Спектроскопические исследования биотканей и суспензий клеток применительно к задачам лазерной диагностики и терапии

• Автор: Ярославская, Анна Никитична
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 142 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА ПЕРВАЯ. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

БИОТКАНЕЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ .

1.1. Гониофотометрические исследования биообъектов.

1.2 Спектроскопия интегрирующих сфер.

1.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния.

ГЛАВА ВТОРАЯ. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ СИЛЬНОРАССЕИВАЮЩИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ ИНТЕГРИРУЮЩИХ СФЕР

2.1. Спектрофотометр с использованием интегрирующих сфер..

2.2. Инверсный метод МонтеКарло.

2.3. .Алгоритм статистического моделирования методом МонтеКарло.

2.4. Реализация метода МонтеКарло для среды с фазовой функцией Гегенбауэра и с произвольной фазовой функцией.
2.5. Реализация метода МонтеКарло с угловым разрешением.
2.6. Учет вклада рассеянного излучения в сигнал, регистрируемый
детектором коллимированного пропускания
2.7. Ускоренный алгоритм расчета сигнала на детекторе коллимированного пропускания методом МонтеКарло.
2.8. Основные результаты и выводы
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ГОНИОФОТОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ
3.1. Гониофотометрические измерения
3.2. Гониофотометрические исследования цельной крови человека.
3.3. Гониофотометрические исследования белого вещества мозга человека.
3.4. Гониофотометрические исследования миокарда свиньи
3.5. Основные результаты и выводы.
ГЛАВ А ЧЕТВЕРТАЯ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ НАТИВЫХ
И КОАГУЛИРОВАННЫХ ТКАНЕЙ МОЗГА ЧЕЛОВЕКАЛг VI В ВИДИМОМ И БЛИЖНЕМ ИК ДИАПАЗОНАХ.
4.1. Материалы и методы
4.2. Результаты
4.3. Выводы
ГЛАВА ПЯТАЯ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СУСПЕНЗИЙ ОПУХОЛЕВЫХ
КЛЕТОК ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОПУХОЛЕЙ В УСЛОВИЯХ I I
5.1. Материалы
5.2. Методы.
5 3. Оптические свойства опухолей и суспензий раковых клеток
5.4. Основные результаты и выводы.
ГЛАВА ШЕСТАЯ. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДНОГО ОБМЕНА ХРУСТАЛИКА
ГЛАЗА ЧЕЛОВЕКА I VI С ПОМОЩЬЮ КОНФОКАЛЬНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ.
6.1. Материалы и методы.
6.2. Диффузионная модель водного обмена.
6.3. Определение коэффициента диффузии воды в хрусталике глаза человека
6.4. Основные результаты и выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Во второй главе дано описание снектрофотометрических измерений и установок с интегрирующими сферами и инверсного метода МонтеКарло МК, использованных в данной работе для исследования ряда биотканей. Рассмотрен алгоритм, позволяющий моделировать распространение света в средах с произвольной фазовой функцией однократного рассеяния. Предложена версия метода МонтеКарло, позволяющая рассчитывать угловое распределение света, рассеянного мутной средой. Описан метод учета вклада рассеянного излучения в сигнал, регистрируемый детектором коллимированного пропускания. Сигналы на детекторе коллимированного пропускания, получаемые согласно ПОР и МУП, сравнивались с результатами моделирования методом МонтеКарло. Также приведена оценка точности ПОР и МУП в зависимости от величины принимающего угла детектора коллимированного пропускания. Предложен ускоренный алгоритм расчета сигнала на детекторе коллимированного пропускания методом МонтеКарло. Представлено сравнение результатов вычислений коллимированного пропускания для модельной среды и временных затрат в случае использования вышеописанного алгоритма и стандартного МК. Третья глава работы посвящена гониофотометрическим исследованиям цельной крови человека, белого вещества мозга человека и миокарда свиньи 2. Представлено описание гониофотомегрической установки, использовавшейся для измерения индикатрис однократного и многократного рассеяния исследованных биологических тканей и жидкости. Показано, что использование различных аппроксимаций фазовой функции рассеяния приводит к различиям в определяемых оптических свойствах крови. Полученные результаты свидетельствуют, что из трех исследованных фазовых функций функция ХениГринштейна, функция Гсгснбауэра и функция Ми функция Ми наиболее адекватно описывает процесс однократного рассеяния света цельной человеческой кровью. Выявлено, что процесс однократного рассеяния лазерного излучения белым веществом мозга человека и миокардом свиньи адекватно описывается фазовой функцией ХениГринштейна. Последнее свидетельствует, что кроме фактора анизотропии , имеет место влияние более высоких моментов фазовой функции рассеяния на результирующее распределение рассеянного средой света. Четвертая глава посвящена исследованию оптических свойств нативных и коагулированных тканей головного мозга человека. Представлены результаты определения оптических свойств следующих нативных и коа1улированных образцов мозга человека белого вещества, серого вещества, мозжечка, мостика и таламуса мозга человека, а также опухолевого образования менингиомы. Образцы тканей исследовались в спектральном диапазоне от 0 до нм посредством спектрофотометра с одной интегрирующей сферой. Для определения оптических свойств по данным спектрофотометрических измерений использовался инверсный метод МонтеКарло. Полученные результаты показывают, что в процессе термокоагуляции оптические свойства тканей мозга существенно изменяются. Приведено сравнение полученных результатов с данными, опубликованными в литературе. Продемонстрировано, что оптические свойства мозга человека, измеренные в данной работе, i vi, предоставляют адекватную информацию, которую можно эффективно использовать для планирования терапевтической процедуры I i viv. В пятой главе определены оптические свойства образцов пересаженных опухолей хориоаллантоисной мембраны и образцов пересаженных опухолей мембраны желточного мешка эмбрионов цыплят, а также образцов концентрированных суспензий опухолевых клеток мелкоклеточная карцинома легких ОАТ . Приведены спектральные зависимости коэффициента поглощения, коэффициента рассеяния, фактора анизотропии и приведенного коэффициента рассеяния от 0 до 0 нм. Показаны результаты тестов, выявивших высокий уровень выживаемости клеток в экспериментальных условиях. Сравнение параметров, полученных в результате исследования, показало, что оптические свойства концентрированных суспензий опухолевых клеток близки по значениям к оптическим свойствам опухоли хориоаллантоисной мембраны, но существенно отличаются от оптических свойств опухоли мембраны желточного мешка.