当人体出现生理、病理功能改变时，往往会在皮肤组织及功能上直接表现出来。而皮肤内部的主要成分，如含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白、以及黑色素等，在可见近红外波段都具有明显的吸收特性，因此，基于反射光谱的测量与谱分析方法，为理解皮肤生理特性，了解皮肤中多种成分的含量及变化，以及生理病理特性提供了重要手段。但皮肤所具有的多层结构及组分差异，现有的反射谱分析方法往往不能真实模拟皮肤结构；而入射-出射的光纤探测使得现有很多理论无法直接应用。
　　武汉光电国家实验室生物医学光子学功能实验室的朱丹教授研究小组，针对现有反射谱分析中存在的问题，建立了基于双层皮肤结构的逆向蒙特卡罗模拟的反射谱分析法。考虑皮肤表皮层、真皮层组分及结构特点，针对不同层的光学特性参数，利用蒙特卡罗模拟建立了光学特性参数与皮肤反射强度相对应的查找表格。然后将该查找表和反射光谱测量的逆向分析算法相结合，获取了皮肤组织的生理特性参数。并通过一系列人体实验，包括不同人种的皮肤色素、多种外因作用引起的血氧及血容检测，并与其它方法进行了比较，对该分析方法的准确性进行了定量评估，证明其在无损获取皮肤多生理参数的有效性与可靠性。本方法将有望用于皮肤疾病检测、疗效特别是美容疗效的评估。
　　该研究以标题为“ 基于双层蒙特卡罗模拟的人体皮肤反射光谱的分析”（Lookup-table-based inverse model for human skin reflectance spectroscopy: two-layered Monte Carlo simulations and experiments），于2014年1月21日在国际学术期刊Optics Express上发表。本工作得到国家自然科学基金创新群体(Grant No. 61121004)、国家自然科学基金(No. 81171376）、教育部博士点基金(No. 20110142110073)的支持。
　　发表文章信息：X. Zhong, X. Wen, and D. Zhu, "Lookup-table-based inverse model for human skin reflectance spectroscopy: two-layered Monte Carlo simulations and experiments," Opt. Express 22, 1852-1864 (2014).

　　　　　　　　　图1. 查找表

　　　　　　　　　　　　图2. 不同肤色人种反射谱分析的典型结果

　　　　　　　　　图3. 动静脉阻断过程中血液体积分数和血氧饱和度的变化