Исследование термоиндуцированных изменений оптических свойств жировой ткани трансиллюминационным, спектральным и флуоресцентным методами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Министерство образования и науки Российской Федерайии ^ Д САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УЦИ^С^Е^д^ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

На правах рукописи УДК 535.372.096

003052122

Смолянская Ольга Алексеевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОИНДУЦИРОВАННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИРОВОЙ ТКАНИ ТРАНСИЛЛЮМИНАЦИОННЫМ, СПЕКТРАЛЬНЫМ И ФЛУОРЕСЦЕНТНЫМ МЕТОДАМИ

Специальность 01.04.05 Оптика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2007

003052122

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель

кандидат физико-математических наук, Беликов Андрей Вячеславович

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор, Тучин Валерий Викторович

кандидат технических наук, Судьенков Юрий Васильевич

Ведущая организация НПК ВНЦ «ГОИ им. С.И. Вавилова»

Защита состоится 20 марта 2007 г. в 1550 на заседании диссертационного совета Д212.227.02 при Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49, ауд. 285.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механика и оптики.

Автореферат разослан: 20 Февраля 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Козлов СЛ.

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Современное общество, по мере своего развития, сталкивается с различными социальными проблемами. Одной из таких проблем можно считать проблему ожирения [1]. По последним оценкам Всемирной Организации Здравоохранения первые три места по количеству заболевания ожирением в мире занимают США, Германия и Франция, на четвертом месте в этом списке стоит Россия [2]. По самым скромным оценкам в России ожирение имеется у 20 процентов людей [3]. Ожирение опасно не только тем, что создает эмоциональные и социальные проблемы тучных людей, но, оно также представляет огромную угрозу для их здоровья, увеличивая риск сердечно-сосудистых и ишемических заболеваний.

В настоящее время ведутся активные поиски новых технологий, позволяющих селективно разрушать жировую ткань. Известны методы селективного нагрева подкожной жировой ткани оптическим, в том числе лазерным, излучением [4]. В ряде случаев, оптический нагрев активизирует кровообращение и биологические рецепторы, в зону воздействия привлекаются макрофаги, которые разрушают жировые клетки, а продукты разрушения уносятся вместе с лимфой [5]. Создание новых лазерных источников стимулирует интерес к исследованию взаимосвязей между параметрами лазерного излучения и оптическими свойствами жировой ткани. Особый интерес представляет исследование термоиндуцированных изменений оптических свойств жировой ткани. Большинство публикаций в этой области посвящено чистым природным или синтетическим жирам, например, интралипиду [6]. Однако свойства отдельных липидов, в частности, жирных кислот, существенно меняются при добавлении других липидов, а естественная жировая ткань как раз и представляет собой сложную многокомпонентную биологическую систему, содержащую различные лшщды, воду и белок [7]. При изменении температуры естественной жировой ткани могут происходить полиморфные превращения липидов [8] и, следовательно, изменения структуры жировой ткани, что должно оказывать дополнительное влияние на изменения ее оптических характеристик, к числу которых следует отнести пропускание, поглощение и испускание фотонов [9]. Многообразие компонентов естественной жировой ткани позволяет ожидать особые, специфические только для нее термоиндуцированные изменения оптических свойств. Информация об

3

этих изменениях позволит существенно повысить селективность и эффективность разрабатываемых для разрушения и контроля состояния жировой ткани оптических, в том числе лазерных, приборов. Таким образом, теоретическое и экспериментальное исследование термоиндуцированных изменений оптических свойств жировой ткани является достаточно актуальным.

Оптические явления и методы широко применяются в аналитических целях и дам контроля состояния объекта в самых различных областях науки и техники. По виду спектров поглощения и флуоресценции, их изменению со временем или под действием на вещество внешних факторов можно установить молекулярный и атомный состав, агрегатное состояние, температуру вещества, исследовать кинетику протекающих в нем физических и химических процессов. Анализ рассеяния света (особенно мутными средами), позволяет определить характеристические параметры исследуемого вещества (структуру и размер элементов его структуры).

Настоящая работа направлена на изучение и объяснение зависимости основных оптических характеристик (пропускания, поглощения, интенсивности флуоресценции) жировой ткани от абсолютного значения ее температуры. Для решения этой задачи, на основании обобщения известных литературных данных, была смоделирована структура естественной жировой ткани, а задание тепловых и оптических свойств ее основных компонентов позволило предложить новую оптическую модель термочувствительной гетерофазной среды (жировой ткани). Для того чтобы понять, при какой температуре происходят полиморфные превращения в жировой ткани были исследованы спектры поглощения жировой ткани в видимом и -ИК диапазонах. Структурные изменения в жировой ткани под влиянием температуры были изучены с помощью поляризационной и флуоресцентной микроскопии. Ряд экспериментов был посвящен изучению влияния магнитного поля на жировую ткань.

Цель и задачи работы Цель исследования: Исследование термоиндуцированных изменений оптических свойств жировой ткани трансиллюминационным, спектральным и флуоресцентным методами.

При выполнении диссертационной работы необходимо решить следующие задачи:

1. Создать оптическую модель термочувствительной гетерофазной среды (жировой ткани).

2. Экспериментально исследовать термоиндуцированные изменения оптического пропускания и поглощения жировой ткани in-vitro в видимой и ИК областях спектра электромагнитных волн.

3. Экспериментально исследовать термоиндуцированные изменения флуоресцентных свойств жировой ткани in-vitro.

4. Разработать метод неразрушающего контроля состояния жировой ткани.

Научная новизна работы:

- Впервые экспериментально установлено, что в диапазоне температур +26 -т- +42 °С, интенсивность диффузной компоненты прошедшего через слой жировой ткани in-vitro видимого света уменьшается, а интенсивность коллимированной компоненты — возрастает.

- Впервые установлено, что в ИК спектрах поглощения образца жировой ткани in-vitro, при температурах выше +26 °С отсутствуют крутильные колебания 00СН2, которые характерны только для кристаллического состояния углеводородных цепей триглицеридов в а-полиморфном состоянии и наблюдаются в области 7,60 + 8,33 мкм, при температурах в диапазоне +5 + +26 °С.

- Впервые в ИК спектрах поглощения образца жировой ткани in-vitro, при температурах в диапазоне +26 + +42 °С, обнаружена полоса поглощения с максимумом 11,98 мкм, характерная для ß-модификации триглицеридов.

- Впервые в ИК спектрах поглощения образца жировой ткани in-vitro, обнаружено, что отношение интенсивносгей полос поглощения асимметричного и симметричного колебания метиленовых групп СН2 растет при увеличении температуры в диапазоне +5 + +42 °С, а при увеличении температуры в диапазоне +42 + +45 °С — не изменяется.

- Впервые одновременно с нагревом или охлаждением измерены спектры флуоресценции жировой ткани человека in-vitro. Произведено соотнесение максимумов полос спектра флуоресценции образца жировой ткани с максимумами полос спектров флуоресценции известных химических соединений. Обнаружено,

что спектр флуоресценции образца жировой ткани человека имеет ранее не наблюдаемый максимум на длине волны 590±5нм.

- Впервые экспериментально установлено, что интенсивность максимума флуоресценции жировой ткани ш-уйго на длине волны 510±5 нм зависит от времени, прошедшего с момента экстракции жировой ткани из организма.

- Впервые предложен метод детектирования жировой ткани, основанный на регистрации интенсивности флуоресценции жировой ткани, на длине волны 590±5 нм.

- Впервые, в рамках предложенной оптической модели термочувствительной

гетерофазной среды, показано, что при изменении коэффициента рассеяния

;'1 11 _1

твердой фазы от 6,7 до 200 мм интенсивность прошедшего среду оптического

сигнала уменьшается в б раз.

На защиту выносятся следующие научные положения в результаты:

1. Разработанная оптическая модель термочувствительной гетерофазной среды позволяет на примере жировой ткани ш-уйго объяснить, наблюдаемую экспериментально, зависимость интенсивности проходящего через гетерофазную среду (жировую ткань) видимого света от температуры при фиксированной толщине образца.

2. В диапазоне температур от +5 до +42 "С интенсивность прошедшего через гетерофазную среду видимого света линейно зависит от соотношения объемов жидкой и твердой фаз в среде.

3. Термоиндуцированные полиморфные превращения жировой ткани проявляются в ИК спектрах поглощения жировой ткани на длинах волн 7,60 * 8,33 мкм и 11,98 мкм.

4. Жировая ткань ш-укго обладает тепловым гистерезисом интенсивности флуоресценции в диапазоне температур +4 -г- +36 °С. При охлаждении скорость изменения максимума интенсивности флуоресценции на длине волны 510 нм составляет порядка 0,01 ("С)-1» при нагревании — 0,02 (°С)-1.

Теоретическая и практическая ценность работы

Модели и результаты исследований, представленные в настоящей

диссертационной работе, могут быте использованы в различных областях лазерной

физики, техники и медицины при описании процессов взаимодействия света с гетерогенными средами и при выборе параметров лазерного излучения в медицинских приборах.

Предложены оригинальные устройство и метод для детектирования жировой ткани. Метод предназначен для диагностики жировой ткани в труднодоступных местах (при общей хирургии, липосакции, косметологии и т.д.).

Материалы диссертационной работы также используются при разработке приборов и методик в рамках международного гранта CRDF № RUB1-570-SA-04.

Рекомендации, изложенные в настоящей работе, использованы при создании опытных образцов лазерного медицинского оборудования на предприятиях: «ЗАО Лазерный Центр ИТМО» (Россия) и «Palomar Medical Inc.» (США).

Личный вклад автора. Все представленные экспериментальные исследования и теоретические расчеты проведены при личном участии автора. Все положения, которые составляют суть диссертации, были сформулированы и решены самостоятельно.

Апробация работы

Материалы, изложенные в диссертации, докладывались и получили положительную оцешу на следующих научных конференциях: «Лазеры для медицины, биологии и экологии» (Санкт-Петербург, Россия, 2001 г.); «7-th International Symposium on Laser Metrology Applied to Science, Industry and Everyday Life (LM-2002)» (Новосибирск, Россия, 2002 г.); «Saratov Fall Meeting'2002 International School for Young Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophysics» (Саратов, Россия, 2002 г.); «Лазеры для медицины, биологии и экологии» (Санкт-Петербург, Россия, 2002г.); «Saratov Fall Meeting'2003 International School for Young Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophysics» (Саратов, Россия, 2003); «I конференция молодых ученых университета СПбГУИТМО» (Санкт-Петербург, Россия, 2004); «NATO Advanced Study Institute in Biophotonics» (Оттава, Канада, 2004); «XXXIV научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО, посвященная 100-летию первого выпуска специалистов вуза» (Санкт-Петербург, Россия, 2005 г.); «Лаздзы для медицины, биологии и экологии» (Санкт-Петербург, Россия, 2005 г.); «ICONO/LAT International Conference on Laser, Applications, and Technologies» (Санкт-Петербург, Россия, 2005

г.); «Saratov Fall Meeting'2005 Laser Physics & Biophysics» (Саратов, Россия, 20Q5 г., интерент-приглашенный доклад); «Conference on Sensors and Photonics for Applications in Industry, Life Sciences, and Communications, Optics East» (Бостон, США, 2005 г.); «Актуальные проблемы физики, технологий и инновационного развитая» (Томск, Россия, 2005 г., приглашенный доклад - Диплом II степени); «1П Межвузовская конференция молодых ученых, сессия научных' школ, КМУ» (Санкт-Петербург, Россия, 2006 г.); «12th Conference on Laser Optics» (Санкт-Петербург, Россия, 2006 г.); «5th European Symposium on Biomedical Engineering» (Патрас, Греция, 2006 г.); «Saratov Fall Meeting'2006 Laser Physics & Biophysics» (Саратов, Россия, 2006 г.); «XXXVI научная и учебно-методическая конференция профессорско-преподавательского и научного состава состава ГОУВПО СПбГУ ИТМО» (Санкт-Петербург, Россия, 2007 г.).

Результаты диссертации опубликованы в 10 печатных работах.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения. Диссертация изложена на 167 страницах, включая 14 таблиц, 76 рисунков и список литературы, содержащий 125 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и основные положения, выносимые на защиту, практическая ценность работы, личный вклад автора. Кратко рассмотрено содержание диссертации.

В первой главе данной работы приведен обзор публикаций, посвященный методам измерения оптических параметров биотканей (кожный покров, жировая ткань). Рассмотрено строение жировой ткани, физико-химические свойства жира и его компонентов. Показана целесообразность исследования оптического пропускания и индикатрисы рассеяния низкоинтенсивным источником излучения. Рассмотрены основные принципы построения математических моделей для расчета распределения интенсивности излучения в рассеивающих средах. Приведены основные методы описания распространения лазерного излучения в рассеивающих средах. Рассмотрены методы абсорбционного анализа и поляризационной микроскопии для проведения качественного анализа исследуемого объекта и выявления фазовых

8

изменений внутри вещества. Проанализирована точность и особенности использования флуоресцентного анализа для исследования влияния температуры и времени хранения на свойства жировой ткани. Приведены основные оптические и теплофизические характеристики кожи и жировой ткани. Проанализированы изменения агрегатного состояния жировой ткани при изменении температуры. В конце обзора сделан вывод о целесообразности изучения магнитного поля на липиды. Показано, что магнитное поле способно оказывать влияние на температуру фазового перехода и переориентировать липидные комплексы.

Во второй главе приводится описание оригинальной экспериментальной установки для анализа пропускания света образцами жировой ткани ш-уйго, методики приготовления исследуемых образцов, анализ погрешностей эксперимента и полученных результатов.

Методом трансиллюминации исследована зависимость от температуры интенсивности полного потока видимого света, прошедшего через образец жировой ткани ш-уйго, а также интенсивности коллимированной и диффузной компонент этого потока (рис.1). В эксперименте показано, что в интервале температур +3 -г- +25 °С интенсивность коллимированной компоненты полного потока видимого света, прошедшего через образец ЖТ ш-уйго, практически не изменяется. Обнаружено резкое увеличение интенсивности коллимированной компоненты при температуре +25 + +30 °С. В диапазоне температур +3 + +25 °С интенсивность диффузной компоненты практически не изменяется. В интервале температур +25 + +30 °С наблюдается резкое уменьшение интенсивности диффузной компоненты. При температуре в диапазоне +30 + +50 °С интенсивность диффузной компоненты плавно уменьшается. Сделано предположение, что резкое изменение интенсивностей коллимированной и диффузной компонент в диапазоне +25 + +30 °С вызвано фазовым переходом триглицеридов, содержащихся в жировой ткани. При кристаллизации триглицериды могут образовывать три главные полиморфные модификации: неустойчивая а-, промежуточная |3'- и устойчивая ^-модификации [8]. При образовании кристаллов молекулы триглицеридов ассоциируются так, что при этом образуются параллельно расположенные ряды пар их молекул, что может оказывать влияние на анизотропию пропускания света.

Рис.1. Зависимость интенсивностей коллимированной (а) и диффузной (б) компонент потока видимого света, прошедшего через образец ЖТ ш-уйго толщиной порядка 1 мм, от температуры (источник света — галогеновая лампа в видимом диапазоне спектра).

Представлены результата измерения углового распределения оптического сигнала, прошедшего через образец ЖТ ш-уйго, при различных температурах (+5, +26, +40 и +50 °С). В качестве источника излучения использовался Не-Ые лазер (Я, = 632,8 нм). Показано, что в области малых углов (-30-5-0° и 0-5-30°) интенсивность прошедшего слой жировой ткани видимого света с ростом температуры ткани возрастает, а в области больших углов (-60 + -30°и30 + 60°) — уменьшается.

В третьей главе представлены результаты расчета распределения освещенности в коже (эпидермис, дерма) и в жировом слое методом диффузионного приближения. Показано, что интенсивность проходящего через кожу излучения уменьшается с глубиной после прохождения эпидермиса. В эпидермисе же, наоборот, происходит усиление света. Этот процесс объясняется тем, что в этом слое биоткани происходит наложение практически еще не ослабленной коллимированной и диффузнорассеянной в эпидермисе компонент и излучения, обратно рассеянного более глубокими слоями кожи. Далее обсуждаются особенности строения жировой ткани. Жировая ткань модельно представлена как жировая долька, представляющая собой суперпозицию жировых клеток. В рамках однофазного приближения жировая клетка была представлена как однофазная среда. Для этого жировая долька разбивалась на элементарные кубики. Оптические свойства для вещества внутри элементарного кубика соответствовали свойствам жира, представленным в работе

10

[10]. Распространение света в предложенной автором настоящей диссертации однофазной модели образца жировой ткани моделировалось с помощью метода Монте-Карло. В программе задавалась экспериментальная схема для исследования углового распределения прошедшего через образец жировой ткани света, абсолютно совпадающая с экспериментальной схемой, описанной во второй главе. Она также содержала источник лазерного излучения, систему «апертура - жировая ткань -апертура» и приемное устройство. Уравнение переноса излучения является интегрально-дифференциальным уравнением освещенности и записывается следующим образом:

= -(/!.<*)+ Л(*)И(М) +А

О? 4я

9

где - коэффициент рассеяния, д, - коэффициент поглощения, Г - координата точки, в которой рассматривается поток волновой энергии, направление распространения луча, Б(Г, Л- функция источников, (М - элемент телесного угла

вдоль Фазовая функция Р(М') описывает рассеивающие свойства среды и характеризует элементарный акт рассеяния. Фазовая функция хорошо аппроксимируется с помощью эмпирической функции Хеньи-Гринштейна:

,}')-_Ь.____

э

где g - фактор анизотропии рассеяния.

В материалах главы представлены сравнительные графики экспериментально полученного углового распределения светового сигнала с длиной волны 632,8 нм, прошедшего слой жировой ткани ш-уйго толщиной порядка 1 мм, для температуры 26 °С и рассчитанного в рамках модели однофазной среды с коэффициентом рассеяния, равным 6,7 мм-1 [11]. Экспериментальное и теоретическое угловые распределения значительно отличаются друг от друга. Так, в эксперименте интенсивность уменьшается в «е» раз для углов порядка 25 градусов, в то время как теория дает подобный результат только для углов порядка 40 градусов. Различие экспериментальной и расчетной кривых для однофазной среды стимулировало автора настоящей диссертации к созданию оптической модели термочувствительной гетерофазной среды (жировой ткани, рис. 2).

Модель жировой ткани

Модель жировой дольки

Модель жировой клетки

Жировые клетки

Вода

Рис.2. Гегерофазная модель жировой клетки (дольки).

Как и раньше, жировая ткань представляет собой суперпозицию жировых долек и элементарных кубиков (жировых клеток). Однако в модели гетерофазной среды каждой кубик содержит жировой шарик, а остальное Егространство внутри кубика занимает вода. В свою очередь, жировой шарик содержит жидкую и кристаллическую фазы, поэтому модель является термочувствительной (рис.3). В рамках настоящей модели предполагается, что при 5 °С жировой шарик будет состоять только из кристаллической фазы, а при 40 °С только из жидкой фазы. При 26 "С жировые шарики в гетерофазной модели будут содержать как кристаллическую, так и жидкую фазы.

Рис. 3. Оптическая модель термочувствительной гетерофазной среды (жировой ткани); а) при 5 "С, б) при 26 "С, в) при 40 °С. На рисунке - коэффициент рассеяния жидкого жира, а* - коэффициент рассеяния кристаллического (твердого) жира.

Полученное в результате расчета в рамках гетерофазной модели угловое распределение светового сигнала с длиной волны 632,8 нм, прошедшего слой жировой ткани толщиной 1 мм, удовлетворительно совпадает с полученным экспериментально угловым распределением для температур +5, +26 и +40 "С. Данный результат подтверждает адекватность выбранной' для .расчетов оптической модели термочувствительной гетерофазной среды (жировой ткани).,., ,

Далее была рассчитана зависимость интенсивности прошедшего гетерофазную среду (жировую ткань) оптического сигнала с длиной волны 632,8 нм от отношения объема жидкой фазы в клетке (Уж) к общему объему клетки (V)., Ранее в диссертации была описана экспериментальная зависимость интенсивности прошедшего образец жировой ткани (геометрия образца, численного и реального экспериментов крайне близки) света от температуры. На основе этих двух зависимостей можно построить зависимость отношения У^/У от температуры (рис.4). Автором был поставлен проверочный эксперимент, позволивший оценить взаимосвязь У^/У и температуры для +20, +30 и +39 «С. Удовлетворительное совпадение эксперимента и расчета для кривых, представленных на рис.4, позволяет заключить, что наблюдаемая в эксперименте зависимость интенсивности света, прошедшего слой жировой ткани ш-у^о толщиной порядка 1 мм, от температуры обусловлена в основном зависимостью У-е/У от температуры.

Рис. 4. Зависимость Ух/У от температуры (толщина слоя жировой ткани 1 мм), полученная при численном моделировании в рамках модели термочувствительной гетерофазной ЖТ. Точками показаны значения Уж/У, полученные в результате 5-часового реального эксперимента.

Четвертая глава частично посвящена экспериментальному исследованию ИК и БИК спектров поглощения образца жировой ткани ш-лайо от температуры. ИК-фурье спектры жировой ткани регистрировались с помощью спектрометра (Регкт-Е1шег 1760Х) с МСТ приемником по методике МНПВО, с разрешением 4 см-1 и усреднением 150-5-200 сканирований. Произведено отнесение полос поглощения к колебаниям функциональных групп жировой ткани. Как и предполагалось, основной вклад в спектр поглощения жировой ткани вносят лшшды (триглицериды), небольшой вклад — белки и вода. При Т = +5 + +26 °С в области 7,60 * 8,33 мкм наблюдаются крутильные колебания соСН2, которые характерны только для кристаллического состояния углеводородных цепей (а-модификация триглицеридов). Начиная с +26 °С и вплоть до +42 °С в спектрах наблюдается полоса 11,98 мкм, характерная для р-модификации триглицеридов. При Т = +42 + +45°С отношение интенсивностей полос поглощения асимметричного и симметричного колебаний метиленовых групп СН2 перестает увеличиваться, что свидетельствует о следующем фазовом переходе, связанным с плавлением образца.

Далее представлены результаты экспериментального исследования динамики интенсивности флуоресценции жировой ткани от температуры и времени с момента извлечения ее из организма. Для исследований использовался люминесцентный микроскоп (ЛЮМАМ Р8, ЛОМО). В экспериментах ш-уйго использовалась человеческая подкожная жировая ткань. Время от изъятия до эксперимента составляло 30 мин, из которых 20 мин уходило на транспортировку и 5 + 10 мин — на подготовку образца. Образцы сначала охлаждали с постоянной скоростью (1 -5- 2 °С/мин) от +36 до +4 °С, затем нагревали от +4 до +60 "С. Самый интенсивный максимум флуоресценции наблюдается на длине волны 510 нм (вклад олеиновой кислоты [12]). Другие максимумы наблюдаются на длинах волн: 450 нм (вклад восстановленной формы пиридиннуклеотидов [13]), 540 нм (вклад окисленной формы флавопротеинов НАДФН [13]) и ранее не наблюдаемый максимум на длине волны 590 нм. При охлаждении образца от +36 до +4 °С интенсивность флуоресценции на длине волны 510 нм повышается, а при увеличении температуры образца жировой ткани от +4 до +50 °С — уменьшается (рис.5).

Повышение температуры может привести к уменьшению квантового выхода двумя путями: косвенно, изменяя вязкость вещества, и непосредственно, вызывая чисто температурный эффект тушения:

К

г=-

к1 + к2+к3-е.

где: вероятность излучения флуоресценции, к2 - вероятность всех

безызлучательных процессов в отсутствие температурного тушения, к3 ■ ехр(- ЛЕ/£г • Т) - вероятность температурного тушения, АЕ - энергия активации, равная разности энергий между нижним уровнем первого синглетного возбужденного состояния и точкой пересечения кривых потенциальной энергии синглетного состояния и триплетного состояния [14].

1310, ош.ед

1.0 0.8 0.6 0.4 02

V 1 1 I 1 1 :

{X

гк ш \ гт-*-п «-Н-г

. IV . \ -д к (■ 1 ■"■■'■! и -* ■ Ш и - * •

0 10 20 30 40 50 Т, С Рис. 5. Зависимость интенсивности флуоресценции жировой ткани человека ш-уйго от температуры и от времени с момента экстракции жировой ткани из организма: I- через 30 мин, II- через 2 часа, Ш-через 5 часов, IV- через 24 часа.

Полиморфные превращения образца жировой ткани обуславливают температурный гистерезис интенсивности флуоресценции образца. Так, при охлаждении образца жировой ткани от +36 до +4 °С скорость изменения интенсивности флуоресценции составляет 0,01 (°С)~\ при нагревании образца жировой ткани от +4 до +36 °С скорость изменения интенсивности флуоресценции

составляет 0,02 ("С)-1. Интенсивность максимума флуоресценции (X = 510 нм) уменьшается со временем хранения образца. Taie, для температуры образца +4 °С за 2 часа хранения интенсивность флуоресценции снижается на 25 %, за 5 часов - на 60 %, за 24 часа - на 80 %. Этот эффект связан со снижением метаболических процессов, происходящих в образце жировой ткани.

Описан новый метод детектирования жировой ткани.

В пятой главе проведено измерение степени поляризации света, прошедшего образец жировой ткани. В эксперименте использовался He-Ne лазер (ЛГН, 2071-2Р) с длиной волны 632,8 нм. Проведено экспериментальное исследование зависимостей степени поляризации в образце жировой ткани и в интралтшде от толщины образца.

Установлено, что и для жировой ткани, и для шпралипида с ростом толщины образца степень поляризации сначала резко уменьшается, а затем достигает постоянного значения, равного 0,3±3%. В то же время, при толщине образца жировой ткани и образца шпралипида, равной 0,5±0,01 мм, степень поляризации для образца жировой ткани равна 0,4, а для интралипида — 0,85. Скорее всего, основная причина этого различия заключается в разных форме, размере и плотности рассеивателей у интралипида и жировой ткани. Показано, что с увеличением температуры образца степень поляризации возрастает. Это объясняется тем, что с увеличением температуры уменьшается число рассеивающих центров, на которых возможна деполяризация света.

Свежеэкстрагированный внутриклеточный жир при начальной температуре (Т = +42 °С) представляет собой изотропную жидкость. Поэтому при скрещенных поляризаторах в окуляре микроскопа можно видеть лишь темное поле, никаких оптических текстур не наблюдается. При охлаждении расплава до +4 °С, в окуляре микроскопа наблюдаются различные оптические светящиеся текстуры, такие как: «веерная», «песочная», «конфокальная», а также текстура «bâtonnets» [15]. Все эти текстуры характерны для смекгаческих жидких кристаллов [15].

В шестой главе представлены результаты исследования влияния магнитного поля на свойства фантома жировой ткани — фосфолипида. В эксперименте при воздействии магнитного поля напряженностью 0,7 мТл в течение 4 с на раствор фосфолипида в воде изменяется форма лшщдной вакуоли: из шарообразной она становится вытянутой вдоль магнитного поля. Одновременно, она перемещается

16

вдоль поля. Установлено также, что импульсное магнитное поле вызывает увеличение температуры образца жировой ткани. Описан метод совместного светового и магнитного действия на жировую ткань с целью разрушения последней.

В заключении диссертации обобщены основные результаты работы: .

1. Предложена оптическая термочувствительная модель гетеррфазцой среды (жировой ткани), позволяющая описывать взаимодействие лазерного излучения с многокомпонентной мутной чредой на примере жировой ткани, содержащей жировые клетки определенного диаметра и воду. ,

2. Экспериментально установлено, что при нагреве жировая ткань изменяет свои оптические свойства (пропускание в видимой области, поглощение в ИК области спектра электромагнитных волн, интенсивность флуоресценции, степень поляризации), что обусловлено термосгимулированным изменением структуры ткани (полиморфными преобразованиями).

3. Впервые исследованы ИК и БИК спектры поглощения жировой ткани ш-уйго в зависимости от температуры образца. Произведено отнесение полос поглощения к колебаниям функциональных групп жировой ткани. Показано появление в спектрах полосы 11,98 мкм, характерной для Р-модификации триглицеридов. Предложено практическое применение данного эффекта для анализа функционального состояния жировой ткани.

4. На основании исследования спектров поглощения жировой ткани от температуры, сделано предположение, что резкое изменение коллимированного и диффузного пропускания в диапазоне температур +25 + +30 °С вызвано фазовым переходом триглицеридов.

5. Впервые получен спектр флуоресценции жировой ткани ш-уйго. Сделано соотнесение максимумов флуоресценции с известными видами биологических соединений. Выявлен ранее не наблюдаемый максимум на длине волны 590±5 нм. Предложен метод и устройство для детектирования жировой ткани при хирургических вмешательствах и диагностике состояния тканей и органов, основанный на регистрации интенсивности флуоресценции жировой ткани на длине волны 590±5 нм.

6. Обнаружено, что при охлаждении образца от +36 до +4 "С интенсивность флуоресценции на длине волны 510 нм повышается. При увеличении температуры образца жировой ткани от +4 до +50 °С интенсивность флуоресценции на длине волны 510 нм уменьшается. Показано также, что интенсивность максимума флуоресценции (Л. = 510нм) уменьшается со временем хранения образца. Выявлен температурный гистерезис интенсивности флуоресценции образца, а именно, при охлаждении образца жировой ткани от +36 до +4 °С скорость изменения интенсивности флуоресценции составляет 0,01 (°С)-1, при нагревании образца жировой ткани от +4 до +36 °С скорость изменения интенсивности флуоресценции составляет 0,02 ("С)*1.

7. Показано, чгго при охлаждении свежеэкстрагированного внутриклеточного жира от +42 до +4°С в скрещенных поляризаторах наблюдаются оптические текстуры, такие как: «веерная», «песочная», «конфокальная», а также текстура «bâtonnets». Все эти текстуры характерны для смектических жидких кристаллов.

8. Получено, что свежеэкстращрованная человеческая жировая ткань in-vitro, расположенная между скрещенными поляризаторами, поворачивает плоскость поляризации линейно поляризованного света. Этот угол изменяется со временем, прошедшим после экстракции. Причем наблюдается как левосторонний, так и правосторонний поворот плоскости поляризации.

9. Установлено, что импульсное магнитное поле с напряженностью 0,7 мТл и частотой импульсов 2,5 Гц вызывает увеличение температуры образца жировой ткани.

По теме диссертации опубликованы следующие статьи:

1. Belikov А.V., Prikhodko C.V., Smolyanskaya OA. Study of Thermo-Induced Changes Resulting in Optical Properties of Fat Tissue // Proc. SPIE. — 2003. — V. 5066. — P. 207212.

2. Belikov A.V., Prikhodko C.V., Smolyanskaya OA Absorption Spectrum and Phase Conditions of Fatty Tissue// Proc. SPIE. — 2003. — V. 5068. — P. 367-374.

3. Беликов А.В., Приходько К.В., Смолянская О.А., Протасов В.А. Температурная динамика оптических свойств липидов in Vitro II Оптический журнал. — 2003. — Т. 70, № 11. — С. 55-58.

4. Belikov А.V., Smolyanskaya О.A., Protasov V.A. Measurement of Angle-of-Rotation of Polarization Plane in Fat Tissue in Vitro // Proc. SPIE. — 2004. — V. 5474. — P. 96-102.

5. Смолянская OA. Влияние температуры на флуоресцентные свойства жировой ткани // Вестник конференции молодых ученых. - СПб: СПбГУ ИТМО. — 2004. — Т. 2.— С. 271-275.

6. Беликов А.В., Веселовский А.Б., Смолянская О.А. и др. Исследование особенностей взаимодействия оптического излучения с элементами лазерных систем и биологическими объектами // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. — 2004. — Выпуск 16.-—С. 120-131.

7. Смолянская OA. Численная оптимизация оптической модели жировой ткани // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. — 2006. — Выпуск 26. — С. 33-38.

Цитируемая литература:

[1] Бутрова С А. // Фармацевтический вестник. — 2005. — №7. — С. 370.

[2] Боброва Т. // Санкт-Петербургские Ведомости. — 2001. — № 165. — С. 2555.

[3] М. М. Гинзбург. Как победить избыточный вес. — Самара: Парус, 1999. — с. 110.

[4] Solarte Е„ Gutierrez О., Neira R. // Proc. SPIE. — 2004. — V. 5622. — P. 5-10.

[5] Sadick N.S., Mulholland R.S. // J. Cosmet. Laser Ther. — 2005. — V. 6(4). — P. 187190.

[6] Shmitt J.M, Gandbakhche A.H., Bonner R.F. // Appl. Opt — 1992. — V. 31. — N. 30. —P. 6535-6546.

[7] Johnson P.R., Greenwood M.R. Cell and Tissue Biology: A Textbook of Histology. — Baltimore, 1988. —P. 191-209.

[8] Тктонников Б.Н. Химия жиров. —M: Пищевая промышленность, 1974. — 446 с.

[9] Баграташвили В.Н., Игнатьева Н.Ю. и др. // Квант. Электроника. — 2002. — Т. 32, № 10. — С. 913-916.

[10] Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. — Саратов: Сарат. университет, 1998. — 384 с.

)

[11] Sankaran V., Schonenberger К., Walsh J.T., and Maitland DJ. // Applied Optics. — 1999._ v. 38, No. 19. —P. 4252-4261.

[12] Асанов M.A. // Биофизика. 1993. — Т. 38, вып.З, — С. 397-405.

[13] Сидоренко В.М. Применение оптических спектральных методов исследования в медицине, биологии и экологии. — СПб: СПб ГЭТУ «ЛЭТИ», 2001. — 25 с.

[14] Баренбойм Г.М., Доманский А.Н. Люминесценция биополимеров и клеток. — М: «Наука», 1966. —21 с.

[15] Richer L. Textures of liquid crystals. —1978. — 228 p.

Тиражирование и брошюровка выполнены в учреждении «Университетские телекоммуникации» 197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14 Тел. (812) 233 4669

Типаж 100 экз.

Введение.

Глава 1. Строение, свойства и методы исследования биотканей, в том числе жировой ткани.

§ 1.1. Основные оптические свойства биотканей.

§ 1.2. Методы исследования оптических свойств биотканей.

§ 1.3. Строение и физико-химические свойства жировой ткани.

§ 1.4. Оптические свойства жировой ткани.

§ 1.5. Изменения агрегатного состояния и оптических свойств жировой ткани при нагревании и охлаждении.

§ 1.6. Влияние магнитного поля на структуру липидов.

Современное общество, по мере своего развития, сталкивается с различными социальными проблемами. Одной из таких проблем можно считать проблему ожирения [1]. По последним оценкам Всемирной Организации Здравоохранения первые три места по количеству заболевания ожирением в мире занимают США, Германия и Франция, на четвертом месте в этом списке стоит Россия [2]. В настоящее время в России ожирение имеется у 20 процентов людей [3]. Ожирение опасно не только тем, что создает эмоциональные и социальные проблемы тучных людей, но, оно также представляет огромную угрозу для их здоровья, увеличивая риск сердечно-сосудистых и ишемических заболеваний.

В настоящее время ведутся активные поиски новых технологий, позволяющих селективно разрушать жировую ткань. Известны методы селективного нагрева подкожной жировой ткани оптическим, в том числе лазерным, излучением [4]. В ряде случаев, оптический нагрев активизирует кровообращение и биологические рецепторы, в зону воздействия привлекаются макрофаги, которые разрушают жировые клетки, а продукты разрушения уносятся вместе с лимфой [5-7]. Создание новых лазерных источников стимулирует интерес к исследованию взаимосвязей между параметрами лазерного излучения и оптическими свойствами жировой ткани. Особый интерес представляет исследование термо-индуцированных изменений оптических свойств жировой ткани. Большинство публикаций в этой области посвящено чистым природным или синтетическим жирам, например, интралипиду [8]. Однако свойства отдельных липидов, в частности, жирных кислот, существенно меняются при добавлении других липидов, а естественная жировая ткань как раз и представляет собой сложную многокомпонентную биологическую систему, содержащую различные липиды, воду и белок [9]. При изменении температуры естественной жировой ткани могут происходить полиморфные превращения липидов [10] и, следовательно, изменения структуры жировой ткани, что должно оказывать дополнительное влияние на изменения ее оптических характеристик, к числу которых следует отнести пропускание, поглощение и испускание фотонов [11]. Многообразие компонентов естественной жировой ткани позволяет ожидать особые, специфические только для нее, термоиндуцированные изменения оптических свойств. Информация об этих изменениях позволит существенно повысить селективность и эффективность разрабатываемых для разрушения и контроля состояния жировой ткани оптических, в том числе лазерных, приборов. Таким образом, теоретическое и экспериментальное исследование термоиндуцированных изменений оптических свойств жировой ткани является достаточно актуальным.

Оптические явления и методы широко применяются в аналитических целях и для контроля состояния объекта в самых различных областях науки и техники. По виду спектров поглощения и флуоресценции, их изменению во времени или под действием на вещество внешних факторов можно установить молекулярный и атомный состав, агрегатное состояние, температуру вещества, исследовать кинетику протекающих в нем физических и химических процессов. Анализ рассеяния света (особенно мутными средами) позволяет определить характеристические параметры исследуемого вещества (структуру и размер элементов его структуры).

Настоящая работа направлена на изучение и объяснение зависимости основных оптических характеристик (пропускания, поглощения, интенсивности флуоресценции) жировой ткани от абсолютного значения ее температуры. Для решения этой задачи, на основании обобщения известных литературных данных, была смоделирована структура естественной жировой ткани, а задание тепловых и оптических свойств ее основных компонентов позволило предложить новую оптическую модель термочувствительной гетерофазной среды (жировой ткани). Для того чтобы понять, при какой температуре происходят полиморфные превращения в жировой ткани, были исследованы спектры поглощения жировой ткани в видимом и ИК областях спектра электромагнитных волн. Структурные изменения в жировой ткани под влиянием температуры были изучены с помощью поляризационной и флуоресцентной микроскопии. Ряд экспериментов был посвящен изучению влияния магнитного поля на жировую ткань.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью данной работы является исследование термоиндуцированных изменений оптических свойств жировой ткани трансиллюминационным, спектральным и флуоресцентным методами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Создать оптическую модель термочувствительной гетерофазной среды (жировой ткани).

2. Экспериментально исследовать термоиндуцированные изменения оптического пропускания и поглощения жировой ткани т-укго в видимой и ИК областях спектра электромагнитных волн.

3. Экспериментально исследовать термоиндуцированные изменения флуоресцентных свойств жировой ткани ¡п-укго.

4. Разработать метод неразрушающего контроля состояния жировой ткани.

Научная новизна

- Впервые экспериментально установлено, что в диапазоне температур +26 + +42 °С, интенсивность диффузной компоненты прошедшего через слой жировой ткани т-укго видимого света уменьшается, а интенсивность колли-мированной компоненты — возрастает.

- Впервые установлено, что в ИК спектрах поглощения образца жировой ткани ш-укго, при температурах выше +26 °С отсутствуют крутильные колебания озСН2, которые характерны только для кристаллического состояния углеводородных цепей триглицеридов в а-полиморфном состоянии и наблюдаются в области длин волн 7,60 ч- 8,33 мкм, при температурах в диапазоне +5 + +26 °С.

- Впервые в ИК спектрах поглощения образца жировой ткани ш-уНго, при температурах в диапазоне +26 -г +42 °С, обнаружена полоса поглощения с максимумом 11,98 мкм, характерная для ^-модификации триглицеридов.

- Впервые в ИК спектрах поглощения образца жировой ткани ш-укго, обнаружено, что отношение интенсивностей полос поглощения асимметричного и симметричного колебания метиленовых групп СН2 растет при увеличени-ии температуры в диапазоне +5 -т- +42 °С, а при увеличении температуры в диапазоне +42 4- +45 °С — не изменяется.

- Впервые одновременно с нагревом или охлаждением измерены спектры флуоресценции жировой ткани человека ¡п-укго. Произведено соотнесение максимумов полос спектра флуоресценции образца жировой ткани с максимумами полос спектров флуоресценции известных химических соединений. Обнаружено, что спектр флуоресценции образца жировой ткани человека имеет ранее не наблюдаемый максимум на длине волны 590+5 нм.

- Впервые экспериментально установлено, что интенсивность максимума флуоресценции жировой ткани т-укго на длине волны 510±5 нм зависит от времени, прошедшего с момента экстракции жировой ткани из организма.

- Впервые предложен метод детектирования жировой ткани, основанный на регистрации интенсивности флуоресценции жировой ткани, на длине волны 590±5 нм.

- Впервые, в рамках предложенной оптической модели термочувствительной гетерофазной среды, показано, что при изменении коэффициента рассеяния твердой фазы от 6,7 до 200 мм-1 интенсивность прошедшего среду оптического сигнала уменьшается в 6 раз.

Защищаемые положения

1. Разработанная оптическая модель термочувствительной гетерофазной среды позволяет на примере жировой ткани ¡п-укго объяснить, наблюдаемую экспериментально, зависимость интенсивности проходящего через гетеро-фазную среду (жировую ткань) видимого света от температуры при фиксированной толщине образца.

2. В диапазоне температур от +5 до +42 °С интенсивность прошедшего через гетерофазную среду видимого света линейно зависит от соотношения объемов жидкой и твердой фаз в среде.

3. Термоиндуцированные полиморфные превращения жировой ткани проявляются в ИК спектрах поглощения жировой ткани на длинах волн 7,60 -s- 8,33 мкм и 11,98 мкм.

4. Жировая ткань in-vitro обладает тепловым гистерезисом интенсивности флуоресценции в диапазоне температур +4 4- +36 °С. При охлаждении скорость изменения максимума интенсивности флуоресценции на длине волны 510 нм составляет порядка 0,01 (°С)1, при нагревании — 0,02 (°С)-1.

Практическая ценность Модели и результаты исследований, представленные в настоящей диссертационной работе, могут быть использованы в различных областях лазерной физики, техники и медицины при описании процессов взаимодействия света с гетерогенными средами и при выборе параметров лазерного излучения в медицинских приборах.

Предложены оригинальные устройство и метод для детектирования жировой ткани. Метод предназначен для диагностики жировой ткани в труднодоступных местах (при общей хирургии, липосакции, косметологии и т.д.).

Материалы диссертационной работы используются при разработке приборов и методик в рамках международного гранта CRDF № RUB1-570-SA-04 («Разработка оптической системы и технологии для фототерапии угрей и контроля оптических и физиологических свойств кожи до и после обработки»).

Рекомендации, изложенные в настоящей работе, использованы при создании опытных образцов лазерного медицинского оборудования на предприятиях: «ЗАО Лазерный Центр ИТМО» (Россия) и «Palomar Medical Inc.» (США).

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Работа изложена на 167 страницах, включает 76 рисунков, 14 таблиц и список литературы из 125 наименований.

Основные результаты главы 6

В настоящей главе представлены результаты исследования влияния магнитного поля на свойства фантома жировой ткани — фосфолипида. В эксперименте при воздействии магнитного поля напряженностью 0,7 мТл в течение 4 с на раствор фосфолипида в воде изменяется форма липидной вакуоли, из шарообразной она становится вытянутой вдоль магнитного поля. Одновременно, она перемещается вдоль поля. Установлено также, что импульсное магнитное поле вызывает увеличение температуры образца жировой ткани. Описан метод совместного светового и магнитного действия на жировую ткань с целью разрушения последней.

156

Заключение

Основными результатами данной работы являются:

1. Предложена оптическая термочувствительная модель гетерофазной среды (жировой ткани), позволяющая описывать взаимодействие лазерного излучения с многокомпонентной мутной средой на примере жировой ткани, содержащей жировые клетки определенного диаметра и воду.

2. Экспериментально установлено, что при нагреве жировая ткань изменяет свои оптические свойства (пропускание в видимой области, поглощение в ИК области спектра электромагнитных волн, интенсивность флуоресценции, степень поляризации), что обусловлено термостимулированным изменением структуры ткани (полиморфными преобразованиями).

3. Впервые исследованы ИК и БИК спектры поглощения жировой ткани ¡п-укго в зависимости от температуры образца. Произведено отнесение полос поглощения к колебаниям функциональных групп жировой ткани. Показано появление в спектрах полосы 11,98 мкм, характерной для ^-модификации тригли-церидов. Предложено практическое применение данного эффекта для анализа функциональною состояния жировой ткани.

4. На основании исследования спектров поглощения жировой ткани от температуры, сделано предположение, что резкое изменение коллимированного и диффузного пропускания в диапазоне температур +25 + +30 °С вызвано фазовым переходом триглицеридов.

5. Впервые получен спектр флуоресценции жировой ткани ¡п-укго. Сделано соотнесение максимумов флуоресценции с известными видами биологических соединений. Выявлен ранее не наблюдаемый максимум на длине волны 590±5 нм. Предложен метод и устройство для детектирования жировой ткани при хирургических вмешательствах и диагностике состояния тканей и органов, основанный на регистрации интенсивности флуоресценции жировой ткани на длине волны 590±5 нм.

6. Обнаружено, что при охлаждении образца от +36 до +4 °С интенсивность флуоресценции на длине волны 510 нм повышается. При увеличении температуры образца жировой ткани от +4 до +50 °С интенсивность флуоресценции на длине волны 510 нм уменьшается. Показано также, что интенсивность максимума флуоресценции (А = 510 нм) уменьшается со временем хранения образца. Выявлен температурный гистерезис интенсивности флуоресценции образца, а именно, при охлаждении образца жировой ткани от +36 до +4 "С скорость изменения интенсивности флуоресценции составляет 0,01 (°С)-1, при нагревании образца жировой ткани от +4 до +36 "С скорость изменения интенсивности флуоресценции составляет 0,02 (°С)-1.

7. Показано, что при охлаждении свежеэкстрагированного внутриклеточного жира от +42 до +4 °С в скрещенных поляризаторах наблюдаются оптические текстуры, такие как: «веерная», «песочная», «конфокальная», а также текстура «bâtonnets». Все эти текстуры характерны для смектических жидких кристаллов.

8. Получено, что свежеэкстрагированная человеческая жировая ткань in-vitro, расположенная между скрещенными поляризаторами, поворачивает плоскость поляризации линейно поляризованного света. Этот угол изменяется со временем, прошедшим после экстракции. Причем наблюдается как левосторонний, так и правосторонний поворот плоскости поляризации.

9. Установлено, что импульсное магнитное поле с напряженностью 0,7 мТл и частотой импульсов 2,5 Гц вызывает увеличение температуры образца жировой ткани.

1. Бутрова С.А. Фармакотерапия: Современные подходы к лечению ожирения // Фармацевтический вестник. — 2005. — №7. — С. 370.

2. Боброва Т. Лишний вес не только греет // Санкт-Петербургские Ведомости.2001. — № 165. —С. 2555.

3. М. М. Гинзбург. Как победить избыточный вес. — Самара: Парус, 1999. — с.110.

4. Solarte Е., Gutierrez О., Neira R., Arroyave J., Isaza С., Ramirez H., Rebolledo A. F., Criollo W., Ortiz C. Laser-induced lipolysis on adipose cells // Proc. SPIE. — 2004. —V. 5622. —P. 5-10.

5. Rod J.R., Samuel J.B., Jeffrey M.K. Ultrasound-Assisted Liposuction. 1998. — 225 p.

6. Rabiner R., Hare B. Ultrasonic Medical Device for Tissue Remodelling. Patent №1. EP20010955077. —2003.

7. Shmitt J.M, Gandbakhche A.H., Bonner R.F. Use of Polarized Light to Discriminate Short-Path Photons in a Multiply Scattering Medium // Appl. Opt. — 1992.

8. V. 31. — N. 30. — P. 6535-6546.

9. Johnson P.R., Greenwood M.R. Cell and Tissue Biology: A Textbook of Histology — Baltimore, 1988. —P. 191-209.

10. Тютюнников Б.Н. Химия жиров. — M: Пищевая промышленность, 1974. — 446 с.

11. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях.

12. Саратов: Сарат. университет, 1998. — 384 с.

13. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. — М.: Наука, 1970. — 856 с.14. http://www.rubricon.com.

14. Бобков 10.Г., Бабаян Э.А., Машковский М.Д. и др. Общие методы анализа. Выпуск 1,— 1984. —208 с.

15. Рефрактометр Аббе. Лабораторная работа №.5.3. — М., 2005. — 12 с.

16. Sankaran V., Maitland D.J., Walsh J.T. Polarized Light Propagation in Turbid Media//Proc. SPIE. 1999. — V. 3598. — P. 158-165.

17. Карнаухов B.H. Люминесцентный спектральный анализ клетки. — М.: Наука, 1978. —208 с.

18. Star W.M. Diffusion Theory of Light Transport // Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissue / Ed. by Welch A.J. and van Gemert M.J.C. — N.Y., 1995 — P 131-206.

19. Джонсон К., Гай А. Воздействие неионизирующего электромагнитного излучения на биологические среды и системы. // ТИИЭР. 1972. - Т. 60, №6.1. С. 49-79.

20. Niemz М.Н. Laser-Tissue Interactions: Fundamentals and Applications. — Berlin, 1996. —305 p.

21. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. Т. 1. Однократное рассеяние и теория переноса. — М.: Мир, 1981.281 с.

22. Chapman D. Infrared Spectra and the Polymorphism of Glycerides // J. Chemical

23. Society. — 1957. — V. 56. — P. 2715-2720.24. http://www.ndte.energo.ru/Seminar/200l/t89.htm25. де Жен П. Физика жидких кристаллов. — М.: Мир, 1977. — 400 с.26. де Же В. Физические свойства жидкокристаллических веществ. — М.: Мир,1982. — 152 с.

24. Банн Ч. Кристаллы. Их роль в природе и науке. — М.: Мир, 1970. — 312 с.

25. Сидоренко В.M. Применение оптических спектральных методов исследования в медицине, биологии и экологии. — СПб: СПб ГЭТУ «ЛЭТИ», 2001.—25 с.

26. Владимиров Ю.А., Потапенко А.Я. Физико-химические основы фотобиологических процессов. — М: «Высшая школа», 1989. — 198 с.

27. Левшин В.Л. Фотолюминесценция жидких и твердых веществ. — М.: М.-Л. Гос. изд. техн.-теорет. Лит, 1951. — 456 с.

28. Левшин Л.В., Салецкий A.M. Люминесценция и ее измерения. — М.: Изд. Московского ун-та, 1989. — 279 с.

29. Булычев О.Д. Современные методы биофизических исследований: практикум по биофизике. — М: «Наука», 1988. — 358 с.

30. Климов А.Н., Никульчева Н.Г. Обмен липидов и липопротеидов и его нарушения. — СПб: «Питер Ком», 1999. — 512 с.

31. Егоров М.Н., Левитский Л.М. Ожирение. — М: «Медицина», 1964. — 236 с.

32. Albright, A.L. and Stern, J.S. (1998). Adipose tissue. In: Encyclopedia of Sports Medicine and Science, T.D.Fahey (Editor). Internet Society for Sport Science: http://sportsci.org.

33. Большая медицинская энциклопедия. — M: «Астрель», 2002. — 734 с.

34. Бересювицкая М.Е. Простые сложные липиды: методические разработки. — Л. «РГПУ», 1991. —20 с.38. http://virtual.class.uconn.edU/~terry/images/other/.tnatr:reso-fork.

35. Большая советская энциклопедия. / Гл. ред. A.M. Прохоров, 3-е изд. — Т. 130. — М.: «Сов. энциклопедия», 1969.

36. Степанов А.Е. Физиологически-активные липиды. — М.: «Наука», 1991. —134 с.

37. Држевецкая O.E. Основы физиологии обмена веществ. — М: «Высшая школа», 1994.— с. 255.

38. Тюрина Л.II. Основные биоорганические соединения. — Омск: СибГАФК,1995. —39 с

39. Баграташвили В.H., Соболь Э.Н., Шехтер А.Б. Лазерная инженерия хрящей.

40. М.: Физ.-мат. литература. 2006. — 488 с.44. www.casweb.cas.ou.edu/./ Connective/63.adipose.html.

41. Sankaran V., Schonenberger К., Walsh J.T., and Maitland D.J., Polarization Discrimination of Coherently Propagating Light in Turbid Media // Applied Optics.1999. — V. 38, No. 19. — P. 4252-4261.

42. Dunn A., Richards-Kortum R. Three-dimensional Computation of Light Scattering from Cells // IEEE J. Sel. Topics Quantum Elctron. — 1996. — V. 2. — P. 898-905.

43. Mourant J.R., Freyer J.P., Hielscher A.H., Eick A.A., Shen A., and Johnson, Mechanisms of Light Scattering from Biological Cells to Noninvasive Optical-tissue Diagnostics // Appl. Opt. — 1998. — V. 37. — P. 3586-3593.

44. Ishimaru A. Electromagnetic Wave Propagation, Radiation and Scattering. — New Jersy: Prentice Hall, 1991. — 647 p.

45. Bolin F.P , Preuss L.E., Taylor R.C., Ference R.J. Refractive Index of Some Mammalian Tissues Using a Fiber Optic Cladding Method // Appl. Opt. — 1989. — V. 28. — P. 2297-2303.

46. Jagemann, Fishbacher C., Danzer K., Muller U., and Mertes B. Zeitschrift Fur Physikalische Chemie // 1995. — V. 191s. — P. 179-190.

47. Dosimetry of Laser Radiation in Medicine and Biology / Eds Mueller G.J., Sliney D.H. // Bellingham; Washington, SP1E Inst. Advanced Opt. Techn. — 1989. V. IS5, P. 114.

48. Tuchin V.V. Lasers and Fiber Optics in Biomedicine // Laser Physics. — 1993. V. 3, No. 3, 4. — P. 767-820; 925-950.

49. Roggan A., Mueller G. Dosimetry and Computer Based Irradiation Planning for Laserinduced Interstitial Thermotherapy (LITT) // Laser-induced interstitial ther-moterapy SPIE, Bellingham. — 1995. — P. 114-156.

50. Cheong W.-F., Summary of Optical Properties // Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissue. 1985. — P. 275-303.

51. Асанов М.А. Зависимость спонтанной хемилюминесценции и спектральных характеристик олеиновой кислоты от парциального давления кислорода и температуры // Биофизика. 1993. —Т. 38, вып.З, — С. 397-405.

52. Беляков В.А., Васильев Р.Ф., Федорова Г.Ф. // Изв АН СССР. Сер. Физ. —1978. —Т. 42. №3. — С. 613.

53. Васильев Р.Ф. // Изв. АН СССР. Сер. Физ. — 1982. — Т. 46, № 2. — С. 601.

54. Баренбойм Г.М., Доманский А.Н. Люминесценция биополимеров и клеток.1. М: «Паука», 1966. —21 с.

55. Антонов В.Ф., Смирнова Е.Ю., Шевченко Е.В. Липидные мембраны при фазовых превращениях. — М.: «Наука», 1992. — 135 с.

56. Wold J.P., Lundby F., and Egelandsdal В. Quantification of Connective Tissue in Ground Beef by Autofluorescence Spectroscopy // J. of food science. 1999. — V.64, N 3. —P. 377-383.

57. Swatland H.J Relationships between the Back-Scatter of Polarized Light and the Fibre-optic Detection of Connective Tissue Fluorescence in Beef // J. Sci. Food Agric. — 1997 — V. 74. — P. 45-49.

58. Верещагин А.Г. Биохимия триглицеридов. — M.: «Наука», 1972. — 308 с.

59. Schmitt J.M., Gandbakhe А.Н., Bonner R.F. Use of Polarized Light to Discriminate Short-path Photons in a Multiply Scattering Medium // Appl. Opt. — 1992. V. 31. — P. 6535-6546.

60. Emile 0., Bretenaker F., Floch A.L. Rotating Polarization Imaging in Turbid Me-dia//Opt. Lett.— 1996. —V. 21. —P. 1706-1708.

61. Morgan S.P., Khong M.P., Somekh M.G. Effects of Polarization State and Scat-terer Concentration on Optical Imaging through Scattering Media // Appl. Opt. 1997. —V. 37. —P. 1560-1565.

62. Sankaran V., Everett M.J., Maitland D.J., Walsh J.T. Comparison of Polarized-Light Propagation in Biological Tissue and Phantoms // Optics Letters. — 1999.

63. V. 24, No. 15. —P. 1044-1046.

64. Staveren H.J., Moes C.J., Marie J., Prahl S.A., Gemert M.J. Light Scattering in Intralipid-10% in the Wavelength Range of 400-1100 nm // Appl. Opt. — 1991. V. 30. —P. 4507-4514.

65. Тучин В.В., Башкатов A.M., Э.А. Генина и др. In vivo исследование динамики иммерсионного просветления кожи человека // Письма в ЖТФ. — 2001. -Т. 27, вып. 12. —С. 10-14.69. http://www.omlc.ogi.edu.

66. Jacques S.L. Origins of Tissue Optical Properties in the UVA, Visible, and N1R Regions // Advances in Optical Imaging and Photon Migration. — 1996. — V. 2. — P. 364-369.

67. Андрианов Ю.П. и др. Производство сливочного масла : Справочник / Под ред. Ф.А Вышемирского. — М: «Агропромиздат», 1988. — 302 с.72. www.lifelinelaser.com/ research/15.html.

68. Герасимов Я.И., Древинг В.П., Еремин Е.Н. и др. Курс физической химии. Т. 1. — М.: Химия, 1979. — 329 с.

69. Белоусов А П. Физико-химические процессы в производстве масла сбиванием сливок. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 264 с.75. http//www.butterstratumcorneum.htm.

70. Engelen L., de Wijk R.A., Prinz J.F., van der Bilt A., Janssen A.M. and Bosman F. The Effect of Oral Temperature on the Temperature Perception of Liquids and Semi-solids in the Mouth // J. of Oral Sciences. — 2002. — V. 110. — P. 412416.

71. Sandison D.R. and Wawersik M.J. Effects of Heterogeneous Absorption of Laser Radiation in Biotissue Ablation: Characterization of Ablation of Fat with a Pulsed C02 Laser // Lasers Surg. Med. — 1997. — V. 21. — P. 59-64.

72. Шварцбурд П.М., Асланиди К.Б., Карнаухов В.Н. К вопросу о происхождении эффекта «возгорания» флуоресценции в липофусциновых гранулах // Биофизика. — 1989. — Т. 34, вып.4. — С. 593-597.

73. Щербацкая Н.В., Демченко А.П. Биофизика клетки // Биофизика. — 1989. — Т. 34, вып. 4. — Р. 574-578.

74. Добрецов Г.Е. Конструкция белок-липидных ансамблей. Исследование флуоресцентными зондами. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. д. ф.-м. н.1. М, 1982. —46 с.

75. Клебанов Г.И., Никушкин Е.В., Владимиров Ю.А. Изучение фазовых переходов модельных и биоло1 ических мембран // Биофизика. — 1978. — Т. 23, вып.2. —С. 261-265.

76. Корнеева И.Л., Аксенцев С.Л., Окунь И.М., Ракович А.А., Лившиц И.Б., Конев С.В. Термические структурные перестройки в мембранах жировых клеток // Биофизика. — 1978. — Т. 23, вып.6 — С. 922-925.

77. Рощупкин Д.И., Мурина М.А. Фотобиологические процессы в биомембранах при действии УФ излучения на клетки, ткани и органы животных // Биофизика. — 1993. —Т.38, вып.6. — С. 1053-1067.

78. Берестовский Г.Н. Электросрикция плоских липидных мембран и модули упругости // Биофизика. — 1981. — Т. 26, вып. 3. — С. 474-480.

79. Inesi G., Millman М., Eletr S. Temperature-induced Transitions of Function and Structure in Sarcoplasmic Reticulum Membranes. // J. Mol. Biol. — 1973. — V. 81. —P 483-504.

80. Eletr S., Inesi G. Biochim. Phase Changes in the Lipid moieties of Sarcoplasmic Reticulum Membranes Induced by Temperature and Protein Conformational Changes //Biophys. — 1972. — V. 290. — P. 178-185.

81. Левшин В Л , Левшин Л В. Люминесценция и ее применение. — М.:Наука.1972 — 183 с.

82. Prosser R S., Hwang J.S., Void R.R. Magnetically Aligned Phospholipid Bilayers with Positive Ordering: a New Model Membrane System // Biophys. — 1998. — V 74, No. 5. —P. 2405-2418.

83. Жадин М.Н. Действие магнитных полей на движение иона в макромолекуле: теоретический анализ // Биофизика. — 1996. —Т. 41, вып. 4. — С. 832849.

84. Браун Г., Уолкен Дж., Жидкие кристаллы и биологические структуры — М.: «Мир», 1982. —200 с.

85. Ивков В.Г. Динамическая структура жидко-кристаллического липидного слоя. : Автореф. дис. на соиск. учен. степ, канд физ.-мат. наук : (03.00.02). — Пущино, 1984. — 17 с.94. http://www.phys.spb.ru/Stud/Labs/Manual/Data/lab274.pdf.

86. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. — Ленинград: «Наука», 1985.— 112 с.

87. Теория статистики / под ред. Громыко Г.Л. — М: «Инфра-М», 2005. — 476 с.

88. Закс Л. Ста1исгическое оценивание. — М.: «Статистика», 1976 — 598 с.

89. Сетейкин А.Ю. Модель расчета температурных полей, возникающих при воздействии лазерного излучения на многослойную биоткань // Оптический журнал. — 2005. — Т. 72, №7. — С. 42-47.

90. Беллами JI. Инфракрасные спектры сложных молекул. — М.: Изд. Иност. лш., 1963. —590 с.

91. Збинден Р. Инфракрасная спектроскопия высокополимеров. — М: «Мир», 1966. —355 с.

92. Urban M.W. Vibrational Spectroscopy of Molecules and Macromolecules on Surfaces. — N.-Y.: John Wiley & Sons, 1993. — P. 210-210.

93. Pouchert C.J. The Aldrich Library of IR Spectra, Edition 3. — Aldrich Chemical Company Inc., 198. —P. 353.

94. Murray I. and Williams P.C. Chemical Principles of Near-Infrared technology // Near-Infrared technology in Agricultural and Food Industries. — 1990 — P. 17-31.

95. Osborne B.G., Fearn Т., Hindle P.H. Practical Near-Infrared spectroscopy with Applications in Food and Beverage Analysis. — London, Longman Scientific & Technical, 1993. —227 p.

96. Бережиани Л.Б. Изучение фазовых превращений в соединениях жирного ряда при помощи ИК спектров поглощения // Применение Молекулярной спектроскопии в химии / под ред. А.В. Коршунова. — М. «Наука», с. 224227.

97. Каталог цветного стекла / ред. Варгин Н.Н. — М.: «Машиностроение», 1967. —63 с.

98. Михайлов В.Г. Люминесцентный анализ в медицине. — Т.:Медгиз УзСССР, 1963.

99. Волынкин Ю. А. Ручная пластика. — Москва, 2003. — 337 с.111. http.//www.emedi.ru/consult/search/l 0486.html.

100. Прокопьев В.Е. Биофизические механизмы воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения на биологические ткани и оптические методы диагностики их состояния : Дис. д-ра ф.-м. н. — Томск, 2004. — 282 с.

101. Панков Э.Д., Коротаев В.В. Поляризационные угломеры. — М/ «Недра», 1992. —240 с.

102. Шибаев В.П. Необычные кристаллы или загадочные жидкости // Соросов-ский образовательный журнал. Химия. — 1996. — №11. — С. 37-46.

103. Ермаков С.Ф. Трибофизика жидкокристаллических материалов в металло-и биополимерных сопряжениях Автореф. на соиск. уч.ст. д.т.н. — Гомель, 2001. —с. 42.

104. Richer L. Textures of liqued crystals. — 1978. — 228 p.

105. Kelker 11. Handbook of Liqued Crystals. — Verlag. Chemie, 1980. — 917 p.118. http://www.lipidat.chemistry.ohio-state.edu/PLMWebsite/PLMPagelO.html.119. http://www.bly.colorado.edu/index.html.

106. Савельев И.В. Курс общей физики. Кн. 2: Электричество и магнетизм. — М.: «Астрель», 2004. — 336 с.

107. Березовский В.А., Колотилов H.H. Биофизические характеристики тканей человека. — Киев: «Наукова думка», 1990. — 222 с.

108. Захлевных А.Н. Ориентационные переходы в неограниченном ферронема-тике // Жидкие кристаллы и их практическое использование. — 2003. — вып. 1 — с. 86-92.

109. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача: Учебник для вузов. — М.: Энергоиздат, 1981. — 416с.

110. Черноуцан А. Осторожно: магнитное поле // Квант. — 1999. — № 3. — с. 41-43.125. http.//www.dink.ru/lection.