Simulaciones numéricas de dispersión de luz en estructuras de fibras blandas anisotrópicas y validación de una nueva configuración óptica para la caracterización de medios fibrosos
Autores: di Bartolo, Francesco; Vignali, Emanuele; Gasparotti, Emanuele; Malacarne, Antonio; Landini, Luigi; Celi, Simona
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Simulaciones numéricas de dispersión de luz en estructuras de fibras blandas anisotrópicas y validación de una nueva configuración óptica para la caracterización de medios fibrosos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Visión
Microestructuras biológicas
Características mecánicas
Vasos sanguíneos
Dispersión de Luz de Ángulo Pequeño (SALS)
Estudio numérico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
La información de las microestructuras biológicas es fundamental para comprender las características mecánicas y las posibles patologías de los tejidos, como los vasos sanguíneos. Diferentes técnicas están disponibles para este propósito, como el enfoque de Dispersión de Luz en Ángulo Pequeño (SALS). El método SALS tiene la ventaja de ser rápido y no destructivo, sin embargo, aún se requiere la investigación de sus principios físicos. Dentro de este trabajo, se llevó a cabo un estudio numérico para la irradiación SALS de tejidos biológicos fibrosos blandos a través de simulaciones in silico basadas en un enfoque de Monte Carlo para evaluar el efecto del grosor de la muestra. Además, los resultados numéricos fueron validados con una configuración óptica basada en la técnica SALS para la caracterización de muestras fibrosas con pruebas dedicadas en cuatro especímenes impresos en 3D con diferentes arquitecturas de fibras. Las simulaciones revelaron dos regiones principales de interés según el grosor (thk) del medio analizado: una región de Fraunhofer (thk < 0.6 mm) y una región de Múltiple Dispersión (thk > 1 mm). Se recopiló información semi-cuantitativa sobre la anisotropía del tejido mediante el análisis del punto de luz dispersa. Además, los resultados numéricos revelaron una notable coherencia con los datos experimentales, tanto en términos de orientación media como de dispersión de las fibras.
Descripción
La información de las microestructuras biológicas es fundamental para comprender las características mecánicas y las posibles patologías de los tejidos, como los vasos sanguíneos. Diferentes técnicas están disponibles para este propósito, como el enfoque de Dispersión de Luz en Ángulo Pequeño (SALS). El método SALS tiene la ventaja de ser rápido y no destructivo, sin embargo, aún se requiere la investigación de sus principios físicos. Dentro de este trabajo, se llevó a cabo un estudio numérico para la irradiación SALS de tejidos biológicos fibrosos blandos a través de simulaciones in silico basadas en un enfoque de Monte Carlo para evaluar el efecto del grosor de la muestra. Además, los resultados numéricos fueron validados con una configuración óptica basada en la técnica SALS para la caracterización de muestras fibrosas con pruebas dedicadas en cuatro especímenes impresos en 3D con diferentes arquitecturas de fibras. Las simulaciones revelaron dos regiones principales de interés según el grosor (thk) del medio analizado: una región de Fraunhofer (thk < 0.6 mm) y una región de Múltiple Dispersión (thk > 1 mm). Se recopiló información semi-cuantitativa sobre la anisotropía del tejido mediante el análisis del punto de luz dispersa. Además, los resultados numéricos revelaron una notable coherencia con los datos experimentales, tanto en términos de orientación media como de dispersión de las fibras.