Analisis Propagasi Cahaya Difus pada Kondisi Tissue Diabetik dengan Menggunakan Finite Element Method (FEM)

Putri, Firda Julianita Pradina (2021) Analisis Propagasi Cahaya Difus pada Kondisi Tissue Diabetik dengan Menggunakan Finite Element Method (FEM). Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02311750010012-Master_Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Tingkat keparahan (severity) penyakit diabetes dapat dianalisis dengan mengetahui perilaku lengkap pantulan difus melalui sistem pengukuran kadar glukosa darah berbasis Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS). Non-invasive ini bergantung pada banyak aspek seperti diagnosis yang akurat, biaya, dan mobilitas. Kuantifikasi parameter optik yang akurat dapat dicapai dengan memodelkan propagasi cahaya pada jaringan biologis. Model numerik berbasis Finite element method (FEM) menawarkan keunggulan dalam keakuratan yang tinggi, kecepatan dan fleksibilitas dibandingkan dengan pendekatan pemodelan lainnya. Propagasi cahaya difus pada jaringan kulit manusia yang memiliki struktur kompleks (yang dimodelkan sebagai struktur multilayer) perlu dikaji lebih lanjut, sehingga pada penelitian ini dilakukan simulasi propagasi cahaya difus pada kondisi tissue diabetik dengan menggunakan FEM. Model jaringan kulit yang digunakan pada simulasi ini terdiri dari empat layer, yaitu epidermis, dermis papilari, dermis darah, dan dermis retikuler. Pengaruh distribusi fluensi pada setiap lapisan jaringan kulit dengan parameter optik (μ_a,μ_s, dan fglucose) yang berbeda dianalisa. Simulasi propagasi cahaya difus pada model tissue diabetik menggunakan FEM, dilakukan untuk mengetahui jarak sumber-detektor yang optimal untuk pengukuran kadar glukosa menggunakan DRS pada panjang gelombang 633 nm, 760 nm, 830 nm, 970 nm, dan 1000 nm. Pada panjang gelombang 633 nm, jarak sumber-detektor yang optimal untuk pengukuran adalah pada rentang 0 – 3 mm, sedangkan pada panjang gelombang 760 nm, 830 nm, 970 nm, dan 1000 nm, perbedaan fluensi masih dapat diamati pada jarak> 5 mm. Pengukuran kadar glukosa menggunakan sistem DRS pada panjang gelombang 633 nm, 970 nm, dan 1000 nm memiliki sensitivitas pengukuran yang lebih baik dibanding pada panjang gelombang 760 nm dan 830 nm. Pengukuran kadar glukosa darah dengan DRS pada 970 nm memiliki sensitifitas yang baik pada rentang jarak source-detector 2,58 mm – 3,27 mm, untuk kulit berpigmen cerah sampai gelap. ==================================================================================================== The severity of diabetes can be analyzed by knowing the complete behavior of diffuse reflection through a blood glucose level measurement system based on Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS). Non-invasive depends on many aspects such as accurate diagnosis, cost, and mobility. Accurate quantification of optical parameters can be achieved by modeling the propagation of light on biological tissue. Numerical model based, The Finite Element Method (FEM) offers advantages in high accuracy, speed and flexibility compared to other modeling approaches. Diffuse light propagation in human skin tissue that has a complex structure (which is modeled as a multilayer structure) needs to be studied further, so that in this study a diffuse light propagation simulation was carried out in diabetic tissue conditions using FEM. The skin tissue model used in this simulation consists of four layers, namely the epidermis, papillary dermis, blood dermis, and reticular dermis. The effect of fluence distribution in each layer of skin tissue with different optical parameters (μa ,μs , dan fglucose) was analyzed. Diffuse light propagation simulations in the diabetic tissue model using FEM were carried out to determine the optimal source-detector distance for glucose level measurements using DRS at 633 nm, 760 nm, 830 nm, 970 nm, and 1000 nm wavelengths. At a wavelength of 633 nm, the optimal source-detector distance for measurement is in the range of 0 - 3 mm, while at wavelengths of 760 nm, 830 nm, 970 nm, and 1000 nm, the difference in fluence can still be observed at distances> 5 mm. Glucose levels measurement using the DRS system at 633 nm, 970 nm, and 1000 nm wavelengths has a better measurement sensitivity than at 760 nm and 830 nm wavelengths. Measurement of blood glucose levels with DRS at 970 nm has good sensitivity in the detector-distance range of 2,58 mm – 3,27 mm, for light to dark pigmented skin.

Item Type: Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords: Diabetes, Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS), Finite element method (FEM), pengukuran kadar glukosa.
Subjects: Q Science > QC Physics > QC389 Light--Transmission--Mathematical models.
Q Science > QC Physics > QC451 Spectroscopy
T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method
Divisions: Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Physics Engineering > 30101-(S2) Master Thesis
Depositing User: Firda Julianita Pradina Putri
Date Deposited: 08 Mar 2021 03:30
Last Modified: 21 Oct 2021 07:27
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/83742

Actions (login required)

View Item View Item