154. Sokolovski S.G., Zolotovskaya S.A., Goltsov A., Pourreyron C., South A.P., RafailovE.U. Infrared laser pulse triggers increased singlet oxygen production in tumour cells // Scientific Reports. 2013. V. 3. P. 3484-7.
5. Salehpour F., Cassano P., Rouhi N., Hamblin M. R., De Taboada L., Farajdokht F., Mahmoudi J. Penetration profiles of visible and near-infrared lasers and light-emitting diode light through the head tissues in animal and human species: a review of literature // Photobiomodulation, photomedicine, and laser surgery. 2019. V. 37. № 10. P. 581-595.
6. Min E., Ban S., Wang Y., Bae S.C., Popescu G., Best-Popescu C., Jung W. Measurement of multispectral scattering properties in mouse brain tissue // Biomed. Opt. Express. 2017. V. 8. №3. P. 1763-1770.
7. Tang W., Boateng D., Cheng P., Zhou Q., Wei X., He H. Investigation on the optimal wavelength for two-photon microscopy in brain tissue // AIP Advances. 2018. V.8. №6. P. 065019.
8. Wang H., Magnain C., Sakadzic S., Fischl B., Boas D. A. Characterizing the optical properties of human brain tissue with high numerical aperture optical coherence tomography // Biomed. Opt. Express. 2017. V.8. №12. P. 5617-5636.
9. Genina E.A., Bashkatov A.N., Tuchina D.K., Dyachenko P.A., Navolokin N.A., Shirokov A., Khorovodov A., Terskov A., Klimova M., Mamedova A., Blokhina I., Agranovich I., Zinchenko E., Semyachkina-Glushkovskaya O.V., Tuchin V.V. Optical properties of brain tissuess at the different stages of glioma development in rats: pilot study // Biomed. Opt. Express. 2019. V. 10. №10. P. 5182-5197.
10. Zhu X., Huang L., Zheng Y., Song Y., Xu Q., Wang J., Sia K., Duana S., Gong W. Ultrafast optical clearing method for three-dimensional imaging with cellular resolution // Proc. of the National Academy of Sciences. 2019. V. 116. №23. P. 11480-11489.
11. Тучина Д.К., Башкатов А.Н., Наволокин Н.А., Тучин В.В. Увеличение глубины проникновения света длиной волны 930 нм в головной мозг ex vivo с помощью метода оптического просветления // Материалы ежегодной Всероссийской научной школы-семинара «Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине». - Саратов: Изд-во Саратовский источник, 2018. С. 176-179.
12. Tuchin V. V. Optical Clearing of Tissues and Blood. // PM 154, SPIE Press. Bellingham. WA. 2006. 256 p.
ИЗМЕРЕНИЯ ВЯЗКИХ-УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФАНТОМОВ
БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ И ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДОМ КАМЕРТОНА И МЕТОДОМ ЭЛАСТОГРАФИИ СДВИГОВОЙ
ВОЛНЫ
А.В. Иванова, А.Е. Спивак, И.Ю. Демин Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского E-mail: [email protected]
Аннотация: Представлены результаты измерения вязко-упругих характеристик фантомов биологических тканей и жидкостей методом камертона и методом эластографии сдвиговой волны. Проведено сопоставление результатов измерения вязко-упругих характеристик на акустической системе Verasonics и УЗИ экспертного класса Supersonic Aixplorer с использованием технологии Supersonic Shear Imaging (SSI).
Ключевые слова: вязко-упругие характеристики мягких биологических тканей, камертон, эластография сдвиговой волной.
Важными диагностическими параметрами в медицине, связанными с ранним обнаружением различных новообразований, являются модули Юнга и сдвига в мягких биологических тканях. Это связано с тем, что изменения упругих характеристик биологических тканей могут достигать нескольких порядков и, соответственно, обладают диагностической информативностью. Также большое значение приобретает правильное измерение и оценка коэффициента вязкости биологических тканей, особенно при медицинской диагностике заболеваний печени.
В работе [1] была предложена методика измерения коэффициента вязкости биологических тканей и жидкостей по затуханию колебаний камертона
Л = ^f (7-Уо )2, (1)
где Кэфф - коэффициент пропорциональности (определяется при калибровке камертона), р -плотность жидкости, (у-у0) - разность декрементов затухания колебаний камертона с каплей и без неё.
Основной частью экспериментальной установки (см. рис.1) является высокодобротный лабораторный камертон (собственная частота f=400 Гц), представляющий собой П-образную металлическую рамку. На поверхность камертона (на его «ножки») наносятся капли исследуемой жидкости. Колебания камертона возбуждаются молоточком и регистрируются с помощью микрофона Brüel & Kjœr 4189, подключённого к осциллографу TEKTRONIX DPO 4034. Данные, записанные на осциллограф, обрабатываются на компьютере в программной среде MATLAB. После этого вычисляется декремент затухания и искомый коэффициент вязкости.
Рис. 1. Экспериментальная установка по определению коэффициента вязкости биологических тканей и жидкостей методом камертона
Измеренный с помощью камертона декремент затухания сметановидных фантомов был пересчитан в коэффициент динамической вязкости молочных продуктов. Коэффициенты вязкости кефира, сметаны и творога близки к данным, полученными другими методами измерения. Результаты измерений представлены в таблице 1.
Таблица 1
Исследуемый образец Модуль Юнга (кПа) Коэффициент вязкости (Па*с)
вода - 0,00101
молоко - 0,02790
кефир 5,2 0,88680
сметана 3,5 4,95240
творог 15,9 3,88439
Получены результаты по измерению коэффициента вязкости биологических тканей, гнойного содержания (киста). Актуальность этого исследования обусловлена тем, что киста представляет собой патологическую полость в тканях или органах, имеющая стенку и содержимое, как правило гной и биологическая жидкость. Были проведены измерения упругих характеристик (модуль Юнга) образцов, содержащих гной (см рис.2). Измерения проводились на акустической системе УешБотсБс и УЗИ экспертного класса Supersonic Aixplorer с использованием технологии Supersonic Shear Imaging [2].
Образец 1 Образец 2
5-- шт.* -
- t-z------- -- ш ¿Г f - »J^ ^- ~ 3 "д—- 1 т
.TZ. '
г • --- Л
Рис.2. Примеры измерения вязко-упругих характеристик кисты на акустической системе УегаБотсБ
На диаграмме (см. рис.3) показаны значения, измеренных модуля Юнга и коэффициента вязкости образцов 1 и 2.
Модуль Юнга (кПа) 3,8 3,75
0,32
0,59
Aixplorer Verasonics Вязкость (Па*с)
■ образец 1 ■ образец 2
Рис. 3. Диаграмма измеренных значений модуля Юнга и коэффициента вязкости
образцов.
Из приведенных результатов видно, что коэффициент вязкости наряду с упругими характеристиками мягких биологических тканей даст дополнительную диагностическую информацию при исследовании мягких биологических тканей.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, проект 18-42520056.
Библиографический список
1. Жданов А. Г., Пятаков А. П. Измерение динамической вязкости жидкости по затуханию колебаний камертона //Физическое образование в вузах. 2002. Т.8. № 4. С. 117-126.
2. Демин И.Ю., Спивак А.Е., Лисин А.А. Моделирование диагностического метода эластографии сдвиговой волной в акустической системе Verasonics с открытой архитектурой //Проектирование и технология электронных средств. 2019. № 1. С. 50-56.
ДИАГНОСТИКА АРТЕРИАЛЬНЫХ СОСУДОВ СПОРТСМЕНОВ МЕТОДОМ ДУПЛЕКСНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО
СКАНИРОВАНИЯ
1 2 2 1 А. В. Скрипаль , А.С. Бахметьев , Н.Б. Бриленок , С.Ю. Добдин ,
Р.Т. Баатыров1, А.С. Тихонова1 1 Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н. Г. Чернышевского Саратовский государственный медицинский университет имени. В.И. Разумовского
E-mail: [email protected]
Аннотация: Проведены исследования объемного кровотока артериальных сосудов юных спортсменов, занимающихся интенсивными видами спорта. Проводилась измерения скорости кровотока в максимуме пульсовой волны и диаметр плечевой артерии методом дуплексного ультразвукового сканирования. Показано, что после проведения окклюзионного теста у группы спортсменов среднее значение прироста объемного кровотока уменьшалось на 22%, в то время как у контрольной группы среднее значение прироста объемного кровотока увеличилось на 34%, что свидетельствует о ремоделировании артериальной сосудистой системы юных спортсменов.
Ключевые слова: диагностика артериальных сосудов, пульсовая волна, дуплексное ультразвуковое сканирование, окклюзионная проба.
У юных спортсменов сердечно-сосудистая система подвержена функциональным изменениям, связанным с увеличением, как вазодилататорной емкости сосудов, так и увеличением вазоконстрикции [1-4]. Для диагностики функциональных изменений сосудистой системы может быть использован метод дуплексного ультразвукового сканирования, который может характеризовать ремоделирование артериальной сосудистой системы юных спортсменов.
Для обследования были выбраны две группы16-летних пациентов: группа из 10 спортсменов, занимающихся греблей на байдарках и каноэ,
