名称、长宽高、中心坐标、旋转角度等信息。 • 根据预先设定和计算的数据依次建立各层的3D模型，最后 可得多层皮肤组织模型： 设置光学材质 • 可以直接使用内置数据库中的组织光学参数，也可以自行 新建属性并修改。如上所述，和组织光学有关的属性分别 是Bulk Scatter和Material，可以在其中分别设定和波长及 温度相关的各向异性系数、散射系数、吸收系数等。 定义光源参数 • 在 Define \ Grid Source 中可 以定义网格化的光源，例程 中我们选择光源形式为圆柱 形，外径为0.01mm，环数为 3，即为按同心圆分布了3圈 光线，此外可设置入射原点 和法向 进行光线追迹 • 在RayTrace Option中可设置光线追迹的相关参数，点击RayTrace即可 开始光线追迹。 • 此时，刚才设定的光源进入组织体，发生散射和吸收等事件，每条光 线代表一个蒙特卡罗模拟的结果，光线的颜色代表光强。 • 这是例程中五层皮肤模型 的模拟结果，五层分别是： • Epidermis • Dermis • Dermis plexus superficials • Second dermis • Dermis plexus profundus 分析模拟结果 • 可以使用TracePro提供的工具进行多种分析： • 辐照度/光照度分析 • 辐度/辉度分析 • 3D辐照度/光照度分析 • 坎德拉图绘制 • 光偏振分析 • 光程/飞行时间分析 • …… Fluorescence例程简介 • TracePro也可用于仿真荧光，首先需要分别设定激 发光谱和发射光谱的数据，可以选择数据库中已 知的荧光参数也可以自行编辑生成。 • 在模拟时，首先进行第 一次模拟，生成激发光 的蒙特卡罗模拟数据。 • 然后根据所选择的发射 光波段（通常有多个， 例如10个）进行多次发 射光模拟，如果设定发 射光波段为10，则再分 别进行10次模拟。 根据 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 中的皮肤组织结构进行模拟 • 数据来自于福建师范大学曾海山教授、谢树森教授指导的 硕士学位论文《白癜风皮肤的反射光谱和荧光光谱及其蒙 特卡罗模拟》 七层皮肤组织模型，及激发光模拟 局部细节，只显示20%光线 局部图，可观察到 光子移动的细节 辐照度分析 可以根据需要在任意坐标处剖分，得到 X和Y方向上的辐照度分布 • 如果要详细分析光 线在空间中的分 布，需要使用体积 通量工具，点击菜 单Utilities \ Collect Volume Flux，在其 中设置待划分立方 体的坐标及划分格 子数，即可实时观 察划分情况： 将格子划分 的越密，就 越能精确的 统计光流量 在空间中的 分布情况 如果需要统计光能 流率在Z轴的分布 情况，可以只对Z 轴进行划分 光能流率沿Z轴的分布 图中坐标向右为Z的正方向 理论上来说，只取下半空间的四分之一就可以得到较好的 统计结果，不过也可以扩展到统计整个下半空间 划分格子后可以导出每个格子中的光线累积数据 根据导出数据绘制的光能流率分布图 分别给出了入射通量、吸收通量 也可沿X-Z平面或Y-Z平面进行划分 目前存在的问题 1.目前荧光模拟中发射光比激发光还要多 2.各个波长处所对应的皮肤组织的光学参数，必须要有一个完备的数据库 • 目前存在的一些问题： • 1.目前荧光模拟中发射光比激发光还要多 • 2.各个波长处所对应的皮肤组织的光学参 数，必须要有一个完备的数据库 • 3.模拟对光谱校正的意义 • 谢谢！ • 李飞 • Lif3 @ mail . Ustc . Edu . cn • 1 3 9 6 5 1 2 6 8 8 3 • 安徽光学精密机械研究所