Design of a dynamic optical property monitoring system: Studying the effect of temperature change

Abstract

Lazer uygulamalarında, tedaviden önce ve tedavi sırasında dokunun optiközelliklerinin nasıl değiştiklerini bilmek gereklidir. Sıcaklığın optik özelliklere etkisiniaraştırmak için özel bir ısıtma aparatına sahip çift-toplayıcı-küreli optik izleme sistemitasarlandı. Lipid emulsiyonu kullanılarak, sıcaklığa bağlı optik özelliklerin değişimi incelendi.Sıcaklık ile yansımanın negatif, geçirgenliğin pozitif bir korelasyon gösterdiğibulundu. Ayrıca, IAD yöntemi kullanılarak elde edilen indirgenmiş saçılma katsayısınınsıcaklık ile negatif korelasyon gösterdiği fakat soğurma katsayısında istatistiksel olarakanlamlı bir değişim olmadığı gözlemlendi. Optik özelliklerdeki bu değişimlerin ışıkyayılımı üzerine etkisi Monte Carlo simülasyonu ile gösterildi. Sonuç olarak, sıcaklıklaoptik özellikler değişebilir ve daha güvenli lazer uygulamaları için bu değişim dikkatealınmalıdır.

In laser applications, it is necessary to know the tissue optical properties before the treatment and how they change during the treatment. The optical monitoring system with double-integrating-sphere having a special sample heating apparatus was designed to investigate the effect of temperature on optical properties. Temperature dependent optical property changes was investigated using lipid emulsion. It was found that the reflectance value showed negative correlation with temperature and transmittance showed positive correlation. Also, it was observed that the reduced scattering coefficient obtained using an inverse adding-doubling method showed a negative correlation with temperature, but there was no statistically significant change in absorption coefficient. The effect of such optical property changes on the light propagation was displayed by Monte Carlo simulation. As a result, optical properties can change with temperature and this change must be taken into account for safer laser applications.