Развитие методов оптической томографии для медицинских и биологических применений

• Автор: Каменский, Владислав Антониевич
• Шифр специальности: 03.01.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 259 с. : ил.

Список сокращений и условных обозначений,

использованных в работе

ОКТ - оптическая когерентная томография,

ОКМ - оптическая когерентная микроскопия,

КП ОКТ - кросс-поляризационная ОКТ,

КПОС — кросс-поляризационная отражательная спектроскопия,

ОДТ — оптическая диффузионная томография,

ДФТ - диффузионная флуоресцентная томография,

ИК - инфракрасное,

ВЧ — высокочасточное,

Нч — низкочастотное,

Ex-vivo исследование - исследование послеоперационного препарата биоткани,
In — vivo — исследование на живом организме,
ННЬ - дезоксигемоглобин НЬС>2. оксигемоглобином п — показатель преломления,
УЗИ - ультразвуковое исследование,
ВФТТ - волны фотонной плотности,
ТіОг- оксид титана.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ИССЛЕДОВАНИЕ БИОТКАНЕЙ МЕТОДАМИ ОПТИЧЕСКОЙ ТОМОГРАФИИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1 Предпосылки создания оптической томографии 2.
1.2 Актуальность разработки неинвазивных методов оптической 26 диагностики
1.3 Исследование биотканей методом ОКТ и его модификаций 2 В КП ОКТ и ОКМ
1. 4 Развитие оптической диффузионной томографии 3 В
1.5 Развитие кросс-поляризационной оптической спектроскопии
1.6 Использования наночастиц для контрастирования изображений 42 оптической томографиип
1.7 Краткое описание теоретическое исследование 4-5 рассеяния и распостранения оптического излучения биотканью
1.8 Заключение
ГЛАВА 2. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ОКТ ИЗОБРАЖЕНИЙ МЯГКИХ 4
ТКАНЕЙ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ НЕОПЛАСТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОКТ НАБЛЮДЕНИЕ ГРАНИЦ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ ОПУХОЛИ ГОРТАНИ
2.1 ОКТ и ОКМ изображения мягких биотканей
2.2 Методика проведения органосохраняющих операций <30 под контролем ОКТ
2.2.1 Материалы и методы
2.2.2 Определение неопластических изменений
2.2.3 Методика маркирования границ опухоли
2.2.4 Методика лазерной эксцизии
2.3 Заключение
ГЛАВА 3. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ КРОСС-ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ <
ТОМОГРАФИИ И КРОСС-ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОБРАЗОВАНИЙ
3 Л Исследование биотканей животных и человека методом
кросс-поляризационной ОКТ
3.2 Развитие метода КП ОКТ для диагностики злокачественных 71 образований
3.2Л Материалы и методы
3.2.2 Результаты экспериментального исследования
3.3 Развитие метода КПОС для мониторинга границы
злокачественных образований
3.3.1 Материалы и методы
3.3.2 Результаты экспериментального исследования Схема прибора
3.3.3 Результаты экспериментов с модельными средами и биотканями
3.3.3.1 Эксперимент на модельной среде
3.3.3.2 Эксперимент на ex vivo образцах
3.3.3.3 Эксперимент in vivo
3.4 Заключение
ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
БИОТКАНИ КОМПРЕССИЕЙ И ДИФФУЗИЕЙ НАНОРАЗМЕРНОГО КОЛЛОИДНОГО ЗОЛОТА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИНФОРМАТИВНОСТИ ОКТ
4.1 Комплексная оценка возрастных морфофункциональных 94 особенностей кожи
4.1 Метод увеличения глубины визуализации 99 и контрастности слоев поверхностных биотканей компрессией
4.1.1 Материалы и методы
4.1.2 Результаты исследования компрессии на ex-vivo препаратах
4.1.3 Результаты исследования компрессии in-vivo
воздействия с результатами морфологического исследования. Однако вопрос о том, что может наблюдать ОКГ, не был до конца изучен.
На конференции BIOS' Europe - 96 были представлены два доклада по возможности регистрации ОКТ термически пораженных зон [69;70] и соответствия ОКТ наблюдаемой зоны с результатами традиционного морфологического исследования.
Один из них - доклад, представленный нашей группой, показывал возможность наблюдать кинетику поражения биоткани in situ. Дальнейшие наши исследования [71] показали, что ОКТ позволяет выявлять различные механизмы абляцни и дает возможность наблюдать не только кинетику формирования абляционного кратера in situ, но и наблюдать за'процессами в биовеществе в доабляционных режимах. Наблюдение за термически пораженной зоной, возникающей после воздействия лазерного излучения, позволяет контролировать в реальном'времени процесс операций.
Современные медицинские технологии базируются на фундаментальных исследованиях в физике, химии и биологии. В последние годы в мире существует большой интерес к теоретическому и экспериментальному изучению' воздействия излучения лазеров инфракрасного (ИК) диапазона на биологические среды [72]. На крупных конференциях традиционно- представлены работы по экспериментальному исследованию и теоретическому моделированию процесса изменения формы биоткани (хрящей) лазерами ИК диапазона [73-75], абляции ИК излучением твердых биотканей [76], исследованию коагуляционных свойств биообьектов [77,78].
Значительное внимание в литературе уделяется эффекту лазерной абляции, удалению вещества под действием лазерного излучения. При лазерной абляции формируется термически пораженная зона, соприлегающая к абляционному кратеру. Последние гистологические исследования [79,80] показывают, что зона поражения зависит не только от коэффициента