[发明专利]一种利用数学模型计算人皮肤光吸收相关的19个生物学参数的方法

摘要

一种利用数学模型计算人皮肤光吸收相关的19个生物学参数的方法，本发明通过建立两个层级的分析模型，即皮肤光谱分析模型和皮肤与光吸收相关的生物学参数数学模型，从而在皮肤光谱与皮肤表皮层、真皮层与光吸收有关的生物学参数之间建立起关联，实现由一组皮肤参数模拟出虚拟光谱，然后通过虚拟光谱与实际光谱利用信息处理技术进行优化迭代，能够找到一组最优解，达到指定的拟合度标准，实现人皮肤光吸收相关的生物学参数量化分析的目的。

主权项

一种利用数学模型计算人皮肤光吸收相关的19个生物学参数的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一 根据可见光照射皮肤时吸收、反射、散射、透射的特征，从皮肤表面至皮肤内部抽象为皮肤表面层、皮肤表皮层、皮肤真皮层、皮下组织层四层；步骤二 根据皮肤表皮层的光吸收、反射、散射、透射的特征，建立在皮肤表皮层中光反射和光透射方程，计算在皮肤表皮层的吸收系数；步骤三 根据皮肤真皮层的光吸收、反射、散射、透射的特征，建立在皮肤真皮层中光反射方程，计算在皮肤真皮层的吸收系数；步骤四 建立表示在皮肤表皮层中的所述吸收系数与表皮层黑色素体积分数、表皮层优黑素浓度、表皮层褐黑素浓度、表皮层水分体积分数、表皮层油脂体积分数、表皮层中胡萝卜素浓度之间关系的方程；步骤五 建立表示在皮肤真皮层中的所述吸收率与真皮层水分体积分数、血液体积分数、血红蛋白浓度、血液中氧化血红蛋白体积分数、血液中脱氧血红蛋白体积分数、血液中一氧化碳血红蛋白体积分数、血液中高铁血红蛋白体积分数、血液中硫化血红蛋白体积分数、真皮层胡萝卜素浓度、真皮层胆红素浓度、血液中血小板体积分数、血液中血红蛋白体积分数、真皮层弹性蛋白体积分数之间关系的方程；在步骤二中，所述在皮肤表皮层中光反射和光透射的方程为和其中，为从空气进入表皮层的光反射率，为从空气进入表皮层的光透射率，为从真皮层进入表皮层的光反射率，为光从真皮层进入表皮层的光透射率，σαepi为表皮层吸收系数，为表皮层散射系数，depi为表皮层厚度，Lair→Lepi代表光由空气进入表皮层，Lderm→Lepi代表光由真皮层进入表皮层；在步骤三中，所述在皮肤真皮层中光反射方程为其中，为从表皮层进入真皮层的光反射率，为真皮层吸收系数，为真皮层散射系数，dderm为真皮层厚度，Lepi→Lderm代表光由上方表皮层进入真皮层；在步骤四中，所述方程为σaepi=fme(ceuσaeu+cphσaph)+(1-fme)fh2oepiσah2o+(1-fme)(1-fh2oepi)flipidσalipid+(1-fme)(1-fh2oepi)(1-flipid)(cβcepiσaβc+σabaseline)]]>其中表示表皮层吸收系数，fme表示表皮层黑色素体积分数，ceu表示表皮层优黑素浓度，表示优黑素吸收系数，cph表示褐黑素浓度，表示褐黑素吸收系数，表示表皮水分体积分数，表示水分吸收系数，flipid表示表皮层油脂体积分数，表示油脂吸收系数，表示表皮层胡萝卜素浓度，表示胡萝卜素吸收系数，表示皮肤基线吸收系数；在步骤五中，所述方程为σaderm=fh2odermσah2o+(1-fh2oderm)fblood(Soxycbloodσaoxy+(1-Soxy)Sdeoxycbloodσadeoxy+(1-Soxy)(1-Sdeoxy)Scocbloodσaco+(1-Soxy)(1-Sdeoxy)(1-Sco)Smetcbloodσamet+(1-Soxy)(1-Sdeoxy)(1-Sco)(1-Smet)Ssulfcbloodσasulf+cβcdermσaβc+cbrσabr+fpltσaplt)+(1-fh2oderm)(1-Hfblood)felaσaela+(1-fh2oderm)(1-Hfblood)(1-fela)σabaseline]]>其中，表示真皮层吸收系数，表示真皮层水分体积分数，表示水分吸收系数，fblood表示血液体积分数，Soxy表示血液中含氧血红蛋白体积分数即血氧浓度，cblood表示血红蛋白浓度，表示含氧血红蛋白吸收系数，Sdeoxy表示血液中脱氧血红蛋白体积分数，表示脱氧血红蛋白吸收系数，Sco表示血液中一氧化碳血红蛋白体积分数，表示一氧化碳血红蛋白吸收系数，Smet表示血液中高铁血红蛋白体积分数，表示高铁血红蛋白吸收系数，Ssulf表示血液中硫化血红蛋白体积分数，表示硫化血红蛋白吸收系数，表示真皮层胡萝卜素浓度，表示胡萝卜素吸收系数，cbr表示胆红素浓度，表示胆红素吸收系数，fplt表示血液中血小板体积分数，表示血小板吸收系数，H表示血液中血红蛋白体积分数，fela表示弹性蛋白体积分数，表示弹性蛋白吸收系数，表示皮肤基线吸收系数。