Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2026, выпуск 5 » Статья стр. 447
Заполнить информацию по грантам и англоязычную информацию
Оптические методы количественной оценки кровоснабжения тканей в клинических условиях: эксперимент и интерпретация (обзор)
Российский научный фонд (РНФ), 25-15-00400
Министерство науки и высшего образования России , 125020301282-0
Камшилин А.А. 1, Подолян Н.П. 1
1Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия
Email: aakamshilin@iacp.dvo.ru, podolian@iacp.dvo.ru
Поступила в редакцию: 4 декабря 2025 г.
В окончательной редакции: 25 декабря 2025 г.
Принята к печати: 27 марта 2026 г.
Выставление онлайн: 8 июня 2026 г.
PDF версия
В современной хирургии интраоперационная оценка перфузии крови является актуальной, но все еще нерешенной проблемой. Поскольку видимый свет оказывает минимальное воздействие на биологические ткани, оптические методы являются наиболее перспективными для бесконтактного измерения кровотока in vivo. Тем не менее, несмотря на многолетние исследования параметров кровотока с помощью оптики, фундаментальный вопрос о взаимодействии света с живой биологической тканью, содержащей кровеносные сосуды, остается недостаточно изученным. Например, причины, по которым свет после его взаимодействия с живым органом приобретает модуляцию на частоте сердечных сокращений, до сих пор остаются предметом дискуссий. В настоящем обзоре будет представлен ряд экспериментальных наблюдений, которые невозможно объяснить в рамках общепринятой модели взаимодействия света с живой тканью. Будет обсуждаться вопрос о том, как наблюдаемая модуляция света связана с параметрами кровотока и его возможными изменениями во время фармакологических или хирургических вмешательств. Особое внимание будет уделено обсуждению систем визуализирующей фотоплетизмографии, синхронизированной с электрокардиографией, и лазерной спекл-контрастной визуализации, которые позволяют проводить оценку тканевой перфузии в широком угле обзора и с высоким разрешением как в пространстве, так и во времени. Учитывая, что методы визуализирующей фотоплетизмографии и лазерной спекл-контрастной визуализации основаны на разных принципах взаимодействия света с биологической тканью in vivo, их взаимодополняющее (мультимодальное) использование может обеспечить углубленную всестороннюю оценку гемодинамики в клинических условиях. Ключевые слова: взаимодействие света с живой тканью, интраоперационный мониторинг, кровоснабжение, визуализирующая фотоплетизмография, лазерная спекл-контрастная визуализация. DOI: 10.21883/0000000000
  1. A. Lucarini, A.M. Guida, M. Orville, Y. Panis. Color. Dis., 26 (3), 408 (2024). DOI: 10.1111/codi.16868
  2. L. Knospe, I. Gockel, B. Jansen-Winkeln, R. Thieme, S. Niebisch, Y. Moulla, S. Stelzner, O. Lyros, M. Diana, J. Marescaux, C. Chalopin, H. Köhler, A. Pfahl, M. Maktabi, J.H. Park, H.K. Yang. Diagnostics, 12 (2), 507 (2022). DOI: 10.3390/diagnostics12020507
  3. M.D. Slooter, S.M.A. Jansen, P.R. Bloemen, R.M. van den Elzen, L.S. Wilk, T.G. van Leeuwen, M.I. van Berge Henegouwen, D.M. de Bruin, S.S. Gisbertz. Appl. Sci., 10 (16), 5522 (2020). DOI: 10.3390/app10165522
  4. D.R. Miller, R. Ashour, C.T. Sullender, A.K. Dunn. Neurophotonics, 9 (2), 21908 (2022). DOI: 10.1117/1.NPh.9.2.021908
  5. N. Hecht, M.M. Muller, N. Sandow, A. Pinczolits, P. Vajkoczy, J. Woitzik. J. Cereb. Blood Flow Metab., 36 (6), 1022-1032 (2016). DOI: 10.1177/0271678X15612487
  6. O.V. Mamontov, A.V. Shcherbinin, R.V. Romashko, A.A. Kamshilin. Appl. Sci., 10 (18), 6192 (2020). DOI: 10.3390/app10186192
  7. A.A. Kamshilin, V.V. Zaytsev, A.V. Lodygin, V.A. Kashchenko. Sci. Rep., 12 (1), 1143 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-05080-7
  8. A.V. Shcherbinin, V.V. Zaytsev, E. Nippolainen, A.Y. Sokolov, A.A. Kamshilin. Russ. J. Neurosurg., 26 (3), 43 (2024). DOI: 10.17650/1683-3295-2024-26-3-43-56
  9. V.L. Fredrickson, J.J. Russin, B.A. Strickland, J. Bakhsheshian, A.P. Amar. Neurosurg. Clin. N. Am., 28 (4), 603 (2017). DOI: 10.1016/j.nec.2017.05.011
  10. B.A. Sutherland, T. Rabie, A.M. Buchan. In: Cerebral Angiogenes, ed. by R. Milner (Humana Press, NY., 2014), p. 237-248. DOI: 10.1007/978-1-4939-0320-7_20
  11. C. Chalopin, A. Pfahl, H. Köhler, L. Knospe, M. Maktabi, M. Unger, B. Jansen-Winkeln, R. Thieme, Y. Moulla, M. Mehdorn, R. Sucher, T. Neumuth, I. Gockel, A. Melzer. Minim. Invasive Ther. Allied Technol., 32 (5), 222 (2023). DOI: 10.1080/13645706.2022.2164469
  12. T. Wakabayashi, M. Barberio, T. Urade, R. Pop, E. Seyller, M. Pizzicannella, P. Mascagni, A.-L. Charles, Y. Abe, B. Geny, A. Baiocchini, Y. Kitagawa, J. Marescaux, E. Felli, M. Diana. Diagnostics, 11 (1), 93 (2021). DOI: 10.3390/diagnostics11010093
  13. L. Wang, Z. Chen, Y. Li, J. Yang, Y. Li. Sci. Rep., 9 (1), 5980 (2019). DOI: 10.1038/s41598-019-42520-3
  14. P.D. McEntee, A. Singaravelu, C.A. McCarrick, E. Murphy, P.A. Boland, R.A. Cahill. Surg. Endosc., 39 (4), 2677 (2025). DOI: 10.1007/s00464-025-11621-8
  15. M.T. Thomab en, H. Kohler, A. Pfahl, S. Stelzner, M. Mehdorn, R. Thieme, B. Jansen-Winkeln, I. Gockel, C. Chalopin, Y. Moulla. Surg. Endosc., 37, 3691 (2023). DOI: 10.1007/s00464-023-09874-2
  16. R.C. Bray, K.R. Forrester, J. Reed, C. Leonard, J. Tulip. J. Orthop. Res., 24 (8), 1650 (2006). DOI: 10.1002/jor.20178
  17. A.B. Parthasarathy, D.J. Fox, A.K. Dunn, E.L. Weber, L.M. Richards. J. Biomed. Opt., 15 (6), 66030 (2010). DOI: 10.1117/1.3526368
  18. S. Nomura, T. Inoue, H. Ishihara, H. Koizumi, E. Suehiro, F. Oka, M. Suzuki. World Neurosurg., 82 (6), e753 (2014). DOI: 10.1016/j.wneu.2013.09.012
  19. L.M. Richards, S.M.S. Kazmi, K.E. Olin, J.S. Waldron, D.J. Fox, A.K. Dunn. J. Cereb. Blood Flow Metab., 37 (9), 3097 (2017). DOI: 10.1177/0271678X16686987
  20. A.P. Carlson, T. Denezpi, O.S. Akbik, L.M. Mohammad. Surg. Neurol. Int., 12, 632 (2021). DOI: 10.25259/SNI_143_2021
  21. A. Dimanche, D. Bervini, D.R. Miller, A. Schar, J. Goldberg, A. Raabe, A.K. Dunn. Acta Neurochir., 166 (1), 27 (2024). DOI: 10.1007/s00701-024-05925-2
  22. 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. Imaging., 8 (4), 94 (2022). DOI: 10.3390/jimaging8040094
  23. V.A. Kashchenko, V.V. Zaytsev, V.A. Ratnikov, A.A. Kamshilin. Biomed. Opt. Express, 13 (7), 3954 (2022). DOI: 10.1364/BOE.462694
  24. V.A. Kashchenko, A.A. Kamshilin, V.V. Zaytsev, R.A. Pavlov, A.A. Bogatikov, O.B. Gushchina, N.A. Boiko. Pirogov Russ. J. Surg., 9 (2), 33 (2023). DOI: 10.17116/hirurgia202309233
  25. S.D. van der Stel, M. Lai, H.C. Groen, M. Witteveen, K.F.D. Kuhlmann, B.A. Grotenhuis, N.F.M. Kok, M. van Gastel, B.H.W. Hendriks, T.J.M. Ruers. J. Surg. Res., 283, 705 (2023). DOI: 10.1016/j.jss.2022.10.086
  26. S.P. Schraven, B. Kossack, D. Struder, M. Jung, L. Skopnik, J. Gross, A. Hilsmann, P. Eisert, R. Mlynski, E.L. Wisotzky. Sci. Rep., 13 (1), 1532 (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-28277-w
  27. A.B. Hertzman. Am. J. Physiol., 124 (2), 328 (1938). DOI: 10.1152/ajplegacy.1938.124.2.328
  28. A.B. Hertzman, C.R. Spealman. Am. J. Physiol., 119, 334 (1937). DOI: 10.1152/ajplegacy.1937.119.2.257
  29. J. Nieveen, L.B. van der Slikke, W.J. Reichert. Cardiologia, 29 (3), 160 (1956). DOI: 10.1159/000165601
  30. J. Weinman, A. Hayat, G. Raviv. Med. Biol. Eng. Comput., 15 (1), 22 (1977). DOI: 10.1007/BF02441571
  31. W. Cui, L.E. Ostrander, B.Y. Lee. IEEE Trans. Biomed. Eng., 37 (6), 632 (1990). DOI: 10.1109/10.55667
  32. W. Verkruysse, L.O. Svaasand, J.S. Nelson. Opt. Express, 16 (26), 21434 (2008). DOI: 10.1364/OE.16.021434
  33. Y. Maeda, M. Sekine, T. Tamura. J. Med. Syst., 16-35 (3), 829 (2011). DOI: 10.1007/s10916-010-9506-z
  34. R.R. Anderson, J.A. Parrish. J. Invest. Dermatol., 77, 13 (1981). DOI: 10.1111/1523-1747.ep12479191
  35. F. Mahler, M.H. Muheim, M. Intaglietta, A. Bollinger, M. Anliker. Am. J. Physiol., 236 (6), H888 (1979). DOI: 10.1152/ajpheart.1979.236.6.H888
  36. S.A. Williams, S. Wasserman, D.W. Rawlinson, R.I. Kitney, L.H. Smaje, J.E. Tooke. Clin. Sci., 74 (5), 507 (1988). DOI: 10.1042/cs0740507
  37. M.V. Volkov, N.B. Margaryants, A.V. Potemkin, M.A. Volynsky, I.P. Gurov, O.V. Mamontov, A.A. Kamshilin. Sci. Rep., 7, 13298 (2017). DOI: 10.1038/s41598-017-13552-4
  38. Y.C. Fung, B.W. Zweifach, M. Intaglietta. Circ. Res., 19 (2), 441 (1966). DOI: 10.1161/01.RES.19.2.441
  39. L.S. D'Agrosa, A.B. Hertzman. J. Appl. Physiol., 23 (5), 613 (1967). DOI: 10.1152/jappl.1967.23.5.613
  40. S. Chatterjee, K. Budidha, P.A. Kyriacou. Physiol. Meas., 41 (8), 084001 (2020). DOI: 10.1088/1361-6579/aba008
  41. A.A. Kamshilin, O.V. Mamontov. In: Contactless Vital Signs Monitoring, ed. by W. Wang, X. Wang (Academic Press, 2022), p. 27-50. DOI: 10.1016/B978-0-12-822281-2.00010-X
  42. A.A. Kamshilin, E. Nippolainen, I.S. Sidorov, P.V. Vasilev, N.P. Erofeev, N.P. Podolian, R.V. Romashko. Sci. Rep., 5, 10494 (2015). DOI: 10.1038/srep10494
  43. J.D. Briers, S. Webster. J. Biomed. Opt., 1 (2), 174 (1996). DOI: 10.1117/12.231359
  44. J. Senarathna, A. Rege, N. Li, N.V. Thakor. IEEE Rev. Biomed. Eng., 6, 99 (2013). DOI: 10.1109/RBME.2013.2243140
  45. D.D. Postnov, E. Erdener, K. Kilic, D.A. Boas. Biomed. Opt. Express, 9 (12), 6388 (2018). DOI: 10.1364/BOE.9.006388
  46. N. Golubova, E. Potapova, E. Seryogina, V. Dremin. Biomed. Signal Process. Control, 85, 104969 (2023). DOI: 10.1016/j.bspc.2023.104969
  47. A. Dimanche, D.R. Miller, J. Goldberg, A. Raabe, A.K. Dunn, D. Bervini. Front. Surg., 10, 1285758 (2023). DOI: 10.3389/fsurg.2023.1285758
  48. M.A. Davis, S.M.S. Kazmi, A.K. Dunn. J. Biomed. Opt., 19 (8), 086001 (2014). DOI: 10.1117/1.jbo.19.8.086001
  49. N. Hecht, J. Woitzik, J.P. Dreier, P. Vajkoczy. Neurosurg. Focus, 27 (4), E11 (2009). DOI: 10.3171/2009.8.FOCUS09148
  50. N. Hecht, J. Woitzik, S. König, P. Horn, P. Vajkoczy. J. Cereb. Blood Flow Metab., 33 (7), 1000 (2013). DOI: 10.1038/jcbfm.2013.42
  51. C. Crouzet, T. Phan, R.H. Wilson. Neurophotonics, 10 (2), 020601 (2023). DOI: 10.1117/1.NPh.10.2.020601
  52. M. Hahn, T. Klysz, M. Junger. J. Invest. Dermatol., 106 (6), 1256 (1996). DOI: 10.1111/1523-1747.ep12348955
  53. A.S. Abdurashitov, V.V. Lychagov, O.A. Sindeeva, O.V. Semyachkina-Glushkovskaya, V.V. Tuchin. Front. Optoelectron., 8 (2), 187 (2015). DOI: 10.1007/s12200-015-0493-z
  54. G. Piavchenko, I. Kozlov, V. Dremin, D. Stavtsev, E. Seryogina, K. Kandurova, V. Shupletsov, K. Lapin, A. Alekseyev, S. Kuznetsov, A. Bykov, A. Dunaev, I. Meglinski. J. Biophotonics, 14 (12), e202100216 (2021). DOI: 10.1002/jbio.202100216
  55. L. Yin, T. Yu, L. Cheng, X. Liu, W. Zhang, H. Zhang, L. Du, W. He. BMC Neurosci., 23 (1), 80 (2022). DOI: 10.1186/s12868-022-00769-x
  56. E. Zherebtsov, A. Sdobnov, O. Sieryi, M. Kaakinen, L. Eklund, T. Myllyla, A. Bykov, I. Meglinski. Laser Photon. Rev., 19 (3), 2401016 (2025). DOI: 10.1002/lpor.202401016
  57. A.A. Kamshilin, A.N. Konovalov, F.V. Grebenev, I.O. Kozlov, D.D. Stavtsev, G.A. Piavchenko, E. Nippolainen, V.V. Zaytsev, A.Y. Sokolov, D.V. Telyshev, S.L. Kuznetsov, R.V. Romashko, I.V. Meglinski. Front. Optoelectron., 18, 20 (2025). DOI: 10.1007/s12200-025-00163-5
  58. I. Garcia-Lopez, E. Rodriguez-Villegas. Sci. Rep., 10, 3466 (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-60317-7
  59. J.-J. Wang, J.A. Flewitt, N.G. Shrive, K.H. Parker, J.V. Tyberg. Am. J. Physiol. Circ. Physiol., 290 (1), H154 (2006). DOI: 10.1152/ajpheart.00494.2005
  60. N. Ranganathan, V. Sivaciyan, Jugular Venous Pulse Descent Patterns: Recognition and Clinical Relevance, CJC Open., 5 (3), 200 (2023). DOI: 10.1016/j.cjco.2022.11.016
  61. V. Teplov, E. Nippolainen, A.A. Makarenko, R. Giniatullin, A.A. Kamshilin. Biomed. Opt. Express, 5 (9), 3123 (2014). DOI: 10.1364/BOE.5.003123
  62. A.V. Mo co, S. Stuijk, G. de Haan. Biomed. Opt. Express, 7 (5), 1737 (2016). DOI: 10.1364/BOE.7.001737
  63. R. Amelard, R.L. Hughson, D.K. Greaves, K.J. Pfisterer, J. Leung, D.A. Clausi, A. Wong. Sci. Rep., 7 (1), 40150 (2017). DOI: 10.1038/srep40150
  64. N.M.H. Long, W.-Y. Chung. IEEE Photonics J., 14 (2), 1 (2022). DOI: 10.1109/JPHOT.2022.3153506
  65. Q. He, W. Geng, W. Li, R.K. Wang. Biomed. Opt. Express, 14 (9), 4507 (2023). DOI: 10.1364/BOE.501749

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme