Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Спектроскопические исследования биотканей и суспензий клеток применительно к задачам лазерной диагностики и терапии

ВАК РФ 03.00.02, Биофизика

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Ярославская, Анна Никитична

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА ПЕРВАЯ. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

БИОТКАНЕЙ - ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Гониофотометрические исследования биообъектов.

1.2 Спектроскопия интегрирующих сфер.

1.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния.

ГЛАВА ВТОРАЯ. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ СИЛЬНОРАССЕИВАЮЩИХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ ИНТЕГРИРУЮЩИХ СФЕР.

2.1. Спектрофотометрия с использованием интегрирующих сфер.

2.2. Инверсный метод Монте-Карло.

2.3. Алгоритм статистического моделирования методом Монте-Карло.

2.4. Реализация метода Монте-Карло для среды с фазовой функцией Гегенбауэра и с произвольной фазовой функцией.

2.5. Реализация метода Монте-Карло с угловым разрешением.

2.6. Учет вклада рассеянного излучения в сигнал, регистрируемый детектором коллимированного пропускания.

2.7. Ускоренный алгоритм расчета сигнала на детекторе коллимированного пропускания методом Монте-Карло.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Спектроскопические исследования биотканей и суспензий клеток применительно к задачам лазерной диагностики и терапии"

Актуальность темы.

Стремительное развитие новых оптических методов, используемых в различных областях медицины, таких как внутренняя термотерапия, фотодинамическая терапия, оптическая томография, оптическая биопсия, обусловило необходимость определения оптических свойств человеческих тканей. Точное определение оптических свойств биообъектов in vivo - чрезвычайно сложная задача. Часто не представляется возможным адекватно учесть все параметры, оказывающие влияние на оптические свойства тканей живого организма. Во многих случаях, для точной дозиметрии терапевтических, хирургических и диагностических применений лазеров, используются оптические свойства, полученные на интактных тканях in vitro. Однако, даже интактные биоткани представляют собой исключительно сложные с оптической точки зрения структуры. Прямые методы определения оптических свойств биотканей in vitro, такие как измерение фазовой функции рассеяния или коэффициента экстинкции, предполагают использование оптически тонких образцов и не предоставляют исчерпывающей информации об оптических свойствах исследуемого объекта. Косвенные методы, такие как спектрофотометрия с интегрирующими сферами, предполагают использование модели распространения излучения в исследуемой ткани. Ситуация осложняется тем, что электромагнитное излучение видимого и ИК диапазонов (в отличие, например, от рентгеновского излучения) не только поглощается, но и рассеивается многими тканями. Причем в большинстве тканей вероятность рассеяния света значительно превышает вероятность поглощения. Поэтому, для точного определения оптических свойств биотканей in vitro необходимо правильное описание процессов распространения света в исследуемой среде. Кроме проблем математического моделирования процессов распространения излучения в биотканях и адаптации экспериментального оборудования для проведения измерений на биотканях, существуют дополнительные трудности, связанные с интерпретацией экспериментальных данных. Все вышеизложенное свидетельствует о необходимости дальнейшего исследования процесса распространения электромагнитного излучения видимого и ИК диапазонов в биотканях, развития и усовершенствования методов определения оптических свойств биообъектов, разработки методик приготовления биообразцов, минимально изменяющих оптические свойства живых тканей, и точного определения оптических свойств биотканей in vitro.

К моменту начала данной работы (1991 год) опубликованные в литературе данные по оптическим свойствам биотканей были немногочисленны и часто противоречивы. Существовавшие методы определения оптических свойств не позволяли адекватно учесть особенности геометрии измерений и разнообразие оптических свойств, присущих биотканям. Поэтому настоящая диссертационная работа посвящена исследованию процесса распространения электромагнитного излучения видимого и ИК диапазонов в биотканях, развитию и усовершенствованию оптических методов определения свойств биообъектов, а также исследованию оптических свойств ряда биотканей in vitro.

Целью настоящей диссертационной работы является: усовершенствование оптических методов определения свойств биообъектов, а также исследование оптических свойств ряда биотканей и суспензий клеток in vitro в видимом и ближнем ИК диапазонах.

Задачи, решаемые в работе: Реализация вычислительного алгоритма, позволяющего определять индикатрису рассеяния оптически толстых образцов мутных сред с френелевскими границами для произвольной фазовой функции рассеяния;

Разработка методики обработки данных спектрофотометрических измерений, позволяющая учесть вклад рассеянного излучения в сигнал коллимированного пропускания;

Проведение гониофотометрических исследований ряда биообъектов с целью экспериментального определения их фазовых функций рассеяния; Исследования влияния аппроксимации фазовых функций рассеяния биообъектов на оптические свойства последних, определяемые по данным спектрофотометрических измерений с интегрирующей сферой;

Определение оптических свойств ряда тканей мозга человека, пересаженных опухолей эмбриона цыпленка, а также суспензий опухолевых клеток посредством спектрофотометрии с интегрирующей сферой;

Исследование водного обмена хрусталика глаза человека с помощью конфокальной микроспектроскопии КР.

Новые научные результаты и положения, выносимые на защиту:

1. Алгоритм реализации метода статистических испытаний с угловым разрешением, позволяющий вычислять индикатрису рассеяния образцов мутных сред для произвольной фазовой функции рассеяния среды и существенно сократить временные затраты на расчет сигнала коллимированного пропускания оптически толстых образцов тканей.

2. При больших оптических толщинах (>3) и высокой анизотропии (>0.8) образца, многократно рассеянный свет дает существенный вклад в измеряемый сигнал и должен учитываться в процессе моделирования.

3. Для аппроксимации фазовой функции рассеяния белым веществом мозга человека и миокардом свиньи достаточно использовать функцию Хени-Гринштейна, а для моделирования процесса однократного рассеяния цельной кровью человека необходимо использовать функцию Ми.

4. Оптические свойства ряда биотканей, а именно: коэффициенты поглощения, коэффициенты рассеяния и факторы анизотропии тканей мозга человека в нативном и коагулированном состоянии в спектральном диапазоне от 400 до 1100 нм, пересаженных опухолей хориоаллантоисной мембраны и мембраны желточного мешка эмбриона цыпленка, а также концентрированных суспензий раковых клеток (мелкоклеточная карцинома легкого ОАТ 75) в спектральном диапазоне от 600 до 900 нм.

5. Метод мониторинга водного обмена хрусталика, основанный на применении конфокальной КР-микроспектроскопии как средства регистрации и тяжелой воды как внешнего маркера.

Научная новизна работы заключается в том, что

- разработан алгоритм реализации метода статистических испытаний с угловым разрешением для моделирования индикатрисы рассеяния оптически толстых образцов с произвольными фазовыми функциями рассеяния и с френелевскими границами, существенно сокращающий временные затраты на расчет сигнала коллимированного пропускания по сравнению со стандартным алгоритмом;

- впервые определены коэффициенты поглощения /ла, коэффициенты рассеяния /4, факторы анизотропии g следующих тканей мозга человека в условиях in vitro: таламус, мост, мозжечок, а также опухоль менингиома в диапазоне длин волн от 400 до 1100 нм;

- впервые проведено определение и сравнение коэффициентов поглощения ¡иа, коэффициентов рассеяния /4, факторов анизотропии g и приведенных коэффициентов рассеяния /4' пересаженных опухолей хориоаллантоисной мембраны и мембраны желточного мешка эмбриона цыпленка, а также концентрированных суспензий раковых клеток (мелкоклеточная карцинома легкого ОАТ 75) для спектрального диапазона от 600 до 900 нм;

- впервые предложен и реализован метод мониторинга водного обмена интактного хрусталика глаза человека посредством конфокальной микроспектроскопии КР.

Практическая значимость работы:

В работе проведены измерения и определены оптические свойства ряда тканей мозга человека, в нативном и коагулированном состоянии, в диапазоне длин волн от 400 до 1100 нм. Исследованы следующие ткани мозга человека: белое вещество мозга, серое вещество мозга, таламус, мост и мозжечок. Также проведены исследования опухолевых тканей мозга, таких как менингиома и астроцитома. Выполнен статистический анализ полученных данных. Оптические свойства моста, мозжечка, таламуса и опухоли менингиомы измерены впервые. В настоящее время полученные в данной работе результаты используются при планировании и оптимизации клинической процедуры внутренней лазерной термотерапии глубоко лежащих опухолей мозга человека.

Кровь является одной из важнейших биологических жидкостей, и поэтому особое внимание было уделено исследованию процесса распространения излучения в цельной крови человека, определены ее оптические свойства на длине волны 633 нм.

В процессе развития и апробации новых оптических методов терапии и диагностики необходимо довольно сложное тестирование на живых организмах и тканях. Подобное тестирование можно существенно упростить, если заменить живые ткани суспензиями живых клеток. Для этого необходимо удостовериться, что оптические свойства и в том и в другом случае одинаковы. В данной работе были проведены измерения и сравнение оптических свойств пересаженной опухоли хориоаллантоисной мембраны эмбриона цыпленка, пересаженной опухоли желточного мешка эмбриона цыпленка, а также суспензии опухолевых клеток (мелкоклеточная карцинома легкого ОАТ 75). Вышеуказанные опухоли часто используются в качестве альтернативы тестирования на животных. Было показано, что для целей тестирования и развития таких оптических методов терапии, как например, фотодинамическая терапия, и диагностики, как например,

Доплеровская спектроскопия, возможно использование суспензии опухолевых клеток вместо опухоли хориоаллантоисной мембраны эмбриона цыпленка.

Метод конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния (KP) впервые применен для мониторинга водного обмена в хрусталике глаза человека. Водный обмен играет существенную роль в метаболизме хрусталика, поскольку в процессе развития катаракты уменьшается водная проницаемость фибриллярных мембран хрусталика, что приводит к изменению распределения воды и водного обмена внутри последнего. В связи с этим, исследование динамики водного обмена хрусталика представляется важным направлением в изучении его метаболизма. Полученные данные показывают, что предложенный в настоящей работе метод мониторинга водного обмена хрусталика является перспективным инструментом исследования процессов старения и формирования катаракты хрусталика глаза.

Апробация работы:

Материалы, изложенные в диссертации, докладывались на следующих конференциях и симпозиумах:

International Symposium on Optical Methods in Biomedical Diagnostics and Therapy.

Саратов, Россия. 1992.

Cell and Biotissue Optics: Application in Laser Diagnostics and Therapy. Москва

Нижний Новгород, Россия. 1993.

Biomedical Optics - Europe'93. Budapest, Hungary. 1993.

34th Annual Meeting of the Association for Eye Research. Granada, Spain. 1993.

- Biomedical Optics'94. Los Angeles, USA. 1994.

Biomedical Optics - Europe'94. Lille, France. 1994.

Biomedical Optics - Europe'95. Barcelona, Spain. 1995.

- Biomedical Optics'96. San Jose, USA. 1996.

6th International Conference on Laser Application in Life Science. Jena, Germany. 1996.

- Biomedical Optics'97. San Jose, USA. 1997. Biomedical Optics - Europe'97. San-Remo, Italy. 1997.

- Biomedical Optics'98. San Jose, USA. 1998. Biomedical Optics-Europe'98. Stockholm, Sweden. 1998.

- OSA Annual Meeting'98. Baltimore, USA. 1998.

- Biomedical Optics'99. San Jose, USA. 1999.

Публикации: По материалам диссертации опубликовано 23 статьи и 1 тезисы доклада (в отечественных и зарубежных научных изданиях).

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы.

Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Ярославская, Анна Никитична

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1) Реализован метод Монте-Карло с угловым разрешением, позволяющий моделировать индикатрису рассеяния оптически толстых образцов с произвольными фазовыми функциями рассеяния и с френелевскими границами. Предлагаемая версия МК является удобным и эффективным средством планирования и обработки результатов гониофотометрических экспериментов. Открывается возможность моделирования распространения света в образцах, для которых неизвестна аналитическая аппроксимация фазовой функции. В подобных случаях достаточно использовать экспериментальную индикатрису однократного рассеяния оптически тонкого образца.

2) Разработана методика обработки данных спектрофотометрических измерений, позволяющая учесть вклад рассеянного излучения в сигнал коллимированного пропускания. Проведено исследование влияния вклада однократного и многократного рассеяния падающего пучка на измеряемый сигнал коллимированного пропускания. Результаты численных тестов показывают, что при больших оптических толщинах (>3) и высокой анизотропии (>0.8) образца, многократно рассеянный свет дает существенный вклад в измеряемый сигнал коллимированного пропускания и, следовательно, должен учитываться в процессе моделирования.

3) Предложена модификация метода Монте-Карло, позволяющая существенно сократить временные затраты на расчет сигнала коллимированного пропускания оптически толстых образцов тканей. В частности установлено, что при моделировании процесса распространения излучения в модельных средах с оптическими свойствами, типичными для биотканей, при стандартных условиях проведения эксперимента, временные затраты на вычисление коллимированного пропускания образца сокращаются в 10 - 1000 раз, по сравнению с использованием стандартного алгоритма МК.

4) Проведены гониофотометрические исследования образцов цельной крови человека, белого вещества мозга человека и миокарда свиньи на длине волны 633 нм. Результаты исследований показали, что:

Использование различных аппроксимаций фазовой функции рассеяния приводит к различиям в определяемых оптических свойствах крови. Полученные результаты свидетельствуют, что из трех исследованных фазовых функций функция Ми наиболее адекватно описывает процесс однократного рассеяния света цельной кровью человека;

Для описания процесса однократного рассеяния в белом веществе мозга можно использовать как функцию Хени-Гринштейна, так и функцию Гегенбауэра. Использование различных аппроксимаций фазовой функции рассеяния не приводит к существенным различиям в определяемых оптических свойствах белого вещества мозга человека. Результирующие коэффициенты поглощения, рассеяния и фактор анизотропии практически одинаковы, несмотря на то, что функция Гегенбауэра точнее, чем функция Хени-Гринштейна, аппроксимирует форму экспериментальной индикатрисы однократного рассеяния белого вещества мозга человека;

Гониофотометрические исследования миокарда свиньи свидетельствуют о том, что функция Хени-Гринштейна адекватно аппроксимирует фазовую функцию рассеяния данной ткани.

5) Результаты численного моделирования методом Монте-Карло показали, что среды с одинаковыми значениями (ца, /ич, /7), но разными фазовыми функциями, могут иметь различные значения диффузионного отражения и полного пропускания. Последнее означает, что, кроме фактора анизотропии /7, имеет место влияние более высоких моментов фазовой функции рассеяния на результирующее распределение рассеянного средой света.

В диапазоне длин волн от 400 до 1100 нм были определены оптические свойства следующих тканей человеческого мозга в условиях in vitro: белое вещество мозга, серое вещество мозга, таламус, мост, мозжечок, а также опухоль менингиома. Оптические свойства нормальных тканей были измерены как в нативном, так и в коагулированном состоянии. Оптические свойства моста, мозжечка, таламуса и опухоли менингиомы измерены впервые. Результаты спектрофотометрических исследований тканей мозга человека позволяют сделать следующие выводы:

Оптимальным для лазерной термотерапии является диапазон длин волн между 1000 и 1100 нм, где глубина проникновения лазерного излучения в ткань максимальна. Таким образом, Nd-YAG лазер (1=1064 нм) является близким к оптимальному инструментом для осуществления лазерной термотерапии при заболеваниях мозга;

Изменение оптических свойств тканей мозга в результате коагуляции является важным фактором, который может существенно повлиять на распределение оптического излучения в ткани. В силу того, что в результате коагуляции уменьшается эффективная глубина проникновения излучения для всех исследованных тканей, представляется целесообразным стремиться к уменьшению мощности и полной дозы падающего излучения и по возможности ограничению эффекта лазерного воздействия гипертермией, которая, в отличие от коагуляции, не приводит к изменению структуры тканей;

Сравнение результатов компьютерного моделирования сеанса JITT с данными ЯМР томографии, полученными после терапевтической процедуры коагуляции опухоли астроцитомы белого вещества мозга человека, свидетельствует о том, что оптические свойства мозга человека, измеренные в данной работе in vitro, предоставляют адекватную информацию, которую можно эффективно использовать для моделирования процесса взаимодействия излучения с тканями мозга человека in vivo для планирования терапевтической процедуры ЛТТ. Проведено определение и сравнение оптических свойств пересаженных опухолей хориоаллантоисной мембраны и мембраны желточного мешка эмбриона цыпленка, а также концентрированных суспензий раковых клеток (мелкоклеточная карцинома легкого О AT 75). Значения коэффициентов поглощения ца, коэффициентов рассеяния Us, факторов анизотропии g и приведенных коэффициентов рассеяния д/ получены для спектрального диапазона от 600 до 900 нм. Сравнение оптических свойств исследованных опухолей и концентрированных суспензий опухолевых клеток позволяет сделать следующие выводы:

Опухоли хориоаллантоисной мембраны, так же как и концентрированные суспензии раковых клеток, имеют низкий коэффициент поглощения по сравнению с опухолями мембраны желточного мешка. Коэффициенты рассеяния и факторы анизотропии различны у всех трех видов образцов; Приведенные коэффициенты рассеяния опухолей хориоаллантоисной мембраны и концентрированных суспензий опухолевых клеток, так же как и коэффициенты поглощения данных тканей, близки по значениям. Проведенные тесты показали, что около 90% опухолевых клеток выживают в данных экспериментальных условиях. Следовательно, концентрированные суспензии опухолевых клеток могут использоваться в качестве оптической модели опухоли хориоаллантоисной мембраны эмбриона цыпленка в условиях in situ для развития и апробации новых диагностических и терапевтических процедур. Проведено исследование водного обмена хрусталика глаза человека посредством спектроскопии комбинационного рассеяния. Результаты исследования показали, что:

Конфокальная микроскопия комбинационного рассеяния обеспечивает временное и пространственное разрешение, достаточное для надежной и точной регистрации динамики водного обмена в хрусталике глаза человека;

Предложенная модель водного обмена позволяет получить среднее по объему хрусталика значение коэффициента диффузии;

Предложенный в настоящей работе метод мониторинга водного обмена хрусталика, основанный на применении конфокальной КР-микроспектроскопии как средства регистрации и тяжелой воды как внешнего маркера, является перспективным инструментом исследования процессов старения и формирования катаракты хрусталика глаза.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору, д.ф.-м.н. В.В.Тучину за поддержку работы; к.б.н. Н.Л. Корнеевой, к.ф.-м.н. А.В.Приезжеву, к.ф.-м.н. И.Л.Максимовой, к.м.н. Т.Н.Семеновой, к.ф.-м.н. С.Н.Татаринцеву, к.ф.-м.н. И.В.Ярославскому, профессору J.Greve, доктору C.Otto, профессору G.F.J.M.Vrensen, доктору G.J.Puppels, I.Segers-Nolten, доктору H.J.Schwarzmaier, доктору A.Vervoorts, профессору J.Moser, профессору R.Bayer, профессору H.D.Battarbee, профессору J.Rodriguez, а также всем сотрудникам кафедры оптики физического факультета СГУ за поддержку, сотрудничество и квалифицированные консультации; А.А.Александрову и к.т.н. Н.П.Митяшину за огромную помощь в оформлении рукописи; моей семье и особенно дочери Анастасии за проявленные терпение и поддержку.

Заключение

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Ярославская, Анна Никитична, Саратов

1. Richards-Kortum R., Sevick-Muraca E. Quantitative optical spectroscopy for diagnostics. //Annu. Rev. Phys. Chem, 1996. Vol.47. -P.555-606.

2. Optical Tomography, Photon Migration and Model Media: Theory, Human Studies, and Instrumentation. // Ed. by B.Chance, R.Alfano. Proc.: SPIE 2389, 1995.

3. Schuitmaker J.J., Baas P., van Leengoed H.L., van der Meulen F.W., Star W.M., van Zandwijk N. Photodynamic therapy: a promising new modality for the treatment of cancer. // J. Photochem. Photobiol. B, 1996. Vol.34. - P.3-12.

4. Laser-induced Interstitial Thermotherapy. // Ed. by Muller G., Roggan A. SPIE Press, PM25, 1995.

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

6. Das В.В., Liu F., Alfano R.R. Time-resolved fluoresence and photon migration studies in biomedical and random media. // Rep.Prog.Phys., 1997. Vol.60. - P.227-292.

7. Bolin F.P., Preuss L.E., Taylor R.C., Ference J. Refractive index of some mammalian tissues using a fiber optic cladding method. // Appl.Opt, 1989. Vol.28. - P.2297-2305.

8. Flock S.T., Wilson B.C., Patterson M.S. Total attenuation coefficient and scattering phase function of tissues and phantom materials at 633 nm. // Med.Phys., 1987. Vol.14.1. P.835-841.

9. Jacques S.L., Alter C.A., Prahl S.A. Angular dependance of HeNe laser light scattering by human dermis. // Lasers in Life Sciences, 1987. Vol.1. - P.309-333.

10. Peters V.G., Wyman D.R., Patterson M.S., Frank G.L. Optical properties of normal and deseased human tissues in the visible and near-infrared. // Phys.Med.Biol., 1990. Vol.35. - P.1317-1334.

11. Van der Zee P., Essenpreis M., Delpy D.T. Optical properties of brain tissue. // Proc. SPIE, 1993,-Vol.1888.-P.454-465.

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

13. Taddeucci A., Martelli F., Barilli M., Ferrari M., Zaccanti G. Optical properties of brain tissue. // J.Biomed. Opt., 1996. Vol.1. - P. 117-123.

14. Zdrojkowski R.J., Longini R.L. Optical transmission through whole blood illuminated with high collimated light. // J.Opt.Soc.Am., 1969. Vol.59(8). - P.898-903.

15. Steinke J.M., Shepherd A.P. Diffuse reflectance of whole blood: model for a diverging light beam. // IEEE Trans. Biomed. Eng., 1987. Vol.BME-34. - P.826-834.

16. Pedersen G.D., McCormick N.J, Reynolds L.O. Transport calculations for light scattering in blood. // Biophys.J., 1976. Vol.16. - P.199-207.

17. Reynolds L.O., McCormick N.J. Approximate two-parameter phase function for light scattering. //J.Opt.Soc.Am., 1980. Vol.70. -P.1206-1212.

18. Reynolds L., Johnson C., Ishimaru A. Diffuse reflectance from a finite blood medium: applications to the modeling of fiber optic catheters. // Appl.Opt., 1976. Vol.15. -P.2059-2067.

19. Yaroslavsky A.N., Yaroslavsky I.V., Goldbach T., Schwarzmaier H.-J. Influence of the Scattering Phase Function Approximation on the Optical Properties of Blood Determined from the Integrating Sphere Measurements. // JBMO, 1999. Vol.4(01). - P.47-53.

20. Joseph J.H., Wiscombe W.J., Weinman J. A. The 5-Eddington approximation of radiative flux transfer. // J.Atm.Sci., 1976. Vol.33. - P.2452-2459.

21. Fecht I., Johnson M. Non-contact, scattering-independent water absorption measurement using a falling stream and integrating sphere. // Meas.Sci.Technol., 1999. Vol. 10(7). -P.612-618.

22. Milburn D.I., Hollands K.G.T., Kehl O. On measurement techniques for the spectral absorptance of glazing materials in the solar range. // Solar Energy, 1998. Vol.62(3). -163-168.

23. Zhang Z., Modest M.F. Temperature-dependent absorptances of ceramics for Nd:YAG and C02 laser processing applications. // J.Heat.Transfer, 1998, Vol. 120(2). - P.322-327.

24. Ulbricht R. Die Bestimmung der mittleren räumlichen Lichtintensität durch nur eine Messung. // Electrotech.Z., 1900. Vol.21. - P.595-597.

25. Taylor A.H. The measurement of diffuse reflection factors and a new absolute reflectometer. // J.Opt.Soc.Am., 1920. Vol.4. - P.9-23.

26. Jacquez J.A., Kuppenheim H.F. Theory of the integrating sphere. // J.Opt.Soc.Am., 1955. -Vol.45.-P.460-470.

27. Clare J.F. Comparison of four analytic methods for the calculation of irradiance in integrating spheres, J.O.S.A. (A). // Optics,Image,Science, Vision, 1998. Vol.15 (12). -P.3086-3096.

28. Pickering J.W., Moes C.J.M., Sterenborg H.J.C.M, Prahl S.A., van Gemert M.J.C. Two integrating spheres with an intervening scattering sample. // J.Opt.Soc.Am., 1992. Vol.A 9. -P.621-631.

29. Pickering J.W., Prahl S.A., van Wieringen N., Beek J.F., Sterenborg H.J.C.M.,van Gemert M.J.C. Double-integrating-sphere system for measuring the optical properties of tissue. // Appl.Opt., 1993. Vol.32. - P.399-410.

30. Qilesiz I.F., Welch A.J. Optical properties of human aorta: are they affected by cryopreservation? // Las.Surg.Med., 1994. Vol. 14. - P.396-402.

31. Firbank M., Hiraoka M., Essenpreis M., Delpy D.T. Measurement of the optical properties of the scull in the wavelength range 650-950 nm. // Phys.Med.Biol, 1993. V38. - P.503-510.

32. Verkruysse W., Nilsson A.M., Milner T.E., Beek J.F., Lucassen G.W., van Gemert M.J.C. Optical absorption of blood depends on temperature during a 5 ms laser pulse at 586 nm. // Photochem.Photobiol., 1998. Vol.67(3). -P.276-281.

33. Wan S., Anderson R.R., Parrish J.A. Analytical modeling for the optical properties of the skin with in vitro and in vivo applications. // Photochem.Photobiol., 1981. Vol.43. -P.493-499.

34. Van Gemert M.J.C., Berenbaum M.C., Gijsbers G.H.M. Wavelength and light-dose dependence in tumor phototherapy with hematoporphyrin-derivative. // Brit.J.Cancer, 1985,- Vol.52. -P.43-49.

35. Kubelka P. New contribution to the optics of intensively light-scattering materials. Part I. // J.Opt.Soc.Am., 1948. Vol.38. - P.448-457.

36. Wilson B.C., Patterson M.S., Flock S.T. Indirect versus direct techniques for the measurement of the optical properties of tissues. // Photochem.Photobiol., 1987. Vol.46. - P.601-608.

37. Jacques S.L., Prahl S.A. Modeling optical and thermal distributions in tissue during laser irradiation. // Las.Surg.Med., 1987. Vol.6. - P.494-503.

38. Prahl S.A. Light Transport in Tissue: PhD dissertation. The University of Texas at Austin, Austin, Texas, 1988.

39. Ishimaru A. Wave Propagation and Scattering in Random Media. New York: Academic Press, 1978,- Vol.1.

40. Cheong W.-F., Prahl S.A., Welch A.J. A review of the optical properties of biological tissues. // IEEE J.Quantum Electron., 1990. Vol.26. - P.2166-2185.

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

42. Graaf R., Koelink M.H., de Mul F.F.M., Zijlstra W.G., Dassel A.C.M. Condensed Monte Carlo simulations for the description of light transport. // Appl.Opt., 1993. Vol.32. -P.426-434.

43. Torres J.H., Welch A.J., Qilesiz I., Motamedi M. Tissue optical property measurements: overestimation of absorption coefficient with spectrophotometric techniques.

44. Las.Surg.Med., 1994. Vol.14. - P.249-257.

45. Wang L.H., Jacques S.L. Error estimation of measuring total interaction coefficients of turbid media using collimated light transmission. // Phys.Med.Biol., 1994. Vol.39. -P.2349-2354.

46. Yaroslavsky I.V., Yaroslavsky A.N., Goldbach Т., Schwarzmaier H.-J. Inverse hybrid technique for the determination of the optical properties of turbid media. // Appl.Opt., 1996. Vol.35. - P.6797-6809.

47. Кери П.Р. Применение спектроскопии KP и РКР в биохимии. М.: Мир, 1985.

48. Richards-Kortum R., Mahavedan-Jansen A. Raman spectroscopy for detection of cancers and precancers. // J.Biomed.Opt., 1996. Vol.l(l). - P.31-70.

49. Mahavedan-Jansen A., Mitchell M.F., Ramanujam N., Malpica A., Thompson S., Utzinger U., Richards-Kortum R. Near-infrared Raman spectroscopy for in vitro detection of cervical precancers. // Photochem.Photobiol., 1998. Vol.68(l). - P.123-132.

50. Greve J., Puppels G.J. Raman microspectroscopy of single whole cells, Advances in spectroscopy, 20A, Biomolecular spectroscopy. // Pt. A Eds. Clark R.J.H., Hester R.E. -N.Y.: J.Willey & Sons Ltd, 1993. P.231-265.

51. Tanaka K., Pacheco M.T.T., Brenan J.F. Compound paraboilic concentrator probe for efficient light collection in spectroscopy of biological tissue. // Appl.Opt., 1996. Vol.35. - P.758-763.

52. Nie S., Bergauer K.L., Ho J.J. Applications of near-infrared Fourier transform Raman spectroscopy in biology and medicine. // Spectroscopy, 1990. Vol.5 (7). - P.24-32.

53. Smeets M.H., Vrensen G.F., Otto K., Puppels G.J., Greve J. Local variations in protein structure in the human eye lens: a Raman microspectroscopic study.

54. Biochem.Biophys.Acta, 1993. Vol.1164(3). - P.2366-242.

55. Siebinga I., Vrensen G.F., Otto K., Puppels G.J., De-Mul F.F., Greve J. Aging and changes in protein conformation in the human lens: a Raman microscopic study.

56. Exp.Eye.Res., 1992. Vol.54(5). - P.759-767.

57. Mizuno A., Ozaki Y. Aging and cataractous process of the lens detected by laser Raman spectroscopy. // Lens.Eye.Toxic.Res., 1991. Vol.8(2-3). - P.177-187.

58. Duindam J.J., Vrensen G.F., Otto C., Greve J. Cholesterol, phospholipid, and protein changes in focal opacities in the human eye lens. // Invest.Ophtalmol.Vis.Sci., 1998. -Vol.39(l). P.94-103.

59. Paterson C.A., Zeng J., Husseini Z., Borchman D., Delamere N.A., Garland D., Jimenez-Asensio J. Calcium ATPase activity and membrane structure in clear and cataractous human lenses. // Curr.Eye.Res, 1997. Vol. 16(4). - P.333-338.

60. Borchman D., Lambda O.P., Ozaki Y., Czarnecki M.A. Raman structural characterization of clear human lens lipid membranes. // Curr.Eye.Res., 1993. Vol.l2(3). - P.279-284.

61. Borchman D., Ozaki Y., Lambda O.P., Byrdwell W.C., Czarnecki M.A., Yappert M.C. Structural characterization of clear human lens lipid membranes by near-infrared Fourier transform Raman spectroscopy. // Curr.Eye.Res., 1995. Vol.l4(6). - P.511-515.

62. Bernstein P.S., Yoshida M.D., Katz N.B., McClane R.W., Gellermann W. Raman detection of macular carotenoid pigments in intact human retina. // Invest.Ophalmol.Vis.Sci., 1998. -Vol.39(ll). -P.2003-2011.

63. Bertoluzza A., Fagnano S., Monti P. Raman spectra of the human lens in relation to pathology and the anticataract effect of drugs. // J.RamanSpectr., 1994. Vol. 17(1). -P.133-137.

64. Bauer N.J., Motamedi M., Wicksted J.P., March W.F., Webers C.A., Hendrikse F. Noninvasive assessment of ocular pharmokinetics using confocal Raman spectroscopy.

65. J.Ocul.Pharmacol.Ther., 1999. Vol.l5(2). - P.123-124.

66. Berger A.J., Itzkan I., Feld M.S. Feasibility of measuring blood glucose concentration by near-infrared Raman spectroscopy. // Spectrochem. Acta. A. Mol.Biomol.Spectrosc., 1997. Vol.53A(2). - P.287-292.

67. Brennan-3rd J.F., Romer T.J., Lees R.S., Tercyak A.M., Kramer J.R., Feld M.S. Determination of human coronary artery composition by Raman spectroscopy. // Circulation, 1997. Vol.96(l). - P.99-105.

68. Otto C., Yaroslavsky A.N., Yaroslavsky I.V., Vrensen G.F.J.M., Puppeis G.J., Greve J. Raman and elastic light scattering of fresh human eye-lenses. // Proc.SPIE, 1993. -Vol.2079.-P. 11-20.

69. Yaroslavsky A.N., Yaroslavsky I.V., Goldbach Т., Schwarzmaier H.-J. Optical properties of blood in the near-infrared spectral range. // Proc. SPIE, 1996. Vol.2678. - P.314-324.

70. Yaroslavsky A.N., Yaroslavsky I.V., Goldbach Т., Schwarzmaier H.-J. Different phase-function approximations to determine optical properties of blood: a comparison. // Proc. SPIE, 1997. -Vol.2982. P.324-330.

71. Yaroslavsky A.N., Vervoorts A., Priezzhev A.V., Yaroslavsky I.V., Moser J.G., Schwarzmaier H.-J. Can Tumor Cell Suspension Serve as an Optical Model of Tumor Tissue in situ? // Proc. SPIE, 1999. Vol.3565. - P.165-173.

72. H.J.Schwarzmaier, Yaroslavsky A.N., Yaroslavsky I.V., Goldbach Th., Kahn Th., Ulrich F., Schober R. The optical properties of native and coagulated human brain structures. // Proc.SPIE, 1997. Vol.2970. -P.492-499.

73. Kubelka P., Münk F. Ein Beitrag zur Optik der Farbanstriche. Zeitschrift fuer Technische Optik IIa, 1931. -P.593-601.

74. Splinter R., Svenson R.H., Littmann L., Tuntelder J.R., Huang C.H., Tatsis G.P., Thompson M. Optical properties of normal, diseased, and laser photocoagulated myocardium at the Nd:YAG wavelength. // Las.Surg.Med. 1991. Vol.11. - P.l 17-124.

75. Dennis J.E. Jr., Schnabel R.B. Numerical Methods for Unconstrained Optimization and Nonlinear Equations. New Jersey: Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1983.

76. Чандрасекар С. Перенос лучистой энергии. М.: ИЛ,

77. Гермогенова Т. А. Локальные свойства решений уравнения переноса. М.: Наука, 1986.

78. Keijzer М., Jacques S.L., Prahl S.A., Welch A.J. Light distribution in artery tissue: Monte Carlo simulations for finite diameter laser beams. // Las.Surg.Med., 1989. Vol.9.1. P.148-154.

79. Yaroslavsky I.V., Tuchin V.V. Light propagation in multilayer scattering media: modeling by the Monte Carlo method. // Opt. Spectrosc., 1992. Vol.72. - P.505-509.

80. Henyey L.G., Greenstein J.L. Diffuse radiation in the galaxy. // Astrophys.J., 1941. -Vol.93.-p.70.

81. Forsythe G.E., Malkolm M.A., Moler C.B. Computer Methods for Mathematical Computations. New Jersey: Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1977.

82. Van de Hülst H.C. Multiple Light Scattering. N.Y.: Academic Press, 1980. - Vol.2.

83. Yaroslavsky A.N., Yaroslavsky I.V., Schwarzmaier H.-J. Small-angle approximation to determine radiance distribution of a finite beam propagating through turbid medium. // Proc. SPIE, 1998.-Vol.3195.-P.110-120.

84. Van de Hülst H.C. Multiple Light Scattering. N.Y.: Academic Press, 1980. - Vol.2. -p.488.integrating sphere measurements. // Abstract book of the 6th International Conference on laser applications in life science. Jena, 1996.

85. Roggan A., Friebel M., Dörschel K., Hahn A., Müller G. Optical properties of circulating human blood. // SPIE, 1998. Vol.3195. - P.51-63.

86. Ishimaru A. Wave Propagation and Scattering in Random Media. N.Y.: Academic Press, 1978.-Vol.1.-P.65-66.

87. Qilesiz I.F., Welch A.J. Optical properties of human aorta: are they affected by cryopreservation? // Las.Surg.Med., 1994. Vol.14. - P.396-402.

88. Muschter R., Hofstetter A. Technique and results of interstitial laser coagulation. // World J. Urol., 1995. Vol.13. - P.109-114.

89. Amin Z., Donald J.J., Masters A., Kant R., Steger A.C., Brown S.G., Lees W.R. Hepatic metastasis: interstitial laser photocoagulation with real-time US monitoring and dynamic CT evaluation of treatment. // Radiology, 1993. Vol.187. - P.339-347.

90. London R.A., Glinsky M.E., Zimmerman G.B., Edert D.C., Jacques S.L. Coupled light transport-heat diffusion model for laser dosimetry with dinamic optical properties. // Proc. SPIE, 1995. Vol.2391. -P.434-442.

91. Agah R., Pearce J.A., Welch A.J., Motamedi M. Rate process model for arterial tissue thermal damage: implications on vessel photocoagulation. // Laser Surg.Med., 1994. -Vol.15.-P.176-184.

92. Schwarzmaier H.-J., Yaroslavsky I.V., Yaroslavsky A.N., Kahn Th. Computer simulation of MRI-controlled laser-induced interstitial thermotherapy. // Proc. ISMRM, 1996.1. P.899.

93. Schwarzmaier H.-J., Harth T., Terenji A., Yaroslavsky I.V., Yaroslavsky A.N., Kahn T., V. Fiedler. MRI monitoring of cooled applicators for the laser-induced interstitial thermotherapy. // Proc. ISMRM, 1997. P.57.

94. Schwarzmaier H.-J., Yaroslavsky I.V., Yaroslavsky A.N., Kahn T., Fiedler V. In vivo evaluation of therapy planning for the laser induced interstitial thermotherapy. // Proc. ISMRM, 1997.- P.58.

95. Interactive Atlas of Human Anatomy // Illustrations by Netter F.H., Ciba-Geigy Corp, 1995.

96. Gottschalk W. Ein Messverfahren zur Bestimmung der Optischen Parameter biologischer Gevebe in vitro: Dissertation 93 HA8984. Universitaet Fridriciana Karlsruhe, 1992.

97. Roggan A., Minet O., Schroeder C., Mueller G.J. Determination of optical tissue properties with double integrating sphere technique and Monte Carlo simulations. // Proc. SPIE, 1994,-Vol.2100.-P.42-56.

98. Sneed P.K., Stauffer P.R., McDermott M.W., Diedrich C.J., Lamborn K.R., Prados M.D., Chang S., Weaver K.A., Spry L., Malec M.K., Lamb S.A., Voss B., Davis R.L.,

99. Wara W.M., Larson D.A., Phillips T.L., Gutin P.H. Survival benefit of hyperthermia in a prospective randomized trial of brachytherapy boost + hyperthermia for glioblastoma multiforme. // Int.J.Rad.Onc.Biol.Phys., 1998. Vol.40(2). - P.287-295.

100. Jolesz A. J., Bleier A.R., Jakab P., Putzel P.W., Huttl K., Jako G.J. MR-imaging of laser tissue interaction. // Radiology., 1988. Vol.168. - P.249-253.

101. Castro D.J., Saxton R.E., Lufkin R.B. Interstitial photoablative laser therapy guided by magnetic resonance imaging for the treatment of deep tumors. // Semin Surg Oncol, 1992. Vol.8.-P.233-241.

102. Kahn T., Bettag M., Ulrich F. et al. MRI-guided laser-induced interstitial thermotherapy of cerebral neoplasms. // J Comp Assist Tomogr., 1994. Vol.18. - P.519-532.

103. Schwarzmaier H.-J., Yaroslavsky I.V., Yaroslavsky A.N., Fiedler V., Ulrich F., Kahn Th. Treatment planning for MRI-guided laser-induced interstitial thermotherapy of brain tumors the role of blood perfusion. // JMRI, 1998. - Vol.8 (1). - P.121-127.

104. Photodynamic Tumor Therapy 2nd and 3rd Generation. // Moser J.G. (ed.) -Photosensitizers Harwood Academic Publishers, 1998.

105. Waerdell K., Jakobsson A., Nilsson G.E. Laser Doppler Perfusion Imaging by Dynamic Light Scattering. // IEEE Trans Biomedical Engineering, 1993. Vol.40. - P.309-316.

106. Vervoorts A., Rood A., Klotz M., Moser J.G., Rosenbruch M. Quantitative Data on Blood Flow During Tumor PDT Obtained by Laser Doppler Spectroscopy in the Hen's Egg Test System. // Proc. SPIE, 1984. Vol.2325. - P.391-399.

107. Ohara H., Okamoto T. A New in Vitro Cell Line Established from Human Oat Cell Carcinoma of the Lung. // Cancer Res., 1977. Vol.37. - P.3088-3095.

108. Parks D.R., Bryan V.M., Oi V.T., Herzenberg L.A. Antigen specific identification and cloning of hybridomas with a fluorescence activated cell sorter (FACS). // Proc. Natl. Acad. Sei., 1979.-Vol.76.-p. 1962.

109. Auerbach R., Kubai L., Knighton D., Folkman J. A simple procedure for the long term cultivation of chicken embryos. // Develop. Biol., 1974. Vol.41. - P.391-394.

110. Hamburger V., Hamilton H.L. A series of normal stages in the development of the chick embryo. // J. Morphol., 1951. Vol.88. -P.49-92.

111. Vervoorts A., Rood H.-A., Moser J.G., Klotz M. Laser Doppler Flowmetry in Photodynamic Therapy on Xenotransplanted Tumors. // Proc. SPIE, 1971. Vol.2678. -P.423-431.118119120121122123124,125,126,127,128,129,130,131,132,

112. Vervoorts A., Rood A., Klotz M., Moser J.G., Rosenbruch M. Quantitative Data on Blood Flow During Tumor PDT Obtained by Laser Doppler Spectroscopy in the Hen's Egg Test System. // Proc. SPIE, 1994. Vol.2325. - P.391-399.

113. Bot A.C.С., Huizinga A., de Mul F.F.M, Vrensen G.F.J.M., Greve J. // Exp.Eye Res., 1989.- Vol.49.-p.161.

114. Mizuno A., Ozaki Y. // Lens Eye Toxicity Res., 1991. Vol.8. - p. 177.

115. Huizinga A., Bot A.C.C., de Mul F.F.M., Vrensen G.F.J.M., Greve J. // Exp.Eye Res.,1989,-Vol.48.-p.487.

116. Yaroslavsky I.V., Yaroslavsky A.N., Otto C., Puppeis G.J., Vrensen G.F.J.M., Duindam H., Greve J. // Exp.Eye Res., 1994. Vol.59. - p.393.

117. Siebinga I., Vrensen G.F.J.M., de Mul F.F.M., Greve J. // Exp.Eye Res., 1992. Vol.55. -P.233-239.

118. Barron B.C., Yu N.T., Kuck J.F.R. (Jr.). // Invest.Ophtalmol.Vis.Sci., 1987. Vol.28. -p.815.

119. Мальцев E.B. Хрусталик. M.: Медицина, 1988. Mariani G., Orsoni J. // Exp.Eye Res., 1975. - Vol.20. - p. 121.

120. Puppeis G.J., Colier W., Olminkof H.J.F., Otto C., de Mul F.F.M., Greve J. // J.Raman Spectrosc., 1991. Vol.22. - p.217.

121. Visser T.D., Oud J.L., Brakenhoff G.J. // Optik, 1992. Vol.90. - p.17.1.rman S. Radiant Energy and the Eye. -N.Y.: MacMillan, 1980.

122. Press W.H., Flannery B.P., Teukolsky S.A., Wetterling W.T. Numerical Recepies in

123. Pascal. Cambridge: Cambridge University Press, 1990.

124. Coopman S., de Block J., Aerts Т., Peeters W., Moens L., Clauwaert J. // Exp.Eye Res., 1984.-Vol.38.-p.463.

125. Лебедев А.Д., Левчук Ю.Н., Ломакин A.B., Носкин B.A. Лазерная корреляционная спектроскопия в биологии. Киев: Наукова Думка, 1987.