Мониторинг состояния биотканей методами поляризационно-отражательной и флуоресцентной спектроскопии

• Автор: Овчинникова, Ирина Алексеевна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Количественная оценка содержания хромофоров в биотканях методами отражательной и флуоресцентной спектроскопии
1.1. Количественная оценка содержания хромофоров в кожной ткани по спектрам диффузного отражения.

1.1.1. Эффективная оптическая плотность рассеивающей среды

1.1.1.1. Среда с однородным распределением

хромофоров

1.1 Л.2. Тонкий поглощающий слой, помещенный в рассеивающую среду

1.1.2. Феноменологическая модель кожи для анализа спектров диффузного отражения.

1.2. Количественная оценка содержания хромофоров в кожной ткани по спектральным распределениям степени поляризации диффузно отраженного излучения.
1.2.1. Феноменологическая модель релаксации линейной поляризации света, распространяющегося в неупорядоченной многократно рассеивающей среде
1.2.2. Влияние поглощения многократно рассеивающих сред на степень остаточной поляризации обратно рассеянного излучения с исходной линейной поляризацией
1.2.2.1. Феноменологическое описание
1.2.2.2. Модельные эксперименты.
1.2.3. I viv поляризационная отражательная спектроскопия кожи
человека
1.3. Количественная оценка содержания хромофоров в биоткани но спектрам ее автофлуоресценции
1.3.1. Эффективная оптическая плотность тонкого поглощающего слоя, помещенного в рассеивающую среду
1.3.2. Феноменологическая модель для анализа спектров АФ кожной ткани
1.4. Сравнительный анализ оценки хромофорного состава биоткани с использованием разных спектроскопических методов.
1.5. Выводы
Глава 2. Поляризационная визуализация биотканей
2.1. Разностная поляризационная спектроскопия биологических тканей.
2.1.1. Феноменологическая модель формирования разностного поляризационного спектра обратно рассеянного биотканями света.
2.1.2. Модельные измерения в условиях i vi
2.1.3. I viv разностная поляризационная отражательная спектроскопия кожи человека.
2.2. Влияние анизотропии кожной ткани на состояние поляризации рассеянного света с исходной линейной поляризацией.
2.2.1. Методика определения оптической анизотропии в рассеивающих средах.
2.2.2. Измерения поляризационных характеристик прошедшего
2.2.2.1. Модельные измерения.
2.2.2.2. Измерения на образцах кожной ткани i vi.
2.2.3. Измерения поляризационных характеристик обратно рассеянного света.
2.2.3.1. Модельные измерения.
2.3. Выводы.
Глава 3. Исследование биотканей комбинированным методом отражательной и флуоресцентной спектроскопии
3.1. Коррекция проявления эффекта внутреннего поглощения в спектрах АФ биоткани
3.1.1. Метод коррекции АФ кожной ткани
3.1.2. Модельные измерения в условиях i vi
3.2. Комбинированный метод отражательной и флуоресцентной
спектроскопии как метод исследования многослойных биологических структур
3.2.1. Многоволновый метод диагностики биотканей
3.2.2. Модельные исследования флуоресценции многослойной рассеивающей среды
3.2.2.1. Модельная среда
3.2.2.2. Результаты экспериментов.
3.2.3. Корреляционное уравнение для модели многослойной
3.2.3.1. Влияние толщины эпителиального слоя фантома.
3.2.3.2. Влияние содержания крови в субэпителиапьном слое фантома.
3.2.3.3. Влияние изменения биохимического состава фантома.
3.2.3.4. Корреляционное выражение для дифференциации патологических изменений цервикальной ткани.
3.3. Выводы.
Заключение
Библиографический список использованной литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Исследование влияния поглощающих свойств биоткани на спектральную зависимость степени поляризации диффузно отраженного света с начальной линейной поляризацией и разработка на основе полученных результатов методики количественной оценки содержания в биоткани хромофоров. Исследование спектрального состава разностного спектра ко и кроссполяризованной составляющих диффузно отраженного биотканью линейно поляризованного излучения и разработка на основе полученных результатов методики определения структуры ее приповерхностного слоя. Разработка поляриметрической методики определения оптической анизотропии рассеивающих сред, в том числе биотканей, и исследование на основе разработанной методики оптической анизотропии кожной ткани. Разработка метода коррекции спектра АФ кожной ткани, основанного на комбинированном использовании результатов измерений спектров АФ и диффузного отражения биоткани. Исследовать УФ возбужденную флуоресценцию модельных образцов, адекватно отражающих структуру и биохимический состав цервикальной ткани в норме и патологии, и на основе полученных результатов сформулировать корреляционное выражение, позволяющее оценивать происходящие в биоткани морфофункциональные изменения. Впервые исследовано влияние поглощения рассеивающей среды на степень остаточной поляризации обратно рассеянного излучения при зондировании среды линейно поляризованным светом. Разработан новый метод i viv количественной оценки содержания в биоткани поглощающих компонентов, основанный на измерении спектральной зависимости степени остаточной поляризации диффузно отраженного биотканью линейно поляризованного света. Разработан новый метод i viv оценки толщины эпидермиса кожной ткани, основанный на измерении разностного спектра интенсивностей ортогонально поляризованных составляющих диффузно отраженного кожей линейно поляризованного света. На основе разработанной поляриметрической методики впервые выявлена оптическая анизотропия кожной ткани на макроскопическом уровне. Разработан новый метод получения истинного спектра АФ кожной ткани путем коррекции проявления в наблюдаемом спектре эффекта внутреннего фильтра, основанной на комбинированном использовании результатов измерений спектров АФ и диффузного отражения кожи. Сформулировано новое корреляционное выражение для оценки морфофункциональных изменений в цервикальной ткани, включающее в себя комбинации интенсивностей флуоресценции и коэффициентов диффузного отражения биоткани, измеренных на определенных длинах волн. Результаты, полученные в процессе проведенных исследований, существенно расширяют представления о комбинированном методе флуоресцентной и отражательной спектроскопии i viv биотканей, что в свою очередь может иметь значение для целого ряда применений. Полученные результаты найдут практическое применение в биологии и медицине, в частности, в результате выполнения работы разработан комплекс методик для оценки морфофункционального состояния биотканей человека, позволяющий в условиях i viv получать объективную информацию о степени выраженности патологических и функциональных изменений, а также оценивать эффективность лечения. Фундаментальные исследования в области естественных и точных наук Е3. Грант РФФИ 3. Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается использованием современной измерительной аппаратуры, апробированных экспериментальных методик, воспроизводимостью результатов экспериментов, а также их согласованием с экспериментальными результатами, полученными другими авторами. Степень остаточной поляризации обратно рассеянного биотканью света с исходной линейной поляризацией зависит от поглощающих свойств рассеивающей среды, при этом спектральная зависимость степени остаточной поляризации качественно совпадает со спектральной зависимостью параметра эффективная оптическая плотность, определяемого по спектрам диффузного отражения биоткани. Наличие хромофора в приповерхностном слое биоткани толщиной, сравнимой с длиной деполяризации линейно поляризованного света, проявляется в уменьшении интенсивности разностного спектра ортогонально поляризованных составляющих диффузно отраженного биотканью линейно поляризованного света в спектральной области поглощения хромофора. Результаты исследований оптической анизотропии кожной ткани.