Вышедшие номера
Численное исследование влияния содержания оксигемоглобина, дезоксигемоглобина и метгемоглобина на спектры отражения, поглощения и пропускания света крови человека
Чучин В.Ю.1,2, Машарская А.А.1,2, Беликов А.В.1
1Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
2ООО "Научно-производственное предприятие волоконно-оптического и лазерного оборудования, Санкт-Петербург, Россия
Email: treasure_planet@mail.ru, alex.masharskaya@gmail.com, av.belikov@itmo.ru
Поступила в редакцию: 9 февраля 2025 г.
В окончательной редакции: 14 февраля 2025 г.
Принята к печати: 7 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 1 июля 2025 г.

Численно методом Монте-Карло исследовано влияние оксигенации крови человека и содержания в ней метгемоглобина на спектры отражения, поглощения и пропускания света в диапазоне длин волн 400-1100 nm. Установлено, что при замене оксигемоглобина на дезоксигемоглобин основные изменения спектров отражения, поглощения и пропускания происходят в областях длин волн 450-520, 590-780 и 780-1100 nm, а при замене дезоксигемоглобина на метгемоглобин - в областях длин волн 520-590, 590-780 и 780-1100 nm. Обнаружено, что в области длин волн 520-590 nm с максимумом 580±5 nm замена оксигемоглобина на дезоксигемоглобин в крови не приводит к существенному изменению отражения, поглощения и пропускания, в то время как при изменении содержания метгемоглобина отражение и пропускание в этой области длин волн растут, а поглощение падает. Численно продемонстрировано, что уменьшение сатурации крови кислородом приводит к росту ее пропускания (просветлению) в диапазонах длин волн 450-520 и 780-1100 nm, а появление метгемоглобина в крови приводит к ее просветлению в диапазоне длин волн 520-590 nm. Ключевые слова: спектры, отражение, поглощение, пропускание, кровь, метгемоглобин.
  1. W.F. Boron, E.L. Boulpaep. Medical Physiology E-Book (Elsevier Health Sciences, Philadelphia, 2016)
  2. L. Dean. Blood Groups and Red Cell Antigens (NCBI, Bethesda, 2005)
  3. J. Mathew, P. Sankar, M. Varacallo. Physiology, Blood Plasma (StatPearls Publishing, Treasure Island (FL), 2018)
  4. O. Zhernovaya, V.V. Tuchin, M.J. Leahy. J. Biomed. Opt., 18 (2), 026014 (2013). DOI: 10.1117/1.jbo.18.2.026014
  5. V.V. Tuchin, X. Xu, R.K. Wang. Appl. Opt., 41 (1), 258 (2002). DOI: 10.1364/AO.41.000258
  6. T.L. Wall. Semin. Plast. Surg., 21 (3) (2007). DOI: 10.1055/s-2007-991183
  7. V.V. Tuchin et al. Opt. Express, 12 (13), 2966 (2004). DOI: 10.1364/opex.12.002966
  8. O. Zhernovaya, V.V. Tuchin, M.J. Leahy. J. Biomed. Opt., 18 (2), 026014 (2013). DOI: 10.1117/1.JBO.18.2.026014
  9. A.N. Bashkatov et al. J. Biomed. Photonics Eng., 3 (4), 040304 (2017). DOI: 10.18287/JBPE17.03.040304
  10. V.V. Tuchin, D. Zhu, E.A. Genina, eds. Handbook of Tissue Optical Clearing: New Prospects in Optical Imaging (CRC Press, 2022). DOI: 10.1201/9781003025252
  11. S. Kimel, B. Choi, L.O. Svaasand, J. Lotfi, J.A. Viator, J.S. Nelson. Lasers Surg. Med., 36 (4), 281 (2005). DOI: 10.1002/lsm.20154
  12. F. Khatun, Y. Aizu, I. Nishidate. Int. J. Mol. Sci., 22 (4), 1528 (2021). DOI: 10.3390/ijms22041528
  13. I.N. Yu. J. Biomed. Photonics Eng., 8 (4), 40513 (2022). DOI: 10.18287/JBPE22.08.040513
  14. H. Jia, B. Chen, D. Li. Lasers Med. Sci., 32, 513 (2017). DOI: 10.1007/s10103-017-2143-8
  15. M.A. Trelles, R. Weiss, J. Moreno-Moragas, C. Romero, M. Velez, X. Alvarez. Lasers Surg. Med., 42 (9), 769 (2010). DOI: 10.1002/lsm.20972
  16. D.B. Smirnov et al. Advances in 3OM: Opto-Mechatronics, Opto-Mechanics, and Optical Metrology. V. 12170 (SPIE, 2022). DOI: 10.1117/12.2622983
  17. V. Belikov, F.I. Feldchtein, G.B. Altshuler. US Patent 2012/0123399 A1, N 13/379,916 (17 May, 2012)
  18. G.E. Romanos, A.V. Belikov, A.V. Skrypnik, F.I. Feldchtein, M.Z. Smirnov, G.B. Altshuler. Lasers Surg. Med., 47 (5), 411 (2015). DOI: 10.1002/lsm.22360
  19. L. Cummins, M. Nauenberg. Biophys. J., 42 (1), 99 (1983). DOI: 10.1016/s0006-3495(83)84373-2
  20. A.E. Pushkareva, I.V. Ponomarev, S.B. Topchiy, S.V. Klyuchareva. Laser Phys., 28 (9), 096003 (2018). DOI: 10.1088/1555-6611/aac903
  21. B. Yakimov, K. Buiankin, G. Denisenko, Y. Shitova, A. Shkoda, E. Shirshin. Sci. Rep., 14 (1), 22874 (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-73084-6
  22. V. Perekatova, E. Sergeeva, M. Kirillin, A. Khilov, D. Kurakina, I. Turchin. Opt. Commun., 579, 131440 (2025). DOI: 10.1016/j.optcom.2024.131440
  23. N. Bosschaart, G.J. Edelman, M.C. Aalders, T.G. van Leeuwen, D.J. Faber. Lasers Med. Sci., 29, 453 (2014). DOI: 10.1007/s10103-013-1446-7
  24. D.M. Duffy. Cosmet. Dermatol., 25 (3), 126 (2012)
  25. V.Y. Chuchin, A.A. Masharskaya, A.V. Belikov. J. Biophotonics, e202400251 (2024). DOI: 10.1002/jbio.202400251
  26. M.P. Goldman. Sclerotherapy, Treatment of Leg Telangiectasias with Laser and High-Intensity Pulsed Light (Elsevier, 2017), p. 388--425
  27. F. Bloos, K. Reinhart. Intensive Care Med., 31 (7), 911 (2005). DOI: 10.1007/s00134-005-2670-9
  28. L.L. Randeberg, J.H. Bonesr nning, M. Dalaker, J.S. Nelson, L.O. Svaasand. Lasers Surg. Med., 34 (5), 414 (2004). DOI: 10.1002/lsm.20042
  29. R.O. Wright, W.J. Lewander, A.D. Woolf. Ann. Emerg. Med., 34 (5), 646 (1999). DOI: 10.1016/s0196-0644(99)70167-8
  30. Д.А. Рогаткин. Мед. физ., (2), 97 (2012)
  31. W. Karlen, J. Lim, J.M. Ansermino, G. Dumont, C. Scheffer. 2012 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2448 (IEEE, 2012). DOI: 10.1109/EMBC.2012.6346459
  32. M. Nagai, A. Tomoda, Y. Yoneyama. J. Biol. Chem., 256 (17), 9195 (1981)
  33. F. Khatun, Y. Aizu, I. Nishidate. J. Biomed. Opt., 26 (3), 033708 (2021). DOI: 10.1016/S0021-9258(19)52527-3
  34. A.V. Belikov, V.Y. Chuchin. J. Biomed. Photonics Eng., 10 (2), 020303 (2024). DOI: 10.18287/JBPE24.10.020303
  35. J.W. Spliethoff et al. J. Biomed. Opt., 19 (9), 097004 (2014). DOI: 10.1117/1.JBO.19.9.097004

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.