A refined analytical model for reconstruction problems in diffuse reflectance spectroscopy

精细分析模型为漫反射光谱学中的重建问题提供新视角

Ekaterina Sergeeva, Daria Kurakina, Ilya Turchin, and Mikhail Kirillin

https://doi.org/10.1142/S1793545823420026

导语：

在生物医学光子学领域，漫反射光谱学（DRS）技术因其在无创测量生物组织光学特性方面的独特优势而备受关注。《Journal of Innovative Optical Health Sciences》期刊发表的来自俄罗斯科学院应用物理研究所 Ekaterina Sergeeva研究员及其团队的最新研究（A refined analytical model for reconstruction problems in diffuse reflectance spectroscopy）提出了一种改进的分析模型，为DRS中的重建问题提供了更精确的解决方案。

正文：

漫反射光谱学（DRS）技术在非侵入性地量化不同生物组织中的色素浓度及其动态变化方面发挥着重要作用。这项技术的目标是从测量的漫反射光谱中恢复生物组织的吸光和散射特性。然而，传统的DRS模型在处理小源-探测器分离（SDS）时存在局限性，特别是在考虑探测器的有限接受角时。

主要创新点：

1.提出了一种改进的分析模型，考虑了探测器光纤的有限接受角，提高了模型在小SDS情况下的准确性。

2.通过蒙特卡洛模拟验证了该模型在宽范围光学参数下的适用性，特别是在模拟皮肤漫反射时。

3.研究了均匀真皮和两层表皮-真皮结构的情况，并与常规模型进行了比较，展示了改进模型在独立、无约束重建吸收和散射光谱方面的更高准确性。

应用前景：

改进的模型为DRS技术在临床应用中的精确度和可靠性提供了新的保证，特别是在需要高精度测量的领域，如皮肤癌检测、脑血流动力学监测和生物组织光学特性的定量分析。此外，该模型还可能促进新型光学成像设备的开发，为生物医学研究和临床实践提供更强大的工具。

结语：

这项研究不仅推动了DRS技术的发展，也为生物医学光子学领域的研究者提供了新的理论基础和实践指导。随着技术的不断进步，我们期待这些发现能够转化为更广泛的临床应用，为患者带来更精准的诊断和治疗。