350 rub
Journal Biomedical Radioelectronics №3 for 2012 г.
Article in number:
Diagnostics of diseases by pattern of self-organization in drying drops of biological fluids
Keywords: pathologic deviations biologic fluid dehydration self-organization blood plasma blood serum saliva eyewater
Authors:
N.A. Shvetsova
Abstract:
Modeling of processes of self-organization in drying drops of biological fluids is a cardinally new approach to research of biological substrates including blood plasma, blood serum, saliva and eyewater. The research aimed at modeling of processes of structuring of drops of biological fluids solves the fundamental scientific problem of finding connection between pathological processes going by in an organism, changes in physical and physicochemical properties of biological fluids caused by these processes and the type of structures that can be observed in a dried out drop if biological fluid. For the first time the effect of dehydration self-organization of biological fluids was discovered more than 20 years ago by ophthalmologist E.Rapis. Nowadays the effect of dehydration self-organization of biological fluids is the basis of one of the methods of medical diagnostics - the method of wedge-like dehydration, worked out by V.Shabalin and S.Shatokhina. In a brief description the essence of the method is as follows. A drop of a biological fluid is applied at the object-plate and then it is being dried out at the conditions suitable for each single case. After that the phase is being photographed with a microscope of a digital camera at microfilming mode. Then there should be held qualitative and quantitive assessments of the morphological elements of the phase. Quantitive data are counted with the help of computer programs. The main task of this sort of research id to interpret the image, to single out classification featured and to compare the structured observed in the image of the dried out drop of biological fluid with the disease and its stage. The process of dehydration self-organization of biological fluids have been compared with analogous processes going by during drying of colloidal solutions. It has been proven that these processes can be observed within the framework of standard approaches to analysis of fluids of non-organic origin. More over there was suggested a model describing the influence of the process of spatial redistribution of components of biological fluids in the method of wedge-like dehydration which significantly simplifies understanding of what-s happening. The results of this type of research can be rather useful as the obtained algorithms help to automotize the process of the phase analysis and significantly simplify the work of medical personnel. Further development in this direction will help to analyze automatically the pictures of different medico-biological fluids.
Pages: 30-36
References
  1. Гольбрайх Е., Рапис Е.Г, Моисеев С.С. О формировании узора трещин в свободно высыхающей пленке водного раствора белка // Журнал технической физики. 2003. № 73(10). С. 116 - 121.
  2. Eвропатент ЕР # 0 504 409. Method of diagnosing complicated urolithiasis and prognosticating urolithiasis. / В.Н. Шабалин, С.Н. Шатохина.
  3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI. Гидродинамика. М.: Наука. 1986.
  4. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука. 1987.
  5. Маслова Н. Н., Кожеко С. Н., Новиков В. Е., Фаращук Н.Ф., Прохоренкова Н.А. Метод структурного анализа сыворотки крови в диагностикеи и дифференциальной диагностике хронической ишемии мозга. М. 2006.
  6. Мартюшев Л.М., Селезнев В.Д., Скопинов С.А. Компьютерное моделирование кристаллизации соли на подложке с помощью метода диффузных потоков // Письма в ЖТФ. 1996. Т. 22. № 4. С. 28 - 32.
  7. Мартюшев Л.М., Селезнев В.Д., Скопинов С.А. Изучение роста скелетного кристалла в двумерной среде с фазовым расслоением с помощью метода диффузных потоков // Письма в ЖТФ. 1996. Т. 22. № 16. С. 12 - 17.
  8. Мартюшев Л.М., Селезнев В.Д., Скопинов С.А. Кинетические возвратные фазовые переходы при дендритном росте кристаллов в двумерной среде с фазовым расслоением // Письма в ЖТФ. 1997. Т. 23. № 13. С. 1 - 6.
  9. Мартюшев Л.М., Селезнев В.Д. Автомодельность при кинетическом режиме роста кристаллов в фазово-расслаивающейся среде // Письма в ЖТФ. 1999. Т. 25. № 20. С. 71 - 77.
  10. Мартюшев Л.М., Сальникова Е.М. Влияние концентрационной зависимости коэффициента диффузии на устойчивость растущей шарообразной частицы // Журнал технической физики. 2000. Т. 70. №6. С. 126 - 127.
  11. Муравлева Л.Е., Молотов-Лучанский В.Б., Клюев Д.А., Кусаинова Д.С., Танкибаева Н.У., Омарова Г.А. Морфотипы тезиограмм плазмы крови больных хроническим пиелонефритом // Фундаментальные исследования. 2009. № 10. С. 21 - 24.
  12. Обухова Л.М., Конторщикова К.Н. Определение локализации групп белков в высохшей капле сыворотки крови при помощи красителей // Биология. Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2008. № 3. С. 116 - 119.
  13. Рапис Е.Г. Образование упорядоченной структуры при высыхании пленки белка // Письма в ЖТФ. 1988. Т. 14. № 17. С. 1560 - 1564.
  14. Рапис Е.Г., Гасанова Г.Ю. Автоволновой процесс в динамике фазового перехода в пленке белка // Журнал технической физики. 1991. Т. 61. С. 62 - 71.
  15. Рапис Е.Г. Самоорганизация белка // Письма в ЖТФ. 1995. Т. 21. С. 13 - 20.
  16. Рапис Е.Г. О магнитной чувствительности протеина // Письма в ЖТФ. 1997. Т. 23. №7. С. 28 - 38.
  17. Рапис Е.Г. Самосборка кластерных пленок белка в процессе конденсации (аллотропная неравновесная некристаллическая форма) // Журнал технической физики. 2000. Т. 70. № 1. С. 122 - 133.
  18. Рапис Е.Г. Свойства и виды симметрии твердотельной кластерной фазы белка // Журнал технической физики. 2001. Т. 71. № 10. С. 104 - 111.
  19. Рапис Е.Г. Изменение физической фазы неравновесной пленки комплекса белков плазмы крови у больных с карциномой // Журнал технической физики. 2002. Т. 72. № 4. С. 139 - 142.
  20. Рапис Е.Г. Самоорганизация и супермолекулярная химия пленки белка от нано- до макромасштаба // Журнал технической физики. 2004. Т. 74. № 4. С. 117 - 122.
  21. Рапис Е.Г. К проблеме нуклеации (образования клеток) при самоорганизации наноструктур белка in vitro и in vivo // Журнал технической физики. 2005. Т.75. № 6. С. 107 - 113.
  22. Рапис Е.Г. О характере процесса релаксации энергии возникающего при высыхании коллоидального раствора белка в открытой и в закрытой системах // Журнал технической физики. 2005. Т. 75. № 9. С.129 - 131.
  23. Рапис Е.Г. Белок и жизнь (самосборка и симметрия наноструктур белка). Иерусалим; Москва: ЗЛ. Милта-ПКПТИТ. 2002. 257 с.
  24. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ Statistica. М.: Медиа Сфера. 2002. 35 с.
  25. Скоупс Р. Методы очистки белков. М.: Мир. 1985. 358 с.
  26. Тарасевич Ю.Ю. Компьютерное моделирование процесса роста кристаллов из раствора // Журнал технической физики. 2001. Т. 71. № 5. С. 123 - 125.
  27. Тарасевич Ю.Ю. Tау-модель для медицинской экспресс-диагностики: новый подход или ошибочный алгоритм - // Математическое моделирование. 2001. Т. 13. № 8. С. 117 - 120.
  28. Тарасевич Ю.Ю., Константинов В.О., Аюпова А.К. Моделирование дендритного роста кристаллов соли в биологических жидкостях // Изв. вузов. Северо-Кавказ¬ский регион. Естественные науки. 2001. Спецвыпуск. Математическое моделирование. С. 147 - 149.
  29. Тарасевич Ю.Ю. Механизмы и модели дегидратационной самоорганизации биологи¬ческих жидкостей // Успехи физических наук. 2004. Т. 174. №7. С. 779 - 790.
  30. Тарасевич Ю.Ю., Аюпова А.К. Влияние диффузии на разделение компонентов биологической жидкости при клиновидной дегидратации // Журнал технической физики. 2003. Т. 73. № 5. С. 13 - 18.
  31. Тарасевич Ю.Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы. Москва: Едиториал УРСС. 2002.
  32. Тарасевич Ю.Ю. Компьютерное моделирование процесса роста кристаллов из раствора // Журнал технической физики. 2001. Т. 71. №5. С. 123 - 125.
  33. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Морфологии биологических жидкостей человека. М.: Хризостом. 2001. 304 с.
  34. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Принципы аутоволновой самоорганизации биологических жидкостей // Вестник РАМН. 2000. № 3. С. 45 - 49.
  35. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н., Шабалин В.В. Фундаментальные основы самоорганизации биологических жидкостей // Функциональная морфология биологических жидкостей. Материалы III Всерос. научно-практ. конф. Москва. 2004.
  36. Щербак Ю.П., Бузоверя М.Э., Шошпор И.В., Ершова И.А. Морфологический анализ сыворотки крови профессионалов-атомщиков // Конференция «Научно-иннова¬ционное сотрудничество». Саровский государственный физико-технический институт. Ч. 1. С. 94 - 95.
  37. Яхно Т.А., Яхно В.Г., Санин А.Г., Санина О.А., Пелюшенко А.С. Белок и соль: пространственно-временные события в высыхающей капле // Журнал технической физики. 2004. Т. 74. № 8. С. 100 - 108.
  38. Яхно Т.А., Седова О.А., Санин А.Г., Пелющенко А.С. О существовании регулярных структур в жидкой сыворотке (плазме) крови человека и фазовых переходах в процессе ее высыхания // Журнал технической физики. 2003. Т. 73. № 4. С. 23 - 27.
  39. Gorand Y. et al. Mechanical Instability Induced by the Desiccation of Sessile Drops // Langmuir. 2004. V. 20. P. 5138 - 5140.
  40. Anderson D.M., Davis S.H. The spreading of volatile liquid droplets on heated surface // Phys. of Fluids. 1995. V. 7. P. 248 - 265.
  41. Pauchard L., Parisse F., Allain C. Influence of salt content on crack patterns formed through colloidal suspension desiccation // Phys. Rev. E. 1999. V. 59. P. 3737 - 3740.
  42. Pauchard L., Allain C. Mechanical instability induced by complex liquid desiccation // C. R. Physique. 2003. V. 4. P. 231 - 239.
  43. Pauchard L., Allain C. Buckling instability induced by polymer solution drying // Europhys. Lett. 2003. V. 62 (6). P. 897 - 903.
  44. Pauchard L., Allain C. Stable and unstable surface evolution during the drying of a polymer solution drop // Phys. Rev. E. 2003. V. 68. P. 052 801.
  45. Pauchard L., Allain C. Buckling instability induced by polymer solution drying // Europhys. Lett. 2003. V. 62(6). P. 897-903.