Лазерная оптико-акустическая диагностика биологических сред

• Автор: Саватеева, Елена Васильевна
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Шатура
• Количество страниц: 157 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Лазерное возбуждение УЗ импульсов в биологических средах.

Особенности оптики биологических сред

1.1. Обзор литературы

1.2. Лазерное возбуждение УЗ в однородно поглощаюшей среде.

1.3. Лазерное возбуждение УЗ в неоднородно поглощаюшей среде.

1.4. Лазерное возбуждение УЗ в рассеивающей среде

1.5. Факторы, влияющие на формирование регистрируемого сигнала

дифракция, нелинейные эффекты, диссипация.

1.6 Метод передаточных функций и процедура деконволюции.

1.6.1. Метод перадаточных функций
1.6.2. Процедура деконволюции
1.7. Два способа регистрации оптикоакустического сигнала.
Глава 2. Лазерная оптикоакустическая диагностика в режиме на просвет
2.1. Лазерная оптикоакустическая диагностики в режиме на просвет
2.2. Схема лазерного оптикоакустического спектрометра в режиме на просвет.
2.3. Тестовые и калибровочные эксперименты режиме на просвет.
2.4. Лазерная оптикоакустическая диагностика в режиме на просвет
для исследования характеристик крови
2.4.1. Измерение эффективности термооптического
преобразования крови.
2.4.2. Концентрация интенсивности света под поверхностью в крови.
2.4.3. Измерение оптических характеристик крови
2.4.4. Измерение скорости седиментации крови.
Глава 3. Лазерная оптикоакустическая диагностика в режиме на отражение .
3.1. Особенности оптоакустической диагностики п режиме на отражение.
3.1.1. Оптикоакустический сигнал, возбуждаемый широким
лазерным пучком дифракция несущественна
3.1.2. Оптикоакустический сигнал, возбуждаемый лазерным пучком
конечного диаметра дифракция вносит вклад
в формирование импульса
3.1.3. Экспериментальная проверка теории регистрации оптикоакустического сигнала в режиме на отражении
3.2. Реконструкция распределения тепловыделения
по оптикоакустическому сигналу в режиме на отражение.
3.3. Схема оптикоакустического рефлектометра
3.4. Оптикоакустическая диагностика слоистых сред.
Глава 4. Сканирующий оптикоакустический микроскоп.
4.1. Конфокальный оптикоакустический приемник,
работающий в режимена отражение.
4.2. Неинвазивная диагностика рака слизистой оболочки ротовой полости при помощи оптикоакустической микоскопии
4.2.1. Обоснование возможности диагностики раковых образований
при помощи оптикоакустической микроскопии.
4.2.2. Материалы и методы.
4.2.3. ОАмикроскопня слизистой оболочки щеки хомяков и сравнение полученных ОАизображений с гистологическими образцами
4.3 Оптикоакустический мониторинг распространения
различных веществ вглубь тканей.
4.3.1. Материалы и методы.
4.3.2. Распространение водного раствора пищевой краски
в коагулированном белке куриного яйца
4.3.3. Распространение водных растворов пищевой краски
в кожу свиньи еху1уо
Заключение.
ЛИТЕРАТУРА


Результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на следующих конференциях: -ой, -ой, -ой Annual Houston Conference on Biomedical Engineering Research, (February -, , February 8-9, , February' 8-9, ), Международных конференциях: ‘‘Biomedical Optics ” (San Jose, USA, ), ‘Biomedical optoacoustics’ ‘Biomedical optoacoustics-Il’, ‘Biomedical optoacoustics-IH’ (San Jose, USA, , , ), ECHO (Munich, Germany, ), Gordon Research Conference (New Hampshire, USA, , ), “X Conference on Laser Optics” (Санкт-Петербург, ). OSA Topical Meeting on Optical Imaging and Spectroscopy (Miami Beach, USA, ), 5-th Gordon Research Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena (Queens College, Oxford, UK, August -, ), ILLA’ (Plovdiv, Bulgaria). Основные результаты диссертации опубликованы в работах, написанных совместно с другими авторами. Список публикаций, в которых изложены основные результаты работы, приведен в конце автореферата. Результаты, представленные в диссертации, получены лично соискателем или в соавторстве при его непосредственном участии. Диссертация состоит из введения, четырех глав и списка литературы. Объем диссертации 7 страницы, в том числе рисунков и 2 таблицы. Список литературы включает 6 наименований. Во введении сформулированы основные стадии становления оитико-акустической томографии» а также цели и задачи работы. Проанализирован оптико-акустический эффект в однородно поглощающей, неоднородно поглощающей и рассеивающей средах. Предложена процедура деконволюции сигналов для получения пространственного распределения термо-оптических источников. Продемонстрированы возможности Оа-метода для получения эффективности оптико-акустического преобразования крови. Продемонстрирован эффект концентрации света под поверхностью рассеивающей среды (крови в данном случае). Показано как при помощи оптико-акустической методики возможно получение оптических коэффициентов биотканей на примере крови. Получены коэффициенты затухания крови на длинах волн 2, 7, нм в зависимости от степени оксигенации крови. Показано, что при помощи оптико-акусгичсской спектроскопии возможно определение степени оксигенации крови. Продемонстрированы возможности оптико-акустической диагостики для определения скорости оседания эритроцитов. Экспериментальные результаты, полученные с модельными средами подтверждают правильность теоретических расчетов. Предложена конструкция конфокального оптико-акустического микроскопа. Изучены аксиальное и пространственное разрешение конфокального микроскопа и его порог чувствительности. Продемонстрировано, что построение двумерных оптико-акустических картин является полезным методом для диагностики ранних стадий развития новообразований. При помощи оптико-акустической микроскопии оценены коэффициент диффузии водного раствора в однородную рассеивающую среду (коагулированный белок яйца), а также скорости миграции водных растворов в кожу свиньи єх-уіуо. Глава 1. Лазерное возбуждение УЗ импульсов в биологических средах. Особенности оптики биологических сред. Обзор литературы. Лазерное возбуждение УЗ е однородной поглощающей среде. Лазерное возбуждение УЗ в неоднородной поглощающей среде. I 4 Лазерное возбуждение УЗ в рассеивающей среде. Факторы, влияющие на формирование регистрируемого сигнала (дифракция, нелинейные эффекты, диссипация). Метод передаточных функций и процедура деконволюции. Оптико-акустический эффект это эффект возбуждения акустических сигналов в среде под действием переменного светового излучения. Хогя данный эффек т был открыт А. Беллом в году [IJ, практическое использование его стало возможно лишь после разработки новых средств измерений. Первые применения этого эффекта для исследования поглощения газов и мри создании приемников лучистой радиации [2, появились в середине XX века. Применение лазеров [4-7] в оптоакустике дало старт к бурному развитию этой области науки. В настоящее время в рамках исследования и применения оптико-акустического эффекта существует три независимых направления: фотоакустическая спектроскопия, лазерная оптоакустика и лазерный ультразвук. Наибольшее развитие получила фотоакустическая спектроскопия (см. Это направление начало активно развиваться после работы A. Rosencwaig, A. Gersho года [] и на данный момент по нему опубликовано огромное количество монографий, обзоров и трудов конференций (см.