Диссертация (1144366), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В видимой области уменьшениеотражения обусловлено уменьшением рассеяния, являющегося следствиемвытеснения воды из области компрессии.В ближней ИК области вода не только формирует рассеивающие свойствакожи, но и определяет ее поглощение. При этом уменьшении содержания водыувеличивает диффузное отражение кожи.
Результаты эксперимента дают основание сделать вывод, что из двух процессов (рассеяния и поглощение) превалирующим является процесс уменьшения рассеяния.Результаты экспериментов и результаты моделирования, приведенного вглаве 2, позволяют оценить изменение содержания воды в коже in vivo в процессе компрессии кожи. Оценка дегидратации кожи может быть проведена путем анализа временного изменения коэффициентов отражения кожи в условияхкомпрессии на двух длинах волн: 810 нм, где наличие воды определяет толькорассеивающие свойства кожи, а поглощением воды можно пренебречь, и 1070нм, где на поведение коэффициента отражения влияют оба фактора.На первом этапе определялось относительное изменение коэффициентаотражения кожи на длине волны 810 нм при наложении на кожу внешнего давления.
Из рисунка 3.33 видно, что в результате компрессии коэффициент отражения на длине волны 810 нм уменьшился от 0,228 до 0,186, то есть на величину 0,042 или 18,4%. Это изменение можно отнести за счет уменьшения рассеивающих свойств кожи.9624Коэффициент тражения, %2220118161412210860100200300400500600Время, секРис. 3.33. Временная динамика коэффициентов отражения кожи надлинах волн 810 нм (1) и 1070 нм (б) при наложении компрессииКоэффициент отражения, норм.1,41,31,21,11,010,90,820,70,00,51,01,52,02,53,0Содержание воды, отн. ед.Рис. 3.34.
Зависимость нормированных коэффициентов отражениямодельной среды от содержания воды на фиксированных длинах волн;1 - λ = 810 нм, 2 - λ = 1070 нм97На втором этапе определялось изменение коэффициента отражения кожина длине волны 1070 нм в условиях компрессии, полученное в эксперименте(рис. 3.33). Из рисунка 3.33 видно, что компрессия приводит к уменьшению коэффициента отражения от 0,135 до 0,113, то есть на величину 0,022 или 16,3%.Это меньше, чем на длине волны 810 нм.Предполагая, что рассеивающие свойства кожи на рассматриваемых длинах волн изменяются одинаково, можно сделать вывод, что уменьшение поглощения кожи в результате компрессии увеличивает коэффициент отраженияна длине волны 1070 нм на 2,1%.На рисунке 3.34 приведены результаты расчета зависимости коэффициентов отражения модельной среды от содержания воды на фиксированных длинахволн 810 нм и 1070 нм.Увеличение коэффициента отражения на длине волны 1070 нм на величину 2,1% возможно, если содержание воды в коже уменьшилось, согласно рис.3.34, на 7,5%.Аналогичным образом можно оценить изменение содержания воды в коже при других условиях детектирования отраженного света.Так, при использовании датчика 13,8 мм с грузом, создающим давлениена кожу 100 кПа, кожа теряет при компрессии 8% воды, а при использованиидатчика 10 мм с грузами, создающими давление на кожу величиной 28 кПа, 100кПа и 143 кПа, из кожи вытесняется вода в количестве 5%, 12% и 15%, соответственно.Этивеличинызначительноменьшерезультата(содержаниеводыуменьшилось в 2 раза) исследований свиной кожной ткани ex vivo,приведенного авторами работы [56].
Однако нужно учесть несколько важныхмоментов, которые могут объяснить различие в полученных результатах. Вопервых, результаты исследования биоткани in vivo должны существенноотличаться от исследований образцов ex vivo, поскольку в последнем случаевода может выдавливаться из детектируемой биоткани в большом количестве, вто время как при детектировании кожной ткани in vivo происходит98выдавливание воды из верхних слоев биоткани, и вклад в спектр диффузногоотражения дает вода, присутствующая в более глубоких слоях, менееподверженных компрессии. Во-вторых, существенно различаются условиядетектирования отраженногодиффузноотраженногосветасвета. Использование для детектированияволоконно-оптического датчика, которыйодновременно создавал механическую компрессию участка кожи, на которыйон надавливал, создавало неоднородное распределение давления внутрикожной ткани, которое специфически влияло на транспорт воды внутрибиоткани.
В нашем эксперименте компрессия накладывалась на довольнобольшой участок кожи, В результате имел место транспорт воды изнелокализованного объема биоткани в ее соседние области, который отличен оттранспорта воды из локализованной области кожи, подверженной компрессии.99ЗаключениеВ результате проведенных в работе теоретических и экспериментальныхисследований спектров диффузного отражения кожной ткани человека вусловиях in vivo были получены следующие результаты:1. Наложение внешней механической компрессии величиной до 106 Па на кожу человека in vivo приводит к уменьшению коэффициента диффузного отражения света в спектральном интервале 400-2000 нм, при этом уменьшается величина провала в спектральном диапазоне 500-600 нм.
По мере увеличения компрессии вначале спектры диффузного отражения показывалиналичие изобестической точки около 600 нм, ниже которой коэффициентыотражения увеличивались, а выше уменьшались, а затем коэффициент отражения уменьшался во всем диапазоне спектра от 400 до 2000 нм.2. Причинами спектральных изменений являются изменения геометрии кожи(ее толщины и плотности) и ее физиологических свойств, следствием чегоявляются изменения оптических характеристик кожи. Наложение компрессии приводит к уменьшению поглощения кожи (в видимом диапазоне спектра уменьшается содержание гемоглобина крови, а в ближней ИК областиуменьшается содержание воды) и уменьшению рассеяния кожи во всем диапазоне спектра 400-2000 нм, являющегося результатом вытеснения воды изобласти кожи, подверженной компрессии, и увеличения в этой областиплотности рассеивателей.3.
Из двух процессов, определяющих величину коэффициента диффузного отражения подверженной механической компрессии кожной ткани in vivo в ИКобласти спектра, превалирующим является процесс уменьшения рассеивающих свойств кожи,4. Поведение коэффициента отражения кожи в спектральной области 500 – 600нм зависит от кровенаполненности кожи. При меньшем количестве крови еевытеснение менее сказывается на спектре отражения и коэффициент отражения монотонно уменьшается.
При большей кровенаполненности кожи ко100эффициент сначала увеличивается (уменьшение поглощения), а затемуменьшается (уменьшение рассеяния).5. Процесс стабилизации спектров диффузного отражения и параметров кожиявляется инерционным. Процесс стабилизации спектров происходит в течение времени порядка 3 – 5 минут в зависимости от приложенного давленияи увеличивается с увеличением компрессии.6. Уменьшение области компрессии приводит к уменьшению времени стабилизации. Уменьшение размера области наложения компрессии приводит куменьшению времени вытеснения крови из области компрессии.7. Кровь вытесняется полностью из кожи при давлении порядка 100 кПа,Уменьшение содержания крови в кожной ткани сопровождается уменьшением степени оксигенации гемоглобина.8.
Разработана методика оценки изменения содержания воды в коже вусловиях компрессии кожи, заключающаяся в сравнении относительногоизменения коэффициентов отражения кожи в условиях компрессии на двухдлинах волн, на одной из которых (810 нм) коэффициент отраженияопределяется только рассеянием света, а на другой (1070 нм) – какрассеянием, так и поглощением воды.9.
Количество воды, удаленной из кожи в результате внешней механическойкомпрессии, зависит от величины приложенного давления. Так, при использовании датчика 10 мм с грузами, создающими давление на кожу величиной28 кПа, 100 кПа и 143 кПа, из кожи вытесняется вода в количестве 5%, 12%и 15%, соответственно.10. При уменьшении размера области приложения внешнего давления количество вытесненной воды увеличивается. Так, при использовании датчика 13,8мм с грузом, создающим давление на кожу 100 кПа, кожа теряет при компрессии 8% воды, а при использовании датчика 10 мм с грузом, создающимдавление на кожу 100 кПа, кожа теряет 12% воды. Использование датчика3,2 мм с грузом, создающим давление 376 кПа, содержание воды в кожеуменьшается на 21%.10111. При снятии внешней механической компрессии восстановление кожипроисходит в течение времени порядка 40-50 минут, при этом в течениепервыхнесколькихсекундпроисходитзначительноеувеличениесодержания крови (гемоглобина) (в 2 – 5 раз по сравнению с кожей безкомпрессии) с более высокой степенью оксигенации (в 2 – 3 раза посравнению с нормой), что обусловлено резким вбросом артериальной кровив объем кожной ткани, находившейся в условиях внешней компрессии.102Список использованных источников1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
