ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНЕЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ КОМПРЕССИИ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНИ КОЖИ
advertisement
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНЕЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ КОМПРЕССИИ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНИ КОЖИ ЧЕЛОВЕКА IN VIVO И.А. Нахаева, О.А. Зюрюкина, М.Р. Мохаммед, Ю.П. Синичкин Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского E-mail: inara-n92@yandex.ru В настоящее время проявлен значительный интерес к разработке методов управления оптическими свойствами биотканей, обусловленный необходимостью совершенствования методов доставки оптического излучения внутрь биологических тканей in vivo с целью их диагностики или фототерапии. В этом плане несомненные успехи достигнуты путем применения иммерсионных композиций, внедрение которых в кожную ткань позволяет значительно снизить рассеивающие свойства биоткани и увеличить эффективность диагностических и терапевтических оптических методов. Менее развит метод управления оптических параметров биоткани, основанный на внешней механической компрессии биотканей. Компрессионный метод управления оптическими параметрами потенциально имеет ряд преимуществ по сравнению с иммерсионным методом, так как механическое сжатие биоткани является менее инвазивным и безопасным, в отличии от химического метода сохраняются барьерные функции рогового слоя и всего эпидермиса в целом. Более того, компрессионный метод должен обладать большим быстродействием, большей управляемостью и повторяемостью результатов применения. Предметом исследования в данной работе является кожа человека in vivo в условиях внешней механической компрессии, при этом основным инструментом исследований являлась спектроскопия диффузного отражения. Это обусловлено тем, что метод диффузной отражательной спектроскопии является одним из наиболее развитых оптических методов исследований биологических тканей и обладает огромным потенциалом в области неинвазивной диагностики и мониторинга состояния человека в условиях in vivo. В формирование спектров диффузного отражения кожи человека в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах существенный вклад вносят гемоглобин и вода, изменение содержания, которых в результате наложения внешней компрессии отчетливо проявляется в спектрах отражения как результат изменения поглощающих и рассеивающих свойств биотканей. Объектом исследования являлась кожная ткань внутренней стороны предплечья. В ходе эксперимента были получены следующие результаты. Наложение внешней нелокальной механической компрессии величиной 105 Па на кожную ткань in vivo приводит к уменьшению коэффициента диффузного отражения кожей света в спектральном интервале 400-1000 нм, при этом уменьшается величина провала в спектральном диапазоне 500-600 нм. Причинами спектральных изменений являются уменьшение рассеивающих свойств кожной ткани, обусловленное уменьшением в ней воды, и уменьшение ее поглощения, обусловленного гемоглобином содержащейся в кожной ткани крови. Этот процесс инерционен и протекает в течение времени порядка 3-5 минут в зависимости от приложенного давления. Уменьшение содержания крови в кожной ткани сопровождается и уменьшением степени оксигенации гемоглобина. При снятии внешней механической компрессии восстановление кожной ткани происходит в течение времени порядка 40-50 минут, при этом в течение первых нескольких секунд происходит значительное увеличение содержания крови (гемоглобина) (в 2,4 раза по сравнению с нормой) с более высокой степенью оксигенации (в 2,7 раз по сравнению с нормой), что может быть обусловлено резким вбросом артериальной крови в объем кожной ткани, находившейся в условиях внешней компрессии. Наложение внешней компрессии величиной 105 Па на кожную ткань in vivo приводит к уменьшению диффузного отражения кожи человека in vivo в ближнем ИК диапазоне спектра (1000 – 2000 нм). Время стабилизации спектров диффузного отражения при наложении внешней механической компрессии величиной 110 кПа составляет величину до 10 минут. Из двух процессов, определяющих величину коэффициента отражения кожной ткани in vivo, подверженной механической компрессии, превалирующим является процесс уменьшения рассеивающих свойств биоткани, являющийся результатом транспорта воды из области кожной ткани, подверженной компрессии. В результате наложения внешней компрессии величиной 110 кПа в кожной ткани уменьшается содержание воды на величину порядка 10%. После снятия внешней компрессии кожная ткань восстанавливает свои оптические параметры в ближней ИК области в течение времени порядка 50 минут. Сведения об авторах Инара Адлькалиевна Нахаева – аспирант, дата рождения: 26.10.1992 г. Ольга Александровна Зюрюкина – студент, дата рождения: 13.12.1994 г. Мохаммод Раид Мохаммед – аспирант, дата рождения:11.10.1976 г. Юрий Петрович Синичкин – д.ф-м.н., профессор, дата рождения: 20.06.1949 г.
