Deri dokusu içindeki ışık dağılımının Monte Carlo simulasyonu

Abstract

Işık-doku etkileşiminin medikal ve kozmetikteki rolü son yirmi yılda önemli bir şekilde artmıştır. Bu çalışmada ilk önce doku olarak sağlıklı insan derisinin epidermis tabakası modellendi. Modelleme için literatürden melanin hacimsel kesiti ve epidermis tabakasının kırılma indisi alındı. Bu veriler kullanılarak 500-800 nm dalga boyu aralığındaki gelen ışık için avuç içinin epidermis tabakasının optiksel özellikleri hesaplandı. Bu çalışmanın amacı dokuya gelen ışığın soğrulması ve yansımasını incelemek ve özellikle melanin hacimsel kesitiyle ışığın doku tarafından soğrulmasının ilişkisini incelemektir. Bu nedenle çalışmamızda sekiz farklı ülke insanı seçtik. Modelleme hesaplarından elde ettiğimiz sonuca göre melanin hacim kesit değeri daha yüksek olan ülkelerin, diğerlerine göre daha yüksek soğurma katsayısına sahip olduğudur. Daha sonra modellenen epidermis tabakası için Monte Carlo simulasyonu yapılmıştır. Simulasyonda foton sayısını 100000 olarak belirledik. Simulasyon sonucunda her bir ülkenin farklı yansıyan ve geçen ışık miktarına sahip olduğu gözlemledik. Yüksek epidermis soğurma katsayısına sahip ülkelerde yansıyan ışık miktarının diğer ülkelerden daha az ve geçen ışık miktarının ise daha fazla olduğu görüldü. Afrika ülkesinin epidermise geçen ışık miktarı diğer ülkelere göre daha fazla olduğunu gözlemledik. Anahtar Kelimeler : Işığın Geçişi, Işığın Yansıması, İnsan Derisi, Monte Carlo Simulasyonu, Soğurma Katsayısı.

The role of light-tissue interaction in medical and cosmetic has increased dramatically over the past two decades. In this study, epidermis layer of healthy human skin was firstly modeled as a tissue. Volume fraction of melanin and refractive index of epidermis layer was taken from literature for modelling. Using these datum, the optical properties of epidermis layer were calculated for incident light which is at range of 500-800 nm wavelenght. The aim of this study is examining the absorption and reflection of incident light into tisue and especially the relationship between volume fraction of melanin and absorbing light by tissue. Thus, we selected people from eight different countries. According to obtained results from our modelling calculation, countries which have higher volume fraction of melanin than other countries have higher absorption coefficient comparing to others. Then Monte Carlo simulation was simulated for modelled of epidermis layer. We determined the photon numbers at simulation which is 100000. We observed that each countries have different amount of transmittance light and reflected light. The countries which have high epidermis absorption coefficient have smaller reflected light than the other countries and have higher transmittance light than the other countries was performed. We observed that the amount of transmittance light through epidermis of Africa country was higher than the other countries. Key Words : Transmittance of Light, Reflection of Light, Human Skin, Monte Carlo Simulation, Absorption Coefficient.