Диссертация (1174376), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Саратова (рисунок 3.14). Все образцы были одинаковогоразмера, порядка 20 × 20 мм [4].На рисунках 3.15-3.18 приведены спектры диффузного пропускания срезовкожи в различные моменты времени при оптическом иммерсировании сиспользованием различных агентов.96Рисунок 3.14 – Фотография типичного кожного среза, используемого вэкспериментах по определению эффективности оптического иммерсирования80Td, %60010203040506040200400500600700800nmРисунок 3.15 – Спектры диффузного пропускания среза кожи в процессеоптического иммерсирования. Иммерсионный агент – глицерин80Td, %60400102030405060370 nm200400500600700800nmРисунок 3.16 – Спектры диффузного пропускания среза кожи в процессеоптического иммерсирования.

Иммерсионный агент – 1,2-ПГ97800102030405060Td, %6040200400500600700800nmРисунок 3.17 – Спектры диффузного пропускания среза кожи в процессеоптического иммерсирования. Иммерсионный агент – 40%-й раствор глюкозы30Td, %200102030405060100400500600nm700800Рисунок 3.18 – Спектры диффузного пропускания среза кожи в процессеоптического иммерсирования. Иммерсионный агент – олеиновая кислотаПредставляет значительный интерес сравнение динамики оптическогоиммерсирования для различных иммерсионных агентов на длине волны 370 нм(именно эта длина волны предполагалась к использованию в фототерапиикрасного плоского лишая, см.

главу 4). Подобное сравнение показано нарисунке 3.19.981234T, %1050010203040time, min5060Рисунок 3.19 – Динамика иммерсирования кожных срезов на длине волны 370 нмпри воздействии различных иммерсионных агентов: 1 – глицерин 99,5%;2 –глюкоза 40%; 3 – 1,2-пропиленгликоль 50%; 4 – олеиновая кислота 50%Таким образом, для определенных агентов характерно быстрое развитиеэффекта, однако максимум просветления при обработке был довольно низким.Например, максимальное оптическое просветление образца кожи в 40%-омрастворе глюкозы достигалось на 22-й минуте и составило только 6,82 %.

Привоздействии такого широко используемого иммерсионного агента, как глицерин,эффект начинал развиваться довольно быстро, но максимума достигал на 40-йминуте, составив при этом 10 %. При использовании в качестве ПА1,2-пропиленгликоля отмечалось постепенное развитие действия в процессеиммерсирования с достижением максимального оптического просветленияобразца кожи с наилучшими результатами (11,56 %) на 44-й минуте. Что касаетсяолеиновой кислоты, то, как время развития эффекта, так и конечные результатысоставили минимальные значения (через 60 минут и составило 1,96 %).По итогам спектроскопии диффузного пропускания увеличение полногопропускания на длине волны 370 нм по отношению к исходному составило: прииспользовании глюкозы – в 25 раз, глицерина – в 17,05 раза, пропиленгликоля – в28,9 раза, олеиновой кислоты — в 4,9 раза (таблица 3.3).99Таблица 3.3 – Динамика иммерсирования кожных срезов на длине волны 370 нмпри воздействии различными агентамиПросветляющий агентГлицерин 99,5%Глюкоза 40 %4022106,82Отношениемаксимальногополногопропускания кисходномупропусканию2517,051,2-Пропиленгликоль 50%4411,5628,9Олеиновая кислота 50%601,964,9НеобходимоВремяМаксимальноедостиженияполноемаксимумапропусканиепросветления, системы, %мин.отметить,чторезультатыоценкиэффективностииммерсирования с использованием спектроскопии диффузного пропускания вцелом согласуются с представленными выше данными, полученными сиспользованием НКР зондирования (рисунок 3.12).

Также, наблюдаемыехарактерные особенности семейств спектров диффузного пропускания (вчастности, существенно более высокая эффективность иммерсирования в УФобласти по сравнению с ближней ИК областью при существенно более низкихуровнях диффузного пропускания) соответствуют особенностям переносазондирующего излучения в слоях биотканей как случайно-неоднородных средпри наличии или в отсутствие поглощения.

В рамках диффузионногоприближения теории переноса излучения диффузное пропускание слоя случайнонеоднородной среды описывается следующим выражением [165]:sinh l *  a  l e  a  cosh l *  aTd ,1  l e2  a2 sinhL a   2l e  a coshL a где  a – коэффициент поглощения случайно-неоднородной среды. При маломпоглощении L a  1 данное выражение преобразуется к следующему виду:Td 1  z e l *L  2 zel*.100В случае, когда поглощение велико ( L a  1), диффузное пропусканиеописывается следующим приближенным выражением:21  z e l *  aTd  2exp  L a . a  2le  a  le2Анализ данных выражений показывает, что при малом поглощениичувствительность диффузного пропускания к изменениям транспортной длины (и,соответственно, транспортного коэффициента рассеяния) определяется фактором1  ze L , а при большом поглощении – фактором21  z  l  exp  L  .e2eaaПроведенные оценки с использованием приведенных в литературе значенийоптическихпараметровкожипоказали,чтовозрастаниекоэффициентапоглощения в УФ области не может являться причиной наблюдаемого вэкспериментах роста эффективности иммерсирования в коротковолновой областианализируемого спектра.Причинаподобногоповедениясвязанасзависимостьюфактораэффективности рассеяния Qsca кожи от длины волны (и, соответственно, отхарактерного значения дифракционного параметра рассеивателей  d nef  ) прималых отклонениях показателя преломления базовой среды от показателяпреломления рассеивателей.

Под d в выражении для дифракционного параметраподразумевается среднее значение характерного размера рассеивателей. Нарисунке 3.20 приведена зависимость показателя чувствительности dQsca dnm от d nef  , полученная в результате моделирования. Моделирование проводилосьв соответствии с алгоритмом, описанным в разделе 3.3.Из рисунка 3.20 следует, что возрастание характерного значениядифракционного параметра в 2 раза вследствие уменьшения длины волнызондирующего излучения ведет не менее чем к 4-5-кратному росту фактораэффективности рассеяния.101Рисунок 3.20 – Зависимость показателя чувствительности dQsca dnmот характерного значения дифракционного параметраХарактернойособенностьюдинамикиоптическогоиммерсированияявляется немонотонная зависимость диффузного пропускания для части образцов(рисунок 3.19, кривые 1-3).

В то же время результаты НКР зондированиядемонстрируютотсутствиекоэффициентаэкстинкциинемонотонностиt(рисунокпри3.12).убыванииВозможноеусредненногофизическоеобоснование подобного различия заключается в том, что транспортная длинараспространения излучения l * , контролирующая диффузное пропускание ткани,и длина рассеяния l , контролирующая спад НКР сигнала при увеличенииглубины зондирования, в различной степени чувствительны к вариациямплотности упаковки рассеивающих центров при больших значениях этогопараметра. Транспортная длина более чувствительна к изменениям плотностиупаковки f при значениях f порядка 0.3 и более, поскольку l * также зависит отпараметра анизотропии рассеяния, также чувствительного кf . Вопрос онемонотонности динамики оптического просветления обсуждается, в частности, вдиссертационной работе Э.А.

Гениной [16].Одним из актуальных вопросов в области тераностики красного плоскоголишаясприменениемоптическихдиффузионныхтехнологийявляется102биологическая безопасность применения выбранных иммерсионных агентов привоздействии излучений, выбранных для фототерапии.

Исходя из результатов НКРзондирования и спектроскопии диффузного рассеяния (разделы 3.3 и 3.4 главы 3),можно предположить, что наиболее эффективным иммерсионным агентомявляется 1,2-пропиленгликоль. Вопрос о биологической безопасности данногоагента связан, прежде всего, с вероятностью его фотохимической диссоциации собразованием свободных радикалов или активных молекулярных групп,оказывающихнегативноефототерапии.Однимвоздействиеизкритериевнабиотканьбезопасности(кожу)впроцессефототерапевтическоговоздействия является отсутствие фотодиссоциации иммерсионного агента привоздействии терапевтического излучения. Возможным условием отсутствияфотоиндуцированноготерапевтическогорисунке 3.21распадаизлученияприведениммерсионногоотспектрполосыагентаявляетсяэлектронногопоглощенияотстройкапоглощения.наиболееНаэффективногоиммерсионного агента, выявленного в результате НКР зондирования испектроскопии диффузного пропускания кожных срезов – 1,2-пропиленгликоля.Следует отметить, что поиск абсорбционных спектров в коротковолновой областии УФ региона предлагаемого агента и его возможных комбинаций с другимирастворителями по доступным источникам (включая базу данных NIST) не далкакой-либоинформацииобэлектронныхспектрахпоглощения1,2-пропиленгликоля и его производных.

В связи с этим был экспериментальнополучен спектр поглощения данного иммерсионного агента в диапазоне длинволн, рекомендованном для фототерапии красного плоского лишая (рисунок3.21).Существенная отстройка терапевтической длины волны от максимумапоглощения 1,2-пропиленгликоля в УФ области позволяет с достаточнойстепенью уверенности предположить отсутствие фотохимического действиятерапевтического излучения на иммерсионный агент.103Рисунок 3.21 – Спектр поглощения наиболее эффективного иммерсионногоагента (1,2-пропиленгликоля)Проведенные экспериментальные исследования спектров диффузногопропускания кожных срезов при их оптическом иммерсировании, а также анализлитературных данных по оптике кожи позволяют провести приближенныеколичественные оценки повышения эффективности УФА-1 терапии прииспользовании 1,2-пропиленгликоля как иммерсионного агента. В рамкахдиффузионного приближения теории переноса излучения (см., например, [26, 50])установлено, что при освещении толстого слоя многократно рассеивающей средышироким пучком излучения полная освещенность в объеме среды спадает взависимости от глубины по закону, близкому к экспоненциальному:U z  ~ exp   eff z ,0.5где U z  - полная освещенность, а  eff  3 a  a  1  g  s  .

Данное выражение1справедливо для глубин z , больших  eff  . Для кожи человека приближенные1оценки  eff  из различных литературных данных дают величины порядка 200мкм на длине волны 370 нм. Исходя из полученных спектров диффузногопропускания кожных срезов, можно предположить, что величина effприприменении 1,2-пропиленгликоля убывает не менее, чем в 1.28 раза на 40 минутедействия данного иммерсионного агента (с  45 см-1 до  35 см-1). Таким образом104ожидаемое возрастание освещенности (и, соответственно, эффективности УФА-1процедуры) на глубинах порядка 1 мм может достигать 270% по отношению кбиоткани в отсутствие иммерсии. Необходимо отметить, что данная оценкаявляется весьма приближенной и реальный уровень освещенности в клиническихусловиях, зависящий от индивидуальных особенностей ткани, может существенноотличаться в ту или другую сторону от приведенного значения. Тем не менее,сделанная оценка подтверждает высокую эффективность предлагаемого подхода.Важно также отметить, что данный эффект достигается при тех же уровнях УФА1 воздействия на поверхности кожи, что и в отсутствие иммерсирования.3.6.

Характеристики

Список файлов диссертации