Методы исследования взаимодействия низкоинтенсивного лазерного излучения с плотноупакованными дисперсными средами на примере венозной крови человека тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

Сакович Сергей Иванович

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ПЛОТНОУПАКОВАННЫМИ ДИСПЕРСНЫМИ СРЕДАМИ НА ПРИМЕРЕ ВЕНОЗНОЙ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА

Специальность 01 04 01 - Приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□ОЗОУ11БО

Барнаул - 2007

003071160

Работа выпочнена в Алтайском государственном университете

Научный руководитель доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ Букатый Владимир Иванович

Научный консучьтант доктор медицинских наук, профессор Устинов Геннадий Георгиевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, доцент Белов Виктор Матвеевич

доктор технических на) к, доцент Федянин Виктор Яковлевич

Ведущая организация Федеральный научно-производственный центр «Алтай»

.¿-¿о

Защита состоится 28 мая 2007 года в на заседании диссертационного совета Д

212004 06 Алтайского государственною технического университета им ИИ Ползунова по адресу 656038, Алтайский край, г Барнаул, пр Ленина, 46

С диссертацией можно ознакомиться в бибчиотеке Алтайского государственного технического университета им ИИ Ползунова

Автореферат разослан » апреля 2007 г Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 004 06

Общая характеристика работы Актуальность темы

Лазеры как источники света все шире применяются в научных исследованиях, технологических процессах, при передаче и обработке информации Все более быстрым темпом возрастает степень применения лазерных источников в нетрадиционных областях, среди которых видное место занимают биотогия и медицина

Широкий диапазон применения лазеров обусловтен уникальными свойствами, которыми обладает лазерное излучение Данные свойства существенно отличают лазеры от обычных источников света Это высокая степень монохроматичности, направленность излучения, когерентность, поляризация, возможность получения световых потоков высокой интенсивности

Одним из наиболее перспективных направлений медицины является лазерная биомедицина, включающая лазерную хирургию, терапию и лазерную диагностику Однако, несмотря на очень широкое распространение в практической медицине методов лазерной терапии, вопрос об их механизмах не имеет ясного ответа

Данная проблема интересует широкий круг специалистов В связи с этим представляет интерес обсудить данные, основанные как на общих представлениях о природе физических процессов взаимодействия излучения и вещества, так и на собственных экспериментальных данных

Цель диссертационной работы - разработка установок и методов исследования взаимодействия низкоинтенсивного лазерного изтучения с плотноупакованными дисперсными средами на примере венозной крови человека

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1 Разработка экспериментального комплекса и методик для исследования пространственной и временной когерентности, а также индикатрис рассеяния при прохождении через пчотноупакованную среду

2 Построение модели остаблсния низкоинтенсивного лазерного излучения кровью человека для различных концентраций ^итроцитов, соответствующих цельной и разбавленной венозной крови и эрнтроцигной массе

3 Экспериментальное исследование зависимости степени когерентности и поляризации лазерного излучения от тонцины слоя крови

4 Экспериментальное и теоретическое исследование динамики изменения температуры слоя крови при воздействии излучения гелий-неонового лазера с длиной волны 632,8 нм

5 Определение границ применимости закона Бугера в задачах прохождения низкоинтенсивного лазерного излучения через кровь человека

На защиту выносятся

1 Экспериментальный комплекс и методики исследования пространственной и временной когерентности и индикатрис рассеяния в процессе прохождения лазерного излучения через плотноупакованную среду (на примере крови человека)

2 Граничные значения оптической глубины проникновения, начиная с которой отличительные свойства излучения гелий-неонового лазера при его распространении в крови становятся идентичными по терапевтическому эффекту свойствам обычных тепловых и газоразрядных источников света

3 Модель процесса нагревания крови в поле низкоинтенсивного лазерного излучения

4 Границы применимости закона Ьугера для расчета коэффициента ослабления лазерного изтучения кровью человека

Научная новизна работы заключается в следующем:

Разработан комплекс экспериментальных установок для исследования когерентности лазерного излучения Опредетена оптическая глубина проникновения и соответствующие ей значения основных характеристик лазерного излучения, отличающих его от излучения тепловых и газоразрядных источников Получены границы применимости закона Бугера для задач прохождения низкошпенсивного лазерного излучения через кровь человека

Достоверность результатов подтверждается-

Достоверность научных положений и данных определяется, прежде всего, корректностью постановки решаемых задач и их физической обоснованностью, а также большим объемом полученных экспериментальных результатов, их логической взаимосвязью, физической наглядностью, непротиворечивостью и воспроизводимостью, совпадением экспериментальных данных с теоретическими оценками и расчетами Экспериментально пслученные результаты по определению коэффициента ослабления сопоставимы с результатами других авторов, в пределах погрешности

Апробация работы. Основные результаты и выводы диссертационной работы опубликованы в 25 работах Материалы и результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Измерение, контроль, информатизация», Барнаул, 2002, 2003, 2005, 2006 гг, всероссийской научно-технической конференции «Фитософия, методология и история науки», Барнаул, 2003 г, всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых, Екатеринбург, 2005г, всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых, Новосибирск, 2006 г, научно-нрактической конференции «Молодежь - Барнаулу», Барнаул, 2006 г , региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, Владивосток, 2006 г

Научная и практическая значимость. На основе аппаратурного комплекса и соответствующих методик измерений на кафедре общей физики Алтайского государственного университета созданы пять лабораторных установок для спецпрактикума, материалы разработок используются в курсе «Лазеры в медицине», а также при проведении исследований по госбюджетной теме «Взаимодействие лазерного излучения с биотканями человека и животных, семенами с/х культур» Комплекс установок также используется при проведении исследований по мониторингу аэрозольных сред в лаборатории экологии атмосферы Института водных и экологических проблем СО РАН Результаты потери пространственной когерентности и поляризации излучения в зависимости от толщины слоя крови позволили пересмотреть время экспозиции при внутрисосудистом лазерном облучении крови у больных с различным содержанием количества эритроцитов и объемом общей циркулирующей крови Это было проверено при проведении сеансов лазеротерапии в городской больнице № 5 г Барнаула и дало положительные результаты

Структура и объем работы Работа изложена на 115 страницах, содержит 9 таблиц и 29 рисунков, 114 литературных источника

Основное содержание работы Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, сформулирована его цель, показана научная новизна и практическая значимость работы Изложены основные выносимые на защиту поюжения, приведена краткая характеристика работы

В первой главе на основе обзора литературных данных изложено современное состояние проблемы В ней рассматриваются процессы взаимодействия лазерного изтучения с биочо-гическими объектами Здесь показано, что степень воздействия зависит как от свойств лазерного излучения, так и от свойств биологического материала

Описаны научные предпосылки для разработки метода внутривенного лазерного облучения крови (БЛОК) Показано, что даже при местном воздействии лазерное излучение оказывает благоприятный эффект на организм в целом, и в особенности на состояние крови

Во второй главе описаны основные закономерности распространения светового потока в биообъектах, на примере венозной крови человека, которая представляет собой дисперсную плотноупзкованную среду

Кровь состоит из жидкой части - плазмы и взвешенных в ней клеточных элементов Среди клеточных элементов различают красные и белые кровяные тельца (эритроциты и лейкоциты)

Эритроциты (красные клетки крови) - представляют собой в норме безъядерную двояковогнутую клетку диаметром 5-9 мкм

Плазма - жидкая часть крови, состоящая из воды и растворенных в ней солей, углеводов, белков и биологически активных соединений

Поскольку концентрация эритроцитов в крови значительно превышает концентрацию лейкоцитов и тромбоцитов, то в дальнейшем мы будем рассматривать кровь как плазму с взвешенными в ней красными кровяными тельцами - эритроцитами, которые равномерно распределены в слое крови и хаотически ориентированы по отношению друг к другу

Для подсчета эритроцитов использовалась камера Горяева Подсчет эритроцитов производят в 5 больших квадратах, разделенных на 16 малых Глубина камеры равна 1/10 мм, сторона малого квадрата - 1/20 мм, таким образом, объем малого квадрата равен 1/4000 мм3 Помимо находящихся внутри квадрата считают все эритроциты, лежащие на двух линиях, например, на левой и верхней, и пропускают все лежащие на правой и нижней Количество эритроцитов в 1мкл крови рассчитывают по формуле

а 4000 Ь х =-,

м

где х - количество эритроцитов в 1 мкл крови, а - число эритроцитов, сосчитанных в определенном количестве малых квадратов, м - количество малых квадратов, в которых считались эритроциты, Ь - степень разведения крови, 1/4000 - объём малого квадрата (умножая его на 4000, приводим к объему 1 мкл крови)

Связь между потоком света Ф(с1, X ), прошедшего через слой поглощающего вещества, и падающим на него потоком Ф„ (Я ) описывается законом Бугера

Ф(</,Л)=Ф0ехр{-а(лМ, (1)

Л - длина электромагнитной волны, с!- толщина поглощающего слоя, а(Я) - коэффициент поглощения вещества Формула носит название закона Бугера-Ламберта Физический смысл коэффициента поглощения а(я) легко определить из того условия, что уменьшение светового потока в е раз (Ф=Ф,/е) происходит при глубине поглощения с!е= 1 /а(Я)

Поскольку жидкие и газообразные вещества заключаются в кювету, снабженную прозрачными окнами, необходимо учесть потери на отражение на поверхностях окон, а в случае твердых образцов - потери на отражение от поверхностей образца Эти потери мы учтем, введя коэффициент пропускания кюветы г0(я)<1, тогда

ф(</,я)=гсф0ехр(-а(л)^) (2)

Для окон кюветы из одинакового материала имеем

Го=0-л)2(1-л)2. (3)

где р, р2- коэффициенты отражения на границе окно-воздух и окно - поглощающее вещество, соответственно Коэффициент р рассчитывается по формуле р = (1-л)2/(1 + л)2, где п -относительный показатель преломления

Одновременно с поглощением излучения происходит ряд других физических процессов отражение света от поверхности между двумя средами, преломление при прохождении границы, разделяющей две оптически разнородные среды, рассеяние света частицами тканей и др

Если наряду с поглощением происходит рассеяние света, то расстояние, на котором в результате совместного действия этих процессов излучение затухает в е раз, называют глубиной ослабления или проникновения излучения Ь = 1, а обратная ей величина - коэффициентом ослабления В этом случае ап, определяется формулой, аналогичной (2), где а(Л) заменен на

Основная особенность энергетического ослабления оптических волн в дисперсных средах состоит в том, что наряду с ослаблением прямого излучения по экспоненциальному закону в направлении вперед распространяется и часть рассеянного излучения В общем случае учет рассеяния в направлении вперед возможен путем решения уравнения переноса излучения, а в

частном случае учета только однократного рассеяния удается получить относительно простые формулы в виде поправок к закону Бугера. Рассмотрим условия и границы применимости закона Бугера для затухания прямого ихтучения в дисперсной среде Будем иметь в виду, что кровь как дисперсная среда представляет собой поглощающую и рассеивающую среду одновременно

1 Отсутствует собственное свечение в исследуемом интервале длин волн,

2 Отсутствует индуцированное свечение среды (нет долгоживущих возбужденных состояний),

3 Имеет место строгая монохроматичность изчучения

4 Мощность потока оптического ихтучения невелика,

5 Длительность распространяющихся в среде оптических импульсов не очень мала

6 Эффекты многократного рассеяния пренебрежимо малы,

7 Чисто частиц N в рассеивающем объеме V велико, т е N»1,

8 Отсутствуют кооперативные эффекты

Выполнение первых пяти условий связано с условиями эксперимента, а потому не вызывает сомнения Остановимся подробнее на поспедних трех условиях Условие, связанное с эффектами многократного рассеяния, следует непосредственно из уравнения переноса излучения При небольших оптических толщах выполнимость условия может быть проверена на основании формул, полученных в приближении однократного рассеяния Прозрачность рассеивающего слоя (отношение яркости излучения, прошедшего через слой, к яркости падающего пучка) согласно этим формулам равна

(4)

где г - оптическая толща, К(г, г0) - коэффициент, зависящий от параметров 20 = рч> и г = рс! /21, р-2ка/А (<1 - диаметр приемного объектива, / - геометрическая толща рассеивающего слоя, р - параметр дифракции, а - радиус частицы), С(у,0) - параметр, зависящий ог индикатрисы рассеяния, угловой апертуры приемника у/ и угла конуса излучения источника (угловой расходимости) в, Л - длина вотаы излучения Второе слагаемое в (4) представляет собой поправку к закону Бугера за счет рассеянного со стороны излучения Если считать, что поправкой к закону Бугера, составляющей менее 10% можно пренебречь, то для крови легко рассчитать область применимости закона Бугера по Г и угту за счет рассеянного со стороны излучения <р = ц/ = 0 Если учесть, что угол зрения приемника цг и угловая расходимость пучка в одинаковы, то при малых углах <р = у = в для индикатрисы рассеяния можно использовать выражение Пендорфа

С(г,0) = Со

рУ К,[р,т)

(5)

2 2

где Кр(р,т) - фактор эффективности рассеяния Как видно из формулы, уменьшение прозрачности слоя отклоняется от значений по закону Бугера тем больше, чем больше расходимость пучка На рисунке 1 приведены расчетные данные для крови Индикатриса рассеяния

V

10

10"

10

Н

0

2 4 б 8 г Рис 1 Кривая значений С(у/,в)-г =0,1 для крови человека 6

рассчитывалась при р=36 и т=1,34 Кривая на рисунке представляет собой геометрическое место точек, удовлетворяющих равенству С(^,£?)г=0,1 Верхняя область над кривой соответствует значениям г и <р, для которых С'0/,0)г >0,1, т с прозрачность будет определяться по экспоненциальному закону с ошибкой более 10% В нижней области т и <р под кривыми с указанной погрешностью влияние рассеянного со стороны излучения можно не учитывать Коэффициент представляет собой поправку к закону Бугера за счет рассеянного

вперед излучения Если по-прежнему считать допустимой ошибку 10%, то нетрудно из (4) получить уравнение для геометрического места точек, удовлетворяющего равенству Л77Г=0,1

г[К(г,г0)-1] = 1,66 (6)

На основании (4) и результатов расчета для К(г,г0), можно найти область по Г и г, в которых не требуется учет рассеянного вперед излучения Как видно из рисунка 2, коэффициент при определенных условиях эксперимента сильно зависит от голшины рассеивающего слоя

0 5 10 г

Рис 2 Зависимость поправочного коэффициента К(г,г0) от х при розничных 7п

Следовательно, при этих условиях ослабление интенсивности не описывается законом Бугера Тем не менее, об экспоненциальном законе ослабления можно говорите при постоянной геометрической толщине слоя I, если оптическая толща изменяется за счет коэффициента рассеяния (за счет концентрации рассеивателей) Для установки, используемой в эксперименте, го=2, 2=1,8, тогда значение коэффициента К(г,га)"\,\% На основании формулы (6) оптическая толща г=9,2 При бочьших оптических танцах становится существенным влияние рассеяния более высоких кратностеи, когда введение поправок к закону Бугера по формулам однократного рассеяния теряет смысл В этом случае закон затухания интенсивности оптических волн стедует полностью определять из уравнения переноса излучения

Сделаем оценку выполнимости условия N»1 При ослаблении оптического излучения системой ограниченного числа рассеивателей, как показывает расчет, прозрачность рассеивающего слоя 7"л- определяется формучой

О.У

Г„=|1-

(?)

где - поперечное сечение оптического пучка, Л^ - концентрация рассеивателей, / - геометрическая толща рассеивающего слоя, г - его оптическая толща Точько при М050/ -» ж

формула (7) переходит в преде'I, который соответствует экспоненциальному затуханию

чад г _1 -.-г

ТЛ= 1)т 1-

(8)

Согласно экспериментальным исследованиям условие независимого рассеяния выполняется, если расстояние между рассеиватетями превышает 2-3 диаметра при малых размерах (/9<10) и 5 их диаметров при ботьших размерах (р>100) Для промежуточных значений р расстояние между частицами должно заключаться в диапазоне от 2 до 5 диаметров Эритроциты крови являются большими частицами с параметром дифракции /7=24-36 при длине волны излучения Я-0,63 мкм Расстояние между частицами с большой точностью можно определить по формуле = у,— Анализ показывает, что в нормальных условиях при кон-

пентрациях, испотьзуемых в эксперименте, расстояние между рассеивателями равно 7-19 мкм Оценка величины N = А'08о1 дает значения N-4,7 104-12,5 106 при N0-0,15 10б-3,7 106 1/мм3, И), 1-1,08

мм Следовательно, условие применимости закона Бугера по количеству частиц выпопняется всегда

Таким образом, в рамках теории однократного рассеяния затухание интенсивности пучка описывается формулами, близкими к закону Ьугера

Выбор крови в качестве объекта исследования обусловлен тем, что кровь является составляющей компонентой любой биологической ткани Выбор исследуемых длин волн обусловлен их широким испотьзованисм в медицинской нраюике Поэтому для нас, прежде всего, представлял интерес эксперимент по опредечению зависимости коэффициента ослабления от количества эритроцитов Для изучения данной зависимости в различных областях плотности упаковки эксперимент проводился с двумя различными объектами Первый эксперимент проводили с венозной кровью, второй - с эритроцитной массой Проведение экспериментов с указанными выше объектами позво.шет потучить зависимость коэффициента ослабтсния при изменении количества эритроцитов в пределах

0,19 105 - 12,9 106 мкл

Эксперименты по опредетению коэффициента осчабления проводичись на разработанных нами установках с гелий - неоновым и потупроводниковым лазерами, изображенных на рису нкач 3, 4

ФЭУ-

мВ

Рис 3 Схема экспериментальной установки с Не-Ке лазером для опредетения коэффициента ослабчения

БП

генератор

ФД

Л К Л

Рис 4 Схема экспериментальной установки с п/п лазером для опредетения коэффициента ослабления

Измерение коэффициентов ослабления производили следующим образом На выходе гелий - неоновый лазер (Л - 0,63мет.)) дает почти параллельный пучок, который, падая на кювету с кровью К, рассеивается После этого излучение собирается линзой Л (фокусное расстояние Г = 0,1м) и фокусируется на фотоэлектронный умножитеть ФЭУ (ФЭУ-68) При этом излучение, рассеянное под углом более 1°, отсекается с помощью диафрагмы Д Показания снимаются с милливольтметра чВ (Щ-1516)

Излучение полупроводникового лазера (Л = 0,89мкм), проходя через кювету и систему из двух линз (фокусное расстояние 0,05м), фокусируется на фотодиод ФД (ФД-24), перед которым расположена диафрагма, ограничивающая прием излучения под углом более 3,8° Для расчета коэффициента ослаблею)я использовали формулу Бугера - Ламберта с учетом коэффициента пропускания кварцевой кюветы с прозрачными окнами, в которую помещалась кровь Па рисунках 3,4 БГ1 - блоки питания лазеров

Разброс полученных значений коэффициента ослабления для исследуемых проб при одинаковой толщине слоя с/=1,08 мм для неразбавленной венозной крови составил при Х=0,63 мкм - 8,74 - 8,97 мм при >.=0,89 мкч - 7,92 - 8,15 мм"1, для эритроцитной массы при >=0,63 мкм - 11,24 - 11,32 мм"1, для /=0,89 мкм - 8,41 - 8,94 мм"'

Зависимость коэффициента ослабления от количества эритроцитов в венозной крови для двух длин волн приведена на рисунке 5 Зачетно, что излучение полупроводникового лазера ослабляется меньше, а, значит, проникает на большую глубину в кровь человека, чем излу-

аосп мм 1

9 00 Ь 8,00 н т 7 00

1 Г

6,00 ■---•----■-■-1------■-

0,0 5 0 10,0 15,0 20,0 25 0 30 0 35 0 N. 1051/мкл

Рис 5 Графики зависимости коэффициентов ослабления излучения 1)л=0,63 мкм, 2)А=0,89 мкм О! концентрации эритроцитов в одном микролнтре крови

чение гелий-неонового На рисунке 6 приведена зависимость коэффициента ослабления от

Тттгттттттттттттхп

111 11 11 I < 11 I ■ I ■

и

Рис 6 Зависимость коэффициента ослабления лазерного излучения 1) >.=0,63 мкм, 2) >.=0,89 мкм от толщины слоя эритроцитной массы при различных степенях разведения

толщины слоя эритроцитной массы По результатам экспериментов можно сделать вывод, что с увеличением толщины дисперсного слоя уменьшается коэффициент ослабления Это обусловлено, на наш взгляд тем, что при больших геометрических толщах возрастает роль многократного рассеяния, когда заметная часть рассеянного света попадает в приемник

На рисунке 7 изображена экспериментальная и теоретическая зависимость коэффициента ослабления излучения гелий-неонового лазера от концентрации частиц в микротатре венозной крови и эритроцитной массы Теоретическая зависимость потучена на основе программы, взятой из литературы Расхождение данных кривых подтверждает тот факт, что при концентрациях, соответствующих концентрации плотной упаковки нельзя пренебрегать эффектами многократного рассеяния

2 22 42 62 62 102 N 1051/МИ1

Рис 7 Экспериментальная (1) и теоретическая (2) зависимость коэффициента ослабтения от концентрации частиц в микротитре крови 1 - венозная кровь, II - эритроцитная масса

Также было рассмотрено рассеяние, которое наряду с поглощением, является основным процессом, определяющим распространение света в газообразных, жидких и твердых телах, в том числе и в биологических объектах Рассеяние света кровью связано с ее структурой, которая состоит из большого числа случайно распределенных в объеме рассеивающих центров Процесс рассеяния приводит к изменениям в пространственном распределении интенсивности света, поэтому одной из основных характеристик при изучении светорассеяния является индикатриса, определяющая интенсивность света как функцию упа рассеяния Измерение индикатрисы рассеяния заключается в освещении слоя крови, помещенного в кювету, пучком света и регистрации интенсивности рассеянного веществом излучения под различными углами Блок-схема установки представ тена на рисунке 8

Эксперименты по определению угловой зависимости светорассеяния проводились при двух различных концентрациях крови В ходе работы использовалась цельная кровь и раз-

Рис 8 Схема экспериментальной установки для изучения углового распределения 1 Система диафрагм 2 Поворотный столик

бавленная в 25 раз при сохранении всех прочих условий эксперимента неизменными Зави-

10

симости интенсивности лазерного изтучения от угла рассеяния для разтичных концентраций крови приведены на рисунке 9

Рис 9 Зависимость интенсивности рассеянного излучения от угла рассеяния

Анализ полученных результатов показывает, что при уменьшении концентрации эритроцитов в крови в 25 раз, значения интенсивности рассеяного изтучения увеличиваются. Как видно из рисунка кривая, описывающая угловую зависимость разбавленной крови, расположена выше кривой, описывающей угловую зависимость лазерного излучения при прохождении через цельную кровь Это хорошо согласуется с данными о том, что основными центрами рассеяния в крови являются эритроциты Цельную кровь рассматривают как среду с плотной упаковкой, с увеличением которой уменьшается коэффициент рассеяния, а, значит, и интенсивность рассеянного света В пределе, когда плотность упаковки крови достигает своего максимального значения, коэффициент рассеяния стремится к нулю С уменьшением количества эритроцитов вклад рассеяния лазерного изтучения вперед существенно повышается, а рассеяние в обратном направлении уменьшается В целом, качественный вид индикатрисы рассеяния не изменяется

Также проводилось изучение угловой зависимости интенсивности лазерного излучения при прохождении через слон крови различной толщины В данных экспериментах использовалась цельная кровь с концентрацией частиц N=3,70 10s 1/мкл Толщина кювет изменялась в предетах 0,1 - 1,08 мм В ходе экспериментов по определению индикатрисы рассеяния для различных счоев неразбавленной крови были получены следующие результаты Качественный вид индикатрис рассеяния остается неизменным с ростом толщины кровяного слоя Изменяется только максимум индикатрисы, то есть значение отношения интенсивностеи при угле рассеяния 0=0° Уменьшение максимума индикатрисы обусловлено ростом обратного рассеяния с ростом толщины h Для сравнения экспериментальных данных с теорией, численным моделированием при помощи метода Монте-Карло были построены индикатрисы рассеяния для таких же стосв с тотщинами 25, 100, 500, 850 мкм Здесь, также как и в эксперименте, было отмечено единство качественного характера угловой зависимости интенсивности лазерного изтучения и уменьшение максимума индикатрисы с ростом толщины слоя крови На рисунке 10 представлены теоретические и экспериментальные индикатрисы рассеяния для каждого слоя крови

В третьей главе описана модель процесса нагревания крови в поле низкоинтенсивиого излучения гелий-неонового лазера Для сравнения экспериментальных результатов с теоретическими было выведено и рассчитано уравнение теплового баланса

Из уравнения теплового баланса была вычислена температура нагрева слоя крови в поле действия низкоинтенсивного изтучения гелий-неонового лазера Учитывая, что поглощение энергии лазерного излучения кровью обусловлено поглощением эритроцитами (поглощением энергии плазмой можно пренебречь в виду его малости), уравнение теплового баланса эритроцита крови можно записать следующим образом

S 1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Угол рассеяния, град

-ш— Цельная кровь Разбавленная в 25 раз!

а)

6)

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Угол рассеяния град

0 10 2030405060 70 8090

Угол рассеяния град

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Угол рассеяния град

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Угол рассеяния, град

- экспериментальные значения | теоретические значения !

Рис 10 Экспериментальные и теоретические зависимости отношения интенсивности излучения от угла рассеяния при различных толщинах слоя крови а)с1=25 мкм, б)с1=Ю0 мкм, в)с1=500 мкм, г)с!=850 мкм

аи Л

(9)

Л)

где--изменение внутренней энергии частицы, Qí - поглощенный эритроцитом поток

&

энергии, 02 - поток за счет конвективного тептообмена, ()) - поток энергии переизтучения

Будем также считать, что эритроцит представляет собой сферическую частицу, тогда изменение внутренней энергии эритроцита можно записать

<1и „ (1Т 4л- 3 ат;

-= Уре»-- =-О рс„-~

Л ^" Л 3 Л

(10)

где V - объём частицы, а -эквивалентный радиус эритроцита

Из определения фактора эффективности поглощения суммарный поток излучения, поглощенный частицей

= (П)

где 8 - площадь сечения эритроцита, I - плотность потока энергии лазерного излучения, к„ - фактор эффективности поглощения

Поток энергии (¿7 за счет конвективного теплообмена складывается из потока 0.„т, обусловленного теплопроводностью и потока <2КОШ за счет конвекции

Поток тепла, исходящий от нагретой частицы в окружающую среду за счет теплопроводности может быть записан

(12)

аг

где г - текущая координата

Разделяя переменные и интегрируя, получаем

=-АпгТ\Хт{т)с1Т, (13)

То - температура окружающей среды, Тг- текущая температура С учетом граничных условий

(14)

I г-»а

Г

Qmm =-Ana \Xm{T)dT г.

Окончательно,

О™ =-4*4,(7;-Г0) (15)

Поток энергии за счет конвекции

Ô.,„, = -S pcoj = -шгрь)р(Тs -Г„), (16)

N 1/2

f3gaWR\

где a„ = - - скорость конвекции В приведенном выражении W - мощность воз-

РС„ 16v J

действующего лазерного пучка, р - температурный коэффициент расширения среды, g - ускорение свободного падения, v - вязкость среды, а - коэффициент поглощения лазерного излучения кровью, R - радиус пучка

Окончательно, поток энергии за счет конвективного теплообмена примет вид

Q, + 0-. -Т0)-ш2р<оКср{Т,-Т0) (17)

Поток энергии переизлучения можно представить в виде

ft = -S^aXr: -7-04)= - Woa,(r; - Г04), (18)

где S нов- площадь поверхности эритроцита, а - постоянная Стефана-Больцмана, а, - степень черноты

Учитывая формулы (10), (11), (17), (18), уравнение (9) примет вид

^-рср^. = ла2кп1-4яаЯа(Т1 -Т0) +ли2рш,ср(Т, -Г0)-4ЛП2стаг<(г/ -Г04) (19)

В выражении (19) принято считать, что потоки тепла, исходящие от частицы имеют отрицательные знаки, а приходящие к частице - положительные знаки

При значениях а = 2,75 мкм, р=1100 кг/м3, с =4100 / = = 200^^, R=0,1

р кг К TtR см2

см, ¿„=0,5, Лт =0,58 Вт м 1 К ', 7"„=293 К, <т=5,66% 10 8 Вт/(м2 К"), ач=0,5 можно пренебречь потоком энергии переизлучения, a также вторым слагаемым потока за счет конвективного теплообмена, отвечающим за конвекцию, ввиду их малости (два последних члена) Тогда получаем

^-а3рсг^- = ш!7к.1-4мЛт(Т,-Тв) (20)

-3 см

Оценка скорости конвекции для условий эксперимента составляет Л), = 6,67 10 —

с

Время, за которое элементарный объем крови пройдет через сечение лазерного луча

'»= — =31с со.

Разделив переменные в уравнении (20), получаем

(т.-А)

А = Г„ + ——, 4Л_

5 =

ЗЯ„

а затем проинтегрировав (21)

Т'ЛТ,-А)

(21) (22)

(23)

1{Т,-А)

и учитывая начальные условия (1=0, Т=То), а также обозначения (22), получим следующее выражение

к.1а

Т. =Т„+-

4Л_

(

1 -ехр 2 '

1 " )

(24)

Таким образом, соотношение (24) является решением уравнения теплового баланса для стоя крови, с помощью которого можно теоретически изучить динамику температуры крови при лазерном облучении На основании полученного уравнения были построены зависимости изменения температуры крови от толщины слоя для различного времени нагрева и от времени нагрева для различных слоев крови, приведенные на рисунках 11,12

Рис 11 Теоретическая зависимость изме- Рис 12 Теоретическая зависимость изменения нения температуры крови от толщины температуры от времени нагрева для различных слоя для различного времени нагрева слоев крови

Также были проведены эксперименты по измерению температуры крови Измерение температуры проводилось с использованием платино-платинородиевой термопары Схема установки приведена на рисунке 13 Зависимость изменения температуры крови от расстояния по ходу луча в кювете от входа до точки измерения при птотности мощности 200 мВт/см2 и радиусе пучка 11=0,2 см изображена на рисунке 14 Эксперимент показал, что максимальное изменение температуры в направлении распространения луча составило 0,5 °С Изменение температуры на 0,5 С фиксировалось на расстоянии 0,1 мм от стенки кюветы, для того чтобы избежать эффектов, связанных с нагревом стенки и явлением конвекции На расстоянии равном 5 мм изменение температуры уменьшалось от 0,5 °С до 0 °С В перпендикулярных

Рис 13 Схема экспериментальной установки для измерения температуры крови Не-Ие - гетий-неоновый лазер, БП - бчок питания лазера, Т - термопара, К - кювета, Л - линза, Д - диафрагма, мВ - милливольтметр

0 12 3 4

Эксперимент Расчет

Рис 14 Зависимость изменения температуры крови от толщины кюветы при времени воздействия 30 с

направлениях бьпо почучсно стедующее распределение температур По вертикали над лучом и под лучом изменение температуры на 0,5 °С фиксировалось на расстоянии от центра пучка равном 3 мм и 4 мм, соответственно Данное значение изменения температуры соответствует выше сделанным оценкам

В четвертой главе исследовалась когерентность и похяризация излучения гелий-неонового лазера при прохождении через стой крови

Измерение степени пространственной когерентности проводичись на следующей экспериментальной установке (рис 15) с использованием интерференционной схемы Юнга Излучение гелий-неонового лазера (Не-Ке типа ЛГ - 75) при прохождении через кювету с кровью

,01

ФЭУ

К Л1

102

Л2

Д

мВ

Рис 15 Схема экспериментальной установки для опредепетшя степени пространственной когерентности

расширяется и колличируется посредством линзы Л1, после чего направляется на экран Э Отверстия 01 и 02 с диаметрами ¿=0,1 чм в экране становятся источниками вторичных волн, которые линза Л2 сводит в фокальную плоскость, где расположена диафрагма Д Интенсивность света в плоскости диафрагмы определяется по показаниям вольтметра постоянного тока мВ (типа Щ-1516), подключенного к нагрузке фотоумножителя ФЭУ-68 Для измерения степени пространственной когерентности лазерного излучения необходимо сначала добиться одинаковой интенсивности света от каждого из отверстий 01 и 02, с этой целью следует перекрывать поочередно отверстия в экране, перемещая его поперек оптической оси и контролируя интенсивность света в плоскости диафрагмы Д по величине тока ФЭУ Затем надо установить ширину щели диафрагмы Д, много меньшую размера интерференционной полосы, но достаточную для регистрации интенсивности света с помощью ФЭУ Измеряя интенсивность в максимуме и соседнем минимуме интерференционной картины, можно рассчитать степень пространственной когерентности как видимость интерференционной картины, т е

<9ы=71!^!Г' (25)

где 1т,„- максимальная и минимальная интенсивности в окрестности точки Р Таким образом определялась когерентность излучения гелий-неонового лазера при прохождении через воздух Затем на пути пучка помещалась кювета К с кровыо

Измерение степени временной когерентности излучения при прохождении через кровь проводились на следующей экспериментальной установке (рис 16) Свет от источника па-ралтельным пучком падает на полупрозрачную пластинку П Здесь пучок разделяется на два взаимно перпендикулярных пучка Отраженный пластинкои П пучок падает на зеркало 3|,

3-,

Л

Д —

ФЭУ

_I

Рис 16 Схема экспериментальной установки для определения степени временной когерентности

отражает ся назад, вновь попадает на пластину, где снова разделяется на две части Одна из них идет к источнику и не представляет интереса, а другая попадает на линзу Л Прошедший сквозь пластину П пучок от источника падает на зеркало З2, возвращается к П и частично возвращается к Л Таким образом, от одного источника получаются два пучка примерно одинаковой интенсивности, которые распространяются после разделения пластинкой П, затем снова встречаются и образуют интерференционную картину Степень ко) ерентности лазерного излучения определяется как видимость интерференционной картины

Для измерения степени поляризации была создана установка с использованием гечий-неонового лазера (рис 17) Излучение 1-епий-неонового лазера, проходя через слой крови, ослабляется Затем с помощью линзы Л прошедшее излучение фокусируется на диафрагму Д С помощью диафрагмы удается отсечь рассеянный свет и определять степень поляризации только прямого прошедшего пучка После кюветы луч проходит через поляризатор, который не пропускает волны с перпендикулярной поляризацией Этот пучок затем попадает

к п

Л д

ФП

мВ

Рис 17 Схема экспериментальной установки для определения степени потяризации

на фотодиод ФП (ФД-24), подключенный к вольтметру постоянного тока мВ (типа 1Ц-1516), с помощью которого регистрируется изменение сигнала Вращая поляризатор 11, измеряем минимальное и максимальное значение интенсивности Затем вычисляли степень поляризации по формуле

1 ~1, (26)

где 1тач, 1тт- максимальная и минимальная итенсивности

В ходе эксперимента по определению степени пространственной и временной когерентности были получены следующие результаты В ходе экспериментов испочьзовались кюветы с толщинами от 0,1 до 1,08 мм Степень пространственной когерентности лазерного излучения при прохождении через возд>х составила 0,9 При прохождении через слои крови, равные 0,1 и 1,08 мм, она составила 0,82, 0,13, соответственно Относительная погрешность измерений составила 12,3 % (рис 18) Степень временной когерентности в указанном диапазоне точщин счоев крови изменялась от 60% до 40% (рис 19) Проведенные эксперименты показывают, чго излучение при прохождении через слой крови становится менее когерентным Дру1ичи словами, эффекты биостимуляции и чечебного воздействия неоднозначно зависят от когерентности изчучения, что не противоречит результатам подобных экспериментов

0 3 0,5 0 7 0 9 Ь ым 01 °'3 °'5 °'7 °'9

Рис 18 Зависимость степени пространствен- Рис 19 Зависимость степени временной

ной когерентности лазерного излучения от когеренпюсти лазерного излучения от тол-

ТП1Т1ТШНЫ слоя кпгти щины слоя крови

При измерении сгет.ни поляризации были почучены следующие результаты При толщине счоя крови 0,1 мм и длине волны ?,.=<),63 мкм степень почяризации составила 86%, при 0,3 мм - 68%, при 0,5 мм - 46%, при 0,7 мм - 36%, при 0,9 мм - 24%, при 1,1-18% Данная зависимость представлена на рисунке 20

Используя значения степени поляризации и степени когерентности лазерного излучения при прохождении через слои крови, можно опредечигь оптическую глубину проникновения изчучения, па которой ею отчичитечьнь-е свойства становятся идентичиыми свойствам обычных тепловых и газоразрядных источников Глубина проникновения изчучения онре-

Рис 20 Зависимость степени поляризации лазерного излучения от толщины слоя крови

деляется как величина обратная коэффициенту ослабления, те Ь = — Физический смысл

а

глубины проникновения состоит в том, что на данной глубине падающее излучение уменьшается в е раз Для цельной крови коэффициент ослаб тения равен а=8,6 мм"1, при этом Ь=0,11 мм По графикам можно определить значения степеней когерентности £>=82 % и поляризации Р=86 % Видно, что на такой глубине лазерное излучение все еще обладает своими основными свойствами Выберем теперь условный уровень е, т е такой уровень, на котором значения степеней когерентности и поляризации уменьшаться в е раз Такому уровню соответствует глубина, на которой значения степеней когерентности и потяризации будут равны 37 % По рисункам , можно опредетить, что данному уровню соответствует глубина 0,7 мм Таким образом, можно утверждать, что при прохождении слоя крови лазерное излучение теряет свои основные свойства на глубине с!=0,7 мм При глубине с1>0,7 мм свойства лазерного излучения становятся идентичными свойствам излучения обычных тепловых и газоразрядных источников

В заключении приведены основные резучьтаты и выводы диссертационной работы

Основные результаты и выводы диссертационной работы сводятся к следующему

1 Создан комплекс экспериментальных установок для исследования степени пространственной и временной когерентности и индикатрис рассеяния, температуры нагрева крови лазерным изтучением, разработаны соответствующие методики

2 Определены граничные значения глубины проникновения низкоинтенсивного лазерного излучения в кровь человека, начиная с которой оно теряет свои основные отличительные свойства Так при длине волны Х~0,б3 мкм и глубине слоя Ь=0,7 мм степень когерентности и поляризации уменьшаются в е раз, и, следовательно, лазерное излучение становится идентичным по терапевтическому эффекту излучению обычных тепловых и газоразрядных источников

3 Построена модель нагревания крови в поле действия низкоинтенсивного лазерного излучения Получены экспериментальные результаты, которые удовлетворительно согласуются с теоретическими, вычисленными на основе уравнения теплового баланса Получено, что максимальный нагрев крови в поле излучения гелий-неонового лазера составляет 0,5 °С при длине волны излучения /.-0,63 мкм и плотности мощности 1=200 мВт/см2

4 Определены границы применимости закона Бугера для расчета коэффициента ослабления коллимированного лазерного изтучения кровью человека Согласно полученным результатам закон Бугера для плотноупакованных сред на примере венозной крови с учетом поправок по форму там однократного рассеяния можно применять при значениях оптических толщ, не превышающих т=9,2

Основное содержание работы изложено в следующих работах-

1 Сакович СИ Некоторые подходы к оптимизации выбора параметров лазеротерапии / Я В Павлова, Е Г Прохорова, С И Сакович, Г Г Устинов // Известия Алт ун-та -Барнаул,2001 -№1 -С П9-120

2 Сакович С И Прохождение лазерного излучения с различными длинами волн через кровь человека / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович, Г Г Устинов // Биомедицинская техника и радиоэлектроника, 2002 - №12 -С 29-36

3 Сакович С И Рассеяние лазерного излучения кровью человека / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович, Г Г Устинов // Измерение, контроль, информатизация Материалы третьей международной научно-технической конференции - Барнаул АГТУ, 2002 - С 76-78

4 Сакович С И Взаимодействие лазерного излучения с кровью человека / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович, Г Г Устинов//Вестник САН Bill - Барнаул, 2003 -№1 -С 5-10

5 Сакович С И Угловое распределение излучения гелий-неонового лазера при прохождении через слой крови / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович, Г Г Устинов // Известия Алт ун-та - Барнаул, 2003 - №1 - С 64-65

6 Сакович С И Измерение температуры крови человека при облучении ее низкоинтенсивным лазерным пучком / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович // Измерение, контроль, информатизация Материалы четвертой международной научно-технической конференции - Барнаул АГТУ,2003 -С 77-78

7 Сакович С И Измерение температуры в слое крови при облучении гелий-неоновым лазером/Я В Павлова, С И Сакович //Известия Алт ун-та - Барнаул, 2003 -№1 -С 86 -87

8 Сакович С И Температура слоя крови в поле излучения гечий-неонового лазера / Я В Павлова, С И Сакович//Известия Алт ун-та - Барнауч, 2004 - №1 - С 108-110

9 Сакович С И Ослабление лазерного излучения кровью человека /СИ Сакович, Я В Павлова // Интеллектуальный потенциал ученых России Труды Сибирского института знаниеведения - Барнаул, Москва, 2004 - С 164-165

10 Сакович СИ Интенсивность рассеяного лазерного излучения при прохождении через слой крови / В И Букатый, T К Кронберг, Я В Павлова, С И Сакович // Известия Алт ун-та - Барнаул, 2004 - №1 - С 86-90

11 Сакович С И Измерение степени пространственной когерентности излучения гелий-неонового лазера при прохождении через слой крови / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович, Г Г Устинов // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2004 - №1 -С 46-57

12 Сакович СИ Определение степени пространственной когерентности при прохождении через кровь человека / Я В Павлова, С И Сакович // Физика, радиофизика - новое поколение в науке Межвузовский сборник научных статей молодых ученых, аспирантов, студентов -Барнаул АлтГУ, 2004 -Выпуск 4 - С 156-159

13 Сакович С И Энергетическое ослабление оптических волн Условия и границы применимости закона Бугера /СИ Сакович, Я В Павлова // Известия АГУ - Барнаул, 2005 -№1 -С 131-134

14 Сакович С И Воздействие лазерного излучения на кровь человека /СИ Сакович, Я В Павлова // Сборник тезисов одиннадцатой Всероссийской конференции студентов-физиков и молодых ученых Тезисы докладов, Екатеринбург издательство АСФ России, 2005 - С 355-356

15 Сакович С И Нагрев крови человека низкоинтенсивным лазерным излучением / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович, Г Г Устинов II Биочедицинские техно чогии и радиоэлектроника, 2005 - №1 -С 46-57

16 Сакович С И Оценка вклада конвекции в теплообмен слоя крови при нагреве низкоинтенсивным лазерным лучом / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович, // Измерение, контроль, информатизация Материалы шестой международной научно-технической конференции -Барнаул АГТУ, 2005 - С 100-101

17 Сакович СИ Нагревание крови человека низкоинтенсивным излучением гелий-неонового лазера / Я В Павлова, С И Сакович, Г Г Устинов // Известия Алт ун-та -Барнаул, 2006 - №1 -С 135-139

18 Сакович С И Динамика температуры слоя крови в поле действия лазерного луча / Я В Павлова, СИ Сакович // Двенадцатая всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-12, Новосибирск) Материалы конференции, тезисы докладов, Новосиб гос ун-т, 2006 - С 539 - 540

19 Сакович С И О границах применимости закона Бугера к исследованиям взаимодействия низкоинтенсивного лазерного излучения с кровью человека / В И Букатый, Я В Павлова, СИ Сакович // Биомеднцинские технологии и радиоэлектроника, 2006 -№10 - С 8995

20 Сакович С И Клиническое и экспериментальное обоснование применения лазерного излучения в лечебных целях / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович Г Г Устинов // Вестник алтайской науки - Барнаул, 2006 2 - С 75-77

21 Сакович С И Оценка влияния многократного рассеяния лазерного излучения кровью человека на применимость закона Бугера / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович // Измерение, контроль, информатизация Материалы седьмой международной научно-технической конференции -Барнаул АГТУ, 2006 -С 123-124

22 Сакович С И Индикатрисса рассеяния низкоинтенсивного лазерного излучения слоем крови /СИ Сакович, Я В Павлова // Региональная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике 15-17 ноября 2006г Тезисы докладов Владивосток, 2006 -С 136-137

23 Сакович С И Экспериментальное обоснование применения лазерного излучения в лечебных целях // Молодежь-Барнаулу Материалы научно-практической конференции -Барнаул, 2007 - С 277 - 279

24 Сакович С И Прохождение лазерного излучения через живую кровь человека // Молодежь-Барнаулу Материалы научно-практической конференции - Барнаул, 2007 -С 281 -282

25 Сакович С И Взаимодействие низкоинтененвного лазерного излучения с кровью человека / В И Букатый, Я В Павлова, С И Сакович, Г Г Устинов // Известия Томского политехнического университета Томск, 2007 -Т 310 - №2 -118-125

Подписано в печать 24 04/2007 Формат 60x84/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 1,0 Тираж 100 экз Заказ 211 Гарнитура Тайме Тираж 100 экз Заказ №58

Отпечатано в типографии «ГРАФИКС» Лицензия ПД Ks 12-0150 от 14 ноября 2001 г 656031 г Барнаул, ул Крупской, 108 оф 105 тел 388-499, тел/факс 628-337 e-mail graphx@dsmail ni

Основные результаты и выводы диссертационной работы сводятся к следующему.

1. Создан комплекс экспериментальных установок для исследования степени пространственной и временной когерентности и индикатрис рассеяния, температуры нагрева крови лазерным излучением, разработаны соответствующие методики.

2. Определены граничные значения глубины проникновения низкоинтенсивного лазерного излучения в кровь человека, начиная с которой оно теряет свои основные отличительные свойства. Так при длине волны А,=0,63 мкм и глубине слоя Ь=0,7 мм степень когерентности и поляризации уменьшаются в е раз, и, следовательно, лазерное излучение становится идентичным по терапевтическому эффекту излучению обычных тепловых и газоразрядных источников.

3. Построена модель нагревания крови в поле действия низкоинтенсивного лазерного излучения. Получены экспериментальные результаты, которые удовлетворительно согласуются с теоретическими, вычисленными на основе уравнения теплового баланса. Получено, что максимальный нагрев крови в поле излучения гелий-неонового лазера составляет 0,5 °С при длине волны излучения А,=0,63 мкм и плотности мощности 1=200 мВт/см .

4. Определены границы применимости закона Бугера для расчета коэффициента ослабления коллимированного лазерного излучения кровью человека. Согласно полученным результатам закон Бугера для плотноупакован-ных сред на примере венозной крови с учетом поправок по формулам однократного рассеяния можно применять при значениях оптических толщ, не превышающих т=9,2.

1. Мозговая J1.А. Противовоспалительная активность света гелий-неонового лазера / J1.A. Мозговая, A.C. Закс, Е.А. Усачев // Стоматология. 1982. Т. 61. № 3.

2. Пославский М.В. Некоторые аспекты биологического действия лазерного излучения / М.В. Пославский, В.Г. Башкатова, A.B. Арми-чев, И.М. Корочкин // Применение лазеров в клинике и эксперименте. М.,1987.

3. Авруцкий М.Я. Использование внутривенного низкоинтенсивного лазерного облучения крови в общем комплексе анестезиологической защиты больных от хирургического стресса / М.Я. Авруцкий, Д.Г. Катковский, JI.B. Мусихин // Анест. и реаниматол. 1991. № 2.

4. Авруцкий М.Я. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на основные биологические процессы и гомеостаз больных / М.Я. Авруцкий, Д.Г. Катковский, Л.В. Мусихин, Т.Ю. Гусейнов // Анест. и реаниматол. 1991. № 5.

5. Баракаев С.Б. Влияние импульсного инфракрасного лазерного излучения на плотность гепатоцитов / С.Б. Баракаев, Т.К. Мироджов, Л.И. Ткаличева//Проблемы гастроэнтерологии. 1994. № 1.

6. Борисова A.M. Действие низкоинтенсивного лазерного излучения на иммунную систему / A.M. Борисова, Н.В. Хорошилова, Г.И. Булгакова // Тер. арх. 1992. № 5.

7. Брискин Б.С. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на метаболические и репаративные процессы в организме / Б.С. Брискин, А.К. Полонский, И.М. Алиев//Клин, медицина. 1996. № 1.

8. Кару Т.И. Клеточные механизмы низкоинтенсивной лазерной терапии // Успехи совр. биол., 2001, т. 121, № 1. С. 110 120.

9. Девятков Н.Д. Физико-химические механизмы биологического действия лазерного излучения / Н.Д. Девятков, С.М. Зубкова, И.Б. Лап-рун, Н.С. Макеева // Успехи совр. биол., 1987, т. 103, №1. С. 31 43.

10. Карандашов В.И. Квантовая теория. Учебное пособие / В.И. Карандашов, Е.Б. Петухов, B.C. Зродников. Медицина, 2004. 336 с.

11. Гамалея Н. Ф. Лазеры в эксперименте и клинике. М.: Медицина, 1972.

12. Приезжев A.B. Лазерная диагностика в биологии и медицине. /A.B. Приезжев, В.В. Тучин, Л.П. Шубочкин. М., Наука. Гл. ред. физ.-мат. Лит., 1989. 240 с.

13. Мешалкин E.H. Применение прямого лазерного излучения в экспериментальной и клинической медицине / E.H. Мешалкин, B.C. Сергиевский. Новосибирск: Наука, 1981.

14. Прикладная лазерная медицина. Учебное и справочное пособие. / Под ред. Мюллера Г.Й., Берлиена Х.П. М.: Интерэксперт, 1997. 346 с.

15. Рогаткин Д. А. Современные методы лазерной клинической био-спектрофотометрии. Часть 1. Используемые методики и аппаратное оснащение. / Д.А. Рогаткин. Л.Г. Моисеева. М.: Изд-во ВИНИТИ, 1997. 53 с.

16. Karu T.I. Photobiological fundamentals of low-lewel laser therapy. // J. Quant. Elect., 1987, v. QE-23. P. 1703 1717.

17. Скобелкин O.K. Применение низкоинтенсивных лазеров в клинической практике. М.: 1997. 302 с.

18. Катаев М.И. //Применение методов и средств лазерной техники в биологии и медицине. Киев, 1980.

19. Гамалея Н.Ф. Внутрисосудистое лазерное облучение крови / Н.Ф. Гамалея, В.Я. Стадник // Вестник хирургии, 1987. №4. С. 143 146.

20. Гамалея Н.Ф. Влияние низкоэнергетического лазерного облучения на кровь / Н.Ф. Гамалея, В.Я. Стадник // Врачебное дело, 1989, №9. С. 67-70.

21. Капустина Г.М. Внутривенное лазерное облучение крови (BJIOK) / Г.М. Капустина, C.B. Москвин, М.Н. Титов // Медикал маркет, 1996, №6. С. 20-21.

22. Владимиров Ю.А. Три гипотезы о механизме действия лазерного облучения на клетки и организм человека // Эфферентная медицина. М.: ИБМХ РАМН, 1994. С. 51-67.

23. Саркисян А.П. Результаты воздействия излучения гелий-неонового лазера на систему кроветворения в эксперименте и при лазерной терапии хирургических заболеваний //Вестн. хир. 1979. - №8. С. 65-68.

24. Жеманкулов М.С. Фотореактивация церулоплазмина как один из механизмов действия гелий-неонового лазера на кровь / М.С. Жеманкулов, JI.B. Шабуневич, Л.И. Басиладзе, Л.А. Александрова // Лазеры и медицина, 1989. С. 73 74

25. Мешалкин E.H. Применение лазеров в экспериментальной и клинической хирургии и терапии./ E.H. Мешалкин, B.C. Сергиевский // Всесоюзная конференция по применению лазеров в медицине. -М, 1984.-С. 119.

26. Головин Г.В. Влияние лазерного излучения на морфологический состав периферической крови и костного мозга в эксперименте иклинике / Г.В. Головин, И.Г. Дуткевич, А.П. Саркисян //Вестник хирургии, 1978. №8. С. 121 -126.

27. Захаров С.Д. Методы изучения и механизм действия излучения на эритроциты с участием кислорода / С.Д. Захаров, Б.В. Еремеев, С.Н. Перов, М.А. Панасенко // Методы лазерной биофизики и их применение в биологии и медицине / Тарту, 1989. С. 59 92.

28. Действие низкоинтенсивного лазерного излучения на кровь // Тезисы Всесоюзной конференции 27 29 сентября, Киев, 1989.

29. Инюшин В.М. О возможном механизме действия излучения гелий-неонового лазера на организм через кровь / В.М. Инюшин, И.Б. Беклемишев // Сб. работ по курортам Казахстана. Алма-Ата, 1975. -Вып. 4. С. 235-240.

30. Мешалкин E.H. Применение прямого лазерного облучения в экспериментальной и клинической кардиохирургии // Новосибирск, 1981. С. 54-58.

31. Karu T.I. Primary and secondary mechanism of action of visible and infra red radiation on cell // J. Photochem. Photobiol., 1999. V.2. №1. P. 1 -17.

32. Крюк A.C. Терапевтическая эффективность низкоинтенсивного лазерного излучения / A.C. Крюк, В.А. Мостовников, И.В. Хохлов, Н.С. Сердюченко. Минск, 1986. 232 с.

33. Сергеева Л.И. Гемолитическая устойчивость эритроцитов животных и человека при действии лазерного излучения. / Л.И. Сергеева, C.B. Еремина //Биологичекое действие лазерного излучения. Куйбышев, 1984. С. 98- 104.

34. Мамонтова Л.И. Лазерная терапия крови //Калужский лазер. Ml 1(32), 1996. с. 3-11.

35. Саркисян А.П. Влияние лазерного облучения на течение восстановительных процесов в кроветворной системе кроликов приотравлении бензолом / А.П. Саркисян, В.П. Теодорович //Гигиена труда и проф. заб., 1980, №3. С. 9 13.

36. Тетерина Н.В. Воздействие лазерного излучения на организм человека / Н.В. Тетерина, З.И. Вергунова // Казанский медицинский журнал, 1981, №5. С. 36-41.

37. Механизмы биостимуляции низкоинтенсивного лазерного излучения. / Под ред. д.м.н. Ляндрес И.Г. Минск, 1998. 116 с.

38. Кару Т. И. Изменение спектра поглощения монослоя живых клеток после низкоинтенсивного лазерного облучения //ДАН, 1998, т.360. С. 267 270.

39. Иванов А.П. распространение света в плотноупакованных дисперсных средах / А.П. Иванов, В.А. Лойко, В.П. Дик. Минск: Наука и техника, 1998. 191 с.

40. Головин Г.В. Влияние лазерного излучения на морфологический состав периферической крови и костного мозга в эксперименте и клинике / Г.В. Головин, И.Г. Дуткевич, А.П. Саркисян // Вестник хирургии, 1978. №8. С. 121 -126.

41. Иссимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах, т. 1, перевод на русский язык, М.: Мир, 1981. 280 с.

42. Кару Т.И. Зависимость биологического действия низкоинтенсивного видимого света на клетки HeLa от когерентности, дозы, длины волны и режима облучения / Т.И. Кару, Г.С. Календо, B.C. Летохов, И.И. Лобко //Квантовая электроника, 9, №9. 1982. С. 1761 1767.

43. Кемп П. Введение в биологию / П. Кемп, К. Арме. М.: Мир, 1988. 671 с.

44. Педли Т. Гидродинамика крупных кровеносных сосудов. М: Москва, 1983.267 с.

45. Павловский Ю.Н. О пристеночном эффекте //Механика жидкостей и газов. -1967, №2. С. 160- 165.

46. Левтов В.А. Реология крови. М., 1982. 269 с.

47. Плахин В.В. Руководство по медицине. М., 1982. 269 с.

48. Козловская A.B. Учебное пособие по клиническим лабораторным методам исследования / A.B. Козловская, А.Ю. Николаев. М., Медицина. 1985. 225 с.

49. Капитаненко A.M. Клинический анализ лабораторных исследований в практике военного врача / A.M. Капитаненко, И.И. Дочкин, под ред. Гембицкого Е.В. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Воениздат, 1988. 270 с.

50. Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы: Учебное пособие для вузов. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 1999. 256 с.

51. Кабанов М.В. Рассеяние оптических волн дисперсными средами. Часть 3. Атмосферный аэрозоль. / М.В. Кабанов, М.В. Панченко Издание Томского филиала СО АН СССР, Томск, 1984, 189 с.

52. Вавилов С.И. Микроструктура света (исследования и очерки). М.: издание АН СССР, 1952.

53. Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. М.: Сов. радио, 1970.

54. Зуев В.Е. Перенос оптических сигналов в земной атмосфере (в условиях шумов). / В.Е. Зуев, М.В. Кабанов. М.: Сов. радио, 1977. 368 с.

55. Сакович С.И. Энергетическое ослабление оптических волн. Условия и границы применимости закона Бугера / С.И. Сакович, Я.В. Павлова // Известия АГУ, № 1, 2005.

56. Сакович С.И. О границах применимости закона Бугера к исследованиям взаимодействия низкоинтенсивного лазерного излучения с кровью человека / В.И. Букатый, Я.В. Павлова, С.И. Сакович // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, № 10, 2006.

57. Борен К, Хафман Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М., 1987. 660 с.

58. Сакович С.И. Некоторые подходы к оптимизации выбора параметров лазеротерапии / Я.В. Павлова, Е.Г. Прохорова, С.И. Сакович, Г.Г. Устинов // Известия Алт. ун-та, 2001. С. 119-120.

59. Сакович С.И. Взаимодействие лазерного излучения с кровью человека / В.И. Букатый, Я.В. Павлова, С.И. Сакович, Г.Г. Устинов // Вестник САН ВШ, 2003. С. 5-10.

60. Сакович С.И. Прохождение лазерного излучения с различными длинами волн через кровь человека / В.И. Букатый, Я.В. Павлова,

61. С.И. Сакович, Г.Г. Устинов // Биомедицинская техника и радиоэлектроника, №12, 2002. С. 29-36.

62. Сакович С.И. Ослабление лазерного излучения кровью человека / С.И. Сакович, Я.В. Павлова // Интеллектуальный потенциал ученых России. Труды Сибирского института знаниеведения, Барнаул, Москва, 2004

63. Сакович С.И. Воздействие лазерного излучения на кровь человека / С.И. Сакович, Я.В. Павлова// Сборник тезисов одиннадцатой Всероссийской конференции студентов-физиков и молодых ученых: Тезисы докладов, Екатеринбург: издательство АСФ России, 2005

64. Справочник по переливанию крови и кровезаменителей / Под ред. О. К. Гаврилова. М.: Медицина, 1982. - 304 с.

65. Деденко Л.Г. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента / Л.Г. Деденко, В.В. Керженцев. М.: Изд. МГУ. 1977. 180 с.

66. Ведерникова Е.А. О рассеянии света вперед системой частиц с плотной упаковкой / Е.А. Ведерникова, М.В. Кабанов // Рассеяние света, сборник тезисов. С. 108-109.

67. Букатый В.И. Пространственное и угловое распределение светового поля в ансамбле частиц с сильно вытянутой индикатрисой рассеяния / В.И. Букатый, Т.К. Кронберг, Д.В. Михеев // Оптика атмосферы и океана, 2001. Т. 14. №3. С. 230 232.

68. Лопатин В.В. Численное моделирование процесса распространения и рассеяния света в мутных биологических средах / В.В. Лопатин, A.B. Приезжев, В.В. Федосеев // Биомедицинская радиоэлектроника, №7, 2000. С. 29-41.

69. Ермаков С.М. Метод Монте-Карло и смежные вопросы. М.: Наука, 1975. 178 с.

70. Букатый В.И. Энергетические характеристики светового пучка прошедшего через ансамбль частиц с сильно вытянутойиндикатриссой рассеяния / В.И. Букатый, Т.К. Кронберг // Оптика атмосферы и океана, 2003, т. 14, № 2. С. 100 -103.

71. Сакович С.И. Рассеяние лазерного излучения кровью человека / В.И. Букатый, Я.В. Павлова, С.И. Сакович, Г.Г. Устинов // Измерение, контроль, информатизация: Материалы третьей международной научно-технической конференции. Барнаул: АГТУ, 2002. С. 76-78.

72. Сакович С.И. Угловое распределение излучения гелий-неонового лазера при прохождении через слой крови / В.И. Букатый, Я.В. Павлова, С.И. Сакович, Г.Г. Устинов // Известия Алт. ун-та, №1, 2003. С. 64-65.

73. Сакович С.И. Интенсивность рассеяного лазерного излучения при прохождении через слой крови / В.И. Букатый, Т.К. Кронберг, Я.В. Павлова, С.И. Сакович // Известия Алт. ун-та, 2004, №1. С. 86 90.

74. Сакович С.И. Экспериментальное обоснование применения лазерного излучения в лечебных целях // Молодежь-Барнаулу. Материалы научно-практической конференции, Барнаул, 2007. С. 277-279.

75. Сакович С.И. Прохождение лазерного излучения через живую кровь человека // Молодежь-Барнаулу. Материалы научно-практической конференции, Барнаул, 2007. С. 281 -282.

76. Сакович С.И. Клиническое и экспериментальное обоснование применения лазерного излучения в лечебных целях / В.И. Букатый, Я.В. Павлова, С.И. Сакович Г.Г. Устинов // Вестник алтайской науки, 2006, №2. С. 75-77.

77. Каплан М.А. Лазерная терапия механизмы действия и возможности //Тезисы межд. конф «Laser Health'97" - М.: фирма «Техника», 1997. С. 88-92.

78. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. Учебное пособие. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983.320 с.

79. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Изд-во Саратовского университета, 1998. 382 с.

80. Рогаткин Д.А., Черный В.В. Низкоинтенсивная лазерная терапия. Взгляд физика на механизмы действия и опыт применения / Д.А. Рогаткин, В.В. Черный //http://www.MONIC.ru

81. Бунин А.Я. Клиническое и экспериментальное влияние лазера на опухоли / А.Я. Бунин, А.Ф. Бровкина, В.Н. Ермакова // Применение методов и средств лазерной техники в биологии и медицине: труды всесоюзной конференции. Киев: Наукова думка, 1981. С. 112-117.

82. Плетнев С.Д. Лазеры в клинической медицине. Руководство для врачей. М.: Медицина, 1996. 432 с.

83. Баранов В.Ю. Физические методы в медицине и биологии //http://www.kiae.ru

84. Шубочкин Л.П. Диагностическое применение лазеров // Лазеры в офтальмологии. Саратов: изд-во Саратов.ГУ, 1982. С. 174- 185.

85. Гамалея Н.Ф. Новые данные по фоточувствительности животной клетки и механизмы лазерной стимуляции / Н.Ф. Гамалея, Е.Д. Шишко, Ю.В. Яниш // Докл. АН СССР. 1983. Т. 273, №1. С. 224 -227.

86. Исаченко В.П. Теплопередача. Учебник для вузов, изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1975. 488 с.

87. Кикоин А.К. Молекулярная физика / А.К. Кикоин, И.К. Кикоин. М.:Наука, 1976. 480 с.

88. Козлов В.И. Лазеротерапия / В.И. Козлов, В.А. Буйлин. М.Астра, 1993. 148 с.

89. Ильин А.Б. Исследование рефракционного канала зондирующим пучком / А.Б. Ильин, А.Р. Ларичев, В.М. Сазанович, Р.Ш. Цвык // Оптика атмосферы и океана, №1, 1992. С. 50 56.

90. Олейник Б.Н. Приборы и методы температурных измерений / Б.Н. Олейник, С.И. Лаздина, В.П. Лаздин. М.: изд-во стандартов, 1987. 296 с.

91. Сакович С.И. Измерение температуры в слое крови при облучении гелий-неоновым лазером / Я.В. Павлова, С.И. Сакович // Известия Алт. ун-та, №1, 2003. С. 86 87.

92. Сакович С.И. Температура слоя крови в поле излучения гелий-неонового лазера. / Я.В. Павлова, С.И. Сакович // Известия Алт. унта, 2004, №1. С. 108-110.

93. Сакович С.И. Нагрев крови человека низкоинтенсивным лазерным излучением / В.И. Букатый, Я.В. Павлова, С.И. Сакович, Г.Г. Устинов // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника 2005, №1. С. 46-57.

94. Сакович С.И. Оценка вклада конвекции в теплообмен слоя крови при нагреве низкоинтенсивным лазерным лучом / В.И. Букатый, Я.В. Павлова, С.И. Сакович, // Измерение, контроль, информатизация:

95. Материалы шестой международной научно-технической конференции. Барнаул: АГТУ, 2005. С. 100 - 101.

96. Сакович С.И. Нагревание крови человека низкоинтенсивным излучением гелий-неонового лазера / Я.В. Павлова, С.И. Сакович, Г.Г. Устинов // Известия Алт. ун-та, 2006, №1. С. 135 139.

97. Новицкий П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф. JL: Энергоатомиздат, 1991. 304 с.

98. Горбачев Г.Н. Промышленная электроника: учебник для вузов / Г.Н. Горбачев, Е.Е. Чаплыгин. Под ред. В. А. Лабунцова. М.: Энергоатомиздат, 1988. 320 с.

99. Перина Я. Когерентность света. М.: Мир, 1974. 368 с.

100. Tuner J. The laser therapy handbook / J. Tuner, L. Hode. Prima books AB, Grandgesberg, 2004.

101. Кару Т.И. Зависимость биостимуляциоиного эффекта от когерентности лазерного излучения / Т.И. Кару, Г.С. Календо, B.C. Летохов //Квантовая электроника, 1981, Т. 8. С. 2540 2543.

102. Кару Т.И. Зависимость биостимуляциоиного эффекта от параметров излучения / Т.И. Кару, Г.С. Календо, B.C. Летохов //Квантовая электроника, 1982. Т. 9. С. 141 -147.

103. ИЗ. Клементьева М.С. Влияние когерентности на терапевтический эффект. // Труды всесоюз. конф. «Применение методов и средств лазерной техники в биологии и медицине». Киев: Наукова думка, 1981. С. 93 94.

104. Сакович С.И. Взаимодействие низкоинтенсивного лазерного излучения с кровью человека / В.И. Букатый, О.В. Гаськова, Я.В. Павлова, С.И. Сакович, Г.Г. Устинов // Известия Томского политехнического университета, 2007. Т. 310, № 2. С. 118 -125.