DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2018.26.15

Дослідження інформаційної значущості параметрів плану медико-біологічного експерименту

Viacheslav Kulichenko, Roman Tomashevsky

Анотація


У роботі проведено дослідження розподілу низькоінтенсивного електромагнітного випромінювання видимого діапазону-на в шкірних покривах людини, для задач кількісної оцінки і прогнозу очікуваного ефекту процедури фото-терапії. Проведено аналіз джерел видимого електромагнітного випромінювання, що використовується в фототерапевтичної апаратурі, що враховує їх світлотехнічні та енергетичні характеристики. На підставі біофізичних моделей епідермісу, дерми і шару підшкірної жирової клітковини синтезована оптична модель шкірного покриву людини, яка враховує фізичні особливості кожного шару. На основі методу Монте-Карло розроблено та реалізовано імовірнісну модель поведінки потоку фотонів в шарах шкірного покриву, що залежить від довжини хвилі випромінювання. Розроблена модель дозволяє враховувати індивідуальні особливості шкірного покриву: товщину кожного з шарів, кількість меланіну, інтенсивності шкірного кровотоку. Дослідження даної моделі дозволили отримати діаграми поглинання / проходження випромінювання в залежності від довжини хвилі для кожного шару і всього шкірного покриву. Отримані дані досліджень дозволили визначити залежності коефіцієнта поглинання при зміні довжини хвилі і кута нахилу падаючого пучка фотонів, а також коефіцієнта поглинання різними верствами шкіри і карту розподілу щільності поглиненої потужності випромінювання в межах кожного шару на різних довжинах хвиль електромагнітного випромінювання.


Ключові слова


епідерміс; низькоінтенсивне випромінювання; видимий діапазон; фототерапія; метод Монте-Карло; закон Бугера-Ламберта-Бера

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Moskvin, S. V. Effektivnost lazernoy terapii, Moskwa, NPLTs «Tehnika», 2003, 256.

Karu, T. I., Pyatibrat, L. V., Kalendo, G. S. Effects of Monochromatic Low-Intensity Light and Laser Irradiation on Adhesion of HeLa Cells in vitro. Lasers in Surgery and Medicine, 1996, 18, 171-177.

Srinivasan, V. Melatonin, biological rhythm disorders and phototherapy. Indian J Physiol Pharmacol, 1997, 41, 4, 309-328.

Bashkatov, A. N. Upravlenie opticheskimi svoy-stvami biotkaney pri vozdeystvii na nih osmoticheski aktivnyimi immersionnyimi zhidkostyami: diss. na soiskanie uchen. stepeni kandidata fiz.-mat. nauk: 03.00.02, Saratov, 2002, 198.

Pavlov, S. V., Kozlovska, T. I. Dumenko, V. P. Analiz metodiv rozpovsyudzhennya vi-promInyuvannya v biologichnih seredovischah na osnovi za-stosuvannya metodu Monte-Karlo. Optiko-elektronni Informatsiyno-energetichni tehnologiyi, 2008, 2(16), 139-144.

Pushkareva, A. E. Metodyi matematicheskogo mode-lirovaniya v optike biotkani: Uchebnoe posobie, SPb: SPbGU ITMO, 2008, 103.

Niemz, M. H. Laser–Tissue Interactions: Fundamentals and Applications, Berlin, 1996, 305.

Karu, T. I., Kolyakov, S. F. Exact action spectra for cellular responses relevant to photherapy. Photomed. Laser Surg., 2005, 23, 4, 355-361.

Douven, L. F., Lucassen, G. W. Retrieval of Optical Properties of Skin from Measurement and Modelling the Diffuse Reflectance. Proc. SPIE, 2000, 3914, 312-323.

Genina, E. A., Bashkatov, A. N., Tuchin, V. V. Issledovanie vozmozhnosti povyishe-niya effektivnosti lazernogo udaleniya tatuirovok s pomo-schyu opticheskogo prosvetleniya kozhi. Kvantovaya elektronika, 2008, 6, 580-587.

Sokol, E. I., Kipenskiy, A. V., Kulichenko, V. V. Raspredelenie izlucheniya, generirue-mogo svetoizluchayuschimi diodami, v kozhnyih pokrovah cheloveka. Prikladnaya radioelektronika, Harkov, ANPRE, HNURE, 2011, 3, 100-103.

Barun, V. V., Ivanov, A. P. Osobennosti spektralnoy pogloscha-telnoy sposobnosti eritrotsitov krovi. Almanah klinicheskoy meditsinyi: III Troitskaya konferentsiya «Meditsinskaya fizika i innovatsii v meditsine», Moskwa, MONIKI, 2008, XVII, 1, 28-31.

Kipenskiy, A. V., Kulichenko, V. V. Modelirovanie raspredeleniya elektromagnitnogo izlucheniya vidimogo diapazona v biolo-gicheskih tkanyah. Matematicheskoe metodyi v tehnike i tehnologiyah. – MMTT-25:sb. trud. XXV Mezhdunar. nauchn. konf.: Pod obsch. red. A.A. Bolshakova. Volgograd: Volgogr. gos. tehn. un-t, 2012; Harkov: Natsion. tehn. un-t «HPI», 2012, 41-45.

Korndorf, S. F., Podmasterev, K. V., Dunaev, A. V. Metod kontrolya pogloschennoy vnutrennimi tkanyami dozyi s uchetom pogloschaemoy v epi-dermise moschnosti izlucheniya pri nizkointensivnoy lazer-noy terapii. Lazernaya meditsina, 2003, 7, 2, 7-11.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Москвин, С. В. Эффективность лазерной терапии / С. В. Москвин. – Москва: НПЛЦ «Техника», 2003. – 256 с.
  2. Karu, T. I. Effects of Monochromatic Low-Intensity Light and Laser Irradiation on Adhesion of HeLa Cells in vitro / T. I. Karu, L. V. Pyatibrat, G. S. Kalendo [et al.] // Lasers in Surgery and Medicine. – 1996. – Vol. 18. – P. 171-177.
  3. Srinivasan, V. Melatonin, biological rhythm disorders and phototherapy / V. Srinivasan // Indian J Physiol Pharmacol. – 1997. – Vol. 41. – № 4. – P. 309-328.
  4. Башкатов, А. Н. Управление оптическими свойствами биотканей при воздействии на них осмотически активными иммерсионными жидкостями: дисс. на соискание учен. степени кандидата физ.-мат. наук: 03.00.02 / Башкатов Алексей Николавич. – Саратов, 2002. – 198 с.
  5. Павлов, С. В. Аналіз методів розповсюдження випромінювання в біологічних середовищах на основі застосування методу Монте-Карло / С. В. Павлов, Т. І. Козловська, В. П. Думенко // Оптико-електронні інформаційноенергетичні технології. – 2008 – №2(16) – С. 139-144.
  6. Пушкарева, А. Е. Методы математического моделирования в оптике биоткани: Учебное пособие / А. Е. Пушкарева. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. – 103 с.
  7. Niemz, M. H. Laser–Tissue Interactions: Fundamentals and Applications / M. H. Niemz. – Berlin, 1996. – 305 p.
  8. Karu, T. I. Exact action spectra for cellular responses relevant to photherapy / T. I. Karu, S. F. Kolyakov // Photomed. Laser Surg. – 2005. – Vol. 23, № 4. – P. 355-361.
  9. Douven, L. F. Retrieval of Optical Properties of Skin from Measurement and Modelling the Diffuse Reflectance/ L. F. A. Douven, G. W. Lucassen // Proc. SPIE. – 2000. – V. 3914. – P. 312-323.
  10. Генина, Э. А. Исследование возможности повышения эффективности лазерного удаления татуировок с помощью оптического просветления кожи / Э. А. Генина, А. Н. Башкатов, В. В. Тучин [и др.] // Квантовая электроника. –2008. – № 6. – С. 580-587.
  11. Сокол, Е. И. Распределение излучения, генерируемого светоизлучающими диодами, в кожных покровах человека / Е. И. Сокол, А. В. Кипенский, В. В. Куличенко // Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития. Сб. науч. тр. – Харьков: АНПРЭ, ХНУРЭ, 2011. – Т.3. – С.100-103.
  12. Барун, В. В. Особенности спектральной поглощательной способности эритроцитов крови / В. В. Барун, А. П. Иванов // Альманах клинической медицины: III Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине» – Москва, 2008. – Т.XVII, Ч.1. – С. 28-31.
  13. Кипенский, А. В. Моделирование распределения электромагнитного излучения видимого диапазона в биологических тканях / А. В. Кипенский, В. В. Куличенко // Математическое методы в технике и технологиях. – ММТТ-25:сб. труд. XXV Междунар. научн. конф.: Под общ. ред. А.А. Большакова. Волгоград: Волгогр. гос. техн. ун-т, 2012; Харьков: Национ. техн. ун-т «ХПИ», 2012. – С. 41-45.
  14. Корндорф, С. Ф. Метод контроля поглощенной внутренними тканями дозы с учетом поглощаемой в эпидермисе мощности излучения при низкоинтенсивной лазерной терапии / С. Ф. Корндорф, К. В. Подмастерьев, А. В. Дунаев // Лазерная медицина. – 2003. – Т.7. – №2. – С. 7-11.