Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2025, выпуск 5 » Статья стр. 575
<<<>>>
Измерение показателя преломления биологических тканей головы с помощью ОКТ и многоволнового рефрактометра
Российский научный фонд, Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами, 23-14-00287
Шансхул А.С. 1,2, Лазарева Е.Н. 1,3, Сурков Ю.И.1,4, Серебрякова И.А.1,4, Тучина Д.К. 1,4,3, Генина Э.А. 1,3, Тучин В.В. 1,4,3,5
1Институт физики, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
2Университет Аль-Нахрейн, Факультет науки, департамента физики, Багдад, Ирак.
3Лаборатория лазерной молекулярной визуализации и машинного обучения, Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия
4 Научный медицинский центр, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
5Лаборатория проблем лазерной диагностики технических и живых систем, Институт проблем точной механики и управления, ФИЦ ” Саратовский научный центр Российской академии наук“, Саратов, Россия
Email: alaa2015krote@yahoo.com, lazarevaen@list.ru, tuchinadk@mail.ru, geninaea@sgu.ru, tuchinvv@mail.ru
Поступила в редакцию: 19 ноября 2024 г.
В окончательной редакции: 29 ноября 2024 г.
Принята к печати: 7 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 1 июля 2025 г.
PDF версия
Исследования и разработки в области лазерной биомедицинской диагностики и терапии определяют интерес к количественной оценке оптических свойств биологических тканей, в частности фазового и группового показателя преломления (ПП). Знание оптических дисперсионных зависимостей тканей головы в широком спектральном диапазоне необходимо для разработки неинвазивных методов диагностики и лечения заболеваний мозга. В связи с этим в работе проведены измерения ПП образцов тканей головы крысы (скальп, кость черепа, твердая мозговая оболочка, серое и белое вещество мозга) ex vivo в видимом/ближнем ИК диапазоне спектра с помощью оптической когерентной томографии (ОКТ) и многоволнового рефрактометра Аббе для ряда лазерных длин волн: 480, 486, 546, 589, 644, 656, 680, 800, 930, 1100, 1300 и 1550 nm. Проведено сравнение величин фазового ПП, измеренного с помощью рефрактометра и определенного по данным измерений дисперсии и группового ПП на центральной длине волны 930 nm системы ОКТ с полосой 100 nm. Полученные значения ПП достаточно хорошо согласуются с известными литературными данными. Ключевые слова: показатель преломления, оптическая когерентная томография, многоволновой рефрактометр Аббе, биологические ткани головы, дисперсионные формулы.
  1. D. Abookasis, O. Meitav. In: Proc. SPIE 10864, Clinical and Translational Neurophotonics 2019, 108640R (2019)
  2. Z. Wang, K. Tangella, A. Balla, G. Popescu. J. Biomed. Opt., 16 (11), 116017 (2011). DOI: 10.1117/1.3656732
  3. E.N. Lazareva, V.V. Tuchin. J. Biomed. Opt., 23 (3), 1--9 (2018). DOI: 10.1117/1.JBO.23.3.035004
  4. E. Osiac, S.I. Mitran, C.N. Manea, A. Cojocaru, G.C. Rosu, M. Osiac, D.N. Pirici, A.T. Balseanu, B. Catalin. Microsc. Res. Tech., 84 (3), 422--431 (2021). DOI: 10.1002/jemt.23599
  5. J.M. Lee, I. Han, K.H. Nam, D.H. Kim, S. Song, H. Park, H. Kim, M. Kim, J. Choi, J.I. Lee. J. Biophotonics, 14 (11), e202100143 (2021). DOI: 10.1002/jbio.202100143
  6. J. Möller, A. Bartsch, M. Lenz, I. Tischoff, R. Krug, H. Welp, M.R. Hofmann, K. Schmieder, D. Miller. Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg., 16 (9), 1517--1526 (2021). DOI: 10.1007/s11548-021-02412-2
  7. A.J. Fitzgerald, X. Tie, M.J. Hackmann, B. Cense, A.P. Gibson, V.P. Wallace. Biomed. Opt. Express, 11 (3), 1417--1431 (2020). DOI: 10.1364/BOE.378506
  8. J. Sun, S.J. Lee, L. Wu, M. Sarntinoranont, H. Xie. Opt. Express, 20 (2), 1084--95 (2012). DOI: 10.1364/OE.20.001084
  9. C.J. Liu, W. Ammon, R.J. Jones, J. Nolan, R. Wang, S. Chang, M.P. Frosch, A. Yendiki, D.A. Boas, C. Magnain, B. Fischl, H. Wang. Biomed. Opt. Express, 13 (1), 358--372 (2021)
  10. G. Min, W.J. Choi, J.W. Kim, B.H. Lee. Opt. Express, 21 (24), 29955--67 (2013). DOI: 10.1364/OE.21.029955
  11. J. Binding, J. Ben Arous, J.F. Leger, S. Gigan, C. Boccara, L. Bourdieu. Opt. Express, 19 (6), 4833--47 (2011). DOI: 10.1364/OE.19.004833
  12. A.S. Shanshool, E.N. Lazareva, V.V. Tuchin. In: Proc. SPIE 12192, Optical Technologies for Biology and Medicine, 1219212 (2022). DOI: 10.1117/12.2634156
  13. A. Garcia-Valenzuela, H. Contreras-Tello. Opt. Lett., 38 (5), 775--7 (2013). DOI: 10.1364/OL.38.000775
  14. X. Xu, R.K. Wang, J.B. Elder, V.V. Tuchin. Phys. Med. Biol., 48 (1), 1205--1221 (2003)
  15. W. Choi, C. Fang-Yen, K. Badizadegan, S. Oh, N. Lue, R.R. Dasari, M.S. Feld. Nat. Methods, 4 (9), 717--9 (2007). DOI: 10.1038/nmeth1078
  16. T.M. Goncalves, I.S. Martins, H.F. Silva, V.V. Tuchin, L.M. Oliveira. Photochem., 1 (2021), 190--208 (2021). DOI: 10.3390/photochem1020011
  17. J.J. Dirckx, L.C. Kuypers, W.F. Decraemer. J. Biomed. Opt., 10 (4), 44014 (2005). DOI: 10.1117/1.1993487
  18. P. Sawosz, S. Wojtkiewicz, M. Kacprzak, W. Weigl, A. Borowska-Solonynko, P. Krajewski, A. Liebert. Biomed. Opt. Express, 7 (1), 5010--5020 (2016)
  19. J. Yang, I.A. Chen, S. Chang, J. Tang, B. Lee, K. Kilic, S. Sunil, H. Wang, D. Varadarajan, C. Magnain, S.C. Chen, I. Costantini, F. Pavone, B. Fischl, D.A. Boas. Neurophotonics, 7 (4), 045005 (2020)
  20. М.Е. Швачкина, Д.Д. Яковлев, Е.Н. Лазарева, А.Б. Правдин, Д.A. Яковлев. Опт. и спектр., 2 (127), 337--346 (2019)
  21. W. Gottschalk. Ein Messverfahren zur Bestimmung der optischen Parameter biologischer Gewebe in vitro (Universitat Karlsruhe, Karlsruhe, 1993)
  22. N. Lue, J. Bewersdorf, M.D. Lessard, K. Badizadegan, R.R. Dasari, M.S. Feld, G. Popescu. Opt. Lett., 32 (24), 3522-3524 (2007)
  23. B. Rappaz, P. Marquet, E. Cuche, Y. Emery, C. Depeursinge, P. Magistretti. Opt. Express, 13 (23), 9361--9373 (2005)
  24. A.S. Shanshool, E.N. Lazareva, O. Hamdy, V.V. Tuchin. Materials, 15 (1), 5696 (2022). DOI: 10.3390/ma15165696
  25. J. Stritzel, M. Rahlves, B. Roth. Opt. Lett., 40 (23), 5558-5561 (2015). DOI: 10.1364/OL.40.005558
  26. T. Das, K. Bhattacharya. Appl. Opt., 56 (33), 9241--9246 (2017)
  27. J. Wang, Z. Deng, X. Wang, Q. Ye, W. Zhou, J. Mei, C. Zhang, J. Tian. Biomed. Opt. Express, 6 (7), 2536--2541 (2015)
  28. H. Ding, J.Q. Lu, W.A. Wooden, P.J. Kragel, X-H. Hu. Phys. Med. Biol., 51 (6), 1479--1489 (2006)
  29. M. Matiatou, P. Giannios, S. Koutsoumpos, K.G. Toutouzas, G.C. Zografos, K. Moutzouris. Results in Physics, 22 (1), 103833 (2021)
  30. A. Knuttel, S. Bonev, W. Knaak. J. Biomed. Opt., 9 (2), 265--273 (2004)
  31. S. Kim, J. Na, M.J. Kim, B.H. Lee. Opt. Express, 16 (8), 5516 (2008)
  32. D.F. Murphy, D.A. Flavin. Appl. Opt., 39 (1), 4607--4615 (2000)
  33. T. Fukano, I. Yamaguchi. Appl. Opt., 38 (1), 4065--4073 (1999)
  34. S.A. Alexandrov, A.V. Zvyagin, K.K.M.B.D. Silva, D.D. Sampson. Opt. Lett., 28, 117--119 (2003)
  35. X. Wang, C. Zhang, L. Zhang, L. Wu, J. Tian. J. Biomed. Opt., 7, 628--632 (2002)
  36. CIOMS\&ICLAS, URL: https://iclas.org/cioms-and-iclas
  37. W.V. Sorin, D.F. Gray. IEEE Photonics Technology Letters, 4 (1), 105--107 (1992)
  38. M.S. Wrobel, A.P. Popov, A.V. Bykov, M. Kinnunen, M. Jedrzejewska-Szczerska, V.V. Tuchin. J. Biomed. Opt., 20 (4), 045004 (2015)
  39. D.A. Zimnyakov, A.B. Pravdin, L.V. Kuznetsova, V.I. Kochubey, V.V. Tuchin, R.K. Wang, O.V. Ushakova. JOSA, 24 (3), 711--723 (2007)
  40. M. Born, E. Wolf. Principles of optics: Electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light, 6th ed. (Pergamon Press-Elsevier, Oxford, 2013)
  41. M. Daimon, A. Masumura. Appl. Opt., 46 (18), 3811--3820 (2007). DOI: 10.1364/ao.46.003811
  42. M.N. Polyanskiy. Scientific Data, 11 (94), (2024). DOI: 10.1038/s41597-023-02898-2
  43. O. Zhernovaya, O. Sydoruk, V. Tuchin, A. Douplik. Phys. Med. Biol., 56 (13), 4013--4021 (2011). DOI: 10.1088/0031-9155/56/13/017
  44. O. Sydoruk, O. Zhernovaya, V. Tuchin, A. Douplik. J. Biomed. Opt., 17 (11), 115002 (2012). DOI: 10.1117/1.JBO.17.11.115002
  45. E.N. Lazareva, V.V. Tuchin. J. Biomed. Photon. Eng., 4 (1), 010503 (2018)
  46. I.Y. Yanina, A.P. Popov, A.V. Bykov, I.V. Meglinski, V.V. Tuchin. J. Biomed. Opt., 23 (1), 016003 (2018). DOI: 10.1117/1.JBO.23.1.016003
  47. A.N. Bashkatov, K.V. Berezin, K.N. Dvoretskiy, M.L. Chernavina, E.A. Genina, V.D. Genin, V.I. Kochubey, E.N. Lazareva, A.B. Pravdin, M.E. Shvachkina, P.A. Timoshina, D.K. Tuchina, D.D. Yakovlev, D.A. Yakovlev, I.Yu. Yanina, O.S. Zhernovaya, V.V. Tuchin. J. Biomed. Opt., 23 (9), 091416 (2018). DOI: 10.1117/1.JBO.23.9.091416
  48. I. Carneiro, S. Carvalho, V. Silva, R. Henrique, L. Oliveira, V.V. Tuchin. J. Biomed. Opt., 23 (12), 121620 (2018). DOI: 10.1117/1.JBO.23.12.121620
  49. G.J. Tearney, M.E. Brezinski, J.F. Southern, B.E. Bouma, M.R. Hee, J.G. Fujimoto. Opt. Lett., 20 (21), 2258--2260 (1995)
  50. H. Fu, W. Gao, Z. Lin, Z. Zeng, W. Shi, J. Zhang. Photonics, MDPI, 10 (7), 841 (2023)
  51. R. Khan, B. Gul, Sh. Khan, H. Nisar, I. Ahmad. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, 33 (1), 102192 (2021)
  52. H. Maruyama, S. Inoue, T. Mitsuyama, M. Ohmi, M. Haruna. Appl. Opt., 41, 1315--1322 (2002)
  53. M. Ohmi, H. Nishi, T. Konishi, Y. Yamada, M. Haruna. Meas. Sci. Technol., 15, 1531--1535 (2004)
  54. A. Shirkavand, S. Farivar, E. Mohajerani, L. Ataie-Fashtami, M.H. Ghazimoradi. Lasers in Surgery and Medicine, 51 (8), 742--750 (2019). DOI: 10.1002/lsm.23095
  55. C. Cairos, R. Oliva-Garcia, G. Siverio, J. M. Trujillo-Sevilla, J. Manuel Rodriguez-Ramos, A. Acebes. Opt. Materials, 142, 114087 (2023)
  56. L. Benatto, O. Mesquita, L.S. Roman, M. Koehler, R.B. Capaz, G. Candiotto. Computer Physics Commun., 298, 109100 (2024). DOI: 10.1016/j.cpc.2024.109100
  57. E.N. Lazareva, L. Oliveira, I.Yu. Yanina, N.V. Chernomyrdin, G.R. Musina, D.K. Tuchina, A.N. Bashkatov, K.I. Zaytsev, V.V. Tuchin. Refractive index measurements of tissue and blood components and OCAs in a wide spectral range. In: Handbook of tissue optical clearing: New prospects in optical imaging, eds. V.V. Tuchin, D. Zhu, E.A. Genina (Taylor \& Francis Group LLC, CRC Press, Boca Raton, FL, 2022). https://www.routledge.com/Handbook-of-Tissue-Optical- Clearing-New-Prospects-in-Optical-Imaging/Tuchin-Zhu- Genina/p/book/9780367895099
  58. I.S. Martins, H.F. Silva, E.N. Lazareva, N.V. Chernomyrdin, K.I. Zaytsev, L.M. Oliveira, V.V. Tuchin. Biomed. Opt. Express, 14 (1), 249--298 (2023). DOI: 10.1364/BOE.479320
  59. I.Yu. Yanina, E.N. Lazareva, V.V. Tuchin. Appl. Opt., 57 (17), 4839--4848 (2018). DOI: 10.1364/AO.57.004839

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