Studium rozptylu a polarizace světla v biologické tkáni
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tkáňová optika nabývá rychle na významu a přesná znalost optických vlastností biologických tkání je podstatná pro výzkum v biomedicíně i pro kontrolu kvality potravin. Jestliže je vzorek tkáně osvětlen, dochází k mnohonásobnému odrazu světla. V případě postmortem neživých tkání (maso) je rozměr buněk větší než vlnová délka použitého světla. Dochází k Mieovu rozptylu prošlého nebo zpět odraženého světla, v důsledku čehož se objevují různé polarizační stavy světla. Polarizační stavy světla rozptýleného na difúzním prostředí jsou experimentálně zkoumány a modelovány. V práci jsme provedli dva modifikované experimenty: rozptyl polarizovaného světla, které dvakrát prochází vzorkem (vpřed a vzad) a jen světla, které jen prochází vzorkem. Měření rozptýleného světla ukazuje, že dochází k depolarizaci a ke stáčení polarizační roviny, což obojí závisí na orientaci svalových vláken a stárnutí tkání postmortem. Mimo experimentů byl také proveden teoretický popis difúzní biologické tkáně a byla vypočtena radiační přenosová rovnice pomocí modifikované Monte Carlo metody, která zahrnuje polarizační stav světla (PLMC). Je ukázáno, že stupeň polarizace podstatně závisí na optických vlastnostech rozptylového prostředí. Výsledky ukazují, že stav polarizace světla na výstupu závisí na stavu polarizace světla před vzorkem a na optických vlastnostech a tloušťce vrstvy prostředí v průběhu jejího stárnutí. Je také provedena korelace změn polarizace na čerstvosti masa, i popis dynamického chování polarizace při stárnutí masa.
Tissue optics becomes a rapidly expanding field of great interest and a precise knowledge of optical properties of biological tissues is essential for biomedical investigation and food quality control. If the sample of tissue is illuminated, the multiple scattering occurs. In the case of the postmortem tissue (meat) the cell dimensions are larger than the wavelength. Mie scattering of transmitted or reflected light arises and produces various polarization states. Polarization properties of light scattered from a scattering medium have been studied with experiments and modeling. Two modified experiments were performed: scattering of polarized light passing twice the sample (forward and backward) and only transmitted light. The measurements of scattered light display depolarization and rotation of polarized light, which depend both on orientation of the muscle fibers and ageing process of meat. Theoretical description of turbid biological tissue and computing of radiative transfer equation by modified Polarized Light Monte Carlo (PLMC) method has also been executed. It is shown that the degree of polarization is sensitive to the optical properties of the turbid medium. The results demonstrate that polarized light scattered from a scattering medium is sensitive to the state of input polarization and the optical properties and thickness of the tissue during the ageing. The correlations of polarization changes and freshness of meat, as well as dynamic behavior of the polarization in ageing meat are shown.
Tissue optics becomes a rapidly expanding field of great interest and a precise knowledge of optical properties of biological tissues is essential for biomedical investigation and food quality control. If the sample of tissue is illuminated, the multiple scattering occurs. In the case of the postmortem tissue (meat) the cell dimensions are larger than the wavelength. Mie scattering of transmitted or reflected light arises and produces various polarization states. Polarization properties of light scattered from a scattering medium have been studied with experiments and modeling. Two modified experiments were performed: scattering of polarized light passing twice the sample (forward and backward) and only transmitted light. The measurements of scattered light display depolarization and rotation of polarized light, which depend both on orientation of the muscle fibers and ageing process of meat. Theoretical description of turbid biological tissue and computing of radiative transfer equation by modified Polarized Light Monte Carlo (PLMC) method has also been executed. It is shown that the degree of polarization is sensitive to the optical properties of the turbid medium. The results demonstrate that polarized light scattered from a scattering medium is sensitive to the state of input polarization and the optical properties and thickness of the tissue during the ageing. The correlations of polarization changes and freshness of meat, as well as dynamic behavior of the polarization in ageing meat are shown.
Description
Citation
ABUBAKER, H. Studium rozptylu a polarizace světla v biologické tkáni [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2013.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Physical Electronics and Nanotechnology
Comittee
prof. Ing. Lubomír Grmela, CSc. (předseda)
doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D. (člen)
Prof. RNDr. Miroslav Hrabovský, DrSc. - oponent (člen)
Ing. Ondřej Číp. Ph.D. - oponent (člen)
Doc. Dr. Ing. Josef Lazar (člen)
Prof. RNDr. Dr. Jiří Luňáček (člen)
Date of acceptance
2013-04-11
Defence
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení