Deri dokusu içindeki ışık dağılımının Monte Carlo simulasyonu
Monte Carlo simulation of light distribution in skin tissue
Yazar: ZÜLEYHA AYDIN
Danışman: PROF. DR. ELŞEN VELİ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Deri = Skin ; Epidermis = Epidermis ; Işık = Light ; Melaninler = Melanins ; Melanositler = Melanocytes ; Saçılma = Scattering ; Saçılma katsayıları = Scattering coefficients

Özet:
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.

Abstract:
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.