Введение
Глава 1. Отражательная и флуоресцентная спектроскопия как методы исследования биологических тканей 27
1.1. Методы определения оптических свойств биотканей 27
1.2. Формирование спектра диффузного отражения кожи человека 33
1.3. Формирование спектра автофлуоресценции кожи 47
1.4. Выводы 61
Глава 2 . In vivo отражательная спектроскопия биотканей 63
2.1. Исследование влияния хромофорного состава кожной ткани человека на спектр ее диффузного отражения 63
2.1.1. Экспериментальное исследование влияния содержания крови и меланина на спектр диффузного отражения кожи 63
2.1.1.1. Экспериментальное оборудование 63
2.1.1.2. Объект исследования 67
2.1.1.3. Результаты эксперимента 69
2.1.2. Математическое моделирование диффузного отражения света кожей 74
2.2. Количественная оценка содержания хромофоров в кожной ткани по спектрам диффузного отражения 79
2.2.1. Эффективная оптическая плотность рассеивающей среды 79
2.2.1.1. Среда с однородным объемным распределением поглощения 80
2.2.1.2. Тонкий поглощающий слой, помещенный в рассеивающую среду 85
2.2.2. Феноменологическая модель для анализа спектров диффузного отражения кожи 87
2.3. Определение индексов эритемы и меланина кожи человека 93
2.3.1. Методы определения индексов эритемы и меланина 93
2.3.2. Трехволновый метод определения индексов эритемы и меланина 99
2.4. Определение степени оксигенации гемоглобина крови 100
2.4.1. Методы определения степени оксигенации гемоглобина крови по спектрам диффузного отражения света биотканями 100
2.4.2. Метод определения содержания гемоглобина и степени его оксигенации по спектрам диффузного отражения кожи в видимом диапазоне 106
2.5. Исследование влияния рассеивающих свойств биоткани на спектр ее диффузного отражения 113
2.5.1. Экспериментальное исследование влияния осмотически активных иммерсионных жидкостей на рассеяние света in vitro образцами биотканей 116
2.5.2. Экспериментальное исследование влияния осмотически активных иммерсионных жидкостей на рассеяние света in vivo биотканями 122
2.6. Выводы 127
Глава 3. In vivo флуоресцентная спектроскопия биотканей 129
3.1. Исследование влияния хромофорного состава кожной ткани на спектр ее автофлуоресценции (АФ) 129
3.1.1. Экспериментальное исследование влияния содержания крови и меланина в кожной ткани на спектр ее АФ 129
3.1.2. Математическое моделирование АФ кожи 136
3.2. Количественная оценка содержания хромофоров в биоткани по спектрам ее АФ 140
3.2.1. Эффективная оптическая плотность тонкого поглощающего слоя, помещенного в рассеивающую среду 140
3.2.2. Феноменологическая модель для анализа спектров АФ кожной ткани 144
3.3. Определение индексов эритемы и меланина кожи человека по спектрам АФ кожи 149
3.4. Комбинированный метод отражательной и флуоресцентной спектроскопии исследования кожи in vivo 152
3.4.1. Исследование эффективности фотозащитных композиций 152
3.4.1.1. Методика определения солнцезащитного фактора фотозащитных препаратов 157
3.4.1.2. Клинико-экспериментальные исследования 159
3.4.2. Оценка количества меланина, вносимого в кожу с помощью меланинсодержащих косметических препаратов 164
3.4.3. Коррекция спектров АФ биоткани на эффект внутреннего поглощения 173
3.4.4. Некоторые применения флуоресцентной спектроскопии в дерматологии 175
3.4.4.1. Оценка реакции кожи на воздействие местно-раздражающих агентов 175
3.4.4.2. Мониторинг изменения кровотока в коже в условиях прекращения венозного оттока 178
3.4.4.3. Оценка глубины проникновения и времени нахождения псораленов в кожной ткани 180
3.5. Выводы 184
Глава 4. In vivo колориметрия биотканей 186
4.1. Цветовое восприятие отраженного кожей белого света 186
4.2. Цветовой анализ спектров отражения и АФ кожи 190
4.2.1. Методика расчета цветовых характеристик отраженного кожей белого света и АФ кожи 191
4.2.2. Исследование влияния хромофорного состава кожной ткани на цветовые характеристики диффузно отраженного кожей белого света и ее АФ 195
4.3. Эритема-меланинометр ЭММ-01 и некоторые результаты его применения в экспериментальной и клинической дерматологии 201
4.3.1. Модельные измерения in vitro 204
4.3.2. Измерения в условиях in vivo 209
4.4. Цветовая визуализация биологической ткани 218
4.4.1. RGB анализ цветного изображения биоткани 219
4.4.1.1. Определение площади кожной поверхности с патологией 220
4.4.1.2. Количественная оценка содержания меланина в волосяном стержне 221
4.4.1.3. Цветное изображение АФ биоткани 232
4.4.2. Изображение поверхности кожи в диагностических параметрах 232
4.4.2.1. 2D распределение индекса меланина кожной ткани 235
4.4.2.2. 2D распределение индекса эритемы кожной ткани 239
4.5. Выводы 241
Глава 5. Исследование влияния оптических характеристик рассеивающей среды на эволюцию состояния поляризации распространяющегося в среде света с исходной линейной поляризацией 243
5.1. Феноменологическая модель релаксации линейной поляризации света, распространяющегося в неупорядоченной многократно рассеивающей среде 243
5.2. Релаксации поляризации когерентного излучения с исходной линейной поляризацией при его распространении в многократно рассеивающей среде 250
5.2.1. Результаты экспериментального исследования 250
5.2.2. Результаты статистического моделирования 253
5.3. Исследование влияния анизотропии рассеяния на степень остаточной поляризации некогерентно обратно рассеянного излучения с исходной линейной поляризацией 257
5.3.1. Постановка задачи 257
5.3.2. Феноменологическое описание 261
5.3.3. Результаты статистического моделирования 272
5.3.4. Результаты экспериментальных исследований 279
5.4. Влияние поглощения многократно рассеивающей среды на степень остаточной поляризации обратно рассеянного излучения с исходной линейной поляризацией 285
5.4.1. Феноменологическое описание 286
5.4.2. Результаты экспериментальных исследований 290
5.5. Выводы 297
Глава 6. Поляризационная визуализация рассеивающих сред 299
6.1. Поляризационная визуализация рассеивающих сред с помощью непрерывного лазерного излучения 303
6.1.1. Поляризационная визуализация рассеивающей среды в проходящем свете: феноменологическое описание и статистическое моделирование 304
6.1.2. Результаты экспериментальных исследований 312
6.2. Визуализация рассеивающих сред при обратном рассеянии линейно поляризованного немонохроматического света 324
6.2.1. Поляризационная визуализация при обратном рассеянии излучения: феноменология и статистическое моделирование 325
6.2.2. Результаты экспериментальных исследований 328
6.3. In vivo поляризационная отражательная спектроскопия биотканей 340
6.3.1. Модельные измерения в условиях in vitro 342
6.3.2. In vivo поляризационная отражательная спектроскопия кожи человека 348
6.4. Выводы 356
Заключение 358
Библиографический список 365
