Исследование взаимосвязи между эффективностью лазерного фототермолиза с участием золотых наночастиц и оптическими характеристиками биотканей

• Автор: Ревзина, Елена Мстиславовна
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Обзор литературы и постановка задач исследования
1.1. Особенности распространения и рассеяния в биотканях
1.2. Спектральные характеристики нормальных и патологически
измененных биотканей
1.3. Особенности спектральных характеристик обратного светорассеяния
дисперсных систем в зависимости от расстояния между источником и приемником излучения с ограниченной
апертурой
Глава 2 Исследование спектров диффузного светорассеяния при малом расстоянии между освещающим и приемным волокнами с ограниченной апертурой
2.1. Методика численного моделирования спектров обратного
светорассеяния
2.2. Влияние расстояния между освещающим и приемным волокном на
спектры диффузного рассеяния непоглощающих дисперсных систем (для частиц разного размера)
2.3. Зависимость спектральных характеристик от концентрации
рассеивающих частиц
Глава 3 Методика и экспериментальные установки измерения спектров обратного светорассеяния
3.1. Установка для снятия спектров диффузного отражения
3.2. Характеристики модельных объектов, используемых в
экспериментах по спектроскопии диффузного светорассеяния
3.3. Сопоставление результатов экспериментальных исследований
тестовых объектов на различных волоконно-оптических спектрометрах
3.4. Сравнительный анализ спектральных характеристик тестовых

объектов, полученных на стандартном спектрометре и на волоконно-оптическом
3.5. Влияние отклонения оси волоконного световода от нормали к
поверхности объекта на результаты спектральных измерений .57 Глава 4. Спектры обратного диффузного светорассеяния дисперсных
систем, содержащих локальные поглощающие включения
4.1. Закономерности изменения спектральных характеристик системы
поглощающих частиц в зависимости от кратности рассеяния
4.2. Особенности спектров обратного рассеяния сильно поглощающих
частиц в окружении непоглощающих рассеивателей
4.3. Оценка предельной глубины визуализации частиц в биоткани по
спектрам рассеяния (при различной геометрии эксперимента и
концентрации поглощающих частиц)
Г лава 5. Взаимосвязь спектральных характеристик объекта с динамикой
температуры при лазерном нагреве
5.1. Методика термографических исследований
5.2. Корреляция между спектральными характеристиками модельных
объектов и динамикой температуры при лазерном воздействии
Заключение и выводы
Список использованной литературы

Введение
Актуальность темы
В настоящее время интенсивно развиваются лазерные методы медицины, в частности лазерная гипертермия новообразований. Для достижения необходимого терапевтического эффекта лазерной гипертермии применяются различные термофотосенсибилизаторы, наиболее эффективными из которых являются золотые наночастицы. Уровень накопления
термофотосенсибилизаторов в биологических тканях зависит от времени, поэтому важно проводить облучение в период их максимального накопления. При этом должна достигаться необходимая температура во всем объеме опухолевой ткани, так как недостаточный нагрев может стимулировать рост опухоли. Развитие метода лазерной гипертермии сдерживается отсутствием надежных неинвазивных методик определения оптимальных условий облучения. При этом важно определение как оптических характеристик собственно биоткани в каждом конкретном случае, так и степени селективного накопления термофотосенсибилизаторов в биоткани. От учета спектральных особенностей биоткани и количества накопленных в ней термофотосенсибилизаторов зависит выбор корректной плотности мощности и времени облучения.
В данной диссертационной работе предлагается использовать метод спектроскопии обратного диффузного светорассеяния для предварительной оценки эффективности лазерного нагрева различных биотканей в зависимости от концентрации термофотосенсибилизаторов.
Методы, основанные на отражательной спектроскопии биологических тканей, в настоящее время успешно применяются в in vivo исследованиях и мониторинге биотканей [1]. Спектральный состав диффузно отраженного биотканью излучения несет информацию о структуре биоткани, пространственном распределении хромофоров внутри биоткани и их концентрации, интенсивности происходящих в биоткани метаболических

диаметром 20 нм. Спектральная зависимость сечения рассеяния такой частицы с показателем преломления 1.44, помещенной в водную среду, представлена на рисунке 2.3. На том же рисунке показан фактор анизотропии рассеяния g данной частицы.
400 500 600 700 800 900 1000 длина волны, нм

400 500 600 700 800 900 1000 длина волны, нм
Рис. 2.3. Спектральные характеристики изолированной непоглощающей частицы диаметром 20 нм и показателем преломления 1.44. а) сечение рассеяния, б) фактор анизотропии рассеяния.
Частицы такого малого размера рассеивают в соответствии с законом Рэлея, интенсивность рассеяния обратно пропорциональна четвертой степени длины волны. Фактор анизотропии рассеяния § близок к нулю, рассеяние почти изотропно, однако для коротких длин волн превышение рассеяния вперед над рассеянием назад несколько более выражено.
При моделировании обратного диффузного рассеяния в сильно разреженной системе таких частиц, когда реализуется режим преимущественно малократного рассеяния, регистрируемая спектральная зависимость интенсивности обратного рассеяния качественно совпадает со спектральной зависимостью сечения рассеяния изолированной частицы, представленной на рисунке 2.3. При увеличении концентрации рассеивающих частиц и соответственно возрастании доли многократного рассеяния вид