автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Лазерная дифрактометрия показателя преломления эритроцитов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОТПИКИ

РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕМАТОЛОГИИ И ТРАНСФУЗИОЛОГИИ МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ЛАЗЕРНАЯ ДИФРАКТОМЕТРИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЭРИТРОЦИТОВ

На правах рукописи

ЛЕНДЯЕВ АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ

Специальность 05.11.07 — оптические и оптико-электронные

приборы и комплексы

14.00.29 - гематология и переливание крови

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2004

Работа выполнена на кафедре квантовой электроники и биомедицинской

оптики в Санкт-Петербургском Государственном университете информационных технологий, механики и оптики и в гематологической клинике Российского научно-исследовательского института гематологии и

трансфузиологии

Научные руководители: Доктор технических наук профессор

Владимир Алексеевич Тарлыков

Доктор медицинских наук профессор Станислав Семенович Бессмельцев

Официальные оппоненты: Доктор технических наук профессор

Эдуард Степанович Путилин

Доктор медицинских наук профессор Александр Николаевич Богданов

Ведущая организация:

ВНЦ "ГОИ им. СИ. Вавилова" (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится Ц на заседании диссертационного совета Д.212.227.01 Санкт-Петербургского Государственного университета информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, С.-Петербург, ул. Саблинская, 14

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного университета информационных технологий, механики и оптики.

Автореферат разослан

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д.212.227.01

Валерий Михайлович Красавцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В науке и технике измерения занимают центральное место. Необходимость объективной оценки измеряемых величин требует продуманного подхода к проблеме измерений и обеспечения единства способов измерений. Данная проблема не является специфической задачей только метрологов. Обоснованный выбор подлежащих количественной оценке показателей и свойств различных явлений и объектов измерений, получение достоверной измерительной информации о состоянии исследуемых объектов и другие вопросы обеспечения единства измерений представляют интерес для широкого круга специалистов. При этом положение усугубляется появившимися высокоточными средствами измерений, обладающими высоким потенциалом ожидаемой точности измерений.

В общем виде измерение, как процесс человеческой деятельности, образует некоторый мост между реальной действительностью и её количественным познанием. При описании этого процесса необходимо использовать понятия, относящиеся к материальному миру (объекты измерения, объекты исследования), к его отражению в нашем сознании (модели) и к механизму образования этого отражения (методы и средства измерений, единицы физических величин, способы обработки результатов наблюдений).

Оптическим методам измерения присущ целый ряд особенностей: высокая точность измерения, неконтактность, инвариантность, возможность автоматизации измерения. Изобретение лазеров в 60-е годы прошлого столетия расширило возможности оптических методов измерения в силу их основных преимуществ: неконтактности, высокого пространственного разрешения, высокой точности. Особенно высок интерес к применению оптических и, в частности, когерентно-оптических методов измерения в биологии и медицине. Среди этих методов наиболее перспективна лазерная

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА |

дифрактометрия. Основные достоинства лазерной дифрактометрии -инвариантность к смещениям исследуемого образца, неконтактность, высокая точность (до сотых долей мкм), возможность автоматизации измерения — способствуют широкому ее применению, и, в частности, для измерения механических и оптических параметров эритроцитов.

Одна из функций эритроцитов — перенос кислорода в организме благодаря наличию в них молекул гемоглобина. Изменение концентрации гемоглобина в эритроцитах является одним из признаков ухудшения снабжения тканей кислородом. При ряде заболеваний системы крови, например, при множественной миеломе, нередко наблюдаются осложнения, в основе которых лежит нарушение реологических свойств крови с расстройством микроциркуляции, что существенно ухудшает течение заболевания. Очевидно, что их раннее выявление и проведение своевременных лечебных мероприятий будет способствовать предупреждению (и даже ликвидации) осложнений, стабилизации основного патологического процесса. Так как показатель преломления эритроцита является одним из основных оптических параметров, характеризующих концентрацию гемоглобина в клетке, и взаимосвязан с деформируемостью эритроцитов, то его изучение представляется достаточно актуальным.

К настоящему времени предложено много методов оценки показа геля преломления взвеси биологических частиц (и в том числе эритроцитов), недостатками которых являются низкая точность и трудоемкость измерений, что затрудняет их использование в практической медицине. Применение оптического метода измерения показателя преломления эритроцитов зависит от многих факторов: структуры частицы, плотности упаковки (концентрации или гематокрита), дисперсности частиц, характера зондирующего излучения и, в общем случае, является достаточно сложной задачей.

В работе предложено использовать для измерения показателя преломления эритроцитов метод лазерной дифрактометрии. Измерения проводились в условиях гипоосмотического набухания клеток. Высокая

пространственная когерентность и монохроматичность лазерного излучения позволяют с большей точностью проводить измерение показателя преломления.

Цель и задачи работы

Цель работы: разработка способа измерения показателя преломления эритроцитов методом лазерной дифрактометрии и исследование возможности его использования в практической медицине. Поставленные задачи:

1. Рассмотреть применимость метода лазерной дифрактометрии для измерения показателя преломления эритроцитов и исследовать:

У связь показателя преломления эритроцитов и параметров дифракционной картины;

У влияние дисперсности эритроцитов на вид дифракционной картины; У связь длины волны и параметров дифракционной картины при дифрактометрии эритроцитов;

влияние пространственной фильтрации на контраст дифракционной картины при дифрактометрии эритроцитов.

2. Экспериментально исследовать возможность измерения показателя преломления эритроцитов в условиях гипоосмотического набухания методом лазерной дифрактометрии:

У оценить влияние плотности мощности лазерного излучения на показатель

преломления эритроцитов; У определить взаимосвязь показателя преломления эритроцитов с данными

лабораторного обследования больных множественной миеломой; У исследовать связь изменения показателя преломления эритроцитов с характером изменения гипоосмотической кривой;

изучить влияние in vitro постоянного магнитного поля на жесткость эритроцитарной мембраны и показатель преломления эритроцитов.

Личный вклад автора.

Все представленные экспериментальные исследования и теоретические

расчеты проведены при личном участии автора.

Научная новизна работы.

1. Впервые для измерения показателя преломления эритроцитов применен метод лазерной дифрактометрии с использованием двух длин волн излучения (Х=0,53 мкм и А.=0,63 мкм).

2. Найдена оптимальная функция пространственной фильтрации, обеспечивающая максимальный контраст дифракционной картины при дифрактометрии эритроцитов. Данная функция изменяется по закону, обратному скорости спада интенсивности, и для длин волн мкм и

А.=0,63 мкм имеет вид а + сР д , где ф - угловой размер дифракционных

колец, а, Ь, с, ё=соп51.

3. Выявлено, что уменьшение плотности мощности лазерного излучения в терапевтическом диапазоне приводит к повышению деформируемости и показателя преломления эритроцитов.

4. Подтверждено, что уровень общего белка и парапротеина в сыворотке крови больных множественной миеломой являются основными факторами, влияющими на жесткость эритроцитарной мембраны и показатель преломления эритроцитов.

5. Показано, что по показателю преломления эритроцитов можно косвенно судить о концентрации гемоглобина.

6. Обнаружена: а) связь жесткости эритроцитарной мембраны с показателем преломления и б) скачкообразный характер изменения показателя преломления эритроцитов при гипоосмотическом набухании.

7. Отмечено положительное действие постоянного магнитного поля на деформируемость эритроцитов, что позволяет рекомендовать этот метод для использования в клинической практике.

Практическая ценность.

Разработан способ измерения показателя преломления эритроцитов методом лазерной дифрактометрии, который является информативным и доступным клинической практике. Показана возможность дифракционного метода измерения показателя преломления эритроцитов; оценено влияние параметров эритроцитов и лазерного излучения на точность измерения показателя преломления. Разработанный способ, основанный на анализе поля рассеяния на двух длинах волн, подтвержден экспериментально при исследовании образцов крови больных множественной миеломой. Выявлена зависимость показателя преломления эритроцитов от степени патологического процесса. Рассмотрено воздействие плотности мощности лазерного излучения на показатель преломления и жесткость эритроцитарной мембраны. Методом лазерной дифрактометрии измерен показатель преломления эритроцитов при скачкообразном характере гипоосмотического набухания, а также жесткость эритроцитарной мембраны и показатель преломления эритроцитов при воздействии постоянного магнитного поля. Данный метод может быть применен с целью диагностики гипервискозного синдрома при множественной миеломе и тромбогеморрагических осложнений, наблюдаемых при других заболеваниях. Метод используется в клинике гематологии и клинической иммунологии Военно-медицинской академии Санкт-Петербурга с 2003 года и включен в план обследования больных. Метод также используется в гематологической клинике Российского научно-исследовательского института гематологии и трансфузиологии (г. Санкт-Петербург).

Положения, выносимые на защиту.

1. Метод лазерной дифрактометрии на двух длинах волн лазерного излучения Х=0,53 мкм и Х=0,63 мкм позволяет измерять показатель преломления эритроцитов.

2. Показатель преломления эритроцитов позволяет косвенно судить о концентрации гемоглобина в крови и поэтому может быть одним из маркеров гипервискозного синдрома.

3. Низкочастотное постоянное магнитное поле оказывает в целом положительное влияние на функциональные способности эритроцитов: омагничивание клеток постоянным магнитным полем 2,5 мТл в течение 30 минут приводит к повышению их деформируемости, а, следовательно, и к росту показателя преломления.

Апробация работы.

Результаты работы обсуждались на семинарах кафедры КЭиБМО, ИТМО, СПб. Содержание докладывалось на XX научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, СПб ИТМО, 1999; третьем международном симпозиуме "Лазеры в медицине", СПб ГМУ, 1999; международной конференции молодых ученых и специалистов "Оптика-99", СПб, 1999; юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ИТМО, СПб, 2000; Российской научно-практической конференции Оптика - ФЦП "Интеграция", СПб ИТМО, 2000: научно-практических конференциях "Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии", СПб НИИ гематологии и трансфузиологии, 2000 и 2004; III международном симпозиуме "Полупроводниковые и твердотельные лазеры в медицине 2000", СПб ГМУ, 2000; конференциях "Лазеры для медицины, биологии и экологии", СПб Балтийский государственный технический университет "Военмех", 2000 и 2001; конференции "Лазеры для медицины, биологии и экологии", СПб Государственный политехнический университет, 2004; конференциях "Лазеры. Измерение. Информация.", СПб Балтийский государственный технический университет "Военмех", 2000 и 2001; конференции "Лазеры. Измерение. Информация.", СПб Государственный политехнический университет 2003; конференции "Leukemia 2000 towards the cure", Houston, Texas, USA, 2000; 6-й и 8-й российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" ЭМС-2000, СПб Военный инженерно-технический университет, 2000.

Структура и объем работы.

Диссертация, отражающая основное содержание проделанной работы, состоит из введения, четырех глав результатов собственных исследований, заключения, списка цитированной литературы и приложений. Изложена на /^«^машинописных страницах, включая ^^эисунков, .^""таблиц и список литературы, содержащий/^^наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечены достоинства лазерной дифрактометрии, показана актуальность изучения показателя преломления эритроцита как одного из основных оптических параметров, определяющих концентрацию гемоглобина в клетке, а также сформированы цель, задачи и основные положения, выносимые на защиту. Отмечено, что существующим методам оценки показателя преломления эритроцитов присущи недостатки, среди которых низкая точность и трудоемкость измерения, что затрудняет их использование в практической медицине и приводит к большому разбросу значений показателя преломления. В силу специфики объекта измерения (эритроциты являются микронными частицами) также не удается использовать для измерения их показателя преломления традиционные методы рефрактометрического анализа. Метод лазерной дифрактометрии позволяет проводить исследования в течение длительного времени, одновременно оценивать до нескольких сотен эритроцитов, а такие свойства лазера, как высокая пространственная когерентность и монохроматичность, позволяют с большей точностью проводить измерение показателя преломления.

В первой главе рассматриваются фотометрические методы измерения показателя преломления эритроцитов, анализируется их точность и чувствительность. Проведен сравнительный анализ методов измерения показателя преломления эритроцитов: дифракционного и абсорбционного.

Достаточно часто оптические методы используются для измерения

показателя преломления эритроцитов больных с заболеваниями системы крови. Такие заболевания сопровождаются различными осложнениями, ухудшающими общее состояние больных. В большинстве случаев при заболевании системы крови наблюдается изменение концентрации гемоглобина в эритроцитах, что приводит к изменению показателя преломления клетки.

Показано, что такие качества когерентно-оптических методов, как инвариантность к смещениям образца, возможность одновременной регистрации большого количества частиц, свидетельствуют об их перспективном использовании для оценки показателя преломления.

Во второй главе приведен сравнительный анализ приближений дифракции для оценки показателя преломления эритроцита. Показано, что для оценки показателя преломления клетки удобнее использовать приближение теории Ми.

В результате теоретического моделирования в соответствии с теорией Ми установлено, что с ростом показателя преломления размер дифракционных колец уменьшается; изменение длины волны зондирующего излучения не меняет характера данной зависимости (рис. 1).

Показано, что чувствительность метода измерения, основанного на регистрации размера дифракционных колец, к показателю преломления эритроцита значительно превышает чувствительность к диаметру в рамках

использования теории Ми (рис. 2):

дп дй

соответственно размер дифракционных колец, показатель преломления и диаметр эритроцита.

Уменьшение длины волны излучения приводит к повышению чувствительности метода измерения, основанного на регистрации размера дифракционных колец, как к показателю преломления, так и к диаметру клетки.

3,0-]------

1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 п

Рис. 1. Зависимость размера дифракционных колец от показателя преломления и диаметра сфероцита (и=8%; Л]=0,53; А.2=0,бЗ мкм)

Дисперсность совокупности эритроцитов по диаметру приводит к уменьшению размера дифракционных колец и контраста дифракционной картины, при дисперсности более 10% регистрация даже одного дифракционного кольца затруднительна. Для оценки величины контраста используется отношения амплитуд гармоник фурье-спектра дифракционной картины.

С целью повышения контраста дифракционной картины и увеличения интенсивности боковых минимумов возможно преобразовать дифракционную картину путем использования пространственной фильтрации. Степенная

30-

25-

20

15

10

¿=8,0 мкм

¡7,5 А *

Цб, 5 у» 1,04

Щ У

10

15

Ап, %

10

15

да, %

Рис. 2. Изменениеразмера дифракционныхколец при изменении показателя преломления идиаметраэритроцита

выравнивающая функция, и, в частности, квадратичная или кубическая, используемая в большинстве случаев дифракции на сфере при пространственной фильтрации, позволяет получить оптимальный контраст дифракционной картины (рис. 3).

'Рмс.Ъ.Квадратичноевыравниваниедифракционногораспределенияиегофуръе-спектр (У=0,69; о=0%; Л=0,б3 мкм)

Изменение длины волны зондирующего излучения позволяет добиться повышения контраста дифракционной картины, уменьшить влияние

дисперсности совокупности эритроцитов по диаметру на вид дифракционной картины. В работе показано, что наиболее оптимальными для использования при измерении с точки зрения минимизации влияния дисперсности эритроцитов на вид дифракционной картины и оптимизации контраста дифракционной картины являются длины волн мкм. Для

указанных длин волн найдена оптимальная выравнивающая функция, соответствующая закону, обратному скорости спада интенсивности и позволяющая оптимально уменьшить диапазон изменения интенсивностей в дифракционной картине, добиться максимально возможного контраста. Данная функция изменяется по закону, обратному скорости спада

интенсивности, и для длин волн

где ф — угловой размер дифракционных колец, а, Ь, с, d=const.

Показано, что показатель преломления эритроцитов можно измерять путем анализа картины рассеяния от совокупности эритроцитов на одной длине волны и на двух длинах волн. В последнем случае для измерения показателя преломления является целесообразным использовать длины волны

мкм, при этом точность измерения показателя

преломления повышается.

При использовании анализа поля рассеяния на двух длинах волн лазерного излучения мкм, показатель преломления

эритроцитов можно определить путем решения системы параметрических уравнений для указанных длин волн. Проведенные численные эксперименты показали удовлетворительную точность восстановления показателя преломления.

В третьей главе рассмотрен процесс гипоосмотического набухания эритроцита, построена теоретическая модель изменения показателя преломления эритроцита при гипоосмотическом набухании клетки и с учетом жесткости эритроцитарной мембраны. Рассмотрено также влияние скачкообразного хода гипоосмотической кривой на изменение показателя

преломления эритроцитов (рис. 4). При построении модели изменения показателя преломления эритроцитов при "скачке" использовались корреляции жесткости мембраны эритроцита и величины "скачка", а также жесткости эритроцитарной мембраны и концентрации гипоосмотического раствора, при которой происходит "скачок". Показано, что показатель преломления эритроцита при гипоосмотическом набухании уменьшается, а скачкообразный характер гипоосмотической кривой приводит к его резкому (скачкообразному) уменьшению.

п

1,035

1,030 ГЕМ

1,025

1,020

10 ЛИЗ

АС ЛИЗ ^63 «Р. Жестк ЦДбЬ ость 1/м

У г щ \ч __/

с V КАЧОК

160

200

240

280 V, мкм3

Рис. 4. Зависимость изменения относительного показателя преломления сфероиита от степени его набухания

В четвертой главе приведено описание схемы экспериментальной установки, методики проведения эксперимента и обработки экспериментальных результатов, рассчитаны основные погрешности, оказывающие влияние на точность измерения показателя преломления эритроцитов как при использовании анализа поля рассеяния на одной длине волны, так и на двух длинах волн. Показано, что наибольший вклад вносят

погрешности, вызванные изменением формы клетки (отклонением от сферической) и дисперсностью совокупности эритроцитов по диаметру.

Экспериментально исследованы 35 образцов крови больных множественной миеломой П и Ш стадии. Контрольную группу составили 5 практически здоровых людей (доноров крови).

Экспериментально измерен показатель преломления эритроцитов на длинах волн мкм и Х=0,63 мкм. Величины показателя преломления

эритроцитов в процессе гипоосмотического набухания на длинах волн мкм и мкм менялись в пределах и

(1,027-1,062)±0,002 для А,=0,63 мкм. Изменения показателя преломления сферулированных эритроцитов при различных концентрациях колебались в пределах 0,001-0,028 для Я,=0,53 мкм и 0,001-0,023 для А,=0,63 мкм. При этом для различных групп больных и доноров были получены разные значения: при длине волны показатель преломления клетки в

момент сферуляции менялся в пределах: для больных

множественной миеломой III стадии, (1,044-1,053)10,002 для больных множественной миеломой II стадии, (1,036-1,051)±0,002 для доноров, а при длине волны ^,=0,63 мкм (Р=400 мВт/см2) - в пределах (1,051-1,055)±0,002 для больных множественной миеломой III стадии, (1,061-1,064)±0,002 для больных множественной миеломой II стадии, (1,053-1,057)±0,002 для доноров.

Показано, что плотность мощности лазерного излучения оказывает воздействие на эритроцит, что проявляется в изменении жесткости эритроцитарной мембраны и, следовательно, показателя преломления клетки.

Для подтверждения воздействия лазерного излучения на клетку проведены экспериментальные исследования воздействия на эритроциты излучения лазера другого низкоинтенсивного диапазона ("средний"

диапазон, Р=2-30 мВт/см2). Проведен ряд контрольных измерений образцов крови тех же больных множественной миеломой.

Получена связь между жесткостью эритроцитарной мембраны и плотностью мощности лазерного излучения (рис. 5), а также между показателем преломления клетки и плотностью мощности лазерного излучения (рис. 6). Так как характер воздействия лазерного излучения на эритроциты неоднозначен, то указанные корреляции зависят от исследуемого образца и будут разными в зависимости от состояния крови.

КД/м 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

0 5 10 15 20 25 30 Р.мВт/см'

Рис. 5. Связь жесткости эритроцитарной мембраны с плотностью мощности лазерного излучения для образца крови больного множественной миеломой

п

1,065

1,060

1,055

1,0500 5 10 15 20 25 30 Р.мВтУсм?

Рис. 6. Связь показателя преломления с плотностью мощности излучения лазера для образца крови того же больного

Выявлено, что существуют как минимум три причины, оказывающие влияние на изменение показателя преломления эритроцитов при гипоосмотическом набухании: 1) сложные процессы и структурные перестройки эритроцитарной мембраны при воздействии лазерного излучения; 2) тепловое воздействие лазерного излучения на эритроцит, приводящее к дополнительному набуханию; 3) патологические процессы, происходящие в эритроците.

Для больных множественной миеломой третьей стадией (при повышенных значениях концентрации общего белка и парапротеина) жесткость эритроцитарной мембраны повышена, а показатель преломления понижен, о чем также свидетельствует полученная отрицательная корреляция между жесткостью эритроцитарной мембраны и показателем преломления. Для таких больных наблюдается меньший диапазон изменения показателя преломления клетки вне зависимости от плотности мощности излучения лазера.

В определенном диапазоне плотности мощности излучения лазеров (500700 мВт/см2) показатель преломления эритроцита на длинах волн Я,=0,53 мкм и мкм не различим в пределах экспериментальной ошибки. Показатель преломления эритроцитов по методу "двух длин волн" измерен при указанных значениях плотностей мощности. Показано, что точность измерения показателя преломления эритроцитов по методу "двух длин волн" выше точности метода измерения показателя преломления клетки путем анализа поля рассеяния на одной длине, волны.

Найдена достоверная корреляция между показателем преломления сфероцитов, измеренным методом лазерной дифрактометрии, и концентрацией гемоглобина, измеренной в клинике путем проведения стандартного клинического анализа крови (рис. 7). При этом коэффициент корреляции указанных данных, полученный при анализе поля рассеяния на двух длинах волн, оказался выше, что подтверждает повышение точности измерения показателя преломления эритроцитов при анализе поля рассеяния на двух

длинах волн и позволяет по определенному методом лазерной дифрактометрии показателю преломления эритроцитов косвенно судить о концентрации гемоглобина. В зависимости от состояния крови (концентрации общего белка и парапротеина) указанные коэффициенты корреляции различны, что можно объяснить вовлечением в патологический процесс других систем организма и различными осложнениями, одним из которых является гипервискозный синдром. Гипервискозный синдром - это синдром повышенной вязкости крови, который характеризуется высоким содержанием общего белка и парапротеина в крови больных. Это приводит к увеличению жесткости эритроцитарной мембраны и более низким значениям показателя

1,061,05 1,04.

1,03-

60

1 с=0.9 т^г ^г ш

■ ^ ■ / \ / ■ ' / !

■^^^^ =0.85 ^^^ и а ш \ /

" • к:

70 80

'-"-доноры

90 100

_J ^

ПО Снь,г/л _)

Соб>100 г/л, Сп/п>50 г/л

Соб<100 г/л Сп/П<50 г/л

Рис. 7. Корреляция показателя преломления сфероцитов (СцаС1~0,65%), найденного путем использования метода двух длин волн, с концентрацией гемоглобина (коэффициент корреляции 0,85 при Сое>100 г/л и С„/„>50 г/л и 0,9 при Сое<100 г/л и С^„<50 г/л )

преломления эритроцитов. Наблюдаемая корреляция показателя преломления эритроцитов с концентрацией гемоглобина больных множественной миеломой

позволяет считать показатель преломления эритроцитов одним из маркеров гипервискозного синдрома.

Экспериментально полученная гипоосмотическая кривая имела скачкообразный вид (рис. 8). В четвертой главе также рассмотрено влияние скачкообразного характера изменения радиуса сфероцита на изменение показателя преломления (рис. 9) и показано, что наибольший вклад в результаты измерения показателя преломления сфероцита вносит погрешность изменения размера дифракционных колец, обусловленная дисперсностью совокупности эритроцитов по диаметру. При проведении данных экспериментов помимо образцов крови больных множественной миеломой также были исследованы образцы крови больных доброкачественной гиперплазией предстательной железы (22 образца). Скачкообразный характер изменения радиуса наблюдался только для образцов крови больных множественной миеломой (при исследовании образцов крови больных доброкачественной гиперплазией предстательной железы гемолиз наступал значительно раньше, поэтому скачкообразного характера хода гипоосмотической кривой не наблюдалось). Величина скачка также зависит от плотности мощности лазерного излучения, что является прямым следствием ее зависимости от жесткости эритроцитарной мембраны. Экспериментально полученное изменение показателя преломления при "скачке" может служить подтверждением скачкообразного характера гипоосмотического набухания.

В четвертой главе также исследовано воздействие постоянного магнитного поля на реологические свойства крови и показано, что его воздействие приводит к повышению деформируемости эритроцитов и показателя преломления. Исследована кровь 10 больных с бронхиальной астмой и 8 женщин, страдающих фибромиомой матки. До облучения магнитным полем жесткость эритроцитарной мембраны у больных с бронхиальной астмой оказалась равной 0,6-1,5 Н/м, а у больных с

Р=400мВт с// >

Х=0,5 3 мкм

0,65 . 0,60 0,55 0,50 0.45 С^'А

Рис. 8. Изменение диаметра сфероцитов для образца крови больного множественной миеломой

31=0,! >3 мкм

Ч Р= 40 0 мВт/см2

__(.900

0,65

0,60

0,65

0,50

0,45

Сн»сь%

Рис. 9. Изменение показателя преломления сфероцитов для образца крови больного множественной миеломой

фибромиомой матки — 0,2-0,9 Н/м. После воздействия магнитным полем жесткость эритроцитарной мембраны составляла величину для эритроцитов больных бронхиальной астмой 0,3-0,8 Н/м, а больных с фибромиомой матки -0,1-0,6 Н/м. Величина показателя преломления эритроцитов после воздействия постоянного магнитного поля в среднем увеличивалась на 1,3-1,5%.

В заключении диссертации обобщены основные результаты работы:

1. Для измерения показателя преломления эритроцитов предложено использовать метод лазерной дифрактометрии. Рассмотрена возможность и обоснована целесообразность использования излучения двух длин волн

мкм и мкм для измерения показателя преломления.

2. Установлено, что способ измерения показателя преломления эритроцитов путем анализа поля рассеяния на двух длинах волн является более точным по сравнение со способом, основанным на анализе поля рассеяния для одной длины волны. При дифрактометрии эритроцитов наибольшее влияние на размер дифракционных колец оказывает дисперсность их совокупности.

3. Исследована пространственная фильтрация дифракционной картины. Найдена оптимальная функция пространственной фильтрации, обеспечивающая максимальный контраст дифракционной картины при дифрактометрии эритроцитов Данная функция изменяется по закону, обратному скорости спада интенсивности, и для длин волн мкм и

угловой размер дифракционных колец,

а, Ь, с, d=const.

4. Выявлено, что при длине волны показатель преломления сфероцитов меняется в пределах: (1,041-1,045)±0,002 для больных множественной миеломой III стадии, (1,044-1,053)10,002 для больных множественной миеломой II стадии, а при длине волны Ля=0,63 мкм (Р=400 мВт/см2) - в пределах (1,051-1,055)10,002 для больных множественной миеломой III стадии, (1,061-1,064)10,002 для больных множественной миеломой II стадии.

5. Подтверждено с использованием метода лазерной дифрактометрии, что уровень парапротеина в сыворотке крови больных множественной миеломой является одним из основных факторов, влияющим на деформируемость и показатель преломления эритроцитов.

6. Показано влияние плотности мощности лазерного излучения в терапевтическом диапазоне (Х=0,53 мкм и ^,=0,63 мкм) на жесткость эритроцитарной мембраны и показатель преломления эритроцитов. Установлено, что при повышении плотности мощности лазерного излучения в данном диапазоне наблюдается увеличение жесткости и уменьшение показателя преломления. При уменьшении плотности мощности лазерного излучения отмечается улучшение деформируемости и увеличение показателя преломления эритроцита.

7. Установлено, что в диапазоне 500-700 мВт/см плотность мощности лазерного излучения оказывает минимальное влияние на показатель преломления эритроцита и жесткость эритроцитарной мембраны.

8. Выявлена прямая корреляционная зависимость между показателем преломления сфероцитов, измеренным дифракционным методом, и концентрацией гемоглобина в клетке, определенной стандартным методом.

9. Обнаружена связь жесткости эритроцитарной мембраны с показателем преломления эритроцита и его "скачкообразный характер" при гипоосмотическом набухании.

10. Постоянное магнитное поле при выбранном режиме воздействия (2,5 мТл, 30 мин. экспозиция) оказывает положительное влияние на реологические показатели эритроцитов, в частности, отчетливо увеличивается их деформируемость и показатель преломления.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Бычкова Л.В., Лендяев А.В., Тарлыков В.А. Дифракция на сфероцитах и теория Ми/ Тез. докл. XX научно-технической конф. профессорско-преподавательского состава, СПб ИТМО, 1999. С. 27.

2. Бычкова Л.В., Лендяев А.В., Тарлыков В.А. Лазерная дифрактометрия эритроцитов/ Тез. докл. третьего междун. симпозиума "Лазеры в медицине", СПб ГМУ, 1999. С. 23.

3. Лендяев А.В., Скворцова Ю.А, Тарлыков В.А. Лазерная дифрактометрия эритроцитов/ Тез. докл. международной конф. молодых ученых и специалистов "Оптика-99" - СПб ИТМО, 1999. С. 13.

4. Бессмелъцев С.С., Лендяев А.В., Скворцова Ю.А., Тарлыков В.А. Лазерная дифрактометрия оптических и механических свойств эритроцитов// Оптический журнал, 2000. Т. 67, №4. С. 47-51.

5. Лендяев А. В. Обратная задача дифракции на совокупности эритроцитов/ Сборник научных трудов молодых ученых и специалистов, СПб ИТМО, 2000. С. 65-67.

6. Лендяев А.В., Скворцова Ю.А., Тарлыков В.А. Особенности гипоосмотического набухания сферулированного эритроцита/ Тез. докл. Российской научно-практической конф. Оптика- ФЦП "Интеграция", СПб ИТМО, 2000. С. 19-20.

7. Скворцова Ю.А., Лендяев А.В., Бессмелъцев С.С., Тарлыков В.А. Особенности гипоосмотического набухания эритроцитов у больных с множественной миеломой и аденомой предстательной железы/ Матер, научно-практической конф. "Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии", СПб НИИ гематологии к трансфузиологии, 2000. С. 213-214.

8. Бессмелъцев С.С., Лендяев А.В., Скворцова Ю.А., Тарлыков В.А. Лазерная дифрактометрия деформируемости эритроцитов в условиях гипоосмотического гемолиза/ Тез. докл. конф. "Лазеры. Измерения. Информация", СПб Балтийский государственный технический университет "Военмех", 2000. С. 49-50.

9. Лендяев А.В., Савицкая Ж.С., Бессмелъцев С.С., Тарлыков В.А. Исследование воздействия постоянного магнитного поля на трансформацию эритроцита при осмотическом набухании (метод лазерной дифрактометрии)/ Тез. докл. третьего междун. симпозиума "Полупроводниковые и твердотельные лазеры в медицине 2000", СПб ГМУ, 2000. С. 18-19.

10. Бессмелъцев С.С., Лендяев А.В., Скворцова Ю.А., Тарлыков В.А. Особенность трансформации сферулированного эритроцита при осмотическом набухании в норме и патологии (метод лазерной дифрактометрии)/ Сборн. докл. 6-й Российской научно-технической конф. "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" ЭМС-2000, СПб Военный инженерно-технический университет, 2000. С. 569-572.

11. Bessmeltsev S.S., Tarlykov V.A., Skvortsova Y.A., Lendiaev A.V. Study of rigidity of red cell membranes in multiple myeloma against the background of therapy which includes medical plasmapheresis/ Abstract book of "Leukemia 2000 towards the cure", Houston, Texas, USA, 2000. P. 78.

12. Bessmeltsev S.S., Lendiaev A.V., Skvortsova Y.A., Tarlykov V.A. Laser diffractometry of erythrocyte deformation under the hypoosmotic hemolysis// Proceedings SPIE, 2000. Vol. 4316. P. 83-88.

13. Бессмельцев С.С., Лендяев А.В., Тарлыков В.А. Лазерная дифрактометрия деформируемости эритроцитов по мазкам крови/ Тез. докл. конф. "Лазеры для медицины, биологии и экологии", СПб Балтийский государственный технический университет "Военмех", 2000. С. 13-14.

14. Лендяев А.В., Ходус КГ. Исследование воздействия постоянного магнитного поля на трансформацию эритроцита при осмотическом набухании/ Труды молодых ученых ИТМО, СПб ИТМО, 2001. С. 64-67.

15. Бессмельцев С.С., Лендяев А.В., Тарлыков В А. Лазерная дифрактометрия эритроцитов/ Сб. статей "Оптические и лазерные технологии", СПб ИТМО, 2001. С. 120-132.

16. Бессмельцев С.С., Лендяев А.В., Тарлыков В.А., Ходус И.Г. Использование лазерной дифрактометрии для измерения степени агрегируемости эритроцитов/ Тез. докл. конф. "Лазеры. Измерения. Информация", СПб Балтийский государственный технический университет "Военмех", 2001. С. 68-69.

17. Лендяев А.В., Тарлыков В.А. Измерение показателя преломления биологических частиц/ Тез. докл. конф. "Лазеры для медицины, биологии и экологии", СПб Балтийский государственный технический университет "Военмех", 2001. С. 26-27.

18. Bessmeltsev S.S., Lendiaev A.V., Tarlykov V.A., Hodus I.G. Use of laser diffractometry for erythrocytes aggregation estimation// Proceedings SPIE, 2002. Vol. 4680. P. 177-180.

19. Bessmeltsev S.S., LendiaevA.V., Moskaleva A.U., Tarlykov V.A., Hodus I.G. The measurement ofthe refractive index and aggregation of the erythrocytes by the laser difrractometry method// Proceedings SPIE, 2002. Vol. 4900. P. 1031-1038.

20. Лендяев А. В. Изменение показателя преломления эритроцитов при гипоосмотическом набухании у больных множественной миеломой// Тромбоз, гемостаз, реология, 2002. №1. С. 76-80.

21. Лендяев А.В., Тарлыков В.А. Дифрактометрия показателя преломления эритроцита/ Тез. докл. конф. "Лазеры. Измерения. Информация", СПб Государственный политехнический университет, 2003. С. 49-50.

22. Bessmeltsev S.S., Lendiaev A. V., Tarlykov V.A. Laser difrractometry of the erythrocyte refractive index// Proceedings SPIE, 2003. Vol. 5381. P. 151-156.

23. Лендяев А.В., Бессмельцев C.C., Москалева А.Ю., Тарлыков В.А. Фотоиндуцированный термогемолиз эритроцитов in vitro/ Матер, научно-практической конф. "Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии", СПб НИИ гематологии и трансфузиологии, 2004. С. 96-97.

24. Бессмельцев С.С., ЛендяевА.В., Москалева А.Ю., Тарлыков В.А., Федоров Е.Г. Лазерная дифрактометрия показателя преломления эритроцитов/ Тез. докл. конф. "Лазеры для

медицины, биологии и экологии", СПб Государственный политехнический университет, 2004. С. 11.

25. Александрова Л.А., Бессмелъцев С.С., Лендяев А.В., Москалева А.Ю., Тарлыков В.А. Лазерная дифрактометрия показателя преломления эритроцитов и жесткости эритроцитарной мембраны в условиях фотоиндуцированного термогемолиза/ Тез. докл. конф. "Лазеры. Измерения. Информация", СПб Государственный политехнический университет, 2004. С. 45-46.

26. Александрова Л.А., Бессмелъцев С.С., Лендяев А.В., Москалева А.Ю., Тарлыков В.А., Ходус КГ. Исследование воздействия in vitro постоянного магнитного поля на гипоосмотическое набухание и агрегацию эритроцитов (метод лазерной дифрактометрии)/ Сборн. докл. 8-й Российской научно-технической конф. по электромагнитной совместимости и электромагнитной безопасности ЭМС-2004, СПб Военный инженерно-технический университет, 2004. С. 550-556.

Тиражирование и брошюровка выполнены в Центре «Университетские телекоммуникации». Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14. Тел. (812)233-46-69 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.

Р2 5 4 9 2

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Методы исследования деформируемости эритроцитов.

1.1 Строение эритроцита. Оптические и физические свойства эритроцита и их измерение.

1.2 Влияние оптических и физических характеристик эритроцита на рассеяние излучения.

1.3 Измерение показателя преломления эритроцитов.

1.4 Лазерная дифрактометрия эритроцитов (дифракционные приближения, относительный и абсолютный размер дифракционных колец).

Выводы к главе 1.

Глава 2. Лазерная дифрактометрия показателя преломления эритроцита.

2.1 Особенности использования теории Ми для дифрактометрии эритроцитов.

2.1.1. Приближение теории Ми.

2.1.2. Анализ чувствительности метода измерения, основанного на регистрации размера дифракционных колец.

2.2. Связь дифракционной картины с длиной волны и параметрами эритроцитов.

2.2.1. Влияние дисперсности эритроцитов на вид дифракционной картины.

2.2.2. Контраст дифракционной картины от совокупности эритроцитов.

2.2.3. Связь длины волны и параметров дифракционной картины.

2.2.4. Связь длины волны и контраста дифракционной картины от совокупности эритроцитов.

2.3. Лазерная дифрактометрия эритроцитов при использовании излучения с различными длинами волн.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Лазерная дифрактометрия показателя преломления при гипоосмотическом набухании эритроцита.

3.1 Модель изменения показателя преломления эритроцита в гипоосмотической среде.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Экспериментальное исследование показателя преломления эритроцитов.

4.1 Описание экспериментальной установки и анализ точности измерения показателя преломления.

4.2 Методика проведения эксперимента и обработки экспериментальных результатов.

4.3 Дифрактометрия показателя преломления эритроцита при использовании

J»! излучения одной длины волны.

4.4. Влияние плотности мощности излучения на показатель преломления.

4.5. Дифрактометрия показателя преломления эритроцита при использовании излучения двух длин волн.

4.6. Экспериментальное исследование изменения показателя преломления эритроцита при "скачке".

4.7. Экспериментальное исследование воздействия постоянного магнитного поля на процесс гипоосмотического набухания.

Выводы к главе 4.

Актуальность работы

В науке и технике измерения занимают центральное место. Необходимость объективной оценки измеряемых величин требует продуманного подхода к проблеме измерений и обеспечения единства способов измерений. Данная проблема не является специфической задачей только метрологов. Обоснованный выбор подлежащих количественной оценке показателей и свойств различных явлений и объектов измерений, получение достоверной измерительной информации о состоянии исследуемых объектов и другие вопросы обеспечения единства измерений представляют интерес для широкого круга специалистов [1]. При этом положение усугубляется появившимися высокоточными средствами измерений, обладающими высоким потенциалом ожидаемой точности измерений.

В общем виде измерение, как процесс человеческой деятельности, образует некоторый мост между реальной действительностью и её количественным познанием. При описании этого процесса необходимо использовать понятия, относящиеся к материальному миру (объекты измерения, объекты исследования), к его отражению в нашем сознании (модели) и к механизму образования этого отражения (методы и средства измерений, единицы физических величин, способы обработки результатов наблюдений) [2].

Оптическим методам измерения присущ целый ряд особенностей: высокая точность измерения, неконтактность, инвариантность, возможность автоматизации измерения. Изобретение лазеров в 60-е годы прошлого столетия расширило возможности оптических методов измерения в силу их основных преимуществ: неконтактности, высокого пространственного разрешения, высокой точности. Особенно высок интерес к применению оптических и, в частности, когерентно-оптических методов измерения в биологии и медицине.

Среди этих методов наиболее перспективна лазерная дифрактометрия. Основные достоинства лазерной дифрактометрии - инвариантность к смещениям исследуемого образца, неконтактность, высокая точность (до сотых долей мкм), возможность автоматизации измерения - способствуют широкому ее применению, и, в частности, для измерения механических и оптических параметров эритроцитов.

Одна из функций эритроцитов - перенос кислорода в организме благодаря наличию в них молекул гемоглобина. Изменение концентрации гемоглобина в эритроцитах является одним из признаков ухудшения снабжения тканей кислородом. При ряде заболеваний системы крови, например, при множественной миеломе, нередко наблюдаются осложнения, в основе которых лежит нарушение реологических свойств крови с расстройством микроциркуляции, что существенно ухудшает течение заболевания. Очевидно, что их раннее выявление и проведение своевременных лечебных мероприятий будет способствовать предупреждению (и даже ликвидации) осложнений, стабилизации основного патологического процесса. Так как показатель преломления эритроцита является одним из основных оптических параметров, характеризующих концентрацию гемоглобина в клетке, и взаимосвязан с деформируемостью эритроцитов, то его изучение представляется достаточно актуальным.

К настоящему времени предложено много методов оценки показателя преломления взвеси биологических частиц (и в том числе эритроцитов), недостатками которых являются низкая точность и трудоемкость измерений, что затрудняет их использование для диагностики. Применение оптического метода измерения показателя преломления эритроцита зависит от многих факторов: структуры частицы, плотности упаковки (концентрации или гематокрита), дисперсности частиц, характера зондирующего излучения и, в общем случае, является достаточно сложной задачей.

В работе предложено использовать для измерения показателя преломления эритроцита метод лазерной дифрактометрии. Измерения проводятся в условиях гипоосмотического набухания клеток. Высокая пространственная когерентность и монохроматичность лазерного излучения позволяют с большей точностью проводить измерение показателя преломления.

Содержание работы

В первой главе рассматриваются методы измерения показателя преломления эритроцитов, анализируется их точность и чувствительность. Проведен сравнительный анализ оптических (фотометрических) методов: дифракционного и абсорбционного метода исследования показателя преломления.

Достаточно часто оптические методы используются для измерения показателя преломления эритроцитов больных с заболеваниями системы крови. Такие заболевания сопровождаются различными осложнениями, ухудшающими общее состояние больных, что отражается, в том числе и на показателе преломления эритроцита.

Показано, что такие особенности когерентно-оптических методов, как инвариантность к смещениям образца, возможность одновременной регистрации большого количества частиц, свидетельствуют о перспективности их использования для оценки показателя преломления.

Во второй главе приведен сравнительный анализ приближений дифракции, используемых для оценки показателя преломления эритроцитов. Показано, что для оценки показателя преломления клетки удобнее использовать приближение теории Ми.

Показано, что чувствительность метода измерения, основанного на регистрации размера дифракционных колец, к показателю преломления эритроцита значительно превышает чувствительность к диаметру в рамках использования теории Ми. Повышение дисперсности совокупности эритроцитов приводит к уменьшению размера дифракционных колец и контраста дифракционной картины, а изменение длины волны зондирующего излучения позволяет добиться повышения контраста дифракционной картины, уменьшить влияние дисперсности совокупности эритроцитов по диаметру на вид дифракционной картины. В работе рассмотрен вопрос преобразования распределения интенсивности дифракционной картины от совокупности эритроцитов с использованием пространственной фильтрации; найдена оптимальная выравнивающая функция, изменяющаяся по закону, обратному скорости спада интенсивности, и позволяющая оптимально уменьшить диапазон изменения интенсивностей в дифракционной картине, добиться максимально возможного контраста. Также показано, что степенная выравнивающая функция, и, в частности, квадратичная или кубическая, используемая в большинстве случаев дифракции на сфере при пространственной фильтрации, позволяет получить оптимальный контраст дифракционной картины.

В результате проведенного теоретического моделирования для оценки показателя преломления эритроцита предложено использовать одновременно две длины волны лазерного излучения А,=0,53 мкм и Х,=0,63 мкм. Показано, что на данных длинах волн обеспечивается максимальный контраст дифракционной картины, дисперсность совокупности эритроцитов по размерам оказывает минимальное влияние на вид дифракционных колец, и, кроме того, разница показателей преломления эритроцита согласно дисперсионной зависимости минимальна, а показатель поглощения эритроцита можно считать равным нулю. Измерение показателя преломления эритроцита осуществляется путем анализа картины рассеяния от совокупности эритроцитов на одной длине волны и на двух длинах волн - в последнем случае точность измерения повышается.

В третьей главе рассмотрен процесс гипоосмотического набухания эритроцита, построена теоретическая модель изменения показателя преломления эритроцита при гипоосмотическом набухании клетки с учетом жесткости эритроцитарной мембраны. Показано, что скачкообразный процесс, наблюдающийся при гипоосмотическом набухании, приводит к резкому уменьшению показателя преломления эритроцита.

В четвертой главе приведена схема экспериментальной установки для измерения размера дифракционных колец, рассчитаны основные погрешности, оказывающие влияние на точность измерений. Показано, что наибольший вклад вносят погрешности, вызванные изменением формы клетки (отклонение от сферической) и дисперсностью совокупности эритроцитов по диаметру.

Установлено, что лазерное излучение оказывает воздействие на эритроцит, что проявляется в изменении жесткости эритроцитарной мембраны и показателя преломления в зависимости от плотности мощности лазерного излучения. Получена корреляция между жесткостью эритроцитарной мембраны и плотностью мощности лазерного излучения, а также между показателем преломления клетки и плотностью мощности лазерного излучения. Указанные корреляции зависят от рассматриваемых образцов крови. В определенном диапазоне плотностей мощности показатели преломления эритроцитов на длинах волн ^=0,53 мкм и Х=0,63 мкм постоянны отличаются друг от друга в пределах экспериментальной ошибки, что позволяет использовать для измерения показателя преломления эритроцита модель "двух длин волн". Точность измерения показателя преломления эритроцита методом "двух длин волн" превышает точность метода измерения показателя преломления клетки путем анализа поля рассеяния на одной длине волны.

Экспериментально исследовано 35 образцов крови больных множественной миеломой, находившихся на лечении в Российском научно-исследовательском институте гематологии и трансфузиологии министерства здравоохранения и социального развития города Санкт-Петербурга. Контрольную группу составили пять практически здоровых людей (доноров крови). Измерен показатель преломления эритроцитов путем анализа поля рассеяния на одной длине волны и на двух длинах волн Ая=0,53 мкм и Х-0,63 мкм. Показано, что при повышенных значениях концентрации общего белка и парапротеина жесткость эритроцитарной мембраны повышена, а показатель преломления понижен, о чем также свидетельствует полученная отрицательная корреляция между жесткостью эритроцитарной мембраны и показателем преломления. Найдена достоверная корреляция между показателем преломления сфероцитов, измеренным методом лазерной дифрактометрии, и концентрацией гемоглобина, измеренной в клинике путем проведения стандартного клинического анализа крови. При этом коэффициент корреляции указанных данных, полученный при анализе поля рассеяния на двух длинах волн, оказался выше, что подтверждает повышение точности измерения показателя преломления эритроцитов при анализе поля излучения на двух длинах волн и позволяет по определенному методом лазерной дифрактометрии показателю преломления эритроцитов косвенно судить о концентрации гемоглобина. В зависимости от состояния крови (концентрации общего белка и парапротеина) указанные коэффициенты корреляции были различными, что можно объяснить вовлечением в патологический процесс других систем организма и различными осложнениями, одним из которых является гипервискозный синдром. Наблюдаемая корреляция показателя преломления с концентрацией гемоглобина больных множественной миеломой позволяет считать показатель преломления эритроцита одним из маркеров гипервискозного синдрома.

Рассмотрено влияние скачкообразного характера изменения радиуса сферулированного эритроцита на изменение показателя преломления и показано, что наибольший вклад в результаты измерения показателя преломления вносит погрешность изменения размера дифракционных колец, обусловленная дисперсностью совокупности эритроцитов по диаметру. При проведении данных экспериментов помимо образцов крови больных множественной миеломой также использовалась крови больных доброкачественной гиперплазией предстательной железы (22 образца). Скачкообразный характер изменения радиуса наблюдался только для образцов крови больных множественной миеломой (при исследовании образцов крови больных доброкачественной гиперплазией предстательной железы гемолиз наступал значительно раньше, поэтому скачкообразного характера хода гипоосмотической кривой не наблюдалось). Экспериментально полученное изменение показателя преломления при "скачке" может служить дополнительным подтверждением скачкообразного характера гипоосмотического набухания.

В работе также исследовано изменение жесткости эритроцитарной мембраны и показателя преломления эритроцитов при воздействии постоянного магнитного поля. Исследована кровь 10 больных с бронхиальной астмой и 8 женщин, страдающих фибромиомой матки. Показано, что при воздействии постоянного магнитного поля жесткость уменьшается, что проявляется в повышении деформируемости эритроцита. Показатель преломления эритроцитов при воздействии постоянного магнитного поля увеличивается.

В заключении диссертации обобщены основные результаты работы. Цель и задачи работы

Цель работы: разработка способа измерения показателя преломления эритроцитов методом лазерной дифрактометрии и исследование возможности его использования в практической медицине. Поставленные задачи:

1. Рассмотреть применимость метода лазерной дифрактометрии для измерения показателя преломления эритроцитов и исследовать: связь показателя преломления эритроцитов и параметров дифракционной картины; влияние дисперсности эритроцитов на вид дифракционной картины; связь длины волны и параметров дифракционной картины при дифрактометрии эритроцитов; влияние пространственной фильтрации на контраст дифракционной картины при дифрактометрии эритроцитов.

2. Экспериментально исследовать возможность измерения показателя преломления эритроцитов в условиях гипоосмотического набухания методом лазерной дифрактометрии: оценить влияние плотности мощности лазерного излучения на показатель преломления эритроцитов; определить взаимосвязь показателя преломления эритроцитов с данными лабораторного обследования больных множественной миеломой; исследовать связь изменения показателя преломления эритроцитов с характером изменения гипоосмотической кривой; изучить влияние in vitro постоянного магнитного поля на жесткость эритроцитарной мембраны и показатель преломления эритроцитов. Личный вклад автора

Все представленные экспериментальные исследования и теоретические расчеты проведены при личном участии автора. Научная новизна работы

1. Впервые для измерения показателя преломления эритроцитов применен метод лазерной дифрактометрии с использованием двух длин волн излучения (А,=0,53 мкм и А,=0,63 мкм).

2. Найдена оптимальная функция пространственной фильтрации, обеспечивающая максимальный контраст дифракционной картины при дифрактометрии эритроцитов. Данная функция изменяется по закону, обратному скорости спада интенсивности, и для длин волн А,=0,53 мкм и

А,=0,63 мкм имеет вид а + (Р ? где ф угловой размер дифракционных

Ь + сср колец, а, Ь, с, d=const.

3. Выявлено, что уменьшение плотности мощности лазерного излучения в терапевтическом диапазоне (А,=0,53 мкм и А,=0,63 мкм) приводит к повышению деформируемости и показателя преломления эритроцитов.

4. Подтверждено, что уровень общего белка и парапротеина в сыворотке крови больных множественной миеломой являются основными факторами, влияющими на жесткость эритроцитарной мембраны и показатель преломления эритроцитов.

5. Показано, что по показателю преломления эритроцитов можно косвенно судить о концентрации гемоглобина.

6. Обнаружена: а) связь жесткости эритроцитарной мембраны с показателем преломления и б) скачкообразный характер изменения показателя преломления эритроцитов при гипоосмотическом набухании.

7. Отмечено положительное действие постоянного магнитного поля на деформируемость эритроцитов, что позволяет рекомендовать этот метод для использования в клинической практике.

Практическая ценность

Разработан способ измерения показателя преломления эритроцитов методом лазерной дифрактометрии, который является информативным и доступным клинической практике. Показана возможность дифракционного метода измерения показателя преломления эритроцитов; оценено влияние параметров эритроцитов и лазерного излучения на точность измерения показателя преломления. Разработанный способ, основанный на анализе поля рассеяния на двух длинах волн, подтвержден экспериментально при исследовании образцов крови больных множественной миеломой. Выявлена зависимость показателя преломления эритроцитов от степени патологического процесса. Рассмотрено воздействие плотности мощности лазерного излучения на показатель преломления и жесткость эритроцитарной мембраны. Методом лазерной дифрактометрии измерен показатель преломления эритроцитов при скачкообразном характере гипоосмотического набухания, а также жесткость эритроцитарной мембраны и показатель преломления эритроцитов при воздействии постоянного магнитного поля. Данный метод может быть применен с целью диагностики гипервискозного синдрома при множественной миеломе и тромбогеморрагических осложнений, наблюдаемых при других заболеваниях. Метод используется в клинике гематологии и клинической иммунологии Военно-медицинской академии Санкт-Петербурга с 2003 года и включен в план обследования больных. Метод также используется в гематологической клинике Российского научно-исследовательского института гематологии и трансфузиологии (г. Санкт-Петербург).

Положения, выносимые на защиту

1. Метод лазерной дифрактометрии на двух длинах волн лазерного излучения ?i=0,53 мкм и ^=0,63 мкм позволяет измерять показатель преломления эритроцитов.

2. Показатель преломления эритроцитов позволяет косвенно судить о концентрации гемоглобина в крови и поэтому может быть одним из маркеров гипервискозного синдрома.

3. Низкочастотное постоянное магнитное поле оказывает в целом положительное влияние на функциональные способности эритроцитов: омагничивание клеток постоянным магнитным полем 2,5 мТл в течение 30 минут приводит к повышению их деформируемости, а, следовательно, и к росту показателя преломления.

Апробация работы

Результаты работы обсуждались на семинарах кафедры КЭиБМО, ИТМО, СПб. Содержание докладывалось на XX научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, СПб ИТМО, 1999; третьем международном симпозиуме "Лазеры в медицине", СПб ГМУ, 1999; международной конференции молодых ученых и специалистов "Оптика-99", СПб, 1999; юбилейной научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ИТМО, СПб, 2000; Российской научно-практической конференции Оптика - ФЦП "Интеграция", СПб ИТМО, 2000; научно-практических конференциях "Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии", СПб НИИ гематологии и трансфузиологии, 2000 и 2004; III международном симпозиуме "Полупроводниковые и твердотельные лазеры в медицине 2000", СПб ГМУ, 2000; конференциях "Лазеры для медицины, биологии и экологии", СПб Балтийский государственный технический университет "Военмех", 2000 и 2001; конференции "Лазеры для медицины, биологии и экологии", СПб Государственный политехнический университет,

2004; конференциях "Лазеры. Измерение. Информация.", СПб Балтийский государственный технический университет "Военмех", 2000 и 2001; конференции "Лазеры. Измерение. Информация.", СПб Государственный политехнический университет 2003; конференции "Leukemia 2000 towards the cure", Houston, Texas, USA, 2000; 6-й и 8-й российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" ЭМС-2000, СПб Военный инженерно-технический университет, 2000.

Выводы к главе 4

1. Проведен анализ основных факторов, влияющих на показатель преломления эритроцитов.

2. Погрешность измерения показателя преломления эритроцитов путем анализа поля рассеяния на двух длинах волн >.=0,53 мкм и А,=0,63 мкм меньше, чем при использовании излучения одной из указанных длин волн.

3. Экспериментально обнаружена связь жесткости эритроцитарной мембраны с показателем преломления эритроцита.

4. На показатель преломления эритроцитов и жесткость эритроцитарной мембраны оказывает большое влияние плотность мощности лазерного излучения низкоинтенсивного диапазона: жесткость эритроцитарной мембраны с увеличением плотности мощности зондирующего излучения увеличивается; показатель преломления эритроцитов с увеличением плотности мощности лазерного излучения уменьшается.

14 — — после воздействия

•ч \ § / % 1

5. Обнаружена высокая достоверная корреляция между показателем преломления сфероцита, измеренным дифракционным методом, и концентрацией гемоглобина в клетке, измеренной стандартными методами. Коэффициент корряляции между показателем преломления эритроцитов на длине волны Х=0,63 мкм и концентрацией гемоглобина в клетке, меньше.

6. Метод определения показателя преломления эритроцита позволяет оценить тяжесть состояния больных ММ, так как изменение показателя преломления коррелирует с признаками опухолевого процесса (концентрацией гемоглобина, уровнем общего белка и парапротеина).

7. Методом лазерной дифрактометрии выявлено изменение показателя преломления при скачкообразном характере гипоосмотического набухания.

8. При воздействии на эритроциты больных ПМП напряженностью 2,5 мТл в течение 30 минут наблюдается отчетливое увеличение их деформируемости и показателя преломления.

Заключение

1. Для измерения показателя преломления эритроцитов предложено использовать метод лазерной дифрактометрии. Рассмотрена возможность и обоснована целесообразность использования излучения двух длин волн А,=0,53 мкм и А.=0,63 мкм для измерения показателя преломления.

2. Установлено, что способ измерения показателя преломления эритроцитов путем анализа поля рассеяния на двух длинах волн является более точным по сравнение со способом, основанным на анализе поля рассеяния для одной длины волны. При дифрактометрии эритроцитов наибольшее влияние на размер дифракционных колец оказывает дисперсность их совокупности.

3. Исследована пространственная фильтрация дифракционной картины. Найдена оптимальная функция пространственной фильтрации, обеспечивающая максимальный контраст дифракционной картины при дифрактометрии эритроцитов. Данная функция изменяется по закону, обратному скорости спада интенсивности, и для длин волн Л,=0,53 мкм и А,=0,63 мкм имеет вид а + сР . ? где q> угловой размер дифракционных колец, а, Ь, с, Ь + сф d=const.

4. Выявлено, что при длине волны Л.=0,53 мкм (Р=900 мВт/см2) показатель преломления сфероцитов меняется в пределах: (1,041-1,045)±0,002 для больных множественной миеломой III стадии, (1,044-1,053)±0,002 для больных множественной миеломой II стадии, а при длине волны А,=0,63 мкм (Р=400 мВт/см) - в пределах (1,051-1,055)±0,002 для больных множественной миеломой III стадии, (1,061-1,064)10,002 для больных множественной миеломой II стадии.

5. Подтверждено с использованием метода лазерной дифрактометрии, что уровень парапротеина в сыворотке крови больных множественной миеломой является одним из основных факторов, влияющим на деформируемость и показатель преломления эритроцитов.

6. Показано влияние плотности мощности лазерного излучения в терапевтическом диапазоне (Х=0,53 мкм и А,=0,63 мкм) на жесткость эритроцитарной мембраны и показатель преломления эритроцитов. Установлено, что при повышении плотности мощности лазерного излучения в данном диапазоне наблюдается увеличение жесткости и уменьшение показателя преломления. При уменьшении плотности мощности лазерного излучения отмечается улучшение деформируемости и увеличение показателя преломления эритроцита.

•л

7. Установлено, что в диапазоне 500-700 мВт/см плотность мощности лазерного излучения оказывает минимальное влияние на показатель преломления эритроцита и жесткость эритроцитарной мембраны.

8. Выявлена прямая корреляционная зависимость между показателем преломления сфероцитов, измеренным дифракционным методом, и концентрацией гемоглобина в клетке, определенной стандартным методом.

9. Обнаружена связь жесткости эритроцитарной мембраны с показателем преломления эритроцита и его "скачкообразный характер" при гипоосмотическом набухании.

10. Постоянное магнитное поле при выбранном режиме воздействия (2,5 мТл, 30 мин. экспозиция) оказывает положительное влияние на реологические показатели эритроцитов, в частности, отчетливо увеличивается их деформируемость и показатель преломления.

1. Назаров Н.Г. Метрология. Основные понятия и математические модели. М.: Высшая школа, 2002. - 348 с.

2. Маликов М.Ф. Основы метрологии. М.: Из-во Коммерприбор, 1949. - 480 с

3. Bessis М. Blood smears reinterpreted. Berlin: "Springer International", 1977.

4. Wintrobe M. Classification and treatment on the basis of differences in the average volume and hemoglobin content of the red corpuscles // Archives of internal medicine. 1934. - V. 54. - N. 2.-P. 256-280.

5. Тодоров Й. Клинические лабораторные исследования в педиатрии. 3-е изд. София, 1961 -263 с.

6. Левтов В.А., Регирер С.А., Шадрина Н.Х. Реология крови. М.: Медицина, 1982. - 256 с.

7. Nakache М., Caprani A., Dimicoli J.L. et al. Relationship between deformability of red blood cells and oxygen transfer: a modelized investigation // Clin. Hemoheol. 1983. - V. 3. - N. 2. -P. 177-189.

8. George C., Thao Chan M., Weill D. et al. De la deformabilite erythrocytaire a l'oxygenation tissulaire // Med. actuelle. 1983. - V. 10.-N.3.-P. 100-103.

9. Федорова З.Д., Абдулкадыров K.M., Бессмельцев С.С., Котовщикова А.А. Изменение некоторых реологических свойств эритроцитов при ряде заболеваний системы крови // Гематология и трансфузиология. 1989. - №2. - С. 12-17.

10. Бессмельцев С.С., Абдулкадыров К.М. Множественная миелома. СПб.: "Диалект", 2004. -448 с.

11. Тучин В.В. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1998. - 384 с.

12. Хюлст Г. Рассеяния света малыми частицами.- М.: Иностранная литература, 1961. 536 с.13 .Дейрменджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. М.: Мир, 1971. - 165 с.

13. Ulicny J. Lorenz-Mie Light Scattering in Cellular Biology // Gen. Physiol. Biophys. 1992. -N. 11.-P. 133-151.

14. Polanyi M.L. Volume and index measurements of blood cells with a recording diffractometer // The Review of Sientific Instruments. 1959. - V. 30. - N. 8. - P. 626-632.

15. Barer R„ Joseph S. Refractometry of living cells. Part I. Basic Principles // Quart. J. Microsc. Sci. 1954. - V. 95. -N. 4. -P.399-423.

16. Тучин В.В. Исследование биотканей методами светорассеяния // УФН. 1997. - Т. 167. -№5.-С. 517-539.

17. Хайруллина А.Б., Хайруллина Д.Ш. Изучение эритроцитов периферической крови по светорассеянию и поглощению. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 1997. - 80 с.

18. Иванова А.П., Макаревич С.А., Хайруллина А.Я. Об особенностях распространения излучения в тканях и биологических жидкостях при плотной упаковке частиц // ЖПС. -1979. Т. 46. - Вып. 3. - С. 662-668.

19. Фихман Б.А. Микробиологическая рефрактометрия. М.: Медицина, 1967. - 280 с.

20. James C.Lin, Arthur W.Gue. A Note of the Optical Scattering Characteristics of Whole Blood // IEEE Transmition on Biomedical Engineering. 1974. - V. BME-21. -N. 1. - P. 43-45.

21. Tycko D.H., Metz M.G., Epstein E.A., Grinbaum A. Flow cytometric light-scattering measurement of red cell volume and hemoglobin concentration // Applied Optics. 1985. -Vol. 24.-N9.-P. 1355-1365.

22. Дубова Г.С., Хайруллина А.Я., Шумилина С.Ф. О возможности определения концентрации и параметров распределения эритроцитов по размерам из спектральных измерений прозрачности // Весщ АН БССР. Сер. ф1з.-мат. навук. 1980. - № 2. - С. 100-106.

23. Джонсон (Johnson С.С.), Гай (Guy A.W.). Воздействие неионизирующего электромагнитного излучения на биологические среды и системы // ТИИЭР. 1972. - Т. 60.-№6.-С. 49-82.

24. MacRae R., McClue J., Latimer P. Spectral transmission and scattering of red blood cells // JOSA.- 1961.-V. 51.-N. 12.-P. 1366-1372.

25. Захаров С.Д., Скопинов С.А., Чудновский В.М., Перов С.Н. и др. Механизмы неспецифического воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения с участием молекулярного кислорода // Известия АН СССР, сер. физическая. 1990. - Т. 54. - № 8. -С. 1629-1635.

26. Шишловский А.А. Прикладная физическая оптика. М.: Физматгиз, 1961. - 822 с.

27. Большой энциклопедический словарь Физика. М., 1998. - С. 944.

28. Иоффе Б. В. Рефрактометрические методы химии. JL: Химия. Ленингр. отд-ние, 1974. -350 с.

29. Науменко Е.К., Пришивалко А.П., Астафьева Л.Г. Определение оптических постоянных вещества рассеивающих частиц // ЖПС. 1970. - Вып. 1. - С. 121-125.

30. Астафьева JI.Г., Науменко Е.К., Пришивалко А.П. Определение оптических постоянных вещества рассеивающих частиц в монодисперсных средах по характеристикам рассеянного света//ЖПС,-1971.-Вып. 1.-С. 133-139.

31. Дубова Г.С., Хайруллина А.Я., Шумилина С.Ф. Определение спектров поглощения гемоглобина методами светорассеяния // ЖПС. 1977. - Т. 27. - Вып. 5. - С. 871-878.

32. Хайруллина А.Б., Степовик JI.B. Опыт клинического применения "метода спектра мутности" для получения дополнительной информации о физико-химических свойствах эритроцитов периферической крови //Лабораторное дело. 1981. - №2. - С. 127-128.

33. Вукс М.Ф. Рассеяние света в газах, жидкостях и растворах. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1977.-320 с.

34. Хайруллина А.Я. Диагностика крови методами оптики рассеивающих сред: препринт №591.-Минск, 1985.-49 с.

35. Khairullina A. Determination of optical constants of biological particles from multiple light scattering characteristics // SPIE. 1993. V. 1884. - P. 324-333.

36. Науменко E.K., Пришивалко А.П. Поглощение света суспензией биологических частиц // ЖПС. 1974. - Вып. 4. - С. 690-695.

37. Шифрин КС. Рассеяние света в мутной среде. М.-Л.: Гос. изд. техн.-теорет. лит., 1951. -288 с.

38. Борен К, Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. Москва: Мир, 1986.-664 с.

39. Розенберг Г.В. Известия АН СССР. Сер. физика атмосферы и океана // 1976. Т. 12. -№11. -С. 1159-1167.

40. Веретенников В.В., Яушева Е.П. Оптика атмосферы // 1992. Т. 5. - № 3. — С. 276-284.

41. Королевич А.Н., Хайруллина А.Я., Шубочкин Л.П. Матрица рассеяния монослоя "мягких" частиц при их плотной упаковки // Оптика и спектроскопия. 1990. - Т. 68. - Вып. 2. - С. 403-409.

42. Application note on measuring the diameter of small fibers // Lazer Focus. 1967. - V. 3. - N. 17.-P. 30-31.

43. Kanai M., Ito H. Diffraction patterns of thin wedges illuminated by coherent light // Optik. -1996.-V. 102.-N. 2.-P. 332-337.

44. Zeilikovich I.S. Lazer diffraction on the inclined narrow slit with final thickness edges // SPIE. 1993. -V. 1991.-P. 111-114.

45. Борн M„ Вольф Э. Основы оптики. M.: Наука, 1970. - 855 с.

46. ГудменДж. Введение в фурье-оптику. М.: Мир, 1970. - 364 с.

47. Зоммерфельд А. Оптика. М.: Из-во иностранной литературы, 1953. - 486 с.

48. Анисимов М.П., Сгонное A.M. Пространственный спектр протяженного круглого отверстия // Автометрия. 1987. -№ 1. - С. 41-43.

49. Кривенков Б.Е., Чугуй Ю.В. Дифракция Фраунгофера на объемных телах постоянной толщины // Автометрия. 1987. - № 3. - С. 79-92.

50. Сахно СЛ., Тымчик Г.С. Дифракция света на прямоугольной апертуре со статистически неровным краем // Оптико-механическая промышленность. 1985. -№ 12. - С. 10-12.

51. Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике. М.: Мир, 1971. - 496 с.

52. Ponder Е. Hemolysis and Related Phenomena. New York: Grune&Stratton, 1948. - 398 p.

53. Sidwell A. E. et al. Spectrum of hemoglobin and oxygemoglobin absorption // Journal of Biological Chemistry. 1938. - V. 123. - P. 335-350.

54. Streekstra G., Hoekstra A., Evert-Jan Nijhof, Heethaar R. Light Scattering by Red Blood Cells in Ektacytometry: Fraunhofer versus Anomalous Diffraction // Applied Optics. 1993. - V. 32. -N. 13.-P. 2266-2272.

55. Mullaney P., Dean P. The Small Angle Light Scattering of Biological Cells // Biophysical Journal. 1970. - V. 10. - N. 8. - P. 764-772.

56. Шифрин КС., Пунина В.А. Об индикатрисе рассеяния света в области малых углов // Изв. АН СССР, сер. физика атмосферы и океана. 1967. -№ 12. - С. 784-791.

57. Bessmeltsev S.S., Lendiaev A.V., Moskaleva A.U., Tarlykov V.A., Hodus I.G. The measurement of the refractive index and aggregation of the erythrocytes by the laser diffractometry method/ Proceedings SPIE, 2002. Vol. 4900. P. 1031-1038.

58. Лендяев А.В. Изменение показателя преломления эритроцитов при гипоосмотическом набухании у больных множественной миеломой/ Тромбоз, гемостаз, реология, 2002. №1. С. 76-80.

59. Бейер В.А. Краткое пособие по гематологии. JL: Медицина, 1967. - 239 с.

60. Тарлыков В.А. Контраст дифракционной картины // Оптический журнал. 2003. - Т. 94. -№2.-С. 250-253.

61. Бессмельцев С.С., Лендяев А.В., Скворцова Ю.А., Тарлыков В. А. Лазерная дифрактометрия оптических и механических свойств эритроцитов // Оптический журнал. 2000. - Т. 67. - № 4. - С. 47-51.

62. Кийко В.В., Тарлыков В.А. Дифрактометрия микроотверстий с локальными дефектами // Дефектоскопия. 1988. -№ 11. - С. 16-21.

63. И.Магурин В.Г., Тарлыков В.А. Трансляционная симметрия дифракционных картин Фраунгофера плоских апертур с обобщенными прямыми углами // Оптика и спектроскопия. 2000. - Т. 88. - № 4. - С. 628-635.

64. Звонарев В.Л., Тарлыков В.А. Структура дифракционного спектра круглого отверстия с локальным дефектом // Автометрия. 1995. -№ 2. - С. 33-38.

65. Бычков P.M., Кривенков Б.Е., Чугуй Ю.В. Повышение точности дифракционных методов размерного контроля // Автометрия. 1984. - № 3. - С. 75-84.

66. Heilmeyer L. Spectrophotometry in Medicine. London: Adam Hilger Ltd., 1943, first edition. -68 p.

67. Петренко Ю.М., Владимиров Ю.А. Изменение размеров эритроцитов при набухании в гипоосмотических средах // Биофизика. 1987. Т. 32. - Вып. 3. - С. 448-453.

68. Золотарев В.М., Морозов В.Н., Смирнова Е.В. Оптические постоянные природных и технических сред. Справочник. JL: Химия, 1984. - 216 с.

69. Bessmeltsev S.S., Lendiaev А. V., Skvortsova Y.A., Tarlykov V.A. Laser diffractometry of erythrocyte deformation under the hypoosmotic hemolysis/ Proceedings SPIE, 2000. Vol. 4316. P. 83-88.

70. Володарский В.Я. Обоснование точности измерений // Радиотехнические тетради. 2000. -№21.-С. 71-76.

71. Bessis М. Living blood cells and their ultrastructure. Berlin, Heidelberg, New York, 1973. -325 p.

72. Никифорова О. Определение гемоглобина. Реакция оседания эритроцитов. Осмотическая резистентность эритроцитов.

73. Ковалев Н.Е., Шевчук Л.Д., Щуренко О.И. Биология. М.: Высшая школа, 1986. - 382 с.

74. Сторожок С.А., Соловьев С.В. Структурные и функциональные особенности цитоскелета мембраны эритроцита // Вопросы медицинской химии. 1992. - № 2. - С. 14.

75. Лемажихин Б.К., Франк Г.М. Определение размеров эритроцитов методом дифракции света в связи с проблемой биологического действия ионизирующей радиации // Труды института биологической физики. 1955. - Вып. 1. - С. 276-287.

76. Bayer R., WolfG. Analysys of erythrocyte flexibility by means of laser diffraction: rigidification due to defined shearing I I Proceedings SPIE. 1992. - V. 1981. - P. 26-37.

77. Bessmeltsev S.S., Lendiaev A. V., Tarlykov V.A. Laser diffractometry of the erythrocyte refractive index/ Proceedings SPIE, 2003. Vol. 5381. P. 151-156.

78. Лендяев A.B., Бессмельцев C.C., Москалева А.Ю., Тарлыков В.А. Фотоиндуцированный термогемолиз эритроцитов in vitro/ Матер. НП конф. "Актуальные вопросы гематологии и трансфузиологии", СПб, 2004. С. 96-97.

79. Бессмельцев С.С., Лендяев А.В., Москалева А.Ю., Тарлыков В.А., Федоров Е.Г. Лазерная дифрактометрия показателя преломления эритроцитов/ Тез. докл. конф. "Лазеры для медицины, биологии и экологии", СПб, 2004. С. 11.

80. Бессмельцев С.С., Казадзе Ю.Л. Изменение электрокоагулографических показателей и деформируемости эритроцитов у больных множественной миеломой на фоне различных программ полихимиотерапии // Клиническая медицина. 1991. - № 11.-С. 69-73.

81. Бессмельцев С.С., Абдулкадыров К.М. Недостаточность кровообращения и методы ее коррекции при множественной миеломе // Гематология и трансфузиология. 1992. - № 7. -С. 62-66.

82. Бессмельцев С.С. Функциональное состояние миокарда и реологические свойства крови при множественной миеломе // Гематология и трансфузиология. 1992. - № 1. - С. 22-25.

83. Abdulkadyrov K.M., Bessmeltsev S.S. Renal insufficiency in multiple myeloma: basic mechanisms in its development and methods for treatment // Renal Failure. 1996. - V. 18. -N. l.-P. 139-146.

84. Морозов ИИ. Термическое повреждение клеток и их осмотический гомеостаз // Медицинская радиология. 1992. - Т.37. -№ 11-12. - С. 39-42.

85. Mohandas N., Chasis J.A., Shobet S.B. The influence of membrane skeleton on red cell deformability, membrane material properties, and shape // Seminare in Hematology. 1983. -V. 20. -N. 3. - P. 225-242.

86. Соловьев B.C., Рубапчик С.И., Сытин О.И. К морфо-функциональной характеристике эритроцитов при регулируемой гипертермии // Науч. тр. Тюмен. ун-та Тюмень. - 1977. -Т. 48.-С. 55-76.

87. Козлов Н.Б. Термоустойчивость гомойотермного организма: биохимические механизмы, пути повышения. Смоленск: изд. СГМИ, 1992. - С. 115.

88. Зинчук В.В. Деформируемость эритроцитов: физиологические аспекты // Успехи физиологических наук. 2001. - Т. 32. - № 3. - С. 64-76.

89. Лапотко Д.О., Жаров В.П., Романовская Т.Р., Кучинский Г.С. Исследование влияния фотодинамического эффекта на микроорганизмы методом лазерной термооптической цитометрии // Квантовая электроника. 1999. - Т. 29. -№ 3. - С. 221-226.

90. Абдулкадыров КМ., Бессмелъцев С.С., Балашова В.А., Семенов А.И. Использование лазерного и СВЧ-излучения при лечении больных злокачественными заболеваниями системы крови // Экспериментальная онкология. 1992. -№ 4. - С. 67-70.

91. Дуткевич И.Г., Марченко А.В. Новые методы фотогемотерапии. СПб; 1993. - С. 48.

92. Кондорский Е. И., Норина С. Б., Литвинчук Н. В., Шалыгин А. Н. Магнитная восприимчивость одиночных эритроцитов человека // Биофизика. 1981. - Т. 26. - Вып. 6.-С. 1104-1106.

93. Пирузян Л. А., Кузнецов А. А., Чиков В. М., Плотникова И. Г., Подойницын С. Н. Магнитофорез и гравитационная седиментация эритроцитов // Известия АН СССР. Сер. биологическая. 1984. -№ 1. - С. 18-29.

94. Сивакова Н.Н. Влияние магнитного поля на оседание агрегирующих слабонамагничивающихся частиц // Известия АН СССР. Сер. механика жидкостей и газов. 1989. - № 6. - С. 66.

95. Кизилова Н.Н. Агрегация и оседание эритроцитов в магнитном поле // Биофизика. -1993. Т. 38. - Вып. 5. - С. 826-832.

96. Иванова С.Н. Биологическое действие электромагнитных полей // Всесоюзный симпозиум, Пущино, 1982. С. 82.

97. Бессмельцев С.С., Абдулкадыров К.М., Кацадзе Ю.Л. и др. Применение омагниченной аутокрови в терапии больных с множественной миеломой // Эфферентная терапия. -1998. -Т. 5. -№ 1.-С. 34-40.

98. Иванова С.И. Влияние постоянных магнитных полей на физические и биохимические свойства крови // Сб. статей "Магнитные поля в теории и практике медицины". -Куйбышев. С. 70.

99. Фесенко В.А. Применение магнитных полей в клинической медицине и эксперименте: Тезисы докладов областной конференции. Куйбышев, 1979. - С. 124.