Мониторинг состояния биотканей методами поляризационно-отражательной и флуоресцентной спектроскопии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, кандидат физико-математических наук Овчинникова, Ирина Алексеевна

• Овчинникова, Ирина Алексеевна
• кандидат физико-математических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Овчинникова, Ирина Алексеевна

Введение.

Глава 1. Количественная оценка содержания хромофоров в биотканях методами отражательной и флуоресцентной спектроскопии.

1.1. Количественная оценка содержания хромофоров в кожной ткани по спектрам диффузного отражения.

1.1.1. Эффективная оптическая плотность рассеивающей среды.

1.1.1.1. Среда с однородным распределением хромофоров.

1.1.1.2. Тонкий поглощающий слой, помещенный в рассеивающую среду.

1.1.2. Феноменологическая модель кожи для анализа спектров диффузного отражения.

1.2. Количественная оценка содержания хромофоров в кожной ткани по спектральным распределениям степени поляризации диффузно отраженного излучения.

1.2.1. Феноменологическая модель релаксации линейной поляризации света, распространяющегося в неупорядоченной многократно рассеивающей среде.

1.2.2. Влияние поглощения многократно рассеивающих сред на степень остаточной поляризации обратно рассеянного излучения с исходной линейной поляризацией.

1.2.2.1. Феноменологическое описание.

1.2.2.2. Модельные эксперименты.

1.2.3. In vivo поляризационная отражательная спектроскопия кожи человека.

1.3. Количественная оценка содержания хромофоров в биоткани по спектрам ее автофлуоресценции.

1.3.1. Эффективная оптическая плотность тонкого поглощающего слоя, помещенного в рассеивающую среду.

1.3.2. Феноменологическая модель для анализа спектров АФ кожной ткани.

1.4. Сравнительный анализ оценки хромофорного состава биоткани с использованием разных спектроскопических методов.

1.5. Выводы.

Глава 2. Поляризационная визуализация биотканей.

2.1. Разностная поляризационная спектроскопия биологических тканей.

2.1.1. Феноменологическая модель формирования разностного поляризационного спектра обратно рассеянного биотканями света.

2.1.2. Модельные измерения в условиях in vitro.

2.1.3. In vivo разностная поляризационная отражательная спектроскопия кожи человека.

2.2. Влияние анизотропии кожной ткани на состояние поляризации рассеянного света с исходной линейной поляризацией.

2.2.1. Методика определения оптической анизотропии в рассеивающих средах.

2.2.2. Измерения поляризационных характеристик прошедшего света.

2.2.2.1. Модельные измерения.

2.2.2.2. Измерения на образцах кожной ткани in vitro.

2.2.3. Измерения поляризационных характеристик обратно рассеянного света.

2.2.3.1. Модельные измерения.

2.3. Выводы.

Глава 3. Исследование биотканей комбинированным методом отражательной и флуоресцентной спектроскопии.

3.1. Коррекция проявления эффекта внутреннего поглощения в спектрах АФ биоткани.

3.1.1. Метод коррекции АФ кожной ткани.

3.1.2. Модельные измерения в условиях in vitro.

3.2. Комбинированный метод отражательной и флуоресцентной спектроскопии как метод исследования многослойных биологических структур.

3.2.1. Многоволновый метод диагностики биотканей.

3.2.2. Модельные исследования флуоресценции многослойной рассеивающей среды.

3.2.2.1. Модельная среда.

3.2.2.2. Результаты экспериментов.

3.2.3. Корреляционное уравнение для модели многослойной среды.

3.2.3.1. Влияние толщины «эпителиального» слоя фантома.

3.2.3.2. Влияние содержания крови в «субэпителиальном» слое фантома.

3.2.3.3. Влияние изменения биохимического состава фантома.

3.2.3.4. Корреляционное выражение для дифференциации патологических изменений цервикальной ткани.

3.3. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Мониторинг состояния биотканей методами поляризационно-отражательной и флуоресцентной спектроскопии»

Актуальность темы

В настоящее время активно развиваются и находят широкое применение оптические методы исследования, диагностики и визуализации состояния биотканей in vivo. К наиболее распространенным оптическим методам диагностики биотканей можно отнести методы отражательной и флуоресцентной спектроскопии, которые успешно используются в диагностических целях в различных областях медицины. Диффузно отраженное биотканью излучение и автофлуоресценция (АФ) биоткани несут информацию о поглощающих и излучающих свойствах среды, особенностях структуры биоткани.

Исследования спектрального состава диффузно отраженного света и АФ биоткани позволяют качественно оценить ее морфо-функциональное состояние и выявить наличие патологии. Однако, помимо качественной оценки морфо-функционального состояния биоткани необходимо выяснить причины возникновения ее патологических изменений, для чего необходимо получение информации о количественных изменениях, происходящих в структуре и биохимическом составе биоткани. Большинство исследуемых методами отражательной и флуоресцентной спектроскопии биотканей представляет собой сложные по структуре многокомпонентные многофункциональные среды, поэтому количественная оценка по спектрам диффузного отражения и АФ содержания в биотканях биохимических компонентов является достаточно сложной задачей, прежде всего из-за ограниченности измеряемых параметров (коэффициента диффузного отражения и интенсивности АФ). В связи с этим разработка спектральных методов анализа структуры биоткани и оценки содержания в ней биохимических компонентов представляет определенный интерес.

Спектр диффузного отражения биоткани позволяет определить спектральный состав «эффективной оптической плотности» исследуемого объекта - параметра, который является источником получения количественной информации о поглощающих свойствах биоткани. Рассеяние света в биоткани приводит к тому, что характер спектра «эффективной оптической плотности» часто отличается от спектра поглощения компонентов биоткани, что приводит к ошибке в количественной оценке содержания в ней хромофоров. Поэтому важной является задача выяснения условий, при которых различия между данными спектрами минимальны.

Так как спектральный состав диффузно отраженного света и АФ биоткани определяется одними и теми же поглощающими и рассеивающими свойства среды, то комбинированное использование результатов измерений спектров диффузного отражения и АФ биоткани в значительной мере расширяет возможности диагностики биоткани и получения информации о структуре биоткани и количественном содержании в ней биохимических компонентов. Поэтому перспективным методом исследования биотканей является комбинированный метод отражательной и флуоресцентной спектроскопии, который в настоящее время недостаточно развит.

Если источником АФ биоткани являются флуорофоры, расположенные в глубине среды, то спектральный состав измеряемой АФ биоткани искажается по сравнению с истинным спектром флуоресценции из-за рассеяния и частичного поглощения выходящего из среды излучения (эффект внутреннего фильтра). Так как для получения дополнительной информации о причинах возникновения патологических изменений биоткани необходимо знать, содержание каких флуорофоров изменилось в результате возникновения патологии, то такую информацию может дать истинный спектр АФ биоткани, который может быть получен из наблюдаемого путем коррекции проявления эффекта внутреннего фильтра в спектре АФ биоткани. В связи с этим представляет интерес разработка метода коррекции АФ биоткани, основанного на комбинированном использовании результатов измерений спектров АФ и диффузного отражения.

Патологические изменения в биотканях, связанные с изменениями в ее структуре или биохимическом составе, проявляются в спектральных изменениях АФ биоткани в тех или иных спектральных диапазонах. Для диагностики происходящих в биоткани морфо-функциональных изменений перспективно использование многоволнового метода флуоресцентного анализа, основанного на сравнении интенсивности АФ нормальной и патологической биоткани, измеренной на нескольких длинах волн. Выбор соответствующих длин волн, на которых максимально проявляются различия в АФ нормальной и патологической биотканей, очень важен не только с точки зрения флуоресцентной диагностики биоткани, но и с точки зрения ее приборного воплощения.

Одним из путей решения данной задачи являются исследования флуоресценции и диффузного отражения света искусственно созданных структур (фантомов), которые по своей структуре и биохимическому составу подобны реальным биологическим объектам. Такие исследования позволяют сформулировать так называемое «корреляционное выражение», включающее в себя комбинации измеренных на выбранных длинах волн интенсивностей АФ и- коэффициентов диффузного отражения объекта, которое дает возможность оценивать состояние биоткани.

Одним из преимуществ оптических методов исследования биологических сред является возможность получения информации о среде путем анализа поляризационных характеристик рассеянного средой излучения. В биомедицинских приложениях использование поляризованного излучения в основном связано с детектированием обратно рассеянного света. Особенности формирования поляризационных характеристик обратно рассеянного света с начальной линейной поляризацией приводят к эффекту остаточной поляризации, степень которой зависит от рассеивающих свойств среды. Однако практически не исследовано влияние поглощающих свойств среды на спектральное распределение степени остаточной поляризации обратно рассеянного биотканью поляризованного излучения. Такие исследования представляют интерес, поскольку могут явиться основой нового поляризационного метода оценки количественного содержания хромофоров в биоткани.

Эффективность поляризационного метода диагностики биоткани обусловлена различным вкладом рассеяния света в ее поверхностных и глубинных слоях в спектральный состав ортогонально поляризованных компонентов обратно рассеянного света. Исследования разностного спектра интенсивностей ортогонально поляризованных составляющих обратно рассеянного биотканью света позволяют получить информацию о наличии хромофоров в ее приповерхностном слое, исключая глубинные. Такие исследования не проводились и являются актуальными, так как на их основе возможна разработка нового метода исследования приповерхностных слоев биотканей, толщины которых сравнимы с длиной деполяризации в среде зондирующего света.

Во многих биотканях, имеющих фиброзный характер, в том числе в дермальном слое кожной ткани, имеет место определенная оптическая анизотропия. Более того, оптическое двулучепреломление на микроскопическом уровне обнаружено в роговом слое кожной ткани. Флуктуации анизотропии среды не только дают вклад в рассеяние распространяющегося в ней света, но и определенным образом влияют на поляризационные свойства рассеянного излучения. Адекватная интерпретация результатов поляризационных измерений кожной ткани требует исследований влияния оптической анизотропии кожи на поляризационные характеристики рассеянного средой света.

Вышеперечисленные факты и обстоятельства позволяют сформулировать основную цель диссертационной работы и определить круг задач, не затронутых другими исследователями и решаемых в данной работе.

Цель и основные задачи работы

Основной целью диссертационной работы является развитие оптических методов диагностики и мониторинга состояния биотканей, основанных на анализе спектрального состава диффузно отраженного биотканями света и их автофлуоресценции, а также состояния поляризации обратно рассеянного биотканями линейно поляризованного света.

В рамках работы решались следующие задачи:

1. Исследование возможности использования спектрального состава параметра «эффективной оптической плотности» биоткани для количественной оценки содержания в ней хромофоров. Определение условий, при которых различия между спектрами поглощения и «эффективной оптической плотности» биоткани минимальны.

2. Исследование влияния поглощающих свойств биоткани на спектральную зависимость степени поляризации диффузно отраженного света с начальной линейной поляризацией и разработка на основе полученных результатов методики количественной оценки содержания в биоткани хромофоров.

3. .Исследование спектрального состава разностного спектра ко- и кросс-поляризованной составляющих диффузно отраженного биотканью линейно поляризованного излучения и разработка на основе полученных результатов методики определения структуры ее приповерхностного слоя.

4. Разработка поляриметрической методики определения оптической анизотропии рассеивающих сред, в том числе биотканей, и исследование на основе разработанной методики оптической анизотропии кожной ткани.

5. Разработка метода коррекции спектра АФ кожной ткани, основанного на комбинированном использовании результатов измерений спектров АФ и диффузного отражения биоткани.

6. Исследовать УФ возбужденную флуоресценцию модельных образцов, адекватно отражающих структуру и биохимический состав цервикальной ткани в норме и патологии, и на основе полученных результатов сформулировать корреляционное выражение, позволяющее оценивать происходящие в биоткани морфо-функциональные изменения.

Научная новизна работы

Научная новизна работы определяется комплексом впервые выполненных in vivo и in vitro исследований и впервые полученных результатов, которые сводятся к следующему:

1. Впервые исследовано влияние поглощения рассеивающей среды на степень остаточной поляризации обратно рассеянного излучения при зондировании среды линейно поляризованным светом.

2. Разработан новый метод in vivo количественной оценки содержания в биоткани поглощающих компонентов, основанный на измерении спектральной зависимости степени остаточной поляризации диффузно отраженного биотканью линейно поляризованного света.

3. Разработан новый метод in vivo оценки толщины эпидермиса кожной ткани, основанный на измерении разностного спектра интенсивностей ортогонально поляризованных составляющих диффузно отраженного кожей линейно поляризованного света.

4. На основе разработанной поляриметрической методики впервые выявлена оптическая анизотропия кожной ткани на макроскопическом уровне.

5. Разработан новый метод получения истинного спектра АФ кожной ткани путем коррекции проявления в наблюдаемом спектре эффекта внутреннего фильтра, основанной на комбинированном использовании результатов измерений спектров АФ и диффузного отражения кожи.

6. Сформулировано новое корреляционное выражение для оценки морфо-функциональных изменений в цервикальной ткани, включающее в себя комбинации интенсивностей флуоресценции и коэффициентов диффузного отражения биоткани, измеренных на определенных длинах волн.

Практическая значимость

Результаты, полученные в процессе проведенных исследований, существенно расширяют представления о комбинированном методе флуоресцентной и отражательной спектроскопии in vivo биотканей, что в свою очередь может иметь значение для целого ряда применений. Полученные результаты найдут практическое применение в биологии и медицине, в частности, в результате выполнения работы разработан комплекс методик для оценки морфо-функционального состояния биотканей человека, позволяющий в условиях in vivo получать объективную информацию о степени выраженности патологических и функциональных изменений, а также оценивать эффективность лечения.

Полученные в работе результаты использованы в учебном процессе, а также при выполнении исследований по следующим грантам:

• INCO-COPERNICUS (проект № IC15-CT96-0815);

• Грант РФФИ «Государственная поддержка ведущих научных школ РФ» (проект № 96-15-96389);

• Грант РФФИ «Государственная поддержка ведущих научных школ РФ» (проект № 00-15-96667);

• Грант АФГИР «Научно-образовательный центр нелинейной динамики и биофизики» (проект № REC-006);

• Грант Президента РФ на поддержку ведущих научных школ № НШ-25.2003.2;

• Грант Министерства образования Российской Федерации № 01.2003.15221;

• Грант Министерства образования РФ по Программе "Фундаментальные исследования в области естественных и точных наук" № Е02-3.2-498;

• Грант РФФИ № 04-02-16533.

Достоверность результатов диссертации

Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается использованием современной измерительной аппаратуры, апробированных экспериментальных методик, воспроизводимостью результатов экспериментов, а также их согласованием с экспериментальными результатами, полученными другими авторами.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Степень остаточной поляризации обратно рассеянного биотканью света с исходной линейной поляризацией зависит от поглощающих свойств рассеивающей среды, при этом спектральная зависимость степени остаточной поляризации качественно совпадает со спектральной зависимостью параметра «эффективная оптическая плотность», определяемого по спектрам диффузного отражения биоткани.

2. Наличие хромофора в приповерхностном слое биоткани толщиной, сравнимой с длиной деполяризации линейно поляризованного света, проявляется в уменьшении интенсивности разностного спектра ортогонально поляризованных составляющих диффузно отраженного биотканью линейно поляризованного света в спектральной области поглощения хромофора.

3. Результаты исследований оптической анизотропии кожной ткани. Цельная кожная ткань крысы обладает оптической анизотропией на макроскопическом уровне, при этом средняя разность показателей преломления среды для обыкновенного и необыкновенного лучей в спектральном диапазоне 550-700 нм составляет величину порядка 0,00023.

4. Метод коррекции проявления в измеряемом спектре АФ кожи эффекта внутреннего фильтра. Корректирующим фактором служит спектр определяется путем деления измеренного спектра на фактор коррекции.

Апробация результатов

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных и российских конференциях:

1. Всероссийском семинаре «Проблемы и достижения люминесцентной спектроскопии», (Саратов, 1998 г.);

2. Международном междисциплинарном научном семинаре и осенней школе молодых ученых «Методы светорассеяния в механике, биомедицине, материаловедении», (Саратов, 1998 г.);

3. Международной школе для молодых ученых и студентов по Оптике, Лазерной физике и Биофизике (Saratov Fall Meeting SFM'99) (Саратов, 1999);

4. Международной школе для молодых ученых и студентов по Оптике, Лазерной физике и -Биофизике (Saratov Fall Meeting SFM'2000) (Саратов, 2000);

5. Первом Евразийском конгрессе по медицинской физике и инженерии «Медицинская физика-2001» (Москва, 2001);

6. Международной школе для молодых ученых и студентов по Оптике, Лазерной физике и Биофизике (Saratov Fall Meeting SFM'2001) (Саратов, 2001); этом истинный спектр флуорофора кожной ткани

7. 6-ой Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология-наука XXI века», (Пущино, 2002);

8. Международной школе для молодых ученых и студентов по Оптике, Лазерной физике и Биофизике (Saratov Fall Meeting SFM'2002) (Саратов, 2002);

9. Международной школе для молодых ученых и студентов по Оптике, •

Лазерной физике и Биофизике (Saratov Fall Meeting SFM'2004) (Саратов, 2004); и на научных семинарах в Саратовском государственном университете. Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 работ (9 статей и 2 тезисов докладов на научных конференциях).

Личный вклад соискателя

Личный вклад соискателя заключался в участии в постановке задач, проведении экспериментальных исследований, обработке и обсуждении полученных результатов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Содержит 148 страниц машинописного текста, включая 64 рисунка, и список используемых источников, насчитывающий 106 наименований.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Овчинникова, Ирина Алексеевна

Основные результаты и выводы работы можно кратко сформулировать в следующем виде:

1. Исследована возможность и выявлены условия применимости спектральной зависимости параметра «эффективная оптическая плотность», определяемой по спектру диффузного отражения биоткани, для количественной оценки содержания в биоткани хромофоров. Показано, что в случае однородного распределения хромофоров по объему биоткани спектры поглощения и «эффективной оптической плотности» биоткани качественно совпадают в спектральной области, где транспортный коэффициент рассеяния биоткани слабо зависит от длины волны зондирующего излучения. В случае локализации хромофоров в приповерхностном слое биоткани это ограничение снимается, и величина «эффективной оптической плотности» линейно зависит от концентраций содержащихся в биоткани хромофоров.

2. Исследовано влияние поглощения рассеивающей среды на степень остаточной поляризации обратно рассеянного излучения при зондировании многократно рассеивающих сред линейно поляризованным светом. В рамках феноменологического подхода, основанного на статистике оптических путей парциальных составляющих рассеянного света, получено приближенное выражение, описывающее зависимость степени остаточной линейной поляризации обратно рассеянного излучения от оптических характеристик (поглощения и рассеяния) многократно рассеивающей среды, в том числе биоткани. Показано, что спектральная зависимость параметра «степень поляризации» обратно диффузно рассеянного биотканью света с исходной линейной поляризацией зависит от поглощающих свойств среды аналогично спектральной зависимости параметра «эффективная оптическая плотность», определяемой из спектра диффузного отражения биоткани.

3. Количественная оценка содержания основных хромофоров кожной ткани по спектрам АФ кожи возможна путем анализа параметра «эффективная оптическая плотность». В отличие от используемых во флуоресцентном анализе биотканей параметров, введенная величина имеет конкретный физический смысл: она пропорциональна суммарному поглощению биоткани на длинах волн возбуждающего излучения и флуоресценции.

4. Для кожной ткани определяемые по спектрам диффузного отражения и АФ параметры «эффективная оптическая плотность» зондируемой среды и «степень остаточной поляризации» рассеянного средой линейно поляризованного света эффективны для измерения относительного изменения поглощающих свойств среды, где они показывают практически совпадающие результаты.

5. Разработан новый метод оценки состояния приповерхностных слоев биотканей, основанный на анализе контраста полос поглощения в разностном спектре интенсивностей ко- и кросс-поляризованных составляющих диф-фузно отраженного биотканью линейно поляризованного света. Показано, что наличие хромофора в приповерхностном слое толщиной порядка длины деполяризации линейно поляризованного света приводит к уменьшению разности интенсивностей ко- и кросс-поляризованных составляющих диффузно отраженного средой света в спектральном диапазоне поглощения хромофора.

6. Разработана простая поляриметрическая методика определения оптической анизотропии рассеивающих сред, в том числе биотканей, основанная на измерении зависимости параметра Р рассеянного света от угла ориентации исследуемой среды относительно плоскости поляризации зондирующего излучения. Показано, что разработанная методика позволяет оценивать оптическую анизотропию среды и при детектировании обратно рассеянного средой света.

7. Цельная кожная ткань крысы обладает макроскопической оптической анизотропией, при этом средняя разность показателей преломления среды для обыкновенного и необыкновенного лучей в спектральном диапазоне 550 - 700 нм составляет величину порядка 0.00023. Для кожи человека основной вклад в оптическую анизотропию дает дермальный слой. Отсутствие оптической анизотропии в живом эпидермисе позволяет сделать вывод о правомерности использования феноменологической модели релаксации поляризации в рассеивающей среде, основанной на статистике оптических путей рассеянного света, в целях поляризационной диагностики кожи человека.

8. На основе феноменологических моделей для анализа спектров диффузного отражения и АФ кожи предложен и апробирован метод коррекции проявления эффекта внутреннего поглощения в спектрах АФ кожи. Корректирующим фактором служит спектр ^JR^(Я): истинный спектр флуорофора кожной ткани определяется путем деления измеренного спектра на фактор коррекции.

9. На основе проведенных экспериментальных исследований УФ возбужденной (ЯЕХ=337 нм) флуоресценции модельных образцов, адекватно отражающих структуру и биохимический состав цервикальной ткани в норме и патологии, определены параметры, являющиеся комбинацией интен-сивностей флуоресценции и коэффициентов диффузного отражения на определенных длинах, зависящие от изменений структуры биоткани и содержания в ней биохимических компонентов. Сформулировано корреляционное выражение, позволяющее оценивать морфо-функциональные изменения в цервикальной ткани.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю профессору Синичкину Юрию Петровичу за практическую помощь в процессе подготовки диссертационных материалов, многолетнюю наставническую деятельность, внимание и поддержку на протяжении всех лет обучения.

Автор также выражает благодарность педагогам и сотрудникам кафедр оптики и биомедицинской физики и лазерной и компьютерной физики СГУ за оказанную помощь, советы и консультации в ходе работы, в особенности профессорам Валерию Викторовичу Тучину и Дмитрию Александровичу Зимнякову, Вячеславу Ивановичу Кочубею; Алексею Николаевичу Башкато-ву, Правдину Александру Борисовичу, Элине Алексеевне Гениной, Черновой Светлане Павловне, Леониду Евгеньевичу Долотову.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Овчинникова, Ирина Алексеевна, 2005 год

1. Jacques S.L. The role of skin optics in diagnostic and therapeutic uses of lasers // Lasers in Dermatology / Ed. R. Steiner Berlin: Springer-Verlag, 1991. -P. 1-21.

2. Dawson J.B., Barker J. W., Ellis D.J. et al. A theoretical and experimental study of light absorption and scattering by in vivo skin // Phys. Med. Biol. 1980. -Vol. 25. - P. 695-709.

3. Meglinski I. V., Matcher S.J. Quantitative assessment of skin layers absorption and skin reflectance spectra simulation in visible and near-infrared spectral region // Physiological Measurement. 2002. - Vol. 23. - P. 741-753.

4. Andersen P.H., Bjerring P. Non invasive computerized analysis of skin chromophores in vivo by reflectance spectroscopy // Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 1990. - Vol. 7. - 6. - P. 249-257.

5. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1998.

6. Farrell T.J., Patterson M.S., Wilson В. A diffuse theory model of spatially resolved, steady-state diffuse reflectance for the noninvasive determination of tissue optical properties in vivo // Med. Phys. 1992. - Vol. 19. - P. 879-888.

7. Liu H., Boas D. A., Zhang Yu. et al. Determination of optical properties and blood oxygenation in tissue using continuous NIR light // Phys. Med. Biol. -1995.-Vol. 40.-P. 1983-1993

8. Andersen P.H., Bjerring P. Spectral reflectance of human skin in vivo // Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 1990. - Vol. 7. - P. 5-12.

9. Van Gemert M.J.C., Jacques S.L., Sterenborg H.J.C.M., Star W. Skin optics // IEEE Trans. Biomed. Eng. 1989. - Vol. 36. - P. 1146-1154.

10. Fitzpatrick T.B. The validity and practicality of sunreactivity skin types I through VI // Arch Dermatol. 1988. - Vol. 124. - P. 869-871.

11. Синичкин Ю.П., Утц С.Р. Яп vivo отражательная и флуоресцентная спектроскопия кожи человека, изд-во Сар. Ун-та, Саратов, 2001.

12. MacKintosh F.C., Zhu J.X., Pine D.J., Weitz D.A. Polarization memory of multiply scattered light // Phys. Rev. B. 1989. - Vol. 40. - P. 9342-9345.

13. Prahl S.A., van Gemert M.J.C., Welch A.J. Determination the optical properties of turbid media by using the adding-doubling method // Appl. Opt. 1993. -Vol. 32. - P. 559-568.

14. Anderson R.R. Optics of the Skin // Clinical Photomedicine / Eds. Lim H.W., Soter M.A. New York: Marcel Dekker, 1993.

15. Prahl S.A., van Gemert M.J.C., Welch A.J. Determination the optical properties of turbid media by using the adding-doubling method // Appl. Opt. 1993. -Vol. 32. - P. 559-568.

16. Graaff R., Dassel A.C.M., Koelnic M.H. et al. Optical properties of human dermis in vitro and in vivo // Appl. Optics. 1993. - Vol. 32. - 4. - P. 435-446.

17. Roggan A., Minet O., Schroder C., Muller G. The determination of optical tissue properties with double integrating sphere technique and Monte Carlo simulations // Proc. SPIE. 1994. - Vol. 2100. -P. 42-56.

18. Bicout D., Brosseau С., Martinez A.S., Schmitt J.M. Depolarization of multiply scattering waves by spherical difusers: influence of size parameter // Phys. Rev. E. 1994. - Vol. 49. - P. 1767-1770.

19. Kaplan P.D., Kao M.H., Yodh A.G., Pine D.J. Geometric constraints for the design of diffusing-wave spectroscopy experiments // Applied Optics. 1993. -Vol. 32. - P. 3828-3836.

20. Sinichkin Yu.P., Zimnyakov D.A., Giterman V. V. Direct polarization imaging of turbid tissues with CW laser source: potentialities and restrictions // Proc. SPIE. 1999. - Vol. 3598. - P. 258-268.

21. Sankaran V., Walsh J.T. //Proc. SPIE. 2000. - Vol. 4001. - P. 54-62.

22. Saulnier P.M., Zinkin M.P., Watson G.H. // Phys. Rev. B. 1990. - Vol. 42. -P. 2621-2626.

23. Зимняков Д.А., Синичкин Ю.П. О предельном значении степени остаточной поляризации некогерентно обратно рассеянного излучения при многократном рассеянии линейно поляризованного света // Оптика и спектроскопия. 2001. - Т. 91. - 1. - С. 113-119.

24. Zakharov P.V., Zimnyakov D.A., Sinichkin Yu.P. Residual polarization of the backscattered coherent light: the role of effective path statistics // Proc. SPIE. -2001.-Vol. 4242.-P. 66-71.

25. Тинекое Г.Г., Тинеков В.Г. Микроструктура молока и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1972.

26. Van Staveren H.J., Moes C.J.M., van Marie J., Prahl S.A., van Gemert M.J.C. Light scattering in Intralipid-10% in the wavelength range of 400-1100 nm // Appl. Opt. 1991. - Vol. 30. - 31. - P. 4507-4514.

27. Утц C.P., Синичкин Ю.П. Портативный эритемо-меланинометр для дерматологии и косметологии // Вестник дерматологии и венерологии. -1997.-5.-С. 48-54.

28. Knudsen A. Prediction of later hyperbilirubinemia by measurement of skin colour on the first postnatal day and from cord blood bilirubin // Dan. Med. Bull. 1992. - Vol. 39. - P. 193-196.

29. Prahl S. Optical spectra // http://omlc.ogi.edu.

30. Tyo J.S., Pugh E.N., Engheta N. IIJOSA. A. 1998. - Vol. 15. - P. 36740. Schnorrenberg H.J., Hassner R., Hengstebeck M et al. I I Proc. SPIE. - 1994. -Vol. 2326.-P. 113

31. Anderson R.R. Polarized light examination and photography of the skin // Arch. Dermatol. 1991. - Vol. 127. - P. 1000-1005.

32. Kollias N. Polarized light photorgaphy of human skin // Bioengineering of the Skin: Skin Surface Imaging and Analysis / Eds. K.-P. Wilhelm, P. Eisner, E. Berardesca, H. I. Maibach New York: CRC Press, 1997. - P. 95-106.

33. Jacques S.L., Roman J.R., Lee K. Imaging superficial tissues with polarized light // Lasers Surg. Med. 2000. - Vol. 26. - P. 119-129.

34. Jacques S.L., Ramella-Roman J.C., Lee K. Imaging skin pathology with polarized light // J. Biomed. Opt. 2002. - Vol. 7. - 3. - P. 329-340.

35. Bilden P.F., Phillips S.B., Kollias N., Muccini J.A., Drake L.A. Polarized light photography of acne vulgaris // J. Invest. Dermatol. 1992. - Vol. 98. - P. 606. (Abstract).

36. Phillips S. В., Muccini J. A., Bilden P. F. et al. Spectroscopic evaluation of the change in erythema accompanying treatment of psoriatic plaques with a topical steroid // J. Invest. Dermatol. 1993. - Vol. 100. - P. 543. (Abstract).

37. Muccini J.A., Kollias N., Phillips S.B., Anderson R.R. et al. Polarized light photography in the evaluation of photoaging // J. Am. Acad. Dermatol. 1995. -Vol 33.-P. 765-769.

38. Andersen P.H. Reflectance spectroscopic analysis of selected experimental dermatological models with emphasis on cutaneous vascular reactions // Skin Research Technology. 1997. - Vol. 3. - 1. - P. 5-58.

39. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. -М.: Мир, 1986.

40. Nickell S., Hermann М, Essenpreis М., et. al. Anisotropy of light propagation in human skin // Phys. Med. Biol. 2000. - Vol. 45. - P. 2873-2886.

41. Everett M. J., Schoenenberger K., Colston B. W., Da Silva L. B. Birefringence characterization of biological tissue by use of optical coherence tomography // Opt. Lett. 1998. - Vol. 23. - P. 228-230.

42. Yao G., Wang L. V. Two-dimensional depth-resolved Muller matrix characterization of biological tissue by optical coherence tomography // Opt. Lett. 1999. - Vol. 24. - P. 537-539.

43. Delby D.T., Cope M, van der Zee P., Arridge S. et al. Estimation of optical pathlength through tissue from direct time of flight measurement // Phys. Med Biol. 1988. - Vol 33. - P. 1433-1442.

44. Владимиров Ю.А., Потапенко А.Я. Физико-хмические основы фотобиологических процессов. — М.: Высшая школа, 1989.

45. Lakowicz J.R. Principles of Fluorescence Spectroscopy. 2nd ed. New York: Plenum Press. - 1999.

46. Zhadin N.N., Alfano R.R. Correction of the internal absorption effect in fluorescence emission and excitation spectra from absorbing and highly scattering media: theory and experiment // J. Biomed. Opt. 1998. - Vol. 3. -P. 171-186.

47. Coremans J.M.C.C., Ince С., Bruining H.A., Puppels G.J. The NADH fluorescence/UV Reflectance Ratio provides a semi-quantitative measure for NADH fluorometry of blood perfused rat heart // SPIE. Vol.2927. -P.180-190.

48. Jobsis F.F., O'Connor M., Vitale A., Vreman H. Intracellular redox changes in functioning celebral cortex. I. Metabolic effects of epileptiform activity // J. Neurophysiol. 1971. - Vol. 34. - P. 735-749.

49. Kobayashi S., Nishiki K., Kaede K., Ogata E. Optical consequences of blood substitution on tissue oxidation-reduction state fluorometry // J. Appl. Physiol. 1971.-Vol.31.-1.-P. 93-96.

50. Ji S., Chance В., Stuart B.H., Nathan R. Two dimensional analysis of the redox state of the rat celebral cortex in vivo by NADH fluorescence photography // Brain Res. 1977. - Vol. 119. - P. 357-373

51. Ji S., Chance В., Nishiki K., Smith Т., Rich T. Micro-light guides: a new method for measuring tissue fluorescence and reflectance // Am. J. Physiol. -1979. Vol. 236. - 3. - P. 144-156.

52. Richards-Kortum R„ Rava R.P., Petras R.E. et al. Spectroscopic diagnosis of colonic dysplasia// Photochem. Photobiol. 1991. - Vol. 53. - P. 777-786.

53. Bottiroli G., Croce A. C., Locatelli D., et al. Natural fluorescence of normal and neoplastic human colon: a comprehensive "ex vivo"study // Lasers Surg. Med. 1995. - Vol. 16. - P. 48-60.

54. Sterenborg H.J.C.M., Motamedi M., Wagner R.F., et al. In vivo Fluorescence Spectroscopy and imaging of Human Skin Tumours // J. Lasers in Med. Sciece. 1994.-P.191-201.

55. Sterenborg H.J.C.M., Motamedi M., Wagner R.F. et al. In vivo fluorescence spectroscopy for diagnosis of skin diseases // Proc SPIE. 1995. - Vol. 2324. -P. 32-38.

56. Kapadia C.R., Cutzuzolla F.W. et al. Laser-induced fluorescence spectroscopy of human colonic mucosa// Gastroenterology. 1990. - Vol. 99. - P. 150-157.

57. Schomacker К. Т., Frisoli J. К., Compton С. С., et al. Ultraviolet laser-induced fluorescence of colonic tissue: basic biology and diagnostic potential // Lasers Surg. Med. 1992. - Vol. 12. - P. 63-78.

58. Cothren R.M., Richards-Kortum R., Sivak M. V. et al Gastrointerstinal tissue diagnosis by laser-induced fluorescence spectroscopy at endoscopy // Gastrointest. Endosc. 1990. - Vol. 36. - P. 105-111.

59. Bottiroli G., Marchesini R., Croce A. C., Dal Fante M., Cuzzoni C., Di Palma S., Spinelli P. Autofluorescence of normal and tumor mucosa of human colon, a comprehensive analysis // SPIE Proc. 1993. - Vol.1887. () 205-212.

60. Gillies R., Kollias N. An endogeneous dermal fluorescence band that may serve as a quantitative marker of aging and photoaging // Biomedical Optical Spectroscopy and Diagnostics, Spring Topical Meetings, Abstracts. Orlando, Florida, 1998. - P.79-81.

61. Galeotti Т., Van Rossum G. D., Mayer D. H., Chance B. On the fluorescence of NAD(P)H in whole-cell preparations of tumors and normal tissues // Eur. J. Biochem. 1970. - Vol. 17. - P. 485-496.

62. Sterenborg H.J.C.M., Saarnak A.E., Frank R., Motamedi M. Evaluation of spectral correction techniques for fluorescence measurements on pigmented lesions in vivo // J. Photochemistry&Photobiology. 1996. - Vol. 35. -P. 159-165.

63. Leffell D.J., Stetz M.L., Milstone L.M., Deckelbaum L.I. In vivo fluorescence of human skin // Arch. Dermatol. 1988. - Vol. 124. - 10. - P. 1514-1518.

64. Yang Yu., Katz A., Celmer E. J., et al. Zurawska-Szczepaniak M., Alfano R. R. Fundamental differences of excitation spectrum between malignant and bening breast tissues // Photochem. Photobiol. 1997. - Vol. 66(4). P. 518-522.

65. Bottiroli G., Balzarini P., Croce A. C., et al Autofluorescence properties of colonic mucosa: dependence on excitation wavelength // Proc. SPIE 2927, ( ) 173-179.)

66. Galeotti Т., van Rossum G.D., Mayer D.H., Chance B. On the fluorescence of NAD(P)H in whole-cell preparations of tumors and normal tissues // Eur. J. Biochem. 1970. - Vol. 17. - P. 485-496.

67. Andersson P.S., Montan S., Svanberg S. Multispectral system for medical fluorescence imaging // IEEE J. Quant. Electr. 1987. - Vol. 23. - P. 1798-1805.

68. Andersson-Engels S., Johansson J., Svanberg S. Medical diagnostic system based on simultaneous multispectral fluorescence imaging // Appl. Optics. -1994. Vol. 33(34). - P. 8022-8029.

69. Bigio I.J., Bown S.G., Briggs G. et al. Diagnosis of breast cancer using elastic-scattering spectroscopy: preliminary clinical results // J. Biomed. Opt. -2000.-Vol. 5.-2.-P. 221-228.

70. Chernova S.P., Pravdin A.B., Sinichkin Yu.P., Tuchin V.V., Vari S.G. Physical modeling of tissue fluorescence: phantom development // Proc. SPIE. 1999. Vol. 3568. P. 66-71.

71. Чернова С.П. Исследованиеспектров флуоресценции многослойных биотканей ex vivo и на физических моделях: Дис. . канд. физ.-мат. наук. Саратов, 2002. 196с.