Закономерности взаимодействия лазерного излучения с биологической тканью, создание на их основе специализированного биофотометра

• Автор: Лапаева, Людмила Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Анализ современных достижений лазерной клинической биоспектрофотометрии.
1.1. Состояние проблемы взаимодействия лазерного излучения с биообъектами
1.2. Теоретические методы исследования взаимодействия лазерного излучения с биологическими объектами
1.3. Экспериментальные методы биофотометрии. Конструкции биофотометров
1.4. О метрологическом обеспечении биофотометрии
Выводы к главе
ГЛАВА П. Экспериментальные клинические исследования взаимодействия лазерного излучения с биологической тканью на спектроанализаторе ЛЭСА
2.1. Методика и аппаратура при проведении клинических исследований
2.2. Разработка методов калибровки аппаратуры
2.3. Применение лазерной биоспектрофотометрии для диагностики поверхностных онкологических заболевании
2.4. Эндоскопические исследования эрозивно-язвенных поражений желудочно-кишечного тракта
2.5. Анализ экспериментальных данных
Выводы к главе
ГЛАВА Ш. Разработка количественных критериев результатов диагностики
3.1. Анализ подходов к обработке биофотометрической информации
3.2. Оценка основных погрешностей биофотометрической диагностики
3.3. Коэффициенты флюоресцентной и биофотометрической контрастности
3.4. Статистический анализ погрешностей коэффициента флюоресценции, модифицированного коэффициента флюоресцентной контрастности и коэффициента биофотометрической контрастности
Выводы к главе
ГЛАВА IV. Обоснование и расчет конструктивных параметров специализированного биофотометра.
4.1. Научно-обоснованные медико-технические и метрологические требования к биофотометру
4.2. Разработка конструкции специализированного биофотометра
4.3. Конструктивные параметры биофотометра
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Использование в медицине лазерного излучения для лечения различных заболеваний началось два десятилетия назад после освоения серийного производства лазерных оптических генераторов.
Биологическая ткань достаточно сложна, поэтому общая картина взаимодействия низкоинтенсивного лазерного излучения в световом диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного с биологическими тканями и жидкостями далека от завершения в смысле строгого научного обоснования и понимания всех механизмов действия лазерного излучения на биоткань. Пока несомненно лишь одно - лазерное излучение обладает самым разнообразным, многофакторным воздействием на биоткань. Особенности и степень его воздействия зависят от геометрии излучения, его энергетических, спектральных и временных характеристик, а также от оптических и других биофизических свойств самой ткани.
В настоящее время методы лазерной медицины используются в хирургии, терапии, стоматологии, офтальмологии, гинекологии, педиатрии, ветеринарии и других областях медицины [1-14]. Особую актуальность приобрела лазерная медицина после того, как для лечения онкологических заболеваний был предложен эффективный метод фотодинамической терапии, использующий возможность селективного спектрального воздействия лазерного излучения на фотоакцепторы опухолевых клеток [15,16].
Одним из перспективных направлений на сегодняшний день в лазерной медицине является лазерная оптическая диагностика (ЛОД - диагностика). Она способна дополнить существующие методы лабораторного клинического анализа и может использоваться в самых различных областях медицины - хирургии, онкологии, эндоскопии, урологии.
Это направление предполагает использование низкоинтенсивного лазерного излучения для зондирования тканей и органов с целью получения по отраженному (рассеянному) сигналу диагностической информации о состоянии обследуемого органа. Преимущества его очевидны. Оно является немедикаментозным, неинвазивным способом воздействия, обладает широким спектральным диапазоном, канализацией энергии по световодным каналам, возможностью электронного компьютерного контроля и другими преимуществами. [17,18].
Основополагающими работами отечественных авторов в этой области явились работы В. В. Приезжева, В. В. Тучина, Н. Д. Девяткова, О. К. Скобелкина, А. Р. Евстигнеева, М. Т. Александрова, В. Б. Лощенова, В. В. Черного, Д. А. Рогаткина и др., которые позволили, в основном, сформулировать основные преимущества и проблемы лазерной медицинской диагностики и наметить пути их решения.
Проведенный анализ зарубежной литературы показал, что учеными разных стран (Т. Flock, В. Wilson, G. Yoon и др.) делаются попытки на основе экспериментальных данных вычислить оптические характеристики среды с привлечением теоретического аппарата теории рассеяния [19-24]. Но количественные показатели оптических коэффициентов изменяются в широких пределах, данные авторов трудно сопоставить и анализировать. Поэтому

длиной волны Х2 за счет явления светорассеяния во фторопласте распределяется внутри его объёма. При этом часть излучения выходит наружу в обратном направлении. Изменяя концентрацию красителя, можно подобрать её таким образом, что вышедшая в обратном направлении интенсивность флюоресценции будет соответствовать аналогичной интенсивности флюоресценции биотканей как в норме, так и при различных патологиях, например, онкологических новообразованиях разной степени тяжести.
Амплитудная калибровка осуществляется путем сравнения интенсивности флюоресценции от объекта исследования с одной из калибровочных кривых, зафиксированных на экране монитора и изображенных на рис. 2.4-2.5. Эти кривые, поочередно получаемые при взаимодействии лазерного излучения и содержащегося в ячейках флюоресцирующего красителя в различной концентрации, служат для врачей критериями оценки наличия или отсутствия воспалительного процесса, а также степени тяжести патологии объекта исследования.
На устройство для калибровки аппаратуры подана заявка и получено приоритетное решение [57].
2.3 Применение методов лазерной биоспектрофотометрии для диагностики поверхностных онкологических заболеваний.
В структуре онкологической заболеваемости злокачественные опухоли кожи и слизистых оболочек видимой орофоренгиальной зоны занимают одно из ведущих мест. Современные методы лечения подобных раковых заболеваний обеспечивают стойкое излечение лишь при ранних стадиях. Зарубежные и отечественные