Для цитирования:
Зюрюкина О. А., Синичкин Ю. П. Особенности динамики оптических и физиологических свойств мышечной ткани in vitro в процессе ее компрессии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2021. Т. 21, вып. 2. С. 178-187. DOI: 10.18500/1817-3020-2021-21-2-178-187, EDN: GQFRNH
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн:
31.05.2021
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 482)
Язык публикации:
русский
Рубрика:
Тип статьи:
Научная статья
УДК:
535.2:535.8
EDN:
GQFRNH
Особенности динамики оптических и физиологических свойств мышечной ткани in vitro в процессе ее 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:
В работе представлены результаты мониторинга изменения физиологических свойств образцов in vitro мышечной ткани коровы при наложении компрессии. Изменение физиологических параметров образцов оценивалось по спектральным изменениям в их диффузном отражении. Отмечено, что временное изменение спектров диффузного отражения образцов мышечной ткани при наложении компрессии в спектральной области 500–650 нм определяется двумя причинами: при наложени и компрессии в мышечной ткани остается пигмент миоглобин, при этом миоглобин переходит в де-оксигенированную форму.
Ключевые слова:
Благодарности:
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта No 19-32-90177 (разработка компрессионного метода управления оптическими и физиологическими свойствами биотканей).
Список источников:
- 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 // Journal of Biomedical Optics. 2006. Vol. 11, No 4. P. 041117. DOI: 10.1117/1.2343208
- 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 // Journal of Innovative Optical Health Sciences. 2010. Vol. 3, No 3. P. 203–211. DOI: 10.1142/S1793545810000999X
- 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 // Lasers in Surgery and Medicine. 2011. Vol. 43. P. 814–823. DOI: 10.1002/lsm.21158
- Gurjarpadhye A., Vogt W. C., Liu Y., Rylander C. G. Effect of localized mechanical indentation on skin water content evaluated using OCT // International Journal of Biomedical Imaging. 2011. Vol. 2011. P. 817250. DOI: 10.1155/2011/817250
- 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 // Journal of Biomedical Optics. 2013. Vol. 18, No 4. P. 047002. DOI: 10.1117/1.JBO.18.4.047002
- Li C., Jiang J., Xu K. The variations of water in human tissue under certain compression : Studied with diffuse refl ectance spectroscopy // Journal of Innovative Optical Health Sciences. 2013. Vol. 6, No 1. P. 1350005. DOI: 10.1142/S1793545813500053
- Нахаева И. А., Мохаммед М. Р., Зюрюкина О. А., Синичкин Ю. П. Влияние внешней механической компрессии на оптические свойства кожной ткани in vivo // Оптика и спектроскопия. 2014. Т. 117, No 3. С. 522–528. DOI: 10.7868/S0030403414090177
- 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 // Оптика и спектроскопия. 2015. Т. 118, No 5. С. 152–159. DOI: 10.7868/S0030403415050128
- Xu X., Wang R. K. The role of water desorption on optical clearing of biotissue: Studied with near infrared refl ectance spectroscopy // Medical Physics. 2003. Vol. 30, No 6. P. 1246–1253. DOI: 10.1118/1.1576228
- Xu X ., Wang R. K. Synergistic effect of hyperosmotic agents of dimet hyl sulfoxide and glycerol on optical clearing of gastric tissue studied with near infrared spectroscopy // Physics in Medicine and Biology. 2004. Vol. 49. P. 457–468. DOI: 10.1088/0031-9155/49/3/008
- Chan E. K., Sorg B., Protsenko D. O’Neil M., Motamedi M., Welch A. J. Effects of compression on soft tissue optical properties // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics. 1996. Vol. 2, No 4. P. 943–950. DOI: 10.1109/2944.577320
- Shangguan H., Prahl S. A., Jacques S. L., Casperson L. W. Gregory K. W. Pressure effects on soft tissues monitored bychanges in tissue optical properties // Proceedings of SPIE. 1998. Vol. 3254. P. 366–371.
- Vogt W. C., Izquierdo Roman A., Nichols B., Lim L., Tunnell J. W., Rylander C. G. Effects of mechanical indentation on diffuse refl ectance spec tra, light transmission, and intrinsic optical properties in ex vivo porcine skin // Lasers in Surgery and Medicine. 2012. Vol. 44. P. 303–309. DOI: 10.1002/lsm.22018
- Синичкин Ю. П., Утц С. Р., Пилипенко Е. А. Спектроскопия кожи человека in vivo: 1. Спектры отражения // Оптика и спектроскопия. 1996. T. 80, No 2. C. 260–267.
- Chen W., Liu R., Xu K., Wang R. K Infl uence of contact state on NIR diffuse refl ectance spectroscopy in vivo // Journal of Physics D: Applied Physics. 2005. Vol. 38. P. 2691–2695. DOI: 10.1088/0022-3727/38/15/022
- Reif R., Amorosino M. S., Calabro K. W., A’Amar O., Singh K. S., Bigio I. J. Analysis of change in refl ectance measurements on biological tissues subjected to different probe pressures // Journal of Biomedical Optics. 2008. Vol. 13, No 1. P. 010502. DOI: 10.1117/1.2870115
- Ti Y., Lin W. C. Effects of probe contact pressure on in vivo optical spectroscopy // Optical Express. 2008. Vol. 16, No 6. P. 4250–4262. DOI: 10.1142/S1793545813500053
- 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 // Lasers in Surgery and Medicine. 2008. Vol. 40, No 10. P. 688–694. DOI: 10.1002/lsm.20718
- 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 reflectance spectrosc opy measurements // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2009. Vol. 18, No 1. P. 6–14. DOI: 10.3103/S1060992X09010020
- Lim L. A., Nichols B., Rajaram N., Tunnell J. W. Probe pressure effects on human skin diffuse refl ectance and fl uor escence spectroscopy measurements // Journal of Biomedical Optics. 2011. Vol. 16, No 1. P. 011012. DOI: 10.1117/1.3525288
- Зюрюкина О. А., Синичкин Ю. П. Динамика оптических и физиологических свойств кожи человека in vivo в процессе ее компрессии // Оптика и спектроскопия. 2019. Т. 127, No 3. С. 498–506. DOI: 10.1134/S0030400X19090297
- 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
- Carp S. A., Kauffman T., Fang Q., Rafferty E., Moore R., Kopans D., Boas D. Compression-induced changes in the physiological state of the breast as observed through frequency domain photon migration measurements // Journal of Biomedical Optics. 2006. Vol. 11, No 6. P. 064016. DOI: 10.1 117/1.2397572
- Ruderman S., Gomes A. J., Stoyneva V., Rogers J. D., Fought A. J., Jovanovic B. D., Backman V. Analysis of pressure, angle and temporal effects on tissue optical properties from polarization-gated spectroscopic probe measurements // Biomedical Optics Express. 2010. Vol. 1, No 2. P. 489–499. DOI: 10.1364/BOE.1.000489
- Thien Nguyen, Kien Nguyen Phan, Jee-Bum Lee, Jae Gwan Kim. Met-myoglobin formation, accumulation, degradation and myoglobin oxygenation monitoring based on multiwavelength attenuance measurement in porcine meat // Journal of Biomedical Optics. 2016. Vol. 21, No 5. P. 057002. DOI: 10.1117/1.JBO.21.5.057002
- Millar S. J., Moss B. W., Stevenson M. H. Some observations on the absorption spectra of various myoglobin derivatives found in meat // Meat Science. 1996. Vol. 42, No 3. P. 277–288. DOI: 10.1016/0309-1740(94)00045-x
- Livingston D. J., Brown W. D. The chemistry of myoglobin and its reactions [meat pigments, food quality indices] // Food Technology. 1981. Vol. 35, No 5. P. 238–252.
- Bowen W. J. The absorption spectra and extinction coeffi cients of myoglobin // Journal of Biological Chemistry. 1949. Vol. 179, No 1. P. 235–245.
- Krzywicki K. Assessment o f relative content of myoglobin, oxymyoglobin and metmyoglobin at the surface of beef // Meat Science. 1979. Vol. 3, No 1. P. 1–10. DOI: 10.1016/0309-1740(79)90019-6
- Nighswander-Rempel S. P., Kupriyanov V. V., Shaw R. A. Relative contributions of hemoglobin and myoglobin to near-infrared spectroscopic images of cardiac tissue // Applied Sp ectroscopy. 2005. Vol. 59, No 2. P. 190–193. DOI: 10.1366/0003702053085106
- Kano Y., Sakuma K. Effect of aging on the relationship between capillary supply and muscle fi ber size // Advances in Aging Research. 2013. Vol. 2, No 1. P. 37–42. DOI: 10.4236 /aar.2013.21005
Поступила в редакцию:
24.02.2021
Принята к публикации:
25.03.2021
Опубликована:
31.05.2021
- 1260 просмотров