Abstract

A novel approach has been proved to quickly and non-invasively determine the optical properties of human skin in vivo. It is based on the diffuse reflectance approximation model and subjected to the well established library of absorption spectra of water and hemoglobin. Under the nonlinear least-square algorithm, fitting the measured spectra in the range of 400-1000 nm to the diffusion approximation model, the reduced scattering coefficient and absorption coefficient of skin tissue can be quickly determined in vivo. The results show that this method is convenient and suitable for the real-time clinical application.

© 2007 Chinese Optics Letters

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Kienle and M. S. Patterson, J. Opt. Soc. Am. A 14, 246 (1997).
  2. F. Bevilacqua, D. Piguet, P. Marquet, J. D. Gross, B. J. Tromberg, and C. Depeursinge, Appl. Opt. 38, 4939 (1999).
  3. L. O. Svaasand, L. T. Norvang, E. J. Fiskerstrand, E. K. S. Stopps, M. W. Berns, and J. S. Nelson, Lasers in Medical Science 10, 55 (1995).
  4. H. Tian, Y. Liu, L. Wang, X. Zhang, and Z. Gao, Chin. Opt. Lett. 4, 105 (2006).
  5. F. Martelli, S. Del Bianco, G. Zaccanti, A. Pifferi, A. Torricelli, A. Bassi, P. Taroni, and R. Cubeddu, Opt. Lett. 29, 2037 (2004).
  6. W.-F. Cheong, S. A. Prahl, and A. J. Welch, IEEE J. Quantum Electron. 26, 2166 (1990).
  7. R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).
  8. M. Johns, C. A. Giller, D. C. German, and H. Liu, Opt. Express 13, 4828 (2005).
  9. S. L. Jacques, "Spectroscopic determination of tissue optical propeties using optical fiber spectrometer" http://omlc.ogi.edu/news/feb06/skinspect/index.htm.
  10. G. M. Hale and M. R. Querry, Appl. Opt. 12, 555 (1973).
  11. S. Takatani and M. D. Graham, IEEE Transac. Biomed. Eng. 26, 656 (1979).
  12. I. S. Saidi, S. L. Jacques, and F. K. Tittel, Appl. Opt. 34, 7410 (1995).
  13. T. J. Farrell, M. S. Patterson, and B. Wilson, Med. Phys. 19, 879 (1992).
  14. J. Swartling, J. S. Dam, and S. Andersson-Engels, Appl. Opt. 42, 4612 (2003).
  15. P. R. Bargo, S. A. Prahl, and S. L. Jacques, Appl. Opt. 42, 3187 (2003).
  16. R. M. P. Doornbos, R. Lang, M. C. Aalders, F. W. Cross, and H. J. C. M. Sterenborg, Phys. Med. Biol. 44, 967 (1999).
  17. S. L. Matcher, M. Cope, and D. T. Delpy, Appl. Opt. 36, 386 (1997).

2006 (1)

2005 (2)

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

M. Johns, C. A. Giller, D. C. German, and H. Liu, Opt. Express 13, 4828 (2005).

2004 (1)

2003 (2)

1999 (2)

R. M. P. Doornbos, R. Lang, M. C. Aalders, F. W. Cross, and H. J. C. M. Sterenborg, Phys. Med. Biol. 44, 967 (1999).

F. Bevilacqua, D. Piguet, P. Marquet, J. D. Gross, B. J. Tromberg, and C. Depeursinge, Appl. Opt. 38, 4939 (1999).

1997 (2)

1995 (2)

I. S. Saidi, S. L. Jacques, and F. K. Tittel, Appl. Opt. 34, 7410 (1995).

L. O. Svaasand, L. T. Norvang, E. J. Fiskerstrand, E. K. S. Stopps, M. W. Berns, and J. S. Nelson, Lasers in Medical Science 10, 55 (1995).

1992 (1)

T. J. Farrell, M. S. Patterson, and B. Wilson, Med. Phys. 19, 879 (1992).

1990 (1)

W.-F. Cheong, S. A. Prahl, and A. J. Welch, IEEE J. Quantum Electron. 26, 2166 (1990).

1979 (1)

S. Takatani and M. D. Graham, IEEE Transac. Biomed. Eng. 26, 656 (1979).

1973 (1)

Aalders, M. C.

R. M. P. Doornbos, R. Lang, M. C. Aalders, F. W. Cross, and H. J. C. M. Sterenborg, Phys. Med. Biol. 44, 967 (1999).

Aguilar, G.

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

Andersson-Engels, S.

Bargo, P. R.

Bassi, A.

Berns, M. W.

L. O. Svaasand, L. T. Norvang, E. J. Fiskerstrand, E. K. S. Stopps, M. W. Berns, and J. S. Nelson, Lasers in Medical Science 10, 55 (1995).

Bevilacqua, F.

Bianco, S. Del

Cheong, W.-F.

W.-F. Cheong, S. A. Prahl, and A. J. Welch, IEEE J. Quantum Electron. 26, 2166 (1990).

Choi, B.

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

Cope, M.

Cross, F. W.

R. M. P. Doornbos, R. Lang, M. C. Aalders, F. W. Cross, and H. J. C. M. Sterenborg, Phys. Med. Biol. 44, 967 (1999).

Cubeddu, R.

Dam, J. S.

Delpy, D. T.

Depeursinge, C.

Doornbos, R. M. P.

R. M. P. Doornbos, R. Lang, M. C. Aalders, F. W. Cross, and H. J. C. M. Sterenborg, Phys. Med. Biol. 44, 967 (1999).

Farrell, T. J.

T. J. Farrell, M. S. Patterson, and B. Wilson, Med. Phys. 19, 879 (1992).

Fiskerstrand, E. J.

L. O. Svaasand, L. T. Norvang, E. J. Fiskerstrand, E. K. S. Stopps, M. W. Berns, and J. S. Nelson, Lasers in Medical Science 10, 55 (1995).

Gao, Z.

German, D. C.

Giller, C. A.

Graham, M. D.

S. Takatani and M. D. Graham, IEEE Transac. Biomed. Eng. 26, 656 (1979).

Gross, J. D.

Hale, G. M.

Jacques, S. L.

Johns, M.

Jung, B.

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

Kienle, A.

Lang, R.

R. M. P. Doornbos, R. Lang, M. C. Aalders, F. W. Cross, and H. J. C. M. Sterenborg, Phys. Med. Biol. 44, 967 (1999).

Liu, H.

Liu, Y.

Marquet, P.

Martelli, F.

Matcher, S. L.

Nelson, J. S.

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

L. O. Svaasand, L. T. Norvang, E. J. Fiskerstrand, E. K. S. Stopps, M. W. Berns, and J. S. Nelson, Lasers in Medical Science 10, 55 (1995).

Norvang, L. T.

L. O. Svaasand, L. T. Norvang, E. J. Fiskerstrand, E. K. S. Stopps, M. W. Berns, and J. S. Nelson, Lasers in Medical Science 10, 55 (1995).

Patterson, M. S.

A. Kienle and M. S. Patterson, J. Opt. Soc. Am. A 14, 246 (1997).

T. J. Farrell, M. S. Patterson, and B. Wilson, Med. Phys. 19, 879 (1992).

Pifferi, A.

Piguet, D.

Prahl, S. A.

P. R. Bargo, S. A. Prahl, and S. L. Jacques, Appl. Opt. 42, 3187 (2003).

W.-F. Cheong, S. A. Prahl, and A. J. Welch, IEEE J. Quantum Electron. 26, 2166 (1990).

Querry, M. R.

Saidi, I. S.

Sterenborg, H. J. C. M.

R. M. P. Doornbos, R. Lang, M. C. Aalders, F. W. Cross, and H. J. C. M. Sterenborg, Phys. Med. Biol. 44, 967 (1999).

Stopps, E. K. S.

L. O. Svaasand, L. T. Norvang, E. J. Fiskerstrand, E. K. S. Stopps, M. W. Berns, and J. S. Nelson, Lasers in Medical Science 10, 55 (1995).

Svaasand, L. O.

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

L. O. Svaasand, L. T. Norvang, E. J. Fiskerstrand, E. K. S. Stopps, M. W. Berns, and J. S. Nelson, Lasers in Medical Science 10, 55 (1995).

Swartling, J.

Takatani, S.

S. Takatani and M. D. Graham, IEEE Transac. Biomed. Eng. 26, 656 (1979).

Taroni, P.

Tian, H.

Tittel, F. K.

Torricelli, A.

Tromberg, B. J.

Verkruysse, W.

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

Viator, J. A.

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

Wang, L.

Welch, A. J.

W.-F. Cheong, S. A. Prahl, and A. J. Welch, IEEE J. Quantum Electron. 26, 2166 (1990).

Wilson, B.

T. J. Farrell, M. S. Patterson, and B. Wilson, Med. Phys. 19, 879 (1992).

Zaccanti, G.

Zhang, R.

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

Zhang, X.

Appl. Opt. (6)

Chin. Opt. Lett. (1)

IEEE J. Quantum Electron. (1)

W.-F. Cheong, S. A. Prahl, and A. J. Welch, IEEE J. Quantum Electron. 26, 2166 (1990).

IEEE Transac. Biomed. Eng. (1)

S. Takatani and M. D. Graham, IEEE Transac. Biomed. Eng. 26, 656 (1979).

J. Biomed. Opt. (1)

R. Zhang, W. Verkruysse, B. Choi, J. A. Viator, B. Jung, L. O. Svaasand, G. Aguilar, and J. S. Nelson, J. Biomed. Opt. 10, 024030 (2005).

J. Opt. Soc. Am. A (1)

Lasers in Medical Science (1)

L. O. Svaasand, L. T. Norvang, E. J. Fiskerstrand, E. K. S. Stopps, M. W. Berns, and J. S. Nelson, Lasers in Medical Science 10, 55 (1995).

Med. Phys. (1)

T. J. Farrell, M. S. Patterson, and B. Wilson, Med. Phys. 19, 879 (1992).

Opt. Express (1)

Opt. Lett. (1)

Phys. Med. Biol. (1)

R. M. P. Doornbos, R. Lang, M. C. Aalders, F. W. Cross, and H. J. C. M. Sterenborg, Phys. Med. Biol. 44, 967 (1999).

Other (1)

S. L. Jacques, "Spectroscopic determination of tissue optical propeties using optical fiber spectrometer" http://omlc.ogi.edu/news/feb06/skinspect/index.htm.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.