Численное исследование влияния концентрации метгемоглобина в крови на поглощение света в коже человека
Аннотация:
Введение. Лазеры широко применяются в дерматологии для удаления телеангиэктазий. Повышение эффективности склерозирования глубоколежащих и крупных телеангиэктазий лазерным излучением, возможно за счет изменения оптического пропускания кожи при ее нагреве и преобразовании гемоглобина, содержащегося в крови кожи, в метгемоглобин. Влияние концентрации метгемоглобина в крови на поглощение света в коже человека мало изучено, что определяет актуальность данной работы в контексте поиска путей повышения эффективности лазерного удаления телеангиэктазий. Метод. Разработаны численные семислойные оптические модели кожи человека без и с телеангиэктазией. В диапазоне длин волн 400–1600 нм рассчитаны спектры коэффициента экстинкции и степени изменения оптического пропускания цельной крови и слоев кожи в моделях кожи без и с артериолярной и венулярной телеангиэктазиями при различных концентрациях метгемоглобина в крови. На основании анализа спектров выбраны длины волн, на которых при преобразовании гемоглобина в метгемоглобин происходит наибольшее изменение оптического пропускания цельной крови и слоев кожи. Для выбранных длин волн методом Монте-Карло смоделирован ход лучей и получены распределения поглощенной оптической мощности в каждом слое кожи без и с телеангиэктазией при различных концентрациях метгемоглобина. Основные результаты. Обнаружено, что при преобразовании гемоглобина в метгемоглобин наибольшее уменьшение степени изменения оптического пропускания цельной крови происходит на длинах волн 629 нм и 1105 нм, а наибольшее увеличение — на 447 нм и 578 нм. Показано, что с ростом концентрации метгемоглобина с 0 до 100 % в коже доля поглощенной оптической мощности в слое поверхностного сплетения сосудов без и с телеангиэктазией на длинах волн 629 нм и 1105 нм повышается, а на 441 нм и 574 нм — снижается. При этом в слое глубокого сплетения сосудов на длинах волн 441 нм, 574 нм и 1105 нм доля поглощенной оптической мощности повышается, а на длине волны 629 нм сначала с ростом концентрации метгемоглобина до 25 % повышается, а затем снижается, но до значений, превышающих значение доли поглощенной оптической мощности без метгемоглобина. Обсуждение. Изменение оптического пропускания, связанное с заменой гемоглобина крови на метгемоглобин, в большей степени проявляется для слоя поверхностного сплетения сосудов, что связано с высоким содержанием крови в нем и ограниченным вкладом вышележащих слоев кожи в деформацию спектра падающего на этот слой света. В коже с телеангиэктазией изменение концентрации метгемоглобина изменяет долю поглощенной оптической мощности на большую величину, чем в коже без телеангиэктазии, что можно связать с увеличением объемной концентрации крови слоев кожи с телеангиэктазией и увеличением их толщины. Полученные результаты могут быть применены при разработке лазерных систем и технологий лечения заболеваний кожи, в том числе для лазерного склерозирования телеангиэктазий.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Определение типа действия ингибиторов гидратообразования по их инфракрасным спектрам
- Спектроскопия комбинационного рассеяния света в исследованиях процессов инактивации бактериальных микроорганизмов
- Низкотемпературная ячейка для инфракрасных фурье-спектрометрических исследований углеводородных веществ
- Особенности выращивания твердых растворов Ga1–xInxAs на подложках GaAs в поле температурного градиента через тонкую газовую зону
- Усовершенствованный протокол безопасности на основе AES-GCM для защиты связи в интернете вещей
- Атаки на основе вредоносных возмущений на системы обработки изображений и методы защиты от них
- Сверхвысокое разрешение изображения магнитно-резонансной томографии головного мозга с использованием дискретного косинусного преобразования и сверточнойнейронной сети
- Метод аугментации текстовых данных с сохранением стиля речи и лексики персоны
- Верификация событийно-управляемых программных систем с использованием языка спецификации взаимодействующих автоматных объектов
- Интеллектуальная система адаптивного тестирования
- Нейросетевой метод визуального распознавания голосовых команд водителя с использованием механизма внимания
- Сегментация опухоли головного мозга на магнитно-резонансной томографии с использованием нечеткого деформируемого слияния и алгоритма Dolphin-SCA
- Оптимизация систем отслеживания человека в виртуальной реальности на основе нейросетевого подхода
- Погрешности алгоритма демодуляции с генерируемой фазой несущей, вносимые фильтром низкой частоты
- Моделирование процесса корректировки формы роторов шаровых гироскопов
- Метод пространственного мультиплексирования в многоантенных системах связи
- Математическое моделирование теплообменного аппарата с учетом сильной зависимости вязкости нефти от температуры
- Подход к формированию обобщенных параметров технического состояния сложных технических систем c использованием нейросетевых структур
- Численное моделирование газодинамики при работе широкодиапазонного ракетного сопла с пористой вставкой
- Точное решение задачи отражения ударной волны от стенки, экранированной слоем газовзвеси
- Адаптивный наблюдатель переменных состояния нелинейной нестационарной системы с неизвестными постоянными параметрами и запаздыванием в канале измерений
- RuLegalNER: новый датасет для распознавания именованных юридических сущностей на русском языке