Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Зюрюкина О. А., Синичкин Ю. П. Дегидратация биотканей в процессе их компрессии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2020. Т. 20, вып. 2. С. 92-102. DOI: 10.18500/1817-3020-2020-20-2-92-102

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
01.06.2020
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 315)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Биофизика и медицинская физика
УДК: 
535.2:535.8
DOI: 
10.18500/1817-3020-2020-20-2-92-102

Дегидратация биотканей в процессе их компрессии

Авторы: 
Зюрюкина Ольга Анатольевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Синичкин Юрий Петрович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Представлены результаты мониторинга изменения оптических свойств и геометрических параметров образцов ex vivo мышечной ткани коровы в процессе дегидратации, вызванной их компрессией. Степень дегидратации образцов оценивалась по изменению их массы в процессе сушки или по массе вытесненной воды из образцов, подверженных компрессии. Приведены результаты сравнения динамики степени дегидратации образцов со спектральными изменениями в их диффузном отражении. Отмечено, что временное изменение коэффициентов диффузного отражения высушенных образцов и образцов, подверженных компрессии, носят противоположный характер: при наложении компрессии диффузное отражение уменьшается, а в процессе сушки увеличивается, что объясняется разными изменениями в физической структуре образцов. Рассматривается возможность оценки изменения дегидратации образцов ткани в условиях компрессии по спектрам их диффузного отражения. 

Ключевые слова: 
мышечная ткань
дегидратация
компрессия
диффузное отражение
оптическое просветление
Список источников: 
  1. Tuchin V. V. Optical clearing of tissues and blood. Bellingham, WA, USA : SPIE Press, 2005. Vol. PM 154. 254 p.
  2. Rylander C. G., Stumpp O. F., Milner T. E., Kemp N. J., Mendenhall J. M., Diller K. R., Welch A. J. Dehydration mechanism of optical clearing in tissue // J. Biomed. Opt. 2006. Vol. 11, № 4. P. 041117.
  3. Chan E. K., Sorg B., Protsenko D., O’Neil M., Motamedi M., Welch A. J. Effects of compression on soft tissue optical properties // IEEE J. Select. Top. Quant. Electron. 1996. Vol. 2, № 4. P. 943–950.
  4. Синичкин Ю. П., Утц С. Р., Пилипенко Е. А. Спектроскопия кожи человека in vivo: 1. Спектры отражения // Опт. и спектр. 1996. T. 80, № 2. C. 260–267.
  5. Shangguan H., Prahl S. A., Jacques S. L., Casperson L. W. Gregory K. W. Pressure effects on soft tissues monitored by changes in tissue optical properties // Proc. SPIE. 1998. Vol. 3254. P. 366–371.
  6. Chen W., Liu R., Xu K., Wang R. K. Infl uence of contact state on NIR diffuse refl ectance spectroscopy in vivo // J. Phys. D. 2005. Vol. 38. P. 26913695.
  7. Reif R., Amorosino M. S., Calabro K. W., A’Amar O., Singh K. S., Bigio I. J. Analysis of change in reflectance measurements on biological tissues subjected to different probe pressures // J. Biomed. Opt. 2008. Vol. 13, № 1. P. 010502.
  8. Ti Y., Lin W. C. Effects of probe contact pressure on in vivo optical spectroscopy // Opt. Express. 2008. Vol. 16, № 6. P. 4250–4262.
  9. Rylander C. G., Milner T. E., Baranov S. A., Nelson J. S. Mechanical tissue optical clearing devices: Enhancement of light penetration in ex vivo porcine skin and adipose tissue // Laser Surg. Med. 2008. Vol. 40, № 10. P. 688–694.
  10. Delgado Atencio J. A., Orozco Guillen E. E., Vazquezy Montiel S., Cunill Rodríguez M., Castro Ramos J., Gutiérrez J. L., Martínez F. Infl uence of probe pressure on human skin diffuse refl ectance spectroscopy measurements // Opt. Mem. Neur. Networks (Information Optics). 2009. Vol. 18, № 1. P. 6–14.
  11. Vogt W. C., Shen H., Wang G., Rylander C. G. Parametric study of tissue optical clearing by localized mechanical compression using combined fi nite element and Monte Carlo simulation // J. Innov. Opt. Health Sci. 2010. Vol. 3, № 3. P. 203–211.
  12. Izquierdo Roman A., Vogt W. C., Hyacinth L., Rylander C. G. Mechanical tissue optical clearing technique increases imaging resolution and contrast through ex vivo porcine skin // Laser Surg. Med. 2011. Vol. 43. P. 814–823.
  13. Gurjarpadhye A., Vogt W. C., Liu Y., Rylander C. G. Effect of localized mechanical indentation on skin water content evaluated using OCT // Int. J. Biomed. Imaging. 2011. Vol. 2011. P. 817250.
  14. Lim L. A., Nichols B., Rajaram N., Tunnell J. W. Probe pressure effects on human skin diffuse refl ectance and fl uorescence spectroscopy measurements // J. Biomed. Opt. 2011. Vol. 16, № 1. P. 011012.
  15. Vogt W. C., Izquierdo-Roman A., Nichols B., Lim L., Tunnell J. W., Rylander C. G. Effects of mechanical indentation on diffuse refl ectance spectra, light transmission, and intrinsic optical properties in ex vivo porcine skin // Laser Surg. Med. 2012. Vol. 44. P. 303–309.
  16. Cugmas B., Bürmena M., Bregar V., Pernuša F., Likar B. Pressure-induced near infrared spectra response as a valuable source of information for soft tissue classifi cation // J. Biomed. Opt. 2013. Vol. 18, № 4. P. 047002.
  17. Li C., Jiang J., Xu K. The variations of water in human tissue under certain compression : studied with diffuse refl ectance spectroscopy // J. Innov. Opt. Health Sci. 2013. Vol. 6, № 1. P. 1350005.
  18. Нахаева И. А., Мохаммед М. Р., Зюрюкина О. А., Синичкин Ю. П. Влияние внешней механической компрессии на оптические свойства кожной ткани in vivo // Опт. и спектр. 2014. Т. 117, № 3. С. 522.
  19. Нахаева И. А., Зюрюкина О. А., Мохаммед М. Р., Синичкин Ю. П. Влияние внешней механической компрессии на содержание воды в кожной ткани человека in vivo // Опт. и спектр. 2015. Т. 118, № 5. С. 152–159.
  20. Зюрюкина О. А., Синичкин Ю. П. Динамика оптических и физиологических свойств кожи человека in vivo в процессе ее компрессии // Опт. и спектр. 2019. Т. 127, № 3. С. 498–506.
  21. Xu X., Wang R. K. The role of water desorption on optical clearing of biotissue: Studied with near infrared refl ectance spectroscopy // Med. Phys. 2003. Vol. 30, № 6. P. 1246–1253.
  22. Xu X., Wang R. K. Synergistic effect of hyperosmotic agents of dimethyl sulfoxide and glycerol on optical clearing of gastric tissue studied with near infrared spectroscopy // Phys. Med. Biol. 2004. Vol. 49. P. 457–468.
  23. Hardisty M. R., Kienle D. F., Kuhl T. L., Stover S. M., Fyhrie D. P. Strain-induced optical changes in demineralized bone // J. Biomed. Opt. 2014. Vol. 19, № 3. P. 035001.
  24. Genina E. A., Bashkatov A. N., Korobko A. A., Zubkova E. A., Tuchin V. V., Yaroslavsky I., Altshuler G. B. Optical clearing of human skin: comparative study of permeability and dehydration of intact and photothermally perforated skin // J. Biomed. Opt. 2008. Vol. 13, № 2. P. 021102.
  25. Долотов Л. Е., Синичкин Ю. П. Особенности применения волоконно-оптических датчиков в спектральных измерениях биологических тканей // Опт. и спектр. 2013. Т. 15, № 2. С. 40–46.
  26. Schmitt J. M., Kumar G. Optical scattering properties of soft tissue : a discrete particle model // Appl. Opt. 1998. Vol. 37, № 13. P. 2788–2797.
  27. Швачкина М. Е., Яковлев Д. Д., Лазарева Е. Н., Правдин А. Б., Яковлев Д. А. Мониторинг процесса иммерсионного оптического просветления коллагеновых волокон с помощью оптической когерентной томографии // Опт. и спектр. 2019. Т. 127, № 2. С. 337–346.
  28. Farrell T. J., Patterson M. S., Wilson B. A diffuse theory model of spatially resolved, steady-state diffuse refl ectance for the noninvasive determination of tissue optical properties in vivo // Med. Phys. 1992. Vol. 19. P. 879–888.
  • 1190 просмотров