Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Меглинский И. В., Боас Д. А., Йод А. Г., Чанс Б., Тучин В. В. Развитие метода корреляции флуктуаций интенсивности лазерного излучения для неинвазивного мониторинга и измерения параметров кровотока // Известия вузов. ПНД. 1996. Т. 4, вып. 6. С. 72-81.

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 1996no6p072.pdf
(загрузок: 0)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Прикладные задачи нелинейной теории колебаний и волн
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
535.36

Развитие метода корреляции флуктуаций интенсивности лазерного излучения для неинвазивного мониторинга и измерения параметров кровотока

Авторы: 
Меглинский Игорь Владиславович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Боас Дэвид Алан, Университет Тафтса
Йод Аржен Г., Пенсильванский государственный университет
Чанс Бриттон, Пенсильванский государственный университет
Тучин Валерий Викторович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Аннотация: 

В работе представлено развитие экспериментального метода мониторинга структуры биотканей, неинвазивного наблюдения и измерения динамических параметров кровотока в мышцах и коже. Метод позволяет осуществлять визуализацию н измерение параметров кровотока в больших и малых сосудах крови, сети капилляров в мышцах и других биологических тканях. Данное исследование использует оптический неинвазивный метод диффузионно-волновой спектроскопии. В методе анализируется доплеровски уширенный спектр флуктуаций интенсивности, возникающих в многократно рассеивающей динамической среде; метод также чувствителен к изменению коэффициентов рассеяния и поглощения. Это исследование полезно для обоснованных оценок и развития экспериментальных неинвазивных методов измерения динамических параметров кровотока в живой ткани, включая опухоли, и получения информации в интересах физиологии, медицины и биологии.

Ключевые слова: 
-
Список источников: 
  1. Приезжев A.B., Тучин B.B., Шубочкин Л.П,. Лазерная диагностика биологий и медицине. М.: Наука, 1989. 240 c.
  2. Tuchin VV, editor. Selected Papers on Tissue Optics. Applications in Medical Diagnostics and Therapy. Bellingham: SPIE Publ.; 1994. 700 p.
  3. Романовский Ю.М., Теплов B.A. Физические основы клеточного движения. Механизмы самоорганизации амебоидной подвижности // УФН. 1995. Т. 165, № 5. С. 555.
  4. Зимняков Д.А., Тучин B.B., Утц C.P. Исследование статистических свойств частично развитых спекл-полей применительно к диагностике структурных изменений кожи человека // Оптика и спектроскопия. 1994. Т. 76, № 5. С. 838.
  5. Kolinko VG, Priezzhev АV. Application of the time-gating technique to laser Doppler tomography of biological tissues. Proc. SPIE. 1995;2626:158-174. DOI: 10.1117/12.228662.
  6. Tuchin VV. CIS Selected papers. Coherence-Domain Methods in Biomedical Optics. Vol. 2732. Bellingham: SPIE Publ.; 1996.
  7. Shepherd AP, Oberg PA. Lasers Doppler Blood Flowmetry. N.Y.: Springer; 1990. 396 p.
  8. Приезжев A.B., Романовский Ю.М. Лазерная допплеровская спектроскопия и ее применение в биологии и медицине // Квантовая электроника. 1978. Т. 5, №10. C.2237.
  9. Silva J, Intaglietita M. The correlation of photometric signals derived from in vivo red blood cell flow in microvessels. Microvasc. Res. 1974;7(2):156-169. DOI: 10.1016/0026-2862(74)90002-8.
  10. Tanaka T, Benedek GB. Measurement of the velocity of blood flow (in vivo) using а fiber optic catheter and optical mixing spectroscopy. Appl. Opt. 1975;14(1):189-196. DOI: 10.1364/AO.14.000189.
  11. Gush RJ, King ТА, Jayson МIМ. Aspects of laser light scattering from skin tissue with application to laser Doppler blood flow measurement. Phys. Med. Biol. 1984;29(12):1463-1476. DOI: 10.1088/0031-9155/29/12/001.
  12. Bonner R, Nossal R. Model of laser Doppler measurements of blood flow in tissue. Appl. Opt. 1981;20(12):2097-2107. DOI: 10.1364/AO.20.002097.
  13. Aizu У, Asakura T, Ogino K, Sugita Т. Evaluation of flow volume in а capillary using dynamic laser speckles based on the photon correlation. Opt. Commun. 1990;80(1):1-6. DOI: 10.1016/0030-4018(90)90495-F.
  14. Лебедев А.Д.. Левчук Ю.Н., Ломакин A.B., Носкин B.A. Лазерная корреляционная спектроскопия в биологии. Киев: Наукова думка, 1987.
  15. Cummins HZ, Pike ER. Photon Correlation and Light Beating Spectroscopy. N.Y.: Plenum Press; 1973. 584 p.
  16. Brown W. Dynamic Light Scattering. The method and some applications. Охford: Clarendon Press; 1993. 752 p.
  17. Ulyanov SS, Zimnyakov DA, Tuchin VV. Fundamentals and applications of dynamic speckles induced by focused laser beam scattering. Optical Engineering. 1994;33(10):3189-3201. DOI: 10.1117/12.178896.
  18. Ульянов С.С. Особенности проявления эффекта Доплера при дифракции сфокусированных Гауссовых пучков в движущихся случайно неоднородных средах // Изв. РАН. Серия Физическая. 1995. Т. 59, № 6. С. 151.
  19. Ackerson BJ, Dougherty RL, Reguigui NM, Nobbman U. Correlation Transfer: Application of Radiative Transfer Solution Methods to Photon Correlation Problems. J. Thermophys. Heat Transfer. 1992;6(4):577-588. DOI: 10.2514/3.11537.
  20. Fuller GG, Rallison JM, Schmidt RL, Leal LG. The measurement of velocity gradients in laminar flow by homodyne light-scattering spectroscopy. J. Fluid Mech. 1980;100(3):555-575. DOI: 10.1017/S0022112080001280.
  21. Pine DJ, Weitz DA, Zhu JX, Hebolzheimer Е. Diffusing-Wave Spectroscopy: dynamic light scattering in the multiple scattering limit. J. Phys. France. 1990;51:2101-2127. DOI: 10.1051/jphys:0199000510180210100.
  22. Bicout D, Maynard R. Diffusing wave spectroscopy in inhomogeneous flows. Physica A. 1993;199(3-4):387-411. DOI: 10.1016/0378-4371(93)90056-A.
  23. Weitz DA, Pine DJ. Diffusing-Wave Spectroscopy. In: Brown W, editor. Dynamic Light Scattering. The method and some applications. Oxford: Clarendon Press; 1993. Р. 653.
  24. Boas DA, Meglinsky LY, Zemany L, Cambell LE, Chance B, Yodh AG. Diffusion of Temporal Field Correlation with Selected Applications. In: Tuchin VV, editor. SIC Selected Papers: Coherence Domain Methods in Biomedical Optics. Vol. 2732. Bellingham: SPIE; 1996. P. 34.
  25. Patterson MS, Chance B, Wilson BC. Time resolved reflectance and transmittance for the non-invasive measurement of tissue optical properties. Appl. Opt. 1989;28(12):2331-2336. DOI: 10.1364/AO.28.002331.
  26. Xue J-Z, Pine DJ, Milner ST, Wu X-L, Chaikin PM. Nonergodicity and light scattering from polymer gels. Phys. Rev. А. 1992;46(10):6550-6563. DOI: 10.1103/physreva.46.6550.
  27. Boas DA, Cambell LE, Yodh AG. Scattering and imaging with diffusing temporal field correlations. Phys. Rev. Lett. 1995;75(9):1855-1858. DOI: 10.1103/PhysRevLett.75.1855.
  28. Boas DA, Cambell LE, Yodh AG. Fluctuation Imaging. Proc. SPIE. 1995;2389:220-227. DOI: 10.1117/12.209970.
  29. Wu X-L, Pine DJ, Chaikin PM, Huang JS, Weitz DA. Diffusing-wave spectroscopy in а shear flow. JOSA В. 1990;7(1):15-20. DOI: 10.1364/JOSAB.7.000015.
  30. Ricka J. Dynamic light scattering with single-mode and multimode receivers. Аррl. Opt. 1993;32(15):2860-2875. DOI: 10.1364/AO.32.002860.
  31. Chance B, Nioka S, Kent J, McCully K, Fountain M, Greenfield R, Holtom G. Time resolved spectroscopy of hemoglobin and myoglobin in resting and ischemic muscle. Anal. Biochem. 1988;174(2):698-707. DOI: 10.1016/0003-2697(88)90076-0.
  32. Chance B, Dait M, Zhang C, Hamaoka T, Hagerman Е. Recovery from exercise-induced desaturation in the quadriceps muscles of elite competitive rowers. Am. J. Physiol. 1992;262(3Pt1):C766-C775. DOI: 10.1152/ajpcell.1992.262.3.C766.
  33. Zimnyakov DA, Tuchin VV, Utz SR, Mishin AA. Far-zone speckle statistics study in applications to biotissue structure imaging. Proc. SPIE. 1995;2390:170. DOI: 10.1117/12.205996.
Поступила в редакцию: 
04.09.1996
Принята к публикации: 
30.12.1996
Опубликована: 
08.04.1997
  • 106 просмотров