Рассеяние лазерного излучения на эритроцитах и моделирующих их частицах (1104631), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Кинетику агрегации(зависимость интенсивности рассеянного назад излучения в зависимости отвремени), регистрируемую с помощью лазерного агрегометра, мы аппроксимировалисуммой двух экспонент:I a = C1e − t / T1 + C2 e − t / T2 + C3 ,где первое слагаемое соответствует образованию линейных агрегатов (монетныхстолбиков) с характерным временем T1, второе – образованию трехмерных структурс характерным временем T2. На втором этапе регистрировалась дезагрегационнаякинетика. После завершения процесса спонтанной агрегации (занимает примерно 2минуты)внешнийстаканчикраскручивалсясзаданнымипошаговоувеличивающимися скоростями.
С увеличением скорости раскрутки стаканчика,происходило разбиение вначале трехмерных агрегатов, а потом и линейных. Прикаждой сдвиговой скорости измерение интенсивности светорассеяния записывалосьв течении 10-15 секунд, а затем усреднялось. За это время в потоке устанавливаетсядинамический равновесный размер агрегатов для данной сдвиговой скорости.Дезагрегационную кинетику аппроксимировали суммой двух экспонент:I a = C 4 e γ& / β1 + C5 e γ& / β 2 + C 6 ,где I a -интенсивность светорассеяния при данной сдвиговой скорости γ& , β 1 и β 2 показатели гидродинамической устойчивости крупных и линейных эритроцитовсоответственно.Рис.
12. Зависимость ПД человеческих эритроцитов от сдвиговой скоростиВ параграфе 5.3 представлены результаты экспериментов по измерению ПДэритроцитов и параметров распределения эритроцитов в норме и патологии. В21частности, методом лазерной дифрактометрии был проведен эксперимент поизмерению ПД у людей с нарушениями мозгового кровообращения (ОНМК) ипрактически здоровых людей.
Эксперимент проводился совместно с профессоромЮ.И. Гурфинкелем (ЦКБ МПС РФ). Результаты измерений представлены на рисунке12. Видно, что ПД эритроцитов у людей с ОНМК в среднем на 10% меньше, чемздоровых.В таблице 1 приведены измеренные значения параметров распределенияэритроцитов по размерам. Оценки параметров распределения проводились по 5измерениям. Погрешность таких измерений составляет 7-10%.Таблица 1. Параметры распределения эритроцитов по размерамПараметрсреднийэритроцитовЧеловеческая кровьКрысиная кровьдиаметр6.9 ⋅ 10 м5.18 ⋅ 10 −6 мсреднеквадратичныйразбросразмеровэритроцитов0.48 ⋅ 10 −6 м0.38 ⋅ 10 −6 м−6В данном параграфе также приведены результаты измерений, проводившихсясовместно с факультетом фундаментальной медицины МГУ, по изменению ПДэритроцитов крыс при патологиях кровообращения, а также влиянию препаратасемакс на деформируемость эритроцитов.
В параграфе 5.4 представлены результатыизмерения агрегационной и дезагрегационной кинетики человеческих эритроцитов уздоровых людей (контрольная группа) и пациентов с нарушением мозговогокровообращения (экспериментальная группа). Выявлено, что у людей с общиминарушениями мозгового кровообращения скорость образования линейных агрегатовв среднем значительно выше (на 50 %), чем у здоровых. Прочность агрегатов убольных людей по сравнению со здоровыми также в среднем выше (на 10%). Времяобразования трехмерных агрегатов у контрольной и экспериментальной группысущественно не отличается.
Эксперимент проводился совместно с профессоромЮ.И. Гурфинкелем (ЦКБ МПС РФ).В заключении приводится перечень основных выводов, полученных в результатепроведенных исследований, и кратко суммируются основные результаты,полученные при выполнении данной диссертационной работы.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫВ диссертационной работе получены следующие основные результаты:1. Развита теоретическая модель и предложен алгоритм для расчетов рассеяниясвета прозрачными диэлектрическими частицами, размер которых значительнопревышает длину световой волны. Модель представляет собой обобщениеметода геометрической оптики с учетом дифракции, выходящих из частицылучей (лучеволное приближение).2. Результаты расчетов показывают, что лучеволновое приближение сравнимо по22точности с дискретно-дипольным приближением, но значительно превосходитпоследнее по скорости счета для частиц, с параметром размера более 100.Например, для сфероида с параметром размера 85 и относительным показателемпреломления 1.33 время расчета методом ЛВП составило около 20 минут, аметодом ДДП – около трех часов.3.
Показано, что в случае рассеяния лазерного излучения на сфероидальнойчастице в зависимости от ориентации плоскости рассеяния меняются угловыекоординаты и ширины максимумов и минимумов интенсивности света,особенно в области малых углов рассеяния.4. С увеличением показателя преломления частицы видность интерференционныхмаксимумов и минимумов в картине рассеяния уменьшается, а интенсивностьрассеяния медленнее убывает в области больших углов рассеяния, т.е. угловойспектр рассеяния становится более широким и общая картина рассеяния«смазывается».5. Для оптически мягких частиц качественные особенности угловогораспределения интенсивностей рассеянного света в переднем полупространстве,особенно в области малых углов рассеяния, соответствует обычнымпредставлениям теории дифракции на отверстиях соответствующей формы.6.
Продольный размер сфероидальной частицы влияет на видностьинтерференционных максимумов и минимумов в картине рассеяния, но невлияет на их положение в области малых углов рассеяния ( θ ≤ 30 o ), а именно сувеличением размера сфероида в направлении лазерного пучка контрастностькартины рассеяния уменьшается.7. Развитая теория может быть использована для количественной интерпретацииэкспериментальных данных получаемых методом лазерной дифрактометрииэритроцитов.8. Форма частицы оказывает влияние на соотношение ближайших максимумов иминимумов в фазовой функции рассеяния.
Например, это отношение длясфероидальной частицы больше, чем для частицы имеющей формудвояковогнутого диска.9. Для сфероидальной частицы, моделирующей эритроцит, фазовая функциярассеяния света, усредненная по ориентациям частицы в пространстве, заметноотличается по форме от фазовой функции Хеньи-Гринштайн. Так в диапазонеуглов рассеяния от 0 до 40 градусов функция Хеньи-Гринштайн меняется на 7порядков, тогда так усредненная фазовая функция меняется всего на 4 порядка.10. С помощью лазерной дифрактометрии выявлено уменьшение деформируемостиэритроцитов человека при ишемии сосудов мозга на 10%.
При измерениях наэритроцитах крыс установлено, что применение препарата семакс увеличиваетдеформируемость эритроцитов. Получено, что средний диаметр эритроцитачеловека равняется 6.9 ⋅ 10 −6 м, а крыс 5.18 ⋅ 10 −6 м.11. Методом лазерной агрегометрии выявлено, что у людей с общим нарушениеммозгового кровообращения скорость образования линейных агрегатовэритроцитов в среднем значительно выше (на 50 %), чем у здоровых. Прочность23агрегатов у больных людей по сравнению со здоровыми также в среднем выше(на 10%).СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ1. А.Е. Луговцов, С.Ю. Никитин, А.В. Приезжев, “Лучеволновое приближение длярасчета рассеяния лазерного излучения прозрачной диэлектрическойсфероидальной частицей”, Квантовая электроника, 38 (6), 606-611, (2008).2.
A. Lugovtsov, A. Priezzhev, S. Nikitin, “Light scattering by arbitrarily orientedoptically soft spheroidal particles: calculation in geometric optics approximation”,Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 106 (1-3), 285-296,(2007).3. А.В. Приезжев, А.Е. Луговцов, А.Ю. Тюрина, В.Б. Кошелев, О.Е. Фадюкова,“Уменьшение деформируемости эритроцитов при острых нарушениях мозговогокровообращения геморрагического типа у крыс линии Крушинского –Молодкиной”, Биофизика, 51 (5), 833-838, (2006).4. A.E. Lugovtsov, A.V.
Priezzhev, S.Yu. Nikitin, “Red Blood Cells in Laser Beam Field:Calculations of Light Scattering”, Proc. SPIE, 7022, 70220Y, (2008).5. A.E. Lugovtsov, A.V. Priezzhev, S.Yu. Nikitin, V.B. Koshelev, “Laser diffractionanalysis of shear deformability of human and rat erythrocytes in norm and ischemia”,Proc. SPIE, 6534, 65343M, (2007).6. A. Lugovtsov, A. Priezzhev, S. Nikitin, “Light scattering by biological spheroidalparticles in geometric optics approximation”, Proc.
SPIE, 6534, 65340N, (2007).7. A.E. Lugovtsov, A.V. Priezzhev, S.Yu. Nikitin, V.B. Koshelev, “Diffractomeryanalysis of human and rat erythrocytes deformability under ischemia” Proc. SPIE,6633, 66332G, (2007).8. A.E. Lugovtsov, A.V. Priezzhev, O.E. Fadukova, V.B. Koshelev, “Reduction ofdeformability of erythrocytes of ischemic rats under the action of semax: examinationby the method of laser diffractometry”, Proc.
SPIE, 6163, 616318, (2006).9. A.E. Lugovtsov, A.V. Priezzhev, A.Yu. Tyurina, О.E. Fadyukova, V.B. Koshelev,“Rheological behavior of erythrocytes of hemorrhagic rats: examination by the methodof laser diffractometry”, Proc. SPIE, 5474, 200-203, (2004).10. A.E. Lugovtsov, A.V. Priezzhev, A.Yu. Tyurina, O.E. Fadyukova, V.B. Koshelev,“Laser diffractometry of red blood cells deformability of rats with experimentallyinduced ischemia: effect of semax”, Proc. OSAV2004 conference, 233-240, (2004).24.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
