Оценка экстинкции двуслойных сред с помощью сапфирового волоконного зонда и анализа диффузно рассеянного излучения
Russian Science Foundation , 25–79–30006
Платонова А.А.
1, Зотов А.К.
1, Кочиев Д.Г.
1, Зайцев К.И.
1, Курлов В.Н.
2, Долганова И.Н.
1,21Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
2Институт физики твердого тела им. Ю.А. Осипьяна РАН, Черноголовка, Россия

Email: platlina.hibou2001@yandex.ru, in.dolganova@gmail.com
Поступила в редакцию: 15 июля 2025 г.
В окончательной редакции: 25 июля 2025 г.
Принята к печати: 25 ноября 2025 г.
Выставление онлайн: 5 февраля 2026 г.
Измерение оптических параметров биологических тканей с помощью методов диффузного рассеяния широко применяется для неинвазивного мониторинга различных состояний. Одним из частных случаев является анализ параметров различных объемных включений и слоев тканей. Применительно к данной задаче в настоящей работе рассмотрен сапфировый волоконный зонд, который позволяет за счет анализа диффузно рассеянного излучения с пространственным разрешением оценивать эффективный коэффициент экстинкции биологических тканей. В его основе лежит четырехканальная подсветка исследуемого объекта лазерным излучением и анализ интенсивности диффузного рассеяния в стационарном режиме. Для оценки чувствительности зонда к наличию включений были разработаны двуслойные фантомы на основе полиакриламида с различной толщиной верхнего слоя. В качестве рассеивающего компонента была использована липидная эмульсия в различной концентрации, что позволило создать контраст рассеивающих свойств на границе раздела между слоями фантомов. В результате экспериментальных исследований было показано, что измеряемый эффективный коэффициент экстинкции таких фантомов зависит от толщины верхнего слоя, а используемый зонд позволяет оценить наличие неоднородности или включения. Ключевые слова: диффузное рассеяние, эффективный коэффициент экстинкции, сапфир, фантомы биологических тканей. DOI: 10.21883/0000000000
- C.A. denUil, E. Klijn, W.K. Lagrand, J.J. Brugts, C. Ince, P.E. Spronk, M.L. Simoons. Prog. Cardiovasc. Dis., 51 (2), 161--170 (2008). DOI: 10.1016/j.pcad.2008.07.002
- P.F. Do Amaral Tafner, F.K. Chen, R.R. Filho, T.D. Corr\^ea, R.C. De Freitas Chaves, A.S. Neto. Rev. Bras. Ter. Intensiva., 29 (2), 238--247 (2017). DOI: 10.5935/0103-507X.20170033
- R. Fitridge, M. Thompson. Mechanisms of vascular disease: A reference book for vascular specialists (The University of Adelaide Press, Adelaide, 2011). DOI: 10.1017/UPO9781922064004
- N. Nakayama, S. Kuroda, K. Houkin, S. Takikawa, H. Abe. Acta. Neurochir., 143 (1), 17--24 (2001). DOI: 10.1007/s007010170133
- A.V. Pushkarev, S.S. Ryabikin, D.I. Tsiganov, A.K. Zotov, V.N. Kurlov, I.N. Dolganova. J. Biomed. Photon. Eng., 8 (4), 040501 (2022). DOI: 10.18287/JBPE22.08.040501
- I.N. Dolganova, A.K. Zotov, L.P. Safonova, P.V. Aleksandrova, I.V. Reshetov, K.I. Zaytsev, V.V. Tuchin, V.N. Kurlov. J. Biophotonics, 16 (3), e202200288 (2023). DOI: 10.1002/jbio.202200288
- C. Holm., M. Mayr, E. Hofter, A. Becker, U.J. Pfeiffer, W. Muhlbauer. Br. J. Plast. Surg., 55 (8), 635--644 (2002). DOI: 10.1054/bjps.2002.3969
- D.K. Tuchina, V.V. Tuchin. J. Biomed. Photon. Eng., 4 (2), 020201 (2018). DOI: 10.18287/jbpe18.04.020201
- E. Zharkikh, V. Dremin, E. Zherebtsov, I. Meglinski. J. Biophotonics, 13 (10), 202000203 (2020). DOI: 10.1002/jbio.202000203
- V.V. Tuchin. Tissue optics: Light scattering methods and instruments for medical diagnosis (SPIE, California, 2015). DOI: 10.1117/3.1003040
- M.G. Nichols, E.L. Hull, T.H. Foster. Appl. Opt., 36 (1), 93--104 (1997). DOI: 10.1364/AO.36.000093
- Z. Shi, Y. Fan, H. Zhao, K. Xu. J. Biomed. Opt., 17 (6), 067004 (2012). DOI: 10.1117/1.jbo.17.6.06700
- A.M.K. Nilsson, R. Berg, S. Andersson-Engels. Appl. Opt., 34 (21), 4609--4619 (1995). DOI: 10.1364/ao.34.004609
- B. Hallacoglu, A. Sassaroli, S. Fantini. PLoS One, 8 (5), e64095 (2013). DOI: 10.1371/journal.pone.0064095
- A.K. Zotov, A.V. Pushkarev, A.I. Alekseeva, K.I. Zaytsev, S.S. Ryabikin, D.I. Tsiganov, D.A. Zhidkov, I.A. Burkov, V.N. Kurlov, I.N. Dolganova. Sensors, 24 (11), 3655 (2024). DOI: 10.3390/s24113655
- А.А. Платонова, П.В. Александрова, С.П. Кудрявцева, А.К. Зотов, К.И. Зайцев, К.Б. Долганов, В.Н. Курлов, И.Н. Долганова. Опт. и спектр., 133 (5), 473--479 (2025). DOI: 10.61011/OS.2025.05.60784.201-24
- A.A. Platonova, P.V. Aleksandrova, A.I. Alekseeva, S.P. Kudryavtseva, A.K. Zotov, K.I. Zaytsev, K.B. Dolganov, I.V. Reshetov, V.N. Kurlov, I.N. Dolganova. J. Biophotonics, 17 (11), e202400368 (2024). DOI: 10.1002/jbio.202400368
- K. Stock, T. Stegmayer, R. Graser, W. Forster, R. Hibst. Las. Surg. Med., 44 (10), 815--823 (2012). DOI: 10.1002/lsm.22091
- I.N. Dolganova, I.A. Shikunova, A.K. Zotov, M.A. Shchedrina, I.V. Reshetov, K.I. Zaytsev, V.V. Tuchin, V.N. Kurlov. J. Biophotonics, 13 (10), e202000164 (2020). DOI: 10.1002/jbio.202000164
- M. Ahmad, M. Ismail. J. Cosmet. Dermatol., 20 (11), 3610--3615 (2021). DOI: 10.1111/jocd.14006
- T.J. Polletto, A.K. Ngo, A. Tchapyjnikov, K. Levin, D. Tran, N.M. Fried. Las. Surg. Med., 38 (8), 787--791 (2006). DOI: 10.1002/lsm.20382
- H.E. LaBelle. J. Cryst. Growth, 50 (1), 8--17 (1980). DOI: 10.1016/0022-0248(80)90226-2
- V.N. Kurlov, S.N. Rossolenko, N.V. Abrosimov, K. Lebbou. Crystal Growth Processes Based on Capillarity: Czochralski, Floating Zone, Shaping and Crucible Techniques (John Wiley and Sons, Capstone, 2010). Ch. 5. DOI: 10.1002/9781444320237
- T.J. Farrell, M.S. Patterson, B. Wilson. Med. Phys., 19 (4), 879--888 (1992). DOI: 10.1118/1.596777
- A. Liemert, A. Kienle. Opt. Expr., 18 (9), 9266--9279 (2010). DOI: 10.1364/OE.18.009266
- H. Assadi, R. Karshafian, A. Douplik. Int. J. Photoenergy, 2014 (1), 471764 (2014). DOI: 10.1155/2014/471764
- S.T. Flock, S.L. Jacques, B.C. Wilson, W.M. Star, M.J. van Gemert. Las. Surg. Med., 12 (5), 510--519 (1992). DOI: 10.1002/lsm.1900120510
- S.R. Guntur, M.J. Choi. Ultrasound Med. Biol., 40 (11), 2680--2691 (2014). DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2014.06.010
- A. Hariri, J. Palma-Chavez, K.A. Wear, T.J. Pfefer, J.V. Jokerst, W.C. Vogt. Photoacoustics, 22 (22), 100245 (2021). DOI: 10.1016/j.pacs.2021.100245
- B. Aernouts, R. Van Beers, R. Watte, J. Lammertyn, W. Saeys. Opt. Expr., 22 (5), 6086--6098 (2014). DOI: 10.1364/oe.22.006086