Fabrication and characterization of phantoms with tissue-like optical properties from 500 to 700 nm

A method for the fabrication of phantoms is described based on an epoxy resin system that simulates the optical properties of tissue in the wavelength range 500–700 nm. The absorption of the phantoms is determined by two dyes (Epolight 5411 and Epolight 5457; Epolin Inc., Newark, New Jersey) with absorption gradients in the same spectral region as hemoglobin, and the scattering is provided by titanium dioxide particles (Aldrich Chemical, Milwaukee, Wisconsin). The reduced scattering and absorption coefficients were measured using a steady-state spatially resolved reflectance system. The absorption coefficients of phantoms made with both dyes are linear with dye concentration over the entire spectral range. The diffuse reflectance spectra of the phantoms are qualitatively similar to those measured on Caucasian skin in vivo. Both dyes were found to fade during the first three weeks after fabrication, and their long-term stability requires further investigation.

ZusammenfassungEs wird die Herstellung von Phantomen auf Epoxidharzbasis beschrieben, die im Wellenlängenbereich 500–700 nm gewebeähnliche optische Eigenschaften aufweisen.Als Absorber dienten zwei Farbstoffe (Epolight 5411 und Epolight 5457; Epolin Inc., Newark, New Jersey; USA), deren Absorptionsgradient sich im selben Spektralbereich wie der von Hämoglobin befindet; als Streuer wurden Titandioxid-Partikel (Aldrich Chemical, Milwaukee, Wisconsin; USA) verwendet.Absorptions- und reduzierter Streukoeffizient der Phantome wurden mittels Reflexionsspektroskopie gemessen. Über den gesamten untersuchten Spektralbereich zeigte sich eine lineare Abhängigkeit zwischen Absorptionskoeffizient und Farbstoffkonzentration. Die diffusen Reflexionsspektren stimmten qualitativ mit In-vivo-Messungen an Haut (kaukasischer Hauttyp) überein.Die verwendeten Farbstoffe blichen jedoch innerhalb der ersten drei Wochen nach Herstellung aus, so dass die Langzeitstabilität der Phantome weiter untersucht werden muss.