Управление оптическими свойствами биотканей при воздействии на них осмотически активными иммерсионными жидкостями

• Автор: Башкатов, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 198 с. : ил

Введение.
1. Структура н оптические свойства биологических тканей методы определения и управления. Обзор литерату ры
1.1 Теория переноса излучения. Уравнение переноса излучения в сильно рассеивающих средах и методы его решения.

1.2 Методы определения оптических параметров биологических тканей

1.3 Структура и оптические свойства биологических тканей

1.3.1 Структура и оптические свойства склеры глаза

1.3.2 Структура и оптические свойства твердой мозговой оболочки

1.3.3 Структура и оптические свойства кожи

1.4 Диффузия жидкостей в биологических тканях.

1.5 Влияние диффундирующего раствора на набухание биоткани

1.6 Методы управления оптическими параметрами биотканей.

1.7 Выводы
2. Определение оптических парамсч ров биологических тканей
2.1 Аппаратура и методы исследования
2.2 Определение оптических параметров тканей склеры глаза, твердой мозговой оболочки человека, кожи крысы и частиц натуральною меланина.
2.3 Методика определения спектральной зависимости показателя преломления рассеивающих частиц и внутритканевой жидкости биотканей
2.4 Определение спектральной зависимости показателя преломления вещества рассеивателей склеры глаза, частиц натурального меланина и внутритканевой жидкости кожи.
2.5 Основные результаты исследований
3. Исследование влияния осмотически активных веществ на оптические свойства биотканей.
3.1 Материалы и методы исследования.
3.2 Результаты и обсуждение
3.3 Основные результаты исследований.
4. Определение коэффициентов диффузии осмотически активных веществ в
биологических тканях.
4.1 Аппаратура и методы исследований
4.2 Методика определения коэффициентов диффузии осмотически активных веществ в биологических тканях i vi
4.3 Исследование временной динамики коллимированного пропускания образцов биотканей под действием осмотически активных иммерсионных жидкостей
4.4 I vi определение коэффициентов диффузии осмотически активных веществ в биотканях
4.5 I viv исследования влияния осмотически активных веществ на оптические свойства биотканей
4.6 Оцснха коэффициента диффузии раствора глюкозы в биотканях i viv.
4.7 Основные результаты исследований
Заключение и основные результаты.
Список литературы


У. Фазовая функция рассеяния на одиночной частице обычно имеет сложную форму со многими выростами. В биологических тканях фазовые функции для каждого центра рассеяния могут быть различными, а сами рассеивающие центры часто расположены так близко друг к другу, что влияют на фазовые функции рассеяния друг друга. Для оптики биотканей в большинстве случаев важны макроскопические параметры, и поэтому, используются приближения фазовой функции, которые их хороню описывают. Уравнение переноса получается путем записи баланса энергии в сколь угодно малом объеме рассеивающей среды V Такой простой энергетический подход к формулировке уравнения переноса излучения, без использования волновых представлений, был применен еще в г. О.Д. Хвольсоном. Интегродифференциальное уравнение 1. Такое упрощение приводит к системе из ЛГ 1 связанных дифференциальных уравнений в частных производных, известной как Ру приближение теории переноса излучения , 1, 5, 1 . Эта система уравнений можег быть сведена к одному дифференциальному уравнению ДГ 1 порядка. Например, для Аг 1 необходимы чет ыре связанных уравнения, которые сводятся к единственному уравнению диффузионного типа. При этом интенсивность излучения, распространяющегося в мутной среде, может быть представлена как сумма ослабленной компоненты падающего излучения и диффузной компоненты. Согласно диффузионному приближению, диффузная компонента формируется в результате взаимодействия падающею излучения со многими частицами среды, и соответственно, ее угловое распределение лишь немного отличается от изотропного. Таким образом, основной идеей диффузионного приближения является разложение диффузной лучевой интенсивности в ряд Тейлора и шраничснис первыми его двумя членами 5, 1, 3. Диффузионное приближение имеет ряд ограничений, наиболее существенными из которых ян. Вовторых. Это условие часто не выполняется для тонких образцов биоткани. Здесь з, 1 редуцированный коэффициент рассеяния. В оптике биотканей широкое применение нашли и более простые методы решения уравнения переноса 0, такие как двухпотоковая модель КубелкиМунка, трех, четырех, и семипогоковыс модели. Это эквивалентно представлению многих потоков но методу дискретных ординат только двумя одномерная задача или шестью рехмерная задача диффузионными потоками. Такое представление естественно и весьма плодотворно при лазерном зондировании биоткани. Так, например, четырехпотоковая модель представляет собой два диффузионных потока, распространяющихся навстречу друг другу модель КубелкиМунка, и два коллимированных лазерных пучка одни падающий, а другой отраженный от задней траницы образца. Очевидно, что в данной модели направление распространения диффузионных потоков выбирается совпадающим с соответствующим направлением распространения лазерных пучков. Семипотоковая модель это простейшее трехмерное представление рассеянного излучения и падающего лазерною пучка в полубесконечной среде 1. Конечно, простота и возможность очень быстрых расчетов дозы облучения или быстрою определения оптических параметров биоткани даются ценой снижения точности расчетов. Многочисленные исследования выявили ряд недостатков этой модели, в частности неприменимость к средам с высокой анизотропией рассеяния 6, сложность учета преломляющих раниц 4, трудность пересчета параметров модели КубелкиМунка н стандартные параметры ТПИ 8. Требуемая на практике надежная послойная дозиметрия лазерного излучения внутри биоткани, проблемы оптической диффузионной томографии н спектроскопии биообъектов определяют необходимость развития методов решения задач теории переноса излучения для сред с произвольной конфигурацией и любыми граничными условиями. Для решения акнх задач перспективен метод МонтеКарло, широко применяемый для численного решеппя уравнения ТПИ в различных областях знаний астрофизике, огтгике атмосферы и океана и др В последние годы успешно развиваются приложения метода МонтеКарло в оптике биотканей , , , 0, 0, 9, 0, 0, 6, 8, , 2, 5, 6, 8, , 8, 4, 1, 5, 6, 9, 4, . Метод МонтеКарло базируется на численном моделировании транспорта фотонов в рассеивающей среде.