مدل سازی ریاضی برای انتشار موج الکترومغناطیسی در بافت بیولوژیکی بر اساس تئوری دو شاره ای کوبلکا- مونک (Kubelka-Munk)

سیستم های زنده اساسا از طریق تاثیرات متقابل الکترومغناطیسی کنترل می شوند و برهمکنش امواج الکترومغناطیسی با بافت های بیولوژیکی، اساسی ترین برهمکنش فیزیکی در بیولوژی است و انتظار می رود که بررسی این موضوع تاثیر قابل ملاحظه ای در تنظیم فرآیند حیات داشته باشد ، ولی به علت ناهمگنی مولکول ها در محیط های بیولوژیکی، امکان استفاده تحلیلی از معادلات ماکسول وجود ندارد و باید از روش های تقریبی استفاده نمود. در این مقاله، با استفاده از یک مدل پخشندگی بر اساس تیوری دو شاره ای کوبلکا- مونک، که در آن تابع فاز موج الکترومغناطیسی دارای دو قله ، یکی در جهت تابش (جلوگرا) و دیگری در خلاف جهت آن (پس گرا) می باشد ، انتشار امواج الکترومغناطیسی در بافت های بیولوژیکی، به صورت نظری مدل سازی ریاضی شده است. این مدل ، تقریبی از معادله انتقال تابش است که بدون در نظر گرفتن بازتاب نور از سطح مرزی بافت، انتشار تابش فرودی پخش شده و همسانگرد را از میان یک محیط بیولوژیکی توضیح می دهد. نتایج نشان می دهند که با افزایش ضخامت بافت در جهت میانگین تابش فرودی، شار جلوگرا به دلیل جذب و پراکندگی محیط بیولوژیکی کاهش و شار پس گرا افزایش می یابد. با فرض همگن بودن تابع فاز در این مدل سازی، مقدار شدت پرتو در عمق نوری از سطح بافت ، با ضریب تضعیف به صورت نمایی کاهش می یابد ولی شکل شعاعی آن تغییر نمی کند. مزیت استفاده از این مدل سازی ریاضی، اینست که در آن، حل معادله انتقال تابش الکترومغناطیسی به صورت یک بعدی انجام شده و شدت پرتو در داخل بافت بر اساس قانون لامبرت در نظر گرفته شده است. همچنین ضرایب جذب و پراکندگی کاهش یافته کوبلکا- مونک به طور غیر مستقیم بدست می آیند و ضریب ناهمگنی محیط بیولوژیکی نیز به عنوان معیاری برای بررسی ناهمسانگردی پراکندگی مطالعه شده است. نتایج بدست آمده می تواند در طرح آزمایش های تجربی برای اندازه گیری خواص اپتیکی بافت های بیولوژیکی، مورد استفاده قرار بگیرد.