CC BY
23
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД
Воробьёва Е.В., Захаров В.П., Козлов Р.В., Синдяева А.Р., Тимченко П.Е.. Яковлева С.В.
Самарский Государственный Аэрокосмический Университет им. академика С.П.Королёва, Самара
E-mail: Timvavel(a),mail. ru
Создан многофункциональный экспериментальный стенд для диагностики живых биотканей in vivo, использующий метод дифференциального обратного рассеяния с независимыми волоконными излучателями и волоконными каналами регистрации. В качестве источника в канале излучателя использовался тепловой источник со сканированием излучения в диапазоне 450-850 нм и мгновенным выделением спектрального интервала шириной ~ 3 нм, либо лазерные полупроводниковые излучатели с длинами волн 680 нм, 760 нм и 830 нм. Мощность излучения управлялась в диапазоне от 0.5 мВт до 50 мВт. Стенд предназначен как для регистрации интегральных характеристик рассеянного излучения, так и пространственного распределения интенсивности рассеянного излучения.
Программное обеспечение включает программный модуль математического моделирования на основе метода Монте-Карло. Данный модуль реализует модифицированную схему Монте-Карло, позволяющую вести расчет рассеянного излучения в сложных многослойных средах с произвольной топологией. Разработанное программное обеспечение позволяет рассчитывать и планировать эксперименты и обеспечивает работу стенда в режиме реального времени, что позволило исследовать кинетику спектральных характеристик рассеяния и динамические процессы в исследуемой биоткани.
Показано, что переход к регистрации относительных изменений существенно повышает помехоустойчивость системы в условиях вибрации. Установлено, что характер кинетических процессов в пределах максимума диаграммы рассеяния слабо зависит от угла наблюдения, что позволяет использовать для их регистрации волоконные приемники излучения. В серийных экспериментах исследованы различные адаптационные реакции организма человека на слабое внешнее воздействие.
Разработанный стенд использован для отработки методики пространственной локализации оптических неоднородностей в биотканях. В качестве модельных сред использовались образцы свиной кожи с естественными и искусственно имплантированными неоднородностями. Показано, что развитый дифференциальный метод может быть успешно использован для локализации устойчивой регистрации поглощающих и рассеивающих неоднородностей вплоть до глубины 4-5 мм при эффективных размерах неоднородностей вплоть до 0,5 мм.
MULTIFUNCTIONAL EXPERIMENTAL TEST BENCH FOR NONINVASIVE BIOTISSUE DIAGNOSTICS
Vorobjeva E.V., Zakharov V.P., Kozlov R.V., Sindjaeva A.R., Timchenko P.E., Jakovleva S.V.
Samara State Aerospace University, Moskovskoye Shosse 34, Samara 443086, Russia
The outcomes of the differential backscatter spectroscopy technique application for the human body microcirculation system control are submitted. The monitoring of the microcirculation system changes allow to explore the process kinetics in a tissue. Observed effects characterized structural, biochemical and biophysical processes initiated by the low level external fields and may serve for the efficiency control of bioprocess kinetics and determination of structural heterogeneity in tissue, pathological process discovery on early stage.
