ОКТ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ОПТИЧЕСКОГО ПРОСВЕТЛЕНИЯ КОЖИ ЧЕЛОВЕКА IN VIVO
, 1 , 1 , 1 ,1,2
1,2, 1,2,3
1Саратовский государственный университет им.
2Томский государственный университет
3 Институт точной механики и управления РАН
e-mail: *****@***ru
Введение
Биологические ткани имеют сложную неоднородную структуру, которая приводит к сильному светорассеянию, что ограничивает применимость оптических методов для диагностики и лечения различных заболеваний. Для решения этой задачи может быть использован метод оптического иммерсионного просветления биотканей, основанный на частичном замещении внутритканевой жидкости иммерсионным агентом. Это вызывает согласование показателей преломления рассеивателей биоткани и окружающей среды, и, следовательно, приводит к снижению рассеяния света.
Целью данной работы являлось исследование кинетики иммерсионного просветления кожи человека in vivo с помощью различных оптических просветляющих агентов и определение коэффициентов диффузии агентов в коже.
Материалы и методы
В качестве иммерсионных агентов использовались растворы, представленные в табл. 1. Показатели преломления растворов измерялись на длине волны 589 нм на рефрактометре Аббе ИРФ-454Б2М (Россия).
Таблица 1. Просветляющие агенты с показателями преломления
Просветляющий агент | Показатель преломления |
Водный 40%-раствор глюкозы | 1.391 |
Раствор фруктозы (50%) в воде (20%) и спирте (30%) | 1.408 |
Водный 60%-раствор глицерина | 1.415 |
Раствор глицерина (50%) в воде (40%) и ДМСО (10%) | 1.416 |
Омнипак® (300 мг йода/мл) | 1.438 |
Оптическая когерентная томография (ОКТ) использовалась для оценки влияния просветляющих свойств иммерсионных жидкостей на кожу в экспериментах in vivo. Визуализация проводилась с помощью оптического когерентного томографа Spectral Radar OCT System OCP930SR 022 (Thorlabs Inc., США) на длине волны 930 нм. Ширина спектральной полосы составляла 100 нм, выходная мощность – 2 мВт, оптическая глубина сканирования – 1.6 мм, разрешение системы по глубине было равно 6.2 мкм.
Измерения проводились на участке кожи с внутренней стороны предплечья. Запись сканов с исследуемой области проводилась до воздействия иммерсионных агентов, затем каждые 5 минут во время действия агентов, процедура записи повторялась в течение 50 минут. В измерениях участвовало 20 добровольцев, возраст которых составлял 19-21 год, было проведено 40 экспериментов.
Оценка коэффициентов диффузии просветляющих агентов была выполнена с помощью специально разработанной компьютерной программы на основе анализа кинетики изменения рассеивающих характеристик кожи человека.
Результаты исследований
На рис. 1 представлены типичные ОКТ-изображения исследуемых участков кожи до воздействия просветляющих агентов, после 5 и 50 минут после нанесения просветляющего агента и соответствующие зависимости коэффициента ослабления света от времени просветления кожи. На изображениях, представленных на рисунке 1, видно, что применение оптических просветляющих агентов приводит к увеличению глубины оптического зондирования кожи. На приведенных графиках коэффициент ослабления света снижается при нанесении каждого из использованных оптических просветляющих агентов, что подтверждает снижение рассеяния света в коже.
ОКТ изображения кожи | |||
Интактная кожа | После 5 минут воздействия | После 50 минут воздействия | |
Водный 40%-раствор глюкозы | |||
|
|
|
|
Раствор фруктозы (50%) в воде (20%) и спирте (30%) | |||
|
|
|
|
Водный 60%-раствор глицерина | |||
|
|
|
|
Раствор глицерина (50%) в воде (40%) и ДМСО (10%) | |||
|
|
|
|
Омнипак® (300 мг йода/мл) | |||
|
|
|
|
Рис. 1. ОКТ-изображения интактной кожи, кожи после 5 и 50 минут воздействия просветляющих агентов и соответствующие графики зависимости коэффициента ослабления света от времени просветления кожи.
Из анализа рис. 1 видно, что применение оптических просветляющих агентов приводит к существенному снижению светорассеяния в коже и анализ кинетики снижения позволяет оценить скорость этого процесса. Результаты суммированы в Табл. 2.
Таблица 2. Эффективность и скорость оптического просветления кожи
Просветляющий агент | Эффективность просветления | Коэффициент диффузии, см2/сек |
Водный 40%-раствор глюкозы | 44% | 9.26´10-6 |
Раствор фруктозы (50%) в воде (20%) и спирте (30%) | 41% | 1.99´10-6 |
Водный 60%-раствор глицерина | 33% | 0.57´10-6 |
Раствор глицерина (50%) в воде (40%) и ДМСО (10%) | 38% | 0.82´10-6 |
Омнипак® (300 мг йода/мл) | 69% | 2.82´10-6 |
Сведения об авторах
– аспирантка, инженер кафедры оптики и биофотоники, г.
- аспирантка, инженер кафедры оптики и биофотоники, г.
- студентка кафедры оптики и биофотоники, г.
– к. ф.-м. н., доцент кафедры оптики и биофотоники, г.
– к. ф.-м. н., доцент кафедры оптики и биофотоники, г.
– д. ф.-м. н., профессор, заведующий кафедрой оптики и биофотоники, дата рождения: 4.02.1944 г.
Вид доклада: стендовый
