Рассеяние лазерного излучения на эритроцитах и моделирующих их частицах (1104631), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Проведенныеисследования расширяют возможности оптической диагностики параметров5эритроцитов и их агрегатов с использованием лазеров, повышают эффективностьметодов.Приведенные в работе результаты были получены при выполнении научныхисследований по следующим грантам:• Грант РФФИ “Ведущие научные школы России” № 2071.2003.4;• Стипендия Леонарда Эйлера от Немецкой Службы Академических Обменов(DAAD);• Междисциплинарный грант МГУ «МНП-20»;• Гранты РФФИ.Достоверность представленных научных результатов обусловлена тем, чторезультаты численного расчета, представленные в работе и полученные на основеразличных алгоритмов, находятся в хорошем соответствии между собой, а также срасчетами других авторов и экспериментальными данными, опубликованными вмировой научной литературе. Достоверность же экспериментальных данных,полученных в работе, подтверждается совпадением с результатами измеренийдругих исследователей.Положения, выносимые на защиту:1.
Лучеволновое приближение на основе представления падающего света и светавнутри частицы набором лучей, а рассеянного света набором сферическихволн, испускаемых различными элементами поверхности частицы, применимодля описания рассеяния лазерного излучения диэлектрической частицей сволновым параметром размера 50-100.2. Лучеволновое приближение сравнимо по точности с дискретно-дипольнымприближением, но значительно превосходит последнее по скорости счета длячастиц с параметром размера больше 50.
В частности, для сфероида спараметром размера 85 и относительным показателем преломления 1.33 времярасчета методом ЛВП составило около 20 минут, а методом ДДП – около трехчасов.3. Для больших оптически мягких частиц угловое распределение интенсивностирассеянного света в переднем полупространстве, особенно в области малыхуглов рассеяния, соответствует обычным представлениям теории дифракциина отверстиях соответствующей формы.4.
Лазерная дифрактометрия и агрегометрия позволяют определять форму,размер, деформируемость и агрегационную способность эритроцитов всдвиговом потоке.Апробация работы. Основные результаты диссертационной работыдокладывались на российских и международных конференциях и семинарах:International School for Junior Scientists and Students on Optics, Laser Physics andBiophysics “Saratov Fall Meeting” (Саратов, Россия, 2003, 2004, 2005 и 2006);Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых пофундаментальным наукам “Ломоносов” (Москва, Россия, 2004, 2005 и 2006);6International Topical Meeting on Optical Sensing and Artificial Vision (С. Петербург,Россия, 2004, 2008); Международная конференция «Гемореология в микро- имакроциркуляции» (Ярославль, Россия, 2005); International Autumn School“Modern Biophysical Techniques for Human Health.
From Physics to Medicine”(Пояна Брашов, Румыния, 2005); Всероссийская научная конференция смеждународным участием "Микроциркуляция в клинической практике" (Москва,Россия, 2006); International Symposium "Biological Motility: Basic Research andPractice-2006" (Пущино, Россия, 2006); International Сonference on Electromagneticand Light Scattering by Non-spherical Particles: Theory, Measurements, andApplications (С.
Петербург, Россия, 2006); Русско-китайский семинар побиофотонике и биомедицинской оптике (Ухань, Китай, 2006); InternationalConference on Photonics and Imaging in Biology and Medicine (Ухань, Китай, 2006);International Scientific and Technical Conference «Optical Methods of FlowInvestigation» (Москва, Россия, 2007); International Conference on Laser Applicationsin Life Sciences (Москва, Россия, 2007); European Conferences on Biomedical Optics(Мюнхен, Германия, 2007); Russian-Finnish meeting “Photonics and LaserSymposium (Москва, Россия, 2007); International Conference “Advanced LaserTechnologies” (Леви, Финляндия, 2007); Русско-китайский семинар побиофотонике и биомедицинской оптике (Саратов, Россия, 2007); InternationalAutumn School “Biophysics for Medicine” (Мангалия, Румыния, 2007); Руссконемецкий семинар по биофотонике (Любек, Германия, 2008); InternationalElectromagnetic and Light Scattering Сonference Хэтфилд, Великобритания, 2008);семинары кафедры общей физики и волновых процессов физического факультетаи МЛЦ МГУ им.
М.В. Ломоносова.Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 работ, из которых: 3 статьи врецензируемых журналах из списка ВАК России, 7 статей в трудах конференций и 17тезисов докладов на конференциях. Список основных публикаций приведен в концеавтореферата.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,заключения и списка цитируемой литературы из 106 наименований. Диссертациясодержит 4 таблицы и иллюстрирована 68 рисунками. Общий объемдиссертационной работы составляет 129 страниц.Личный вклад автора состоит в участии в постановке задач, разработкетеоретических моделей и методик расчета, проведении экспериментальныхисследований и численных расчетов моделирования, а также обработке иобсуждении полученных результатов.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность, отмечена научная новизна и практическаязначимость работы, формулируются цели и задачи исследования и кратко излагаетсясодержание диссертации.7Первая глава является обзорной и посвящена рассмотрению современногосостояния проблемы рассеяния лазерного излучения частицами сложной формы, вчастности эритроцитами и моделирующими их частицами (сфероиды и сферы).
Впараграфе 1.1 обсуждаются эксперименты по рассеянию лазерного излученияэритроцитами, кратко приводятся методики таких экспериментов. Рассматриваетсяметодика сканирующей проточной цитометрии для измерения рассеяния светаодиночными эритроцитами. В этом параграфе также кратко описаны методылазерной дифрактометрии и агрегометрии, в которых измеряются дифракция ирассеянное назад лазерное излучение. Далее в параграфе 1.2 проводится обзорсовременных теоретических методов для расчета рассеяния лазерного излученияэритроцитами.
В параграфе 1.3 обсуждаются строгие теории для решения задачиоднократного рассеяния излучения частицами различных форм, таких как теорияМи, метод Т-матриц, а также метод конечных разностей во временномпредставлении. Параграф 1.4 посвящен современным приближенным методамописания светорассеяния оптически «мягкими» частицами. Рассмотреноприближение аномальной дифракции, Релея-Ганса-Дебая и др.Вторая глава посвящена краткому описанию исследуемых нами объектов —эритроцитов. В параграфе 2.1 проводится описание микрореологических параметровэритроцитов.
Отмечено, что одним из важнейших свойств эритроцитов является ихспособность к деформации, характеризуемая параметром деформируемости.Эритроциты выполняют функцию переноса кислорода к органам и для этого имнеобходимо проходить в капилляры, имеющие даже меньший диаметр, чем диаметрэритроцита. Поэтому уменьшение деформируемости эритроцитов можетотрицательно сказаться на состоянии человека. Вследствие этого мониторинг этогопараметра является необходимым для контроля состояния организма. В параграфетакже приведено краткое описание стандартного метода измерения деформируемостиэритроцитов — фильтрация.
Отмечено, что данный метод трудоемок и требуетобработки больших массивов данных. С развитием оптической лазерной техникибольшое распространение получили оптические методы исследования пластическихсвойств мембраны эритроцита. В частности в главе 5 для измерения деформационныхсвойств эритроцитов мы будем использовать метод лазерной дифрактометрии,основанный на дифракции лазерного излучения на суспензии эритроцитов. Другойважной характеристикой эритроцитов является их распределение по размерам.Традиционный метод нахождения этого распределения (визуализация мазка крови спомощью микроскопа и последующее построение кривой, отражающей соотношениеклеток разного диаметра) также весьма трудоемок.
В связи с этим, в главе 5 мыприводим разработанную нами методику определения параметров распределенияэритроцитов по размерам основываясь на экспериментах по дифракции лазерногоизлучения на суспензии этих частиц. В параграфе также кратко описаныагрегационные свойства крови. В параграфе 2.2 кратко представлены основныереологические и оптические свойства эритроцитов, схематично описан механизмдеформируемости эритроцитов. В нормальном состоянии эритроцит человека имеетдвояковогнутую дисковидную форму (дискоцит).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
