Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2025, выпуск 5 » Статья стр. 524
<<<>>>
Визуализация и количественная оценка пространственного распределения параметров микроциркуляции в ходе фотодинамической терапии кожи
Министерство образования и науки Российской Федераци, Государственное задание, FFNS-2025-0008
Гурылева А.В. 1,2, Гришачева Т.Г. 3,4, Мачихин А.С. 1,2, Зиганурова Д.А. 1,5, Беляева А.С. 1,2, Золотухина А.А. 1,2, Чефу С.Г.3,4, Лужнов П.В. 5, Петрищев Н.Н.3,4
1НТЦ УП РАН, Москва, Россия
2STC UI RAS, Moscow, Russia
3ПСПбГМУ им. И.П. Павлова, Санкт-Петербург, Россия
4Pavlov University, Saint Petersburg, Russia
5МГТУ им Н.Э. Баумана, Москва, Россия
Email: guryleva.av@ntcup.ru, ziganurova.diana@bk.ru, peterl@bmstu.ru
Поступила в редакцию: 1 февраля 2025 г.
В окончательной редакции: 10 февраля 2025 г.
Принята к печати: 7 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 1 июля 2025 г.
PDF версия
Перспективным и малоинвазивным методом лечения широкого круга кожных заболеваний является фотодинамическая терапия. Для определения оптимальных протоколов фотодинамической терапии и контроля ее эффективности рассмотрена возможность визуализации и количественной оценки параметров микроциркуляции крови единовременно в опухоли и в окружающих ее тканей в ходе фотодинамической терапии методом фотоплетизмографии. Разработаны и описаны экспериментальный стенд, протокол проведения исследования и алгоритмы цифровой обработки данных. На модельном животном продемонстрирована возможность получения пространственного распределения изменений интенсивности рассеяния электромагнитного излучения и параметров пульсовой волны, связанных с кровенаполнением и оксигенацией тканей. Продемонстрированы временные зависимости отдельных параметров микроциркуляции крови в здоровых и опухолевых тканях в ходе фотодинамического воздействия и в период восстановления. Описаны ограничения предложенного подхода и пути их преодоления, направленные на повышение качества измерений. Ключевые слова: биофотоника, неинвазивная диагностика, фотодинамическая терапия, фотоплетизмография, цифровая обработка изображений.
  1. D. Seth, K. Cheldize, D. Brown, E. E. Freeman. Curr. Dermatol. Rep., 6 (3), 204--210 (2017). DOI: 10.1007/S13671-017-0192-7/FIGURES/1
  2. R.J. Hay, N.E. Johns, H.C. Williams, I.W. Bolliger, R.P. Dellavalle, D.J. Margolis, R. Marks, L. Naldi, M.A. Weinstock, S.K. Wulf, C. Michaud, C.J.l. Murray, M. Naghavi. J. Invest. Dermatol., 134 (6), 1527--1534 (2014). DOI: 10.1038/JID.2013.446
  3. J. Sun, H. Zhao, L. Fu, J. Cui, Y. Yang. Clin. Cosmet. Investig. Dermatol., 16, 479--498 (2023). DOI: 10.2147/CCID.S401206
  4. M. Kolarikova, B. Hosikova, H. Dilenko, K. Barton-Tomankova, L. Valkova, R. Bajgar, L. Malina, H. Kolarova. Med. Res. Rev., 43 (4), 717--774 (2023). DOI: 10.1002/MED.21935
  5. A.G. Niculescu, A.M. Grumezescu. Appl. Sci., 11 (8), 3626 (2021). DOI: 10.3322/CAAC.20114
  6. J.H. Correia, J.A. Rodrigues, S. Pimenta, T. Dong, Z. Yang. Pharmaceutics, 13 (9), 1332 (2021). DOI: 10.3390/PHARMACEUTICS13091332
  7. I. Makovik, A. Vinokurov, A. Dunaev, E. Rafailov, V. Dremin. Analyst, 148 (15), 3559--3564 (2023). DOI: 10.1039/D3AN00587A
  8. L.G. Astafyeva, G.A. Zalesskaya, V.Y. Plavskii. Opt. Spectr., 112 (4), 642--647 (2012). DOI: 10.1134/S0030400X12040030/METRICS
  9. P. Agostinis, K. Berg, K.A. Cengel, T.H. Foster, A.W. Girotti, S.O. Gollnick, S.M. Hahn, M.R. Hamblin, A. Juzeniene, D. Kessel, M. Korbelik, J. Moan, P. Mroz, D. Nowis, J. Piette, B.C. Wilson, J. Golab. CA Cancer J. Clin., 61 (4), 250--281 (2011). DOI: 10.3322/CAAC.20114
  10. A.L. Maas, S.L. Carter, E.P. Wiley, J. Miller, M. Yuan, G. Yu, A.C. Durham, T.M. Busch. Cancer Res., 72 (8), 2079--2088 (2012). DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-11- 3744/650274/AM/TUMOR-VASCULAR- MICROENVIRONMENT-DETERMINES
  11. I. Wang, S. Andersson-Engels, G.E. Nilsson, K. Wardell, K. Svanberg. British J. Dermatol., 136 (2), 184--189 (1997). DOI: 10.1046/J.1365-2133.1997.D01-1166.X
  12. S. Ohlerth, D. Laluhova, J. Buchholz, M. Roos, H. Walt, B. Kaser-Hotz. Lasers Surg. Med., 38 (3), 229--234 (2006). DOI: 10.1002/LSM.20282
  13. M.A. Sirotkina, A.A. Moiseev, L.A. Matveev, V.Y. Zaitsev, V.V. Elagin, S.S. Kuznetsov, G.V. Gelikonov, S.Y. Ksenofontov, E.V. Zagaynova, F.I. Feldchtein, N.D. Gladkova, A. Vitkin. Sci. Rep., 9 (1), 1--9 (2019). DOI: 10.1038/s41598-019-43084-y
  14. J. Zhu, T. Xiao, J. Zhang, H. Che, Y. Shi, X. Shi, J.C.M. Van Hest. ACS Nano, 14 (9), 11225--11237 (2020). DOI: 10.1021/ACSNANO.0C03080/ASSET/IMAGES/ LARGE/NN0C03080_0005.JPEG
  15. M. Khurana, E.H. Moriyama, A. Mariampillai, B.C. Wilson. J. Biomed. Opt., 13 (4), 1 (2008). DOI: 10.1111/PHP.13217
  16. S.C. Hester, M. Kuriakose, C.D. Nguyen, S. Mallidi. Photochem. Photobiol., 96 (2), 260--279 (2020). DOI: 10.3390/PHARMACEUTICS14020399
  17. H. Zuhayri, V.V. Nikolaev, T.B. Lepekhina, E.A. Sandykova, N.A. Krivova, Y.V. Kistenev. Pharmaceutics, 14 (2), 399 (2022). DOI: 10.3390/PHARMACEUTICS14020399
  18. T.M. Busch, X. Xing, G. Yu, A. Yodh, E.P. Wileyto, H.W. Wang, T. Durduran, T.C. Zhu, K.K.H. Wang. Photochem. Photobiol. Sci., 8 (12), 1683--1693 (2009). DOI: 10.1039/B9PP00004F/METRICS
  19. J. Allen. Physiol. Meas., 28 (3), R1 (2007). DOI: 10.1088/0967-3334/28/3/R01
  20. J. Park, H.S. Seok, S.S. Kim, H. Shin. Front. Physiol., 12, 2511 (2022). DOI: 10.3389/FPHYS.2021.808451/BIBTEX
  21. V.A. Kashchenko, A.A. Kamshilin, V.V. Zaitsev, R.V. Pavlov, A.A. Bogatikov, A.V. Lodigin, O.B. Guschina, N.A. Boyko. Khirurgiia (Sofiia), 9, 33--42 (2023). DOI: 10.17116/HIRURGIA202309233
  22. А.А. Garanin, V.S. Rogova, P.S. Ivanchina, E.O. Tolkacheva. Reg. blood circ. microcirc., 22 (4), 11--16 (2023). DOI: 10.24884/1682-6655-2023-22-4-11-16
  23. M. Elgendi, Y. Liang, R. Ward. Diseases, 6 (1), 20 (2018). DOI: 10.3390/DISEASES6010020
  24. M. Kumar, J.W. Suliburk, A. Veeraraghavan, A. Sabharwal. Sci. Rep., 10 (1), 1--17 (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-61576-0
  25. O.V. Mamontov, A.V. Shcherbinin, R.V. Romashko, A.A. Kamshilin. Appl. Sci., 10 (18), 6192 (2020). DOI: 10.3390/APP10186192
  26. A.A. Kamshilin, V.V. Zaytsev, A.V. Lodygin, V.A. Kashchenko. Sci. Rep., 12 (1), 1--9 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-05080-7
  27. A.S. Machikhin, M.V. Volkov, D.D. Khokhlov, E.D. Lovchikova, A.V. Potemkin, I.V. Danilycheva, I.V. Dorofeeva, A.E. Shulzhenko. Biomed. Opt. Express, 12 (8), 4627--4636 (2021). DOI: 10.1364/BOE.420786
  28. A.V. Guryleva, A.S. Machikhin, D.D. Khokhlov, M.V. Volkov, V.I. Bukova, M.O. Sharipova, E.V. Orlova, L.M. Smirnova. Proc. SPIE, 12147, 262 (2022). DOI: 10.1117/12.2621479
  29. A. Guryleva, A. Machikhin, E. Orlova, E. Kulikova, M. Volkov, G. Gabrielian, L. Smirnova, M. Sekacheva, O. Olisova, E. Rudenko, O. Lobanova, V. Smolyannikova, T. Demura. J. Biophoton., e202400242 (2024). DOI: 10.1002/JBIO.202400242
  30. A.V. Guryleva, A.S. Machikhin, T.G. Grishacheva, N.N. Petrishchev. Biomed. Photonics, 12 (2), 16--23 (2023). DOI: 10.24931/2413-9432-2023-12-2-16-23
  31. K. Matthes, W. Hauss. Klin. Wochenschr., 17 (35), 1211--1213 (1938). DOI: 10.1007/BF01778576/METRICS
  32. A.B. Hertzman. Am. J. Physiol., 124 (2), 328--340 (1938). DOI: 10.1152/AJPLEGACY.1938.124.2.328
  33. T. Tamura, Y. Maeda, M. Sekine, M. Yoshida. Electronics, 3 (2), 282--302 (2014). DOI: 10.3390/ELECTRONICS3020282
  34. Y. Maeda, M. Sekine, T. Tamura. J. Med. Syst., 35 (5), 969--976 (2011). DOI: 10.1007/S10916-010-9505-0/TABLES/3
  35. A.A. Alian, K.H. Shelley. Best Pract. Res. Clin. Anaesthesiol., 28 (4), 395--406 (2014). DOI: 10.1016/J.BPA.2014.08.006
  36. J. Fine, K.L. Branan, A.J. Rodriguez, T. Boonya-Ananta, А. Ajmal, J.C. Ramella-Roman, M.J. McShane, G.L. Cote. Biosensors, 11 (4), 126 (2021). DOI: 10.3390/BIOS11040126
  37. H.W. Loh, S. Xu, O. Faust, C.P. Ooi, P.D. Barua, S. Chakraborty, R.S. Tan, F. Molinari, U.R. Acharya. Comput. Meth. Progr. Biomed., 216, 106677 (2022). DOI: 10.1016/J.CMPB.2022.106677
  38. J. Spigulis. Appl. Opt., 44 (10), 1850--1857 (2005). DOI: 10.1364/AO.44.001850
  39. A. Guryleva, D. Fomina, M. Volkov, S. Serdoteckova, I. Danilycheva. WECONF--Conf. Proc., (2023). DOI: 10.1109/WECONF57201.2023.10147961
  40. V. Dremin, E. Zherebtsov, A. Bykov, A. Popov, A. Doronin, I. Meglinski. Appl. Opt., 58 (34), 9398--9405 (2019). DOI: 10.1364/AO.58.009398
  41. W.G. Zijlstra, A. Buursma, W.P. Meeuwsen-Van Der Roest. Clin. Chem., 37 (9), 1633--1638 (1991). DOI: 10.1093/CLINCHEM/37.9.1633
  42. A.N. Bashkatov, E.A. Genina, V.I. Kochubey, V.V. Tuchin. J. Phys. D, 38 (15), 2543 (2005). DOI: 10.1088/0022-3727/38/15/004
  43. M.V. Volkov, N.B. Margaryants, A.V. Potemkin, M.A. Volynsky, I.P. Gurov, O.V. Mamontov, A.A. Kamshilin. Sci. Rep., 7 (1), 1--8 (2017). DOI: 10.1038/s41598-017-13552-4
  44. W. Verkruysse, L.O. Svaasand, J. Stuart Nelson, F.P. Wieringa, F. Mastik, A.F.W van der Steen. Opt. Expr., 16 (26), 21434--21445 (2008). DOI: 10.1364/OE.16.021434
  45. J. Lee, K. Matsumura, K.I. Yamakoshi, P. Rolfe, S. Tanaka, T. Yamakoshi, Proc. IEEE EMBS, 1724--1727 (2013). DOI: 10.1109/EMBC.2013.6609852
  46. R.R. Anderson, J.A. Parrish. Sci. Photomed., 6, 147--194 (1982). DOI: 10.1007/978-1-4684-8312-3_6
  47. A.A. Kamshilin, E. Nippolainen, I.S. Sidorov, P.V. Vasilev, N.P. Erofeev, N.P. Podolian, R.V. Romashko. Sci. Rep., 5 (1), 1--9 (2015). DOI: 10.1038/srep10494
  48. N. Sviridova, T. Zhao, K. Aihara, K. Nakamura, A. Nakano. Chaos Sol. Fract., 116, 157--165 (2018). DOI: 10.1016/J.CHAOS.2018.09.016
  49. A.A. Kamshilin, N.B. Margaryants. Phys. Procedia, 86, 72--80 (2017). DOI: 10.1016/J.PHPRO.2017.01.024
  50. I.S. Sidorov, L. Babayan, M.A. Volynsky, R. Giniatullin, O.V. Mamontov, A.A. Kamshilin. Biomed. Opt. Expr., 7 (12), 5138--5147 (2016). DOI: 10.1364/BOE.7.005138
  51. S. Gorard. British J. Ed. Stud., 53 (4), 417--430 (2005). DOI: 10.1111/j.1467-8527.2005.00304.x
  52. S. Xu, L. Sun, G.K. Rohde. Biomed. Opt. Expr., 5 (4), 1124--1135 (2014). DOI: 10.1364/BOE.5.001124
  53. L.L. Sanchez-Ramos, B. Morales-Cruzado, F.G. Perez-Gutierrez. J. Biomed. Opt., 28 (9), 095002 (2023). DOI: 10.1117/1.JBO.28.9.095002
  54. G. Yu, T. Durduran, C. Zhou, H.W. Wang, M.E. Putt, H.M. Saunders, C.M. Sehgal, E. Glatstein, A.G. Yodh, T.M. Busch. Clin. Cancer Res., 11 (9), 3543--3552 (2005). DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-04-2582
  55. V.A. Kashchenko, V.V. Zaytsev, V.A. Ratnikov, A.A. Kamshilin. Biomed. Opt. Expr., 13 (7), 3954--3966 (2022). DOI: 10.1364/BOE.462694
  56. A.S. Machikhin, A.V. Guryleva, V.I. Bukova, D.S. Fomina, G.V. Andrenova, WE-CONF Conf. Proc., (2024). DOI: 10.1109/WECONF61770.2024.10564616
  57. M. Lai, S.D. van der Stel, H.C. Groen, M. van Gastel, K.F.D. Kuhlmann, T.J.M. Ruers, B.H.W. Hendriks. J. Imag., 8 (4), 94 (2022). DOI: 10.3390/JIMAGING8040094
  58. T.M. Busch. Lasers Surg. Med., 38 (5), 494--499 (2006). DOI: 10.1002/LSM.20355
  59. X.F. Teng, Y.T. Zhang. IEEE Trans. Biomed. Eng., 54 (8), 1490--1498 (2007). DOI: 10.1109/TBME.2007.900815
  60. A. Grabovskis, Z. Marcinkevics, O. Rubenis, U. Rubins, V. Lusa. Photon. Eur., 8427, 104--112 (2012). DOI: 10.1117/12.922649
  61. M.V. Volkov, A.S. Machikhin, E.D. Lovchikova, D.D. Khokhlov, I.A. Balandin, A.V. Potemkin, V.S. Galanova, I.V. Danilycheva, I.V. Dorofeeva. Sci. Visual., 13 (3), 58--65 (2021). DOI: 10.26583/SV.13.3.06
  62. V. Dremin, I. Kozlov, M. Volkov, N. Margaryants, A. Potemkin, E. Zherebtsov, A. Dunaev, I. Gurov. J. Biophoton., 12 (6), e201800317 (2019). DOI: 10.1002/JBIO.201800317
  63. I. Makovik, M. Volkov, L. Eratova, V. Dremin. Opt. Lett., 49 (5), 1137--1140 (2024). DOI: 10.1364/OL.513960
  64. S. Zaunseder, A. Trumpp, D. Wedekind, H. Malberg. Biomed. Technik, 63 (5), 529--535 (2018). DOI: 10.1515/BMT-2017-0119/ASSET/GRAPHIC/J_BMT-2017-0119_FIG_001.JPG
  65. I.S. Sidorov, M.A. Volynsky, A.A. Kamshilin, J. Henricson, C. Anderson, M.J. Leahy, G.E. Nilsson, F. Sjoberg, T. Wu, V. Blazek, H.J. Schmitt. Biomed. Opt. Expr., 7 (7), 2469--2474 (2016). DOI: 10.1364/BOE.7.002469
  66. S. Guler, O. Ozturk, A. Golparvar, H. Dogan, M.K. Yapici. Phys. Eng. Sci. Med., 45 (4), 1317--1323 (2022). DOI: 10.1007/S13246-022-01175-7/TABLES/1
  67. A. Trumpp, J. Lohr, D. Wedekind, M. Schmidt, M. Burghardt, A.R. Heller, H. Malberg, S. Zaunseder. Biomed. Eng. Online, 17 (1), 1--19 (2018). DOI: 10.1186/S12938-018-0467-7/FIGURES/9
  68. A. Mo сo, W. Verkruysse. J. Clin. Monit. Comput., 35 (1), 123--133 (2021). DOI: 10.1007/S10877-019-00449-Y
  69. J.P. Sirkia, T. Panula, and M. Kaisti, Advanced Science 11 (24), 2310022 (2024). DOI: 10.1002/ADVS.202310022
  70. V.D. Genin, A.B. Bucharskaya, M.Y. Kirillin, D.A. Kurakina, N.A. Navolokin, G.S. Terentyuk, B.N. Khlebtsov, N.G. Khlebtsov, G.N. Maslyakova, V.V. Tuchin, E.A. Genina. J. Biophoton., 17 (4), e202300322 (2024). DOI: 10.1002/JBIO.202300322
  71. L. Nogueira, A.T. Tracey, R. Alvim, P. Reisz, A. Scherz, J.A. Coleman, K. Kim. Molecules, 25 (22), 5417 (2020). DOI: 10.3390/MOLECULES25225417
  72. M. Mazloumi, L.A. Dalvin, S.H. Abtahi, N. Yavari, A. Yaghy, A. Mashayekhi, J.A. Shields, C.L. Shields. J. Ophthalmic. Vis. Res., 15 (4), 547 (2020). DOI: 10.18502/JOVR.V15I4.7793
  73. S.A. Mosaddad, P. Mahootchi, Z. Rastegar, B. Abbasi, M. Alam, K. Abbasi, S. Fani-Hanifeh, S. Amookhteh, S. Sadeghi, R.S. Soufdoost, M. Yazdanparast, A. Heboyan, H. Tebyaniyan, G.V.O. Fernandes. Photobiomod. Photomed. Laser Surg., 41 (6), 248--264 (2023). DOI: 10.1089/PHOTOB.2023.0030
  74. C.A. Morton, R.M. Szeimies, N. Basset-Seguin, P.G. Calzavara-Pinton, Y. Gilaberte, M. H dersdal, G.F.L. Hofbauer, R.E. Hunger, S. Karrer, S. Piaserico, C. Ulrich, A.M. Wennberg, L.R. Braathen. J. Eur. Acad. Dermatol. Venereol., 34 (1), 17--29 (2020). DOI: 10.1111/JDV.16044

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme