Автореферат (1144365), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Динамика индекса эритемы вусловиях внешней механическойкомпрессии (интервал времени 0-330сек) и при ее снятии (интервалвремени свыше 330 сек).1 -p = 13.9 кПа, 2 -p = 110 кПабРис. 7. Динамика индекса эритемы вусловиях внешней механическойкомпрессии (интервал времени 0-362 сек)и после ее снятия (интервал временисвыше 362 сек). p = 190 кПа.Рис. 8. Динамика степени оксигенациигемоглобина крови кожной ткани вусловиях внешней механическойкомпрессии (интервал времени 0-290сек) и при ее снятии (интервалвремени свыше 290 сек).
Пунктирнаялиния показывает временнойдиапазон, когда кровь в кожной тканиотсутствует. p = 110 кПаПосле снятия внешней компрессии происходит резкое увеличениесодержания крови в объеме кожной ткани, которая подвергалась компрессии(третья стадия) (рис. 9). В течение нескольких секунд индекс эритемы достигаетвеличины, значительно превышающей индекс эритемы нормальной кожи (от двухдо пяти раз).В процессе четвертой стадии происходит восстановление кожнойткани в первоначальное состояние в течение 30-50 минут в зависимости отвеличины компрессии.На рисунке 10 приведено поведение коэффициента отражения на длиневолны 800 нм в процессе наложения внешней компрессии и после ее снятия.Отличительной особенностью поведения коэффициента отражения посленаложениякомпрессииявляетсяегомонотонноеуменьшениепоэкспоненциальному закону с характерными временами от 20 до 200 секунд.
Весьпроцесс стабилизации спектров может происходить приблизительно в течениевремени до 5 минут. После снятия компрессии спектры восстанавливаются впервоначальное положение практически в тот же временной промежуток, что и ввидимом диапазоне (порядка 1 часа).14Рис.
9. Динамика индекса эритемы кожи вусловиях разной компрессии.p = 64,5 105 кПа (1), 16,6 кПа (2),49,2 кПа (3), 30,0 кПа (4).В спектральной области 600-800 нм на спектр диффузного отражения кожиможет влиять только количество содержащейся в ней воды. Так как поглощениемводы в этой области спектра можно пренебречь, то можно сделать вывод о том, чтоколичество содержащейся в коже воды определяет только рассеивающие свойствакожи. Компрессия кожи приводит к уменьшению содержания воды в коже или еедегидратации.Поскольку дегидратация связана с диффузией воды из кожи, то для оценкидегидратации кожи в области приложения компрессии в результате вытесненияводы из этой области в окружающую ткань можно рассмотреть схожий процессдегидратации кожи in vitroпод действием осмотических оптическихпросветляющих агентов [13].Характерные времена экспоненциального уменьшения отражения вспектральной области 600-800 нм являются не чем иными, как временамидегидратации кожи, понимая под этим ее обезвоживание.Если считать, что уменьшение объема ткани при наличии компрессиипроисходит только за счет уменьшения расстояния между фибриллами, а размерыфибрилл в процессе дегидратации не изменяется, тогда параметры σ S и а можносчитать постоянными, то изменения в значении µS связаны только с изменением3фактора упаковки и определяются поведением функции ϕ (1 − ϕ ) , имеющей(1 + ϕ )максимум при ϕ = 0,2.
Для фиброзных тканей значение ϕ обычно составляетвеличину порядка 0,3, поэтому при увеличении ϕ коэффициент рассеянияуменьшается, что, в свою очередь, приводит к уменьшению диффузного отражениякожи (рис. 11).15Рис. 10. Временные изменениякоэффициента отражения кожи на длиневолны 800 нм в процессе наложениякомпрессии (интервал времени 0-460секунд) и после ее снятия. РазныедобровольцыРис.
11. Зависимость коэффициентарассеяния от объемной долирассеивателейПроцессы дегидратации образцов кожи in vitro и кожи in vivo несмотря на ихсхожесть,имеютпринципиальныеотличия.ОсновныепараметрыH D (t ) = AD (1 − exp ( −t /τ D ) ) , AD (максимальная степень дегидратации) и τ D(скорость дегидратации), описывающие процесс дегидратации кожи in vitro, длякожи invivo недостижимы. Очевидно, что полностью обезвожить кожу in vivoневозможно, поэтому теряет смысл говорить о максимальной степенидегидратации. Можно говорить только о степени дегидратации кожи в результатеопределенной компрессии и времени τ D дегидратации, характеризующем скоростьданного определенного процесса, а на эти величины влияют величина компрессиии размеры области ее приложения. Так, при компрессии величиной менее 100 кПахарактерное время имеет величину 48.7±25.3 секунд, а свыше 100 кПа 171.6± 39.9секунд.Более того, очень сложно по уменьшению отражения кожи in vivo в процессекомпрессии оценить степень дегидратации кожи, подверженной компрессии, таккак относительное уменьшение коэффициента отражения зависит от условийкомпрессии.
Так, относительные уменьшения коэффициента отражениянаибольшие для датчика 6.3 мм (11.3+2.2 %), имеют меньшие значения длядатчиков 10 мм (9.5+2.0 %) и 13.9 мм (9.5+1.7 %) и наименьшие для датчика 15,8мм (7.2+3.4 %).В ближней ИК области спектра при наложении внешней компрессии имеетместо тенденция уменьшения коэффициента отражения кожи во всемспектральном диапазоне. После снятия компрессии спектры восстанавливаются впервоначальное положение практически в тот же временной промежуток, что и ввидимом диапазоне (порядка 1 часа).Это из рис. 12 и 13, где приведены временные изменения в спектрахдиффузного отражения и коэффициентов отражения кожи на длине волны 1070 нм.Временная динамика коэффициентов отражения на других длинах волн имеетподобный характер.16Увеличение компрессии ведет к уменьшению отражения.
В случаеиспользования датчика 10 мм уменьшение величины коэффициента отражения втечение наложения компрессии составляло 10.36 % при давлении 28 кПа, 12.89 %при давлении 50 кПа, 16.36 % при давлении 100 кПа и 21.86 % при давлении 143кПа.аРис. 12. Временные изменения вспектрах отражения кожи предплечьячеловека in vivo при наложеннойвнешней механической компрессиивеличиной 108 кПабРис. 13. Временные изменения вспектрах отражения кожи предплечьячеловека in vivo на длине волны 1070 нмпри наложенной внешней механическойкомпрессии величиной 45 кПа (1) и 108кПа (2).
Вертикальными линиямиотмечено время снятия компрессииПри использовании датчиков с малой площадью приложения давленияизменения в спектрах не столь существенны, как в случае датчиков с большойплощадью приложения давления, и временные изменения в спектрах приналожении разной компрессии малы по величине.В этом диапазоне длин волн определяющим фактором является вода, котораяопределяет и поглощающие, и рассеивающие свойства кожи.Несмотря на некоторое различие в динамике спектров в условиях внешнейкомпрессии,обусловленноеморфологическимиособенностямикожидобровольцев, общим результатом является уменьшение коэффициента рассеяния стечением времени после наложения компрессии. Это позволяет сделать вывод, чтоэффект уменьшения рассеяния биоткани, обусловленный вытеснением воды изкожной ткани в области приложения внешней компрессии, превалирует надэффектом уменьшения поглощения кожной ткани, вызванный тем же процессомвытеснением воды из биоткани в той же области приложения внешней компрессии.В заключительной части главы 3 приведено описание предложеннойметодики для оценки изменения содержания воды в коже под давлением ирезультаты оценки изменения содержания воды в коже, подверженной компрессии.Содержание воды в коже определяет рассеивающие свойства ткани.Наложение компрессии приводит к частичной дегидратации и сжатиюколлагеновых волокон тканей, что приводит к изменению фактора упаковкирассеивателей, при этом поскольку для фиброзных тканей значение фактора17упаковки обычно составляет порядка 0,3, то увеличение объемной долирассеивателей (коллагеновых волокон) приводит к уменьшению рассеяния ткани.Оценка содержания воды в коже может быть проведена путем анализавременного изменения коэффициентов отражения кожи в условиях компрессии надвух длинах волн: 810 нм, где наличие воды определяет только рассеивающиесвойства кожи, а поглощением воды можно пренебречь, и 1070 нм, где наповедение коэффициента отражения влияют оба фактора.На первом этапе определялось относительное изменение коэффициентаотражения кожи на длине волны 810 нм при наложении на кожу внешнегодавления (рис.
14).На втором этапе определяется изменение коэффициента отражения кожи надлине волны 1070 нм при наложении на кожу внешнего давления, полученное вэксперименте (рис. 14). Как в первом, так и во втором случае,компрессия приводитк уменьшению коэффициента отражения, причем относительное изменениекоэффициента отражения на длине волны 1070 нм меньше, чем на длине волны 800нм.Предполагая, что рассеивающие свойства кожи на рассматриваемых длинахволн изменяются в результате компрессии одинаково, можно говорить о том, чтоотносительное увеличение коэффициента отражения на длине волны 1070 нмобусловлено уменьшением поглощения кожи в результате уменьшения содержанияв ней воды.На рисунке 15 приведены результаты расчета зависимости коэффициентовотражения модельной среды (глава 2) от содержания воды на фиксированныхдлинах волн 810 нм и 1070 нм.Рис.
14. Временная динамикакоэффициентов отражения кожи надлинах волн 810 нм (1) и 1070 нм (б) приналожении компрессииРис. 15. Зависимость нормированныхкоэффициентов отражениямодельной среды от содержания водына фиксированных длинах волн;1 - 810 нм, 2 - 1070 нмПо графикам, приведенным на рис.
15, можно оценить уменьшениесодержания воды в коже, следствием чего увеличился коэффициент отражениякожи длине волны 1070 нм. Аналогичным образом можно оценить дегидратациюкожи при других условиях детектирования отраженного света. Так, прииспользовании датчика 13.8 мм с грузом, создаваемым давление на кожу 100 кПа,кожа теряет при компрессии 8% воды, а при использовании датчика 10 мм с18грузами, создаваемыми давление на кожу величиной 28 кПа, 100 кПа и 143 кПа, изкожи вытесняется вода в количестве 5%, 12% и 15%, соответственно.В Заключении приведены основные результаты работы, которые могутбыть сформулированы следующим образом:1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
