Анотація до роботи:

Мамілов С.О. Модуляційна спектроскопія ближнього інфрачервоного діапазону для медичної діагностики. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика. – Харківський національний університет ім.. В.Н. Каразіна, Харків, 2002.

Дисертація присвячена розробці неінвазивних оптичних методик дослідження характеристик кровенаповненої біотканини. Ці методики базуються на одночасному аналізі розсіяного світла та світла, що проходить крізь біотканину на двох довжинах хвиль за умов його модуляції пульсовою хвилею крові. Вперше отримана аналітична залежність між відношенням коефіцієнтів модуляції світла пульсовою хвилею крові на двох довжинах хвиль і коефіцієнтами розсіювання та поглинання біологічної тканини. На цій базі запропоновано новий метод визначення коефіцієнтів розсіювання біотканини in vivo і отримані значення коефіцієнтів розсіювання на різних довжинах хвиль в діапазонах 550-650 нм та 880-950 нм. Експериментально вивчена зміна коефіцієнтів розсіювання для локальних неоднорідностей тканини і показана можливість визначення та локалізації зон зміненої тканини. Розроблена методика визначення відносного об‘єму крові, досліджена його зміна в різноманітних анатомічних зонах при фізіологічному навантаженні. Експериментально підтверджений зв'язок ритму дихання з змінами сатурації артеріальної крові киснем. Розроблена методика визначення сатурації крові киснем, що дозволяє визначати величину сатурації за кожний удар пульсу з точністю 0.3%. Зареєстрований та досліджений ефект зменшення сатурації під впливом низькоінтенсивного лазерного випромінювання.

У дисертації наведене нове вирішення наукової задачі оптичної діагностики живої біологічної тканини. Воно полягає у встановлені зв‘язку між відношенням коефіцієнтів модуляції пульсовою хвилею крові розсіяного світла та характеристиками біотканини і експериментальному визначенню коефіцієнтів розсіювання тканини, відносного об‘єму крові та його змін. Розвиток запропонованих методів дозолить отримати нові діагностичні можливості зокрема по виявленню та локалізації новоутворень, діагностиці стану периферійної судинної системи тощо. Сформулюємо головні результати роботи:

1. Теоретично і експериментально встановлена залежність відношення коефіцієнтів модуляції пульсовою хвилею крові розсіяного світла на двох довжинах хвиль від коефіцієнтів поглинання і розсіювання крові, коефіцієнтів поглинання і розсіювання знекровленої тканини, відношення відносних об‘ємів тканини і крові і сатурації артеріальної крові киснем, що дозволяє розробити методику визначення коефіцієнтів розсіювання біологічної тканини in vivo.

2. Проведений аналіз розповсюдження світла в біологічній тканині на основі тривимірної моделі, і показано, що при виконанні умови, що використана нами для визначення відношення коефіцієнтів модуляції розсіяного світла модель є адекватною.

3. Експериментально визначені коефіцієнти розсіювання біотканини in vivo на різних довжинах хвиль в діапазонах 550-650 нм та 880-950 нм, що перекриваються He-Ne лазерами, лазерами на барвниках та ІЧ лазерними діодами.

4. Експериментально показано знаходження локальних неоднорідностей тканини (родинка, шрам, гематома), по вимірах коефіцієнтів розсіювання, що дозволяє створити методику визначення і локалізації зон патологічно зміненої тканини.

5. Розроблена методика визначення відносного об‘єму крові, досліджена його зміна в різноманітних анатомічних зонах при фізіологічному навантаженні, що дозволяє діагностувати стан периферійного кровобігу.

6. Експериментально підтверджений зв'язок ритму дихання з змінами сатурації артеріальної крові киснем, що дозволяє досліджувати стан системи дихання.

7. Дослідженні флуктуації фотоплетизмографичного сигналу на різних довжинах хвиль. Показано, що сигнали червоного і інфрачервоного діапазону мають високу кореляцію і флуктуації сигналу викликані біологічними причинами.

8. Розроблена методика визначення сатурації крові киснем з використанням кореляційної обробки фотоплетизмограм, що дозволяє визначати величину сатурації за кожний удар пульсу і фіксувати її зміни з точністю 0.3%.

9. Зареєстрований та досліджений ефект зменшення сатурації під впливом низькоінтенсивного лазерного випромінювання. Вивчена залежність зміни сатурації від потужності і довжини хвилі лазерного випромінювання. Показано, що ефект має локальний характер, як по часовим, так і по просторовим характеристикам.

Список опублікованих праць за темою дисертації.

1. Е.А.Бакай, В.Й.Кравченко, О.М.Мiнов, С.О.Мамiлов, Ю.С.Плаксій, А.Б.Рiкберг. Визначення коефіцієнтів розсіювання світла in vivo методом спектроскопії ближнього інфрачервоного діапазону// УФЖ. – 1998. - т.43, №5. - С. 527-531.

2. В.Й. Кравченко, О.М. Мiнов, С. О. Мамiлов, Ю. С. Плаксій. Дослідження кореляції оптичних сигналів при вимірах сатурації артеріальної крові киснем// Український журнал медичної техніки та технології. - 1999. - №1. - С. 59-61.

3. В.И.Кравченко, Ю.В.Вирко, С.А. Мамилов, Ю.С. Плаксий. Исследование быстрых изменений сатурации артериальной крови кислородом // Український журнал медичної техніки та технології. - 2000. - №1-№2. - С. 49-51.

4. Мамилов С.А. Неинвазивная диагностика изменений относительного объема крови// Біофізичний вісник. - 2001. - вип. 2(9). -, С. 79-82.

5. Патент України 98074167 “Спосіб визначення сатурації крові киснем”, автори В.Й.Кравченко, О.М Мінов, С.О. Мамілов, Ю.С. Плаксій, пріоритет 29.07.98.

6. V.I. Kravchenko, S.A. Mamilov, O.N. Minov, Yu.S. Plaksiy. Influense of pulsatile blood change on saturation measurement.// Proceeding of SPIE. – 1997. - v.3199, pp.283-288.

7. Mamilov S.A., Plaksiy Y.S., Virko Y.V. Changes of arterial blood saturation during a laser biostimulation // Proceeding of SPIE. - 2001. - Vol.4241. –P 499-503.

8. Bakaj Ed.A., Kravchenko V.I., Mamilov S.A., Minov O.N., Plaksiy Yu.S., Rikberg A.B. Multichannel optical measurements for in vivo determination tissue indices.// Optical & Biological Engineering & Conputing. – 1997. - v.35, SupplementPart 1. - Р. 98.

9. V.I. Kravchenko, S.A. Mamilov, O.N. Minov, Yu.S. Plaksiy. Influense of pulsatile blood change on saturation measurement // Тези на конференції “BiOS-97” Сан-Ремо, 4-8 сентября. – 1997. - р. 110.

10. Кравченко В.И., Мамилов С.А., Минов О.Н. и др. Метод определения оптических характеристик биологических тканей in vivo с использованием спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона // Труды III Международной конференции по лазерной физике и спектроскопии. – Том 1. - Гродно (Беларусь): Институт физики АН Беларуси. – 1997. - С.184-187.

11. V.I.Kravchenko, O.N.Minov, S.A.Mamilov, Yu.S.Plaksij, A.B.Rikberg, Yu.V.Virko. In vivo determination of tissue blood volume by a method two-wave laser absorption spectroscopy // Тези на конференції “Оптика лазерів 98”, С.Петербург, 22-26 июня. - 1998. – С. 26.

12. Минов, С.А. Мамилов, Ю.С. Плаксий. Исследование корреляции между изменением сатурации артериальной крови кислородом и ритмом дыхания// Материалы XI международной научно-практической конференции “Применение лазеров в медицине и биологии”, Ялта. – 1998. - С. 92-93.

13. Ю.В.Вирко, В.И.Кравченко, С.А.Мамилов, Ю.С.Плаксий Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на сатурацию артериальной крови кислородом// Материалы IV Международной конференции по лазерной физике и спектроскопии. Гродно, Белорусия. – 1999. - С.213-215.

14. С.А. Мамилов, В.И. Кравченко, Ю.С. Плаксий, Ю.В. Вирко. Оптоэлектронный способ определения удельного объема крови// Материалы ХIV международной научно-практической конференции “Применение лазеров в медицине и биологии“ Харьков. – 2000. - С.137.

15. Бакай Э.А., Кравченко В.И., Мамилов С.А. и др. Метод определения коэффициентов рассеяния живых биологических тканей// Материалы международной конференции "Лазерные и информационные технологии в медицине XXI века". Россия, Санкт-Петербург. – 2001. - ч.2. - С. 524-525.