Лапитан Д.Г.- науч. сотрудник, лаборатория медико-физических исследований, Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского (МОНИКИ) E-mail: lapitandenis@mail.ru

Изучен эффект амплитудной модуляции интенсивности обратно рассеянного от ткани оптического излучения, вызванный флуктуациями объемного кровенаполнения ткани, применительно к методу лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ). Построена модель доплеровского рассеяния света, учитывающая данный эффект. Показано, что отношение вклада амплитудно-модулированного сигнала в спектр к вкладу доплеровского сигнала пропорционально квадрату глубины модуляции объемного кровенаполнения ткани, а также что амплитудно-модулированный сигнал может вносить весомый вклад в выходной перфузионный сигнал, регистрируемый в ЛДФ.

 

1. Rajan V., Varghese B., Leeuwen T.G., Steenbergen W. Review of methodological developments in laser Doppler flowmetry // Lasers Med. Sci. 2009. V. 24. P. 269-283.
2. Edwards R.V., Angus J.C., French M.J., Dunning Jr. J.W. Spectral analysis of the signal from the laser doppler flowmeter: Time-independent systems // Journal of Applied Physics. 1971. V. 42. № 2. P. 837-850.
3. Bonner R.F., Nossal R. Model for laser Doppler measurements of blood flow in tissue // Appl. Opt. 1981. V. 20. P. 2097-2107.
4. Sianoudis I., Drakaki E. Non invasive and real time analysis of skin pigmentation and cutaneous hemoglobin oxygenation: An experimental and theoretical approach // e-Journal of Science & Technology (e-JST) of TEI Athens. 2008. V. 3. № 1. P. 1-9.
5. Stromberg T., Karlsson H., Fredriksson I., Nystrom F.H., Larsson M. Microcirculation assessment using an individualized model for diffuse reflectance spectroscopy and conventional laser Doppler flowmetry // Journal of Biomedical Optics. 2014. V. 19. № 5. P. 057002-1-057002-6.
6. Rajan V., Varghese B., Van Leeuwen T.G., Steenbergen W. Effect of speckles on the depth sensitivity of laser Doppler perfusion imaging // Optics express. 2007. V. 15. № 17. P. 10911-10919.
7. Dunaev A.V., Zherebtsov E.A., Rogatkin D.A., Stewart N.A., Sokolovski E.U. Substantiation of medical and technical requirements for noninvasive spectrophotometric diagnostic devices // Journal of Biomedical Optics. 2013. V. 18. № 10. P. 107009-1-107009-9.
8. Lapitan D.G., Rogatkin D.A. Evaluation of the Doppler component contribution in the total backscattered flux for noninvasive medical spectroscopy // Proc. of SPIE. 2014. V. 9129. P. 91292X-1-91292X-8.
9. Лапитан Д.Г., Рогаткин Д.А. Переменное кровенаполнение биоткани как источник шума во входном оптическом сигнале медицинского лазерного доплеровского флоуметра // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 1. С. 41-46.
10. Dunaev A.V., Sidorov V.V., Krupatkin A.I., Rafailov I.E. / Palmer S.G., Sokolovski S.G., Rafailov E.U. The study of synchronization of rhythms of microvascular blood flow and oxygen saturation during adaptive changes // SPIE BiOS. - International Society for Optics and Photonics. 2014. P. 89350A-89350A-9.
11. Binzoni T., Leung T.S., Van De Ville D. The photo-electric current in laser-Doppler flowmetry by Monte Carlo simulations // Phys. Med. Biol. 2009. V. 54. P. 303-318.
12. Binzoni T., Leung T.S., Seghier M.L., Delpy D.T. Translational and Brownian motion in laser-Doppler flowmetry of large tissue volumes // Phys. Med. Biol. 2004. V. 49. P. 5445-5458.
13. Рогаткин Д.А. Физические основы оптической оксиметрии // Медицинская физика. 2012. № 2. С. 97-114.
14. Александров E.Б., Голубев Ю.М., Ломакин А.В., Носкин В.А. Спектроскопия флуктуаций интенсивности оптических полей с негауссовой статистикой // Успехи физических наук. 1983. Т.140. № 4. С. 547-582.
15. Рогаткин Д.А. Об особенности в определении оптических свойств мутных биологических тканей и сред в расчетных задачах медицинской неинвазивной спектрофотометрии // Медицинская техника. 2007. № 2. С. 10-16.
16. Dmitriev M.A., Feducova M.V., Rogatkin D.A. On one simple backscattering task of the general light scattering theory // Proc. SPIE. 2004. V. 5475. P. 115-122.
17. Nilsson G.E., Tenland T., Oberg P.A. A new instrument for continuous measurement of tissue blood flow by light beating spectroscopy // Biomedical Engineering, IEEE Transactions on. 1980. V. 27. № 1. P. 12-19.
18. Cummins H.Z., Swinney H.L. III Light Beating Spectroscopy // Progress in Optics 8 (C). 1970. P. 133-200.
19. Zhong J., Nilsson G. On generalized photocurrent spectral moments and the recovery of speed distribution in laser Doppler flowmetry // Biomedical Engineering, IEEE Transactions on. 1993. V. 40. № 6. P. 595-597.
20. Bi R., Dong J., Poh C.L., Lee K. Optical methods for blood perfusion measurement - theoretical comparison among four different modalities // JOSA A. 2015. V. 32. № 5. P. 860-866.
21. Nilsson G.E., Tenland T., Oberg P.A. Evaluation of a laser Doppler flowmeter for measurement of tissue blood flow // Biomedical Engineering, IEEE Transactions on. 1980. V. 27. № 10. P. 597-604.
22. Fredriksson I., Fors C., Johansson J. Laser Doppler Flowmetry - a Theoretical Framework. Department of Biomedical Engineering, Linköping University (SWE). Linköping: 2007. 22 p.
23. Saidi I.S. Transcutaneous optical measurement of hyperbilirubinemia in neonates // Doctor of Philosophy dissertation. Houston: Rice University. 1992. 234 p.
24. Koelink M.H., De Mul F.F.M., Leerkotte B., Greve J. / Jentink H.W., Graaff R., Dassel A.C.M., Aarnoudse J.G. Signal processing for a laser-Doppler blood perfusion meter // Signal processing. 1994. V. 38. № 2. P. 239-252.
25. Рогаткин Д.А., Лапитан Д.Г., Колбас Ю.Ю., Шумский В.И. Индивидуальная вариабельность параметров микроциркуляции крови и проблемы функциональной диагностики системы микроциркуляции // Функциональная диагностика. 2012. № 4. С. 24-29.
26. Дунаев А.В., Новикова И.Н., Жеребцова А.И., Крупаткин А.И. / Соколовский С.Г., Рафаилов Э.У. Анализ физиологического разброса параметров микроциркуляторно-тканевых систем // Биотехносфера. 2013. № 5 (29).   С. 44-53.