Биофизические механизмы воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на биологические ткани и оптические методы диагностики их состояния

• Автор: Прокопьев, Владимир Егорович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 282 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. История вопроса .

1.2. Диагностика патологических тканей и злокачественных новообразований

по флуоресценции эндогенных и экзогенных флуорохромов.

1.3. Фотодинамическая диагностика и терапия поверхностного

рака мочевого пузыря .

1.4. Низкоинтенсивная фототерапия болезней различной этиологии

1.4.1. Анализ биофизических и физиологических механизмов формирования клинических эффектов .

1.4.2. Фотоакцепторы и их роль в спектральнозависимых

биологических и терапевтических эффектах
1.4.3. Эффекты в биологических тканях зависящие от дозы излучения. ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА И МЕТОДИКИ КЛИНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Экспериментальная техника
2.2. Высокочувствительная стробируемая телевизионная система
регистрации изображений и спектров
2.3. Источники излучения
2.4. Преобразование излучения ХеС1 на длине волны 8 нм
при ВКР в парах металлов
2.5. Преобразование высококогерентного излучения ХеС1лазера при ВКР
в газообразном водороде.
2.5.1. Экспериментальная установка.
2.5.2. Экспериментальные результаты.
Эффективность преобразования.
Спектральные характеристики
Пространственные и временные характеристики
2.5.3. Обсуждение .
2.6. Универсальный спектральный блок.
2.7. Методы обработки и анализа спектров и изображений тканей
2.7.1.Спектроскопические методы обработки результатов измерений
2.7.2. Система и программы обработки, запоминания и анализа данных
2.8. Подготовка биологического материала для измерений.
2.9. Методика обработки результатов
2 Выводы.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕЛЬНОЙ КРОВИ И Е КОМПОНЕНТОВ
3.1. Методика и техника исследований спектральных характеристик крови.
3.2. Спектры поглощения и флуоресценции цельной крови
и форменных элементов
3.3. Спектры поглощения и флуоресценции сыворотки, плазмы
и разведнной цельной крови нормальных и больных доноров
3.4. Спектры люминесценции образцов цельной крови и е компонентов в видимой области под действием световых, электронных и рентгеновских пучков
3.5. Спектры поглощения крови и е компонентов в инфракрасной области
3.6. Результаты исследования спектральных характеристик мембран эритроцитов.
3.7. Исследования изменений спектральных характеристик крови i vi
при воздействии излучения лазера с 2.8 нм
ГЛАВА 4. УСЛОВИЯ СИНТЕЗА И НАКОПЛЕНИЯ ПОРФИРИНОВ В КУЛЬТУРЕ КЛЕТОК МИЕЛОЛЕЙКОЗА ЛИНИИ К2 В КУЛЬТУРЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ 5АЛК
4.1. Материалы и метод.
4.2. Результаты и обсуждение.
4.3. Выводы
ГЛАВА 5. БИОФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КРАСНОГО ДИАПАЗОНА СПЕКТРА С КРОВЬЮ
5.1. Материалы и методы исследований.
5.2. Исследование системы регуляции агрегатного состояния крови
5.3. Основные механизмы генерации активных форм кислород.
5.3.1. Фотодиссоциация молекул оксигемоглобина
5.3.2. Фотодинамический эффект
5.3.3. Фотогальванический эффект
5.4. Динамика изменения продуктов фотоокислительных процессов
в ходе лазерной терапии
5.5. Поведение системы антиоксидантной защиты при проведении
лазерной терапии.
5.6. Реакция системы регуляции агрегатного состояния крови
5.6.1. Параметры при ЛТ.
5.6.2. Параметры при увеличении времени облучения.
5.7. Морфофункциональные и цитохимические характеристики периферического звена эритрона.
5.8. Изменение систем клеточного и гуморального иммунитета при ЛТ
5.9. Исследование функциональной активности и
цитохимических характеристик нейтрофилов в ответ на ЛТ.
5 Состояние вегетативной нервной системы и гормонального
статуса при проведении ЛТ
5 Широкополосные источники электромагнитного излучения
красного диапазона в комплексной терапии язвенной болезни.
5 Прогнозирование результатов ЛТ.
5 Краткое обсуждение полученных результатов
ГЛАВА 6. СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛИЗИСТОЙ ЖЕЛУДКА В НОРМЕ И ПРИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЯХ
6.1. Материалы и методы
6.2. Спектры поглощения слизистой желудка
6.3. Спектры флуоресценции слизистой желудка в норме и при аденокарциноме при одночастотном возбуждении.
6.4. Спектры флуоресценции слизистой желудка при многочастотном возбуждении
6.5. Выводы
ГЛАВА 7. ТРАНСУРЕТРАЛЬНАЯ ДИАШОСТИКА И РЕЗЕКЦИЯ СЛИЗИСТОЙ МОЧЕВОГО ПУЗЫРЯ
7.1. Техника и методика исследований.
7.2. Трансуретральная резекция слизистой мочевого пузыря под
контролем экзогенной флуоресценции.
7.3. Исследование десенсибилизированных естественных спектральных характеристик слизистой мочевого пузыря в норме и при злокачественных новообразованиях.
7.4. Прижизненная спектрометрическая диагностика злокачественных опухолей мочевого пузыря с помощью излучения ртутной дуговой лампы
Основные результаты и выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


А. 0 нм трехкратному иону железа находящемуся в плазматической мембранах эритроцитов больных в определенном координационном положении. При этом, полоса флюоресценции цельной крови в норме с максимумом на длине волны 5 5 нм, также принадлежит трехкратным ионам железа, однако находящимся в другом координационном положении, чем для патологических образцов. Таким образом, в работе впервые измерены спектры рентгенофлуоресценции цельной крови и ее компонент и показано, что спектры флюоресценции нормальных образцов крови здоровых доноров и больных ЯБЖ и раковыми болезнями существенно отличаются друг от друга. Целью работ описанных в четвертой главе явилось изучение условий синтеза порфиринов и уточнение их спектров флуоресценции при использовании 5АЛК в качестве метаболического предшественника в гемопоэтических и лимфоидных клетках в норме и на модели клеточной лейкозной линии К2 в эксперименте i vi. Кроме того, исследовалась возможность фотодинамического действия излучения лазера на эти клетки. В работе использовали клетки миелолейкоза человека К2, клетки костного мозга, мононуклеарные клетки, лимфоциты периферической крови, вступившие в реакцию бластгрансформации и эритроциты выделенные из периферической крови здоровых доноров. На основе измерения спектров флуоресценции образцов микрокультур, указанных выше, обнаружено, что полоса флюоресценции в красной области спектра с максимумом интенсивности вблизи длин волн 0 нм и слабой широкой полосой в области 0 нм, наблюдается только в суспензии клеток миелолейкоза К2. Коротковолновую полосу спектра флуоресценции на длинах волн вблизи 0 нм исследуемого раствора, можно разложить на две составляющие, с максимумами интенсивности полос на Х 5 нм и А, нм. Первая из этих полос наблюдается в чистых растворах супернатанта, а вторая соответствует полосе флуоресценции ПП IX в клетках. Полоса флюоресценции в длинноволновой области с максимумом на X 5 нм характерна для димерных форм молекул ПП IX и регистрируется при относительно высоких концентрациях этих молекул как в супернатанте так и в клетках. Таким образом, эти сравнительные исследования i vi по изучению накопления ПП IX эритроцитами, клетками костного мозга, нормальными лимфоцитами, лимфоцитами, активированными митогеном ФГА и клетками миелолейкоза К2, показали исключительно высокую степень избирательности накопления данного вещества в опухолевых клетках по сравнению с нормальными клетками. М 5АЛК в течение 4 ч, подвергали фотооблучению на длинах волн нм источник излучения ксеноновая лампа и на длине волны 2,8 нм источник излучения НеЫелазер при сравнимых интенсивностях облучения 0,3 мВтсм2 в течение мин. После облучения интенсивность флюоресценции на длине волны 5 нм была снижена более чем на в суспензии миелолейкозных клеток, облученных светом при X 0 нм, в то время как облучение суспензии клеток светом при X 2,8 нм не приводило к аналогичному эффекту. При этом в первом случае облучение привело к гибели клеток, а во втором к . Эти факты можно объяснить значительным уровнем фотомодификации молекул протопорфирина IX в супернатанте под действием излучения на длине волны 0 нм и фотодинамическим эффектом в клетках под действием излучения на длине волны 2,8 нм. Спустя ч после фотодинамической обработки количество погибших клеток миелолейкоза К2 возросло до , в то время как число облученных эритроцитов и клеток нормального костного мозга, уменьшилось лишь на 2 по сравнению с необлученными клетками контроля. В пятой главе изложены клинические и лабораторные исследования и работы направленные на выяснение биофизических механизмов внутривенной лазерной терапии язвенной болезни желудка излучением НеЫелазера с длиной волны 2,8 нм. Нами пролечено 0 больных язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки. В случаев получен положительный терапевтический эффект, выражавшийся в снижении интенсивности болей, ускорении сроков заживления язвы с до дней с образованием нежного розового рубца, а при язвах небольших размеров с эпителизацией. ВЛОК в предлагаемом режиме использовалась в качестве монотерапии.