Лазерная оптико-акустическая диагностика биологических сред тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.03, кандидат физико-математических наук Саватеева, Елена Васильевна

• Саватеева, Елена Васильевна
• кандидат физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Саватеева, Елена Васильевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Лазерное возбуждение УЗ импульсов в биологических средах.

Особенности оптики биологических сред

1.1. Обзор литературы.

1.2. Лазерное возбуждение УЗ в однородно поглощаюшей среде

1.3. Лазерное возбуждение УЗ в неоднородно поглощаюшей среде.

1.4. Лазерное возбуждение УЗ в рассеивающей среде.

1.5. Факторы, влияющие на формирование регистрируемого сигнала дифракция, нелинейные эффекты, диссипация).

1.6., Метод передаточных функций и процедура деконволюции.

1.6.1. Метод перадаточных функций.

1.6.2. Процедура деконволюции.

1.7. Два способа регистрации оптико-акустического сигнала.

Глава 2. Лазерная оптико-акустическая диагностика в режиме 'на просвет'.

2.1. Лазерная оптико-акустическая диагностики в режиме 'на просвет'.

2.2. Схема лазерного оптико-акустического спектрометра в режиме 'на просвет'.

2.3. Тестовые и калибровочные эксперименты режиме 'на просвет'.,

2.4. Лазерная оптико-акустическая диагностика в режиме 'на просвет' для исследования характеристик крови.

2.4.1. Измерение эффективности термо-оптического преобразования крови.

2.4.2. Концентрация интенсивности света под поверхностью в крови.

2.4.3. Измерение оптических характеристик крови.

2.4.4. Измерение скорости седиментации крови.

Глава 3. Лазерная оптико-акустическая диагностика в режиме 'на отражение'

3.1. Особенности опто-акустической диагностики в режиме 'на отражение'.

3.1.1. Оптико-акустический сигнал, возбуждаемый широким лазерным пучком (дифракция несущественна).

3.1.2. Оптико-акустический сигнал, возбуждаемый лазерным пучком конечного диаметра (дифракция вносит вклад в формирование импульса). f 3.1.3. Экспериментальная проверка теории регистрации оптико-акустического сигнала в режиме «на отражении».

3.2. Реконструкция распределения тепловыделения по оптако-акустическому сигналу в режиме «на отражение».

3.3. Схема оптико-акустического рефлектометра.

3.4. Оптико-акустическая диагностика слоистых сред.

Глава 4. Сканирующий оптико-акустический микроскоп.

4.1. Конфокальный оптико-акустический приемник, работающий в режиме'на отражение'.

4.2. Неинвазивная диагностика рака слизистой оболочки ротовой полости при помощи оптико-акустической микоскопии.

4.2.1. Обоснование возможности диагностики раковых образований при помощи оптико-акустической микроскопии.

4.2.2. Материалы и методы.

4.2.3. OA-микроскопия слизистой оболочки щеки хомяков и сравнение полученных OA-изображений с гистологическими образцами.

4.3 Оптико-акустический мониторинг распространения различных веществ вглубь тканей.

4.3.1. Материалы и методы.

4.3.2. Распространение водного раствора пищевой краски в коагулированном белке куриного яйца.

4.3.3. Распространение водных растворов пищевой краски в кожу свиньи ex-vivo.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерная оптико-акустическая диагностика биологических сред»

В последние несколько лет оптико-акустическая диагностика является интенсивно развивающейся областью исследования биологических сред. В основе данной методики лежит оптико-акустический эффект, суть которого состоит в генерации звука при нестационарном нагреве среды излучением (в частности, светом). Интерес к оптико-акустической диагностике связан, в основном, с успешными применениями оптико-акустической томографии и микроскопии для обнаружения ранних стадий раковых образований различных органов и тканей. Успешные результаты применения оптико-акустической диагностики привели к тому, что число научных групп, использующих данную методику для исследования внутренней структуры неоднородных сред, ежегодно растет. В исследованиях и приложениях оптико-акустического эффекта сформировалось три самостоятельных направления, а именно: фотоакустическая спектроскопия, лазерная оптоакустика и лазерный ультразвук.

Традиционной и наиболее развитой является фотоакустическая спектроскопия. Она предполагает облучение исследуемой среды непрерывным световым потоком, модулированным по амплитуде (иногда - по положению или поляризации). Соответственно, фотоакустический сигнал является гармоническим и информацию о свойствах среды несет амплитуда и фаза этого сигнала. Для получения информации о пространственном распределении, например, поглощения света необходимо варьировать частоту модуляции в широком диапазоне, что требует значительного времени. При этом задача восстановления распределения неоднородностей встречает существенные математические трудности, связанные с обращением преобразования Лапласа.

Лазерная оптоакустика предполагает импульсное облучение исследуемой среды и детектирование возбуждаемой при этом акустической волны с высоким временным разрешением. В этом случае информацию о процессе взаимодействия излучения с веществом несет как амплитуда, так и временной профиль возбуждаемой волны. При этом могут исследоваться тонкие эффекты при взаимодействии излучения с веществом, такие как, например, лазерно-индуцированные фазовые переходы, абляция и т.д. Лазерная оптоакустика позволяет исследовать распределение интенсивности света, неоднородности поглощения света и тепловыделения в гетерогенных средах. При этом задача восстановления распределения неоднородностей может быть сведена к классической задаче томографии и решена аналитически. Область применения лазерной оптоакустики для исследования биотканей ежегодно расширяется, что приводит к появлению новых методик и приборов, способных решать поставленные задачи. В последние годы в лазерной оптоакустике различают два метода - лазерная оптоакустика в режиме 'на просвет' (forward mode) и в режиме 'на отражение' (backward mode). Как понятно из названия, данные методы различаются способом детектирования акустических сигналов, возбуждаемых лазерным импульсом. Режим 'на просвет' используется, когда возможен двусторонний доступ к объекту исследования: лазерное излучение направляется на переднюю поверхность объекта, в то время как регистрация возбуждаемых акустических сигналов происходит с противоположной стороны. В режиме 'на отражение' реализован односторонний доступ к исследуемой среде: лазерное излучение и приемник акустических волн располагаются с одной и той же стороны исследуемой среды. Оптико-акустическая регистрация в режиме 'на просвет' используется как в задачах томографии, так и в оптико-акустической спектроскопии.

Оптико-акустическая томография (ОАТ) позволяет получить информацию о неоднородностях размером 0.3 мм и более, находящихся на глубинах от 3 до 70 мм (в том числе, диагностика рака молочной железы решается при помощи ОАТ). Оптико-акустическая спектроскопия (ОАС) является признанным точным методом получения оптических характеристик сред. Оптико-акустическая микроскопия с высоким пространственным разрешением реализуется в режиме 'на отражение'. При этом глубина зондирования не может быть так велика как для режима 'на просвет' (в имеющихся на данный момент работах сообщалось о глубинах зондирования до 5 мм), разрешение по глубине - 15-20 мкм. Применения оптико-акустической томографии, спектроскопии и микроскопии для исследования биологических сред обсуждается на ряде ежегодных конференций и уже отражено в ряде обзоров.

Необходимо различать лазерную оптоакустику и ультразвуковую диагностику. Объединяющим данные две методики пунктом является детектирование акустических волн. В отличие от ультразвуковой диагностики, которая использует акустический контраст (разницу импедансов различных типов тканей), оптоакустика строится на оптическом контрасте тканей (различных оптических свойствах, в первую очередь поглощении света).

Лазерный ультразвук предполагает генерацию акустических волн лазерным импульсом, поглощаемым в тонком поверхностном слое исследуемой среды (или специальном оптико-акустическом генераторе), распространение ультразвукового импульса в исследуемой среде и регистрацию прошедшего или рассеянного ультразвукового сигнала с высоким временным разрешением. Этот метод аналогичен ультразвуковому неразрушающему контролю и эхоскопии и отличается от них только лазерной генерацией коротких и мощных апериодических ультразвуковых импульсов, недоступных обычным ультразвуковым излучателям. Детекторы ультразвука в этом методе работают только на прием, что позволяет оптимизировать режим их работы и обеспечить высокую эффективность приема и высокое временное разрешение.

Наиболее бурное развитие в последнее время претерпевает лазерная оптико-акустическая диагностика биологических сред (см., например, труды конференций

BIC)S'2000,2001,2002,2003)). Диссертация посвящена лазерной оптико-акустической диагностике биологических сред.

Задачи исследования:

1. Теоретически и экспериментально исследовать особенности распределения лазерного излучения в сильно рассеивающих модельных и реальных биологических средах.

2. Разработать метод получения спектров оптического затухания в биологических тканях на основе анализа возбуждаемых в них оптико-акустических сигналов.

3. Разработать новый неинвазивный метод диагностики новообразований биологических тканей на основе оптико-акустической микроскопии.

4. Разработать метод исследования пространственного распределения неоднородностей биологических сред для случая регистрации OA-сигналов в режиме 'на отражение'.

Научная новизна работы:

1. Теоретически и экспериментально проанализированы оптико-акустические сигналы, регистрируемые в режиме 'на отражение'. Разработана универсальная процедура деконволюции (аналог процедуры 'обратной фильтрации в ультразвуковой томографии') для получения распределения термо-оптических источников в неоднородных средах.

2. Методом оптико-акустической спектроскопии измерены коэффициенты затухания света в неразбавленной крови на нескольких длинах волн (532 нм, 757 нм, 1064 нм, 2090 нм). Получены кривые нормированного на полное содержание гемоглобина оптического коэффициента затухания света как функции процентного содержания кислорода в крови.

3. Разработан конфокальный оптико-акустический преобразователь и исследованы его характеристики (чувствительность, аксиальное и поперечное пространственное разрешение).

4. Экспериментально показана возможность диагностики новообразований слоистых биологических тканей (таких как слизистые оболочки и кожа) методом оптико-акустической микроскопии.

5. Продемонстрированы возможности неинвазивной оптико-акустической микроскопии для мониторинга распространения лекарств и контрастных агентов в биологических тканях.

Практическая ценность работы:

1. Разработана методика неинвазивного определения распределения тепловыделения при лазерном облучении неоднородных сред, что особенно важно для диагностики биологических тканей и в лазерной хирургии.

2. Получены оптические характеристики крови, имеющей различное содержание кислорода, что может быть использовано для различения злокачественных и доброкачественных новообразований, а также при проведении черепно-мозговых хирургических операций.

3. Продемонстрированная возможность быстрого и удобного определения скорости оседания эритроцитов может успешно применяться в клинических лабораториях,

4. Разработана методика диагностики новообразований слоистых тканей по двумерным оптико-акустическим изображениям.

5. Предложенная методика оптико-акустической микроскопии может применяться для мониторинга распространения лекарственных препаратов, исследования особенностей и характерных времен трансдермального проникновения лекарств. Мониторинг распространения контрастных агентов особенно актуален в лазерной терапии, а также в диагностике метастаз злокачественных новообразований.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Лазерная оптико-акустическая методика позволяет проводить прямые измерения пространственного распределения интенсивности света в биологических тканях с коэффициентами затухания pieff = 3 -г 100 см"1. Измерения оптико-акустических сигналов, возбуждаемых лазерным излучением на длинах волн Х-2090, 1064, 760, 532 нм позволяют получить такие характеристики биологической среды как коэффициент эффективности термо-оптического преобразования, коэффициент затухания света, коэффициент поглощения и приведенный коэффициент рассеяния света.

2. Восстановление пространственного распределения термо-оптических источников в среде возможно как в режиме 'на просвет', так и 'на отражение' при помощи процедуры деконволюции.

3. Измерение профилей оптико-акустических сигналов на разных длинах волн Я = 2090, 1064, 760, 532 нм позволяет получить такие характеристики крови как полное содержание гемоглобина и степень насыщения крови кислородом в диапазоне концентраций 5-95%.

4. Построение двумерных оптико-акустических картин слоистых тканей до глубин 0.5-1 мм дает информацию о нарушении слоистой структуры биологической среды и, следовательно, о возникновении патологии.

5. Оптико-акустическая микроскопия позволяет качественно и количественно исследовать распространение контрастных агентов (лекарств в том числе) в биологических тканях на глубине до 1 мм.

Апробация работы и публикации:

Результаты диссертационной работы обсуждались и докладывались на следующих конференциях: 17-ой, 18-ой, 19-ой Annual Houston Conference on Biomedical Engineering Research, (February 11-12, 1999, February 8-9, 2000, February 8-9, 2001), Международных конференциях: "Biomedical Optics 1999" (San Jose, USA, 1999), 'Biomedical opto acoustics' 'Biomedical optoacoustics-II', 'Biomedical optoacoustics-III' (San Jose, USA, 2000, 2001, 2002), ECBO (Munich, Germany, 2001), Gordon Research Conference (New Hampshire, USA, 2000, 2002), "X Conference on Laser Optics" (Санкт-Петербург, 2000). OSA Topical Meeting on Optical Imaging and Spectroscopy (Miami Beach, USA, 2000), 5-th Gordon Research Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena (Queens College, Oxford, UK, August 19-24, 2001), ILLA'2003 (Plovdiv, Bulgaria).

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 18 работах, написанных совместно с другими авторами. Список публикаций, в которых изложены основные результаты работы, приведен в конце автореферата.

Личный вклад соискателя

Результаты, представленные в диссертации, получены лично соискателем или в соавторстве при его непосредственном участии.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и списка литературы. Объем диссертации 157 страницы, в том числе 57 рисунков и 2 таблицы. Список литературы включает 156 наименований.

Заключение диссертации по теме «Квантовая электроника», Саватеева, Елена Васильевна

Заключение

В заключении изложим основные результаты диссертационной работы:

1. Теоретически и экспериментально проанализированы оптико-акутические сигналы, регистрируемые в режиме 'на отражение'. Для коэффициентов затухания света в диапазоне 3-1000 см"1 теоретические формы и экспериментальные данные хорошо соответствуют друг другу. Разработана универсальная процедура деконволюции для получения распределения термо-оптических источников неоднородных сред.

2. Методом оптико-акустической спектроскопии измерены коэффициенты поглощения, затухания и приведенный коэффициент рассеяния света полной (неразбавленной) крови на длинах волн 532 нм, 757 нм, 1064 нм и эффективность термооптического преобразования в крови равная Г = 0.073 ± 0.002 (Т=22°С).

3. Измерены зависимости нормированного на полное содержание гемоглобина коэффициента затухания света как функции процентного содержания кислорода крови методом оптико-акустической спектроскопии. Показана возможность определения степени насыщения крови кислородом в диапазоне 17-95% с точностью 2-4% методом оптико-акустической спектроскопии.

4. Разработан конфокальный оптико-акустический преобразователь с полосой частот 10-60 МГц и измерены его характеристики: средняя чувствительность равна 0.6 рВ/Па; аксиальное разрешение не хуже, чем 30 нм; поперечное пространственное разрешение на глубине 290 рм равно 73 цм, на глубине 375 рм - 78 рм, и на глубине 600 рм - 92 рм.

5. Впервые экспериментально показана возможность диагностики новообразований слоистых биологических тканей (таких как слизистые оболочки и кожа) при помощи оптико-акустической микроскопии. Впервые продемонстрирована возможность мониторинга распространения лекарств и контрастных агентов в биологических тканях методом неинвазивной оптико-акустической микроскопии. Коэффициент диффузии водного раствора пищевой краски в коагулированный белок куриного яйца, найденный при помощи оптико-акустических измерений, был равен D - 2.0 • Ю-4 + 0.1 • 10~4 мм■ Скорости миграции водных растворов RDS и RDS* в кожу свиньи ex-vivo были равны: V0(RDS) =65^/-,V0(RDS*) = 106^/

В заключении автор приносит извинения всем авторам и научным группам, чьи, без сомнения, интересные результаты в области применения оптико-акустического эффекта, а также в области взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями не вошли в список цитируемой литературы.

Автор выражает глубокую признательность своим научным руководителям Владиславу Яковлевичу Панченко и Александру Алексеевичу Карабутову за постановку задачи, обсуждение результатов и ценные замечания, Сергею Владимировичу Соломатину за помощь в получении результатов, описанных в главе 2, Ларисе Викторовне Новиковой -за помощь в организации защиты диссертации, а также сотрудникам лаборатории нелинейной акустики Международного лазерного центра за помощь и поддержку.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Саватеева, Елена Васильевна, 2003 год

1. A.G. Bell 'Production of sound by light'// American J.of Science, 1880, v.20, p.305

2. М.Л. Вейнгеров // ДАН СССР, 1938, т.38, с.9.

3. Д.О. Горелик, Б.Б.Сахаров Оптико-акустический эффект в физико-химических измерениях. М.: Издат. Стандартов, 1969. 187 с.

4. R.M.White 'Generation of elastic waves by transient surface heating' // J.Appl.Phys, v. 34, pp.3559-3567, 1963.

5. В.П. Жаров, B.C. Летохов Лазерная оптико-акустическая спектроскопия. М.: Наука, 1984. 320 с.

6. Оптико-акустический метод в лазерной спектроскопии молекулярных газов./ Под ред. Ю.С. Макушкина, Новосибирск: Наука. 1984. 128 с.

7. Б.Г. Агеев, Ю.Н. Пономарев, Б.А. Тихомиров Нелинейная оптико-акустическая спектроскопия молекулярных газов. Новосибирск: Наука. 1984. 128 с.

8. A.Rosencwaig Photoacoustics and photoacoustic spectroscopy. N.-Y.-.Wiley. 1980. 309 с.

9. R.L. Thomas 'Reflections of a thermal wave imager: two decades of research in photoacoustics and photothermal phenomena'//Analytical Sciences, vol.17, pp.sl-s4, 2001.

10. A. Rosencwaig, A. Gersho 'Theory of photoacoustic effect with solids'// J.Appl.Phys. v.47(1), pp.64-69,1976.

11. A.C. Tam 'Application of photoacoustic sensing techniques'// Review of Modern Physics, v.58, pp.381-431, 1986.

12. Photoacoustic effect: principles and applications // Proc. of the First International Conference on the Photoacoustic Effect/ ed. Edgar Luscher et al. Philadelphia: Braunschweig: Vieweg . 1984.

13. J.F. Power, Photoacoustic and Photothermal Phenomena // 10-th Int. Conf./ eds. F. Scudieri and M. Bertolotti. AEP. 1999. CP463, v.3.

14. Photoacoustic and thermal wave phenomena in semiconductors / A. Mandelis, N.-Y., North-Holland: Elsiver, 1987, 480 c.

15. Photoacoustic, photothermal, and photochemical processes at surfaces and in thin films / P. Hess. Berlin, N.-Y:Springer-Verlag, 1989. 376 c.

16. Photoacoustic, photothermal, and photochemical processes in gases/ P. Hess. Berlin, N.-Y: Springer-Verlag, 1989. 364 с.

17. Photoacoustic and photothermal phenomena III // Proc. of the 7-th international topical meeting. Doorwerth, The Netherlands, 1991.

18. Non-Destructive Evaluation. Progress in Photothermal and Photoacoustic Science and Technology / ed. A. Mandelis, Prentice Hall, 1994. 345 c.

19. K.H. Michaelian Photoacoustic infrared spectroscopy. Portland:Wiley-Interscience. 2003. 352 c.

20. В.Э. Гусев, А.А. Карабутов Лазерная оптоакустика. М.:Наука. 1991. 304 с.

21. A. A. Karabutov, А.Р. Kubyshkin, V.Ya. Panchenko, N.B. Podymova 'Dynamic shift of the boiling-point of a metal under the influence of laser radiation'// Quantum Electronic, v.22(8), pp.820-824, 1995.

22. A.A. Karabutov, A.P Kubyshkin., V.Y. Panchenko, N.B. Podymova, E.V. Savateeva 'Optoacoustical investigation of the melting of indium by a laser pulse under a confined surface'// Quantum Electronics, v.28 (8), pp. 670-672, 1998.

23. F.W. Cross, R.K. Al-Dhahir, P.E. Dyer 'Ablative and acoustic response of pulsed UV laser-irradiated vascular tissue in a liquid environment'// J. Appl. Phys., v. 64, pp.21942200, 1988.

24. R.O. Esenaliev, A.A. Oraevsky, V.S. Letokhov, A.A. Karabutov, T.V. Malinsky 'Studies of acoustical and shock waves in the pulsed laser ablation of biotissue'// Lasers Surg. Med. v.13, pp.470—484,1993.

25. R.O. Esenaliev, A.A. Karabutov, N.B. Podymova 'Laser ablation of aqueous solutions with spatially homogeneous and heterogeneous absorption' // Appl.Phys.B, v.59(l), pp. 7381, 1994.

26. A.A. Karabutov, N.B. Podymova, V.S. Letokhov 'Time-resolved optoacoustictomography of inhomogeneous media' // Appl.Phys. B, v.63, pp.545-563, 1991.

27. Г.А. Аскарьян, A.M. Прохоров, Г.Ф. Чантурия, Г.П. Шипуло 'Луч оптическогоквантового генератора в жидкости' // ЖЭТФ, т. 44(6), с.2180-2182, 1963.

28. Ф.В. Бункин, В.М. Комиссаров 'Оптическое возбуждение звуковых волн. Обзор' //

29. Акуст. Журн., т.19 (3), с. 305-320, 1973.

30. R.M. White 'Elastic wave generation by electron bombardment or electromagnetic wave absorption'// J.Appl. Phys, v.34,pp.2123-2124, 1963.

31. J.F. Roach, W. Zageroylo, J.M. Davies 'Shock wave generation in dielectric liquids using Q-switched lasers' // Proc.Inst.Electr. Eng.Lett., v.57, pp.1693-1702, 1969.

32. M.W. Sigrist, F.K. Kneubuhl 'Laser-generated stress waves in liquids' // JASA, v.64(6), pp.1652-1663, 1978.

33. Jl.M. Лямшев, Л.В. Седов 'Оптическая генерация звука в жидкости. Тепловой механизм' // Акуст. Журн., т.27(1), с. 5-29, 1981.

34. С.К. Patel, А.С. Tarn 'Pulsed optoacoustic spectroscopy of condensed matter' // Rev.Mod.Phys., v.53(3), pp. 517-551, 1981.

35. H.M. Lai, K. Young 'Theory of the pulsed optoacoustic technique' // JASA, v.72(6), 2000-2007, 1982.

36. А.И. Божков, Ф.В. Бункин, А.А. Коломенский, А.И. Маляровский, B.M. Михалевич 'Лазерное возбуждение мощного звука в жидкости' // Труды ФИАН, 1984, т. 156, с.123-176.

37. Л.М. Лямшев Лазерное термооптическое возбуждение звука. М.: Наука, 1989. 240 с.

38. К.А. Roome, J. Knott, Р.А. Payne, R.J. Dewhurst 'Development of sideways looking laser ultrasound probe for use in laser angioplasty procedures' // Ultrasonics v.34, pp. 629-639, 1996.

39. X.R. Zhang, W. Zhang , X.D. Wang, L.D. Zhang 'Laser ultrasound characterization of chemically prepared nano-structured silver' // Appl. Phys. A, v.70, pp.573-580, 2000.

40. S. Kenderian, B.B. Djordjevic, R.E. Green 'Point and line source laser generation of ultrasound for inspection of internal and surface flaws in rail and structural materials' // Res. Nondestr. Eval, v. 13, pp. 189-200, 2001.

41. M.L. Wolbarsht Laser applications in medicine and biology, v.3. N.-Y.: Plemum Press. 1977,pp.175-219.

42. В.И. Даниловская 'Температурные напряжения в упругом полупространстве, возникающие вследствие внезапного нагревания границы' // ПММ, 1950, т. 14. сЗ.

43. E.F. Carome, N.A. Clark, С.Е. Moeller 'Generation of acoustic signals in liquids by ruby laser-induced thermal stress transient' // Appl.Phys.Lett, v.4, pp.95-97, 1964.

44. S.F. Cleary, P.E. Hamrick 'The generation of elastic plane wave by linear thermal transient' // Va.J.Sci, v. 19, pp.228-231, 1968.

45. W.T. Ham, R.C. Williams, H.A. Mueller, D. Guerry, et al. 'Effects of laser radiation on the mammalian eye' // Trans.N.Y.Acad. Sci.Ser II, v.28, pp. 517-519, 1966.

46. W.T. Ham, H.A. Mueller, A.I. Goldman 'Ocular hazard from picosecond pulses of Nd:Yag laser radiation' // Science, v.185, pp.362-363, 1974.

47. S.Fine, E.Klein, W.Norwak, R.E.Scott, et al. 'Interaction of laser radiation with biologic system I. Studies on interaction with tissue' // Fed. Proc.Fed.Amer.Soc.Exp.Biol. v.24(1), Part III, pp.35-56, 1965.

48. S.F. Cleary, P.E. Hamrick 'Laser-induced acoustic transient in the mammalian eye' // JASA, v.46, pp. 1037-1044, 1971.

49. JIB. Бурмистрова, А.А. Карабутов, А.И. Портнягин, O.B. Руденко, Е.Б. Черепецкая 'Метод передаточных функций в задачах термооптической генерации звука' // Акуст. Журн., т.24(5), с.663-665, 1978.

50. А.А. Карабутов, О.В. Руденко, Е.Б. Черепецкая 'К теории термооптической генерации нестационарных акустических полей' // Акуст. Журн., т.25(3), с.383-384, 1979.

51. L.A. Aslanov, А.А. Karabutov, N.B. Podymova, Н. Shenk, V.N. Zaharov 'Pulsed optoacoustic effect in photoemulsions' // Laser Physics, v.6(6), pp.1105-1113, 1996.

52. A.A. Karabutov, V.S. Letokhov, N.B. Podymova 'Time-resolved optoacoustic measurement of absorption of light by inhomogeneous media' // Appl.Opt., v.34(9), pp.1484-1487, 1995.

53. A.A. Karabutov, I.M. Pelivanov, N.B. Podymova, S.E. Skipetrov 'Direct measurement of the spatial distribution of light intensity in scattering medium' // JETF Lett., v.70(3), pp.183-188, 1999.

54. A.A. Karabutov, N.B. Podymova, I.M. Pelivanov, S.E. Skipetrov, A.A. Oraevsky 'Direct measurement of the axial distribution of absorbed optical energy in turbid media by time-resolved optoacoustic method' // Proc. SPIE, v.3916, pp.112-121, 2000.

55. S. Glasston, M.C. Edlund The elements of nuclear reactor theory. Prinseton, N.J: Van Nostrand. 1952. 112 c.

56. A. Ishimaru Wave propagation and scattering in random media, vl, N-Y.:Academic Press, 1978, 296 c.

57. H.C. van de Hulst Multiple light scattering. N.-Y.:Academic Press, 1997. 270 c.

58. R.C. Haskell, L.O. Svaasand, T.T. Tsay, T.C. Feng, et al. 'Boundary conditions for the diffusion equation in radiative transfer' // J.Opt.Soc.Am., v. Al 1, pp.2727-2741, 1994.

59. D. Ben-Abraham, H. Taitelbaum, G.H. Weiss 'Boundary conditions for a model of photon migration in a turbid medium' // Laser Life Sci., v.4, pp.29-36, 1991.

60. М.Б. Виноградова, О.В. Руденко, А.П. Сухоруков Теория волн. М.:Наука. 1990. 432 с.

61. Н.С. Бахвалов, Я.М. Жилейкин, Е.А. Заболотская Нелинейная теория звуковых пучков. М.:Наука. 1982. 176с.

62. F.Duck Ultrasound in medicine. Bristol: ЮР. 1995. 314 c.

63. К. Giering, О. Minet, I. Lamprecht, G. Muller 'Review of thermal properties of biological tissues', pp.45-65, // A. Roggan Laser -induced interstitial thermotheraphy. Bellingham: SPIE Press. 1995. 190 c.

64. Физические величины. /Справочник под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.:Энергоатомиздат. 1991. 1232 с.

65. H.F. Poppendiek, R. Randall, J.A. Breeden, J.E. Chambers, J.R. Murphy 'Thermal conductivity measurements and prediction for biological fluids and tissues' // Cryobiology, v.3, pp.318-327, 1966.

66. W. Epstein, M.B. Visscher, R. Stish, H. Ballin 'Specific heat of canine blood' // J.Appl.Physiol., v.18, pp.843-844, 1963.

67. F.A. Duck Physical properties of tissue. A comprehensive reference book. London, San Diego, N.-Y., Boston: Academic Press. 1990. 346 c.

68. H.F.Bowman 'Heat transfer and thermal dosimetry'// J.Microwave Power, v. 16, pp. 121133, 1981.

69. O.B. Руденко, С.И. Солуян Теоретические основы нелинейной акустики. М.:Наука. 1975.288 с.

70. О.В. Васильева, А.А. Карабутов, Е.А. Лапшин, О.В. Руденко Взаимодействие одномерных волн в средах без дисперсии. М.: Изд-во Мое. Универ-та. 1983. 152 с.

71. G.B. Whitham Linear and nonlinear waves. N.-Y.: Wiley-Interscience. 1999. 656 c.

72. A.A. Карабутов, Е.А. Лапшин, Г.П. Панасенко, О.А. Руденко Генерация мощных звуковых импульсов при лазерном нагреве поверхности. /Сб. "Вычислительные методы и программирование". №31. М.:МГУ. 1979. с. 174-181.

73. A.G. Musatov, O.V. Rudenko, О.А. Sapozhnikov 'Nonlinear refraction and nonlinear absorption in the focusing of high-intensity pulses' // Acoust. Phys. 38, p.274-284, 1992.

74. A.A. Karabutov, A.I. Portnyagin, O.V. Rudenko, E.B. Cherepetskaya 'Theory of the thermooptical generation of nonsteady acoustic fields' // Acoust. Phys., v.26(3), pp. 162169, 1980.

75. A.A. Karabutov, E.V. Savateeva, N.B. Podymova, A.A. Oraevsky 'Backward mode detection of laser-induced transients with optoacoustic transducer' // J.Appl.Phys., 87(4), pp.2003-2014, 2000.

76. A.A. Karabutov, E.V. Savateeva, A.A. Oraevsky 'Imaging vascular and layered structures of skin with optoacoustic (front surface) transducer' // SPIE Proc., v.3601, pp.284-295, 1999.

77. E.V. Savateeva, A.A. Karabutov, M. Motamedi, B. Bell, et al. 'Noninvasive detection and staging of oral cancer in vivo with confocal opto-acoustic tomography' // SPIE Proc., v.3916, pp.55-66, 2000.

78. S.M. Park, M.I. Khan, H.Z. Cheng, G.I. Diebold 'Photoacoustic effect in strongly absorbing fluids' // Ultrasonics, v.29, pp.63-67, 1991.

79. S.V. Egerev, A.A. Pashin 'Opto-acoustic diagnostics of micro inhomogeneous liquid media' H Acoust. Phys. v.39(l), pp.43-45, 1993.

80. V.V. Tuchin Handbook of Optical Biomedical Diagnostics. Bellingham:SPIE Press. 2002. 1100 c.

81. D.L. Drabkin, J.H. Austin 'Spectrophotometric studies I. Spectrophotometries constant for common hemoglobin derivatives in human, dog and rabbit blood' // J. Biol.Chem., v.98, pp.719-733, 1932.

82. D.L. Drabkin, J.H. Austin 'Spectrophotometric studies V. A technique for the analysis of undiluted blood and concentrated hemoglobin solutions' // J. Biol.Chem., v.112, pp.105-115,1935.

83. D.l. Drabkin, C.F. Schmidt 'Spectrophotometry studies XII. Observation of circulating blood in vivo and the direct determination of the saturation of hemoglobin in arterial blood' // J. Biol.Chem., v.157, pp.69-83, 1945.

84. E. Gordy, D.L. Drabkin 'Spectrophotometric studies XVI. Determination of theoygen saturation of blood by a simplified technique, applicable to standart equipment' // J. Biol.Chem., v.227, pp.285-299, 1957.

85. V. Twersky 'Absorption and multiple scattering by biological suspension' // J.Opt.Soc.Am., v.60, pp.1084-1093, 1970.

86. G.D. Pedersen, N.J. McCormic, L.O. Reynolds 'Transport calculation for light scattering in blood' // Biophysics J. v. 16, pp. 199-207,1976.

87. J.M. Steinke, A.P. Shepherd 'Diffuse reflectanse of whole blood: model for diverging lightibeam' // IEEE Trans. Biomed.Eng., v.BME-34, pp.826-834, 1987.

88. A 90. R.A. McRae, J.A. McClure, P. Latimer 'Spectral transmission and scattering of red bloodcells' // J.Opt.Soc.Am., v.51(12), pp.21-29,1961.

89. L.G. Lindberg, P. A. Oberg 'Optical properties of blood in motion'// Optical Engineering,i1 v.32(2), pp.253-257, 1993.

90. A. Roggan, M. Friebel, K. Dorschel, A. Hahn, G. Miiller 'Optical properties of circulatinghuman blood in the wavelength range 400-2500 nm' // J. Biomedical Optics, v.4(l), pp.36-46,1999.

91. A.A. Oraevsky, S.L. Jaques, F.K. Tittel 'Measurement of tissue optical properties by time-resolved detection of laser-induced transient stress' // App.Optics, 36(1), pp.402-415,1997.

92. D.K. Kessler, H.J. Hoeper Tissue oxygen measurement techniques. / ed. C.H.Baker, W.L.Nastuk. Orlando:Academic Press. 1986. 428 c.

93. D.F. Wilson, G.J. Cerniglia 'Localization of tumors and evaluation of their state ofoxygenation by phosphorescence imaging' // Cancer Res., v.52, pp.3988-3993,1992.

94. P. Vaupel, К. Schlenger, С. Knoop, M. Hockel 'Oxygenation of human tumor: evaluation of tissue oxygen distribution in breast cancers by computerized O2 tension measurements' // Cancer Research, v.51, pp.3316-3322, 1991.

95. J.A. O'Hara, F. Goda, K.J. Liu, G. Bacic, et al. 'The p02 in a murine tumor after irradiation: An in vivo Electron Paramagnetic Resonance oximetry study' // Radiat. Res. v. 144, pp.222-229, 1995.

96. H.M. Swartz, R. Bclarkson 'The measurements of oxygen in vivo using EPR techniques' // Phys. Med. Biol., v.43, pp.1957-1975, 1998.

97. V. Quaresima, S. Sacco, R. Torato, M. Ferrari 'Noninvasive measurement of cerebral hemoglobin oxygen saturation using two near infrared spectroscopy approaches' // J. Biomedical Optics, v.5(2), pp.201-205, 2000.

98. R.G. Steen, K. Kitagishi, K. Morgan 'In vivo measurement of tumor blood oxygenation by near infrared spectroscopy: immediate effects of pentobarbital overdose or carmustine treatment' // J. of Neuro-Oncology, v.22(3), pp.209-220, 1994.

99. M. Nitzan, A. Babchenko, B. Khanokh 'Measurement of oxygen saturation in venous blood by dynamic near infrared spectroscopy' // J. Biomedical Optics, v.5(2), pp.155-162, 2000.

100. A. Zourabian, A. Siegel, B. Chance, N. Ramanujan, et al. 'Trans-abdominal monitoring of fetal arterial blood oxygenation using pulse oxymetry' // J. Biomedical Optics, v.5(4), pp.391-405, 2000.

101. E.L. Bradley, J. Sacerio 'The velocity of ultrasound in human blood under varying physiological parameters'// J.Surg.Res., v.12, pp.290-297, 1972.

102. A.E. Aubert, Н. Kesteloot, Н. De Geest 'Measurement of high frequency sound velocity in blood' // Biosigma 78, v.l, pp.421-425, 1978.

103. D.J. Hughes, L.A. Geddes, C.F. Babbs, J.D. Bourland, V.L.Newhouse 'Attenuation and speed о f 1 0 M Hz u ltrasound i n с anine b lood о f v arious p acked с ell v olumes at 37C' // Med.&Biol.Eng.&Comput., v.17, pp.619-622, 1979.

104. W.G. Zijistra, A. Buursma, W.P. Meeuwsen-van der Roest 'Absorption spectra of human adult oxyhemoglobin, de-oxyhemoglobin, carboxyhemoglobin and methemoglobin' // Clin.Chem. v.37(9), pp.1633-1638, 1991.

105. J.B. Miale Laboratory medicine hematology. 6-x edition. St. Louis: Mosby Сотр. 1982. pp.350-366.

106. L.R. Zacharski, R.A. Kyle 'Significance of extreme evaluation of erythrocyte sedimentation rate' // JAMA, v.202, pp.264-265, 1967.

107. M. Jeannet, A. Hassig 'Uebrdie Beziehungen der Hemagglutination in kolloidalen Milieu zur Geldrollenbilding, Blutkorpershensenkung und Spharozytose' // Blut, v. 10, p.297, 1964.

108. A.A. Karabutov, N.B. Podymova, V.S. Letokhov 'Time-resolved optoacoustic detection of absorbing particles in scattering media' // J.Modern Optics, v.42(l), pp.7-11. 1995.

109. А.А. Карабутов, Н.Б. Подымова 'Импульсная оптико-акустическая диагностика биообъектов' // Изв. РАН, сер. Физическая, 1997, т.61, №8, стр. 1580-1585.

110. А.А. Oraevsky, S .L. Jacques, F .К. Tittel ' Determination о f tissue optical properties b у time-resolved detection of laser-induced stress waves' // Proc. SPIE , v.1882, pp.86-101, 1993.

111. A.A. Oraevsky, S.L. Jacques, R.O. Esenaliev, F.K. Tittel 'Laser based optoacoustic imaging in biological tissues' // Proc. SPIE , V.2134A, pp.122-128,1994.

112. S.A. Akhmanov, V.E. Gusev, A.A. Karabutov 'Pulsed laser optoacoustics: Achievements and perspective' // Infrared Physics, 29(2-4), pp.815-838, 1989.

113. A.A. Карабутов, М.П. Матросов, Н.Б. Подымова 'Широкополосный ультразвуковой контроль с лазерным источником звука: Тез. Докл. научно-техн.семинара «Ультразвуковые и лазерные методы неразрушаюшего контроля в науке и технике», Киев, 1991.

114. М. Duquennoy, М. Ouaftouh, M.L. Qian, F. Jenot, M. Ourak 'Ultrasonic characterization of residual stresses in steel rods using a laser line source and piezoelectric transducer' // NDT&E International, v.34, pp.355-362, 2001.

115. A.A. Karabutov, V.V. Kozhushko, I.M. Pelivanov 'Nondestructive evaluation of one-dimensional periodic structures by transmission of laser-excited wide-band acoustic pulses' // Mech. Compos.Mater., v.37(2), pp.153-158, 2001.

116. A.A. Karabutov, I.M. Pelivanov, N.B. Podymova 'Nondestructive evaluation of graphite-epoxy composites by the laser ultrasonic method' // Mech. Compos.Mater., v.36(6), pp.497-500, 2000.

117. R.T. Greenlee, T. Murray, S. Bolden, P.A. Wingo 'Cancer Statistic 2000' // Cancer Journal of American Cancer Society, v. 50 (1), pp.7-33,2000.

118. S.Silverman 'Oral cancer'// Seminars Dermatol., v.13, pp.132-137, 1994.

119. S. Silverman, M. Gorsky 'Epidemiologic and demographic update in oral cancer: California and national data-1973 to 1885' // JADA, v.120, pp. 495-499,1990.

120. E.W.J. van der Breggen, A.I. Rem, M.M. Christian, C.J. Yang, et al. 'Spectroscopic detection of oral and skin tissue transformation in a model for squamous cell carcinoma.

121. Autofluorescence versus systemic aminolevulinic acid induced fluorescence' // IEEE J.ST Quant. Electr. v.2(4), pp.997-1007, 1996.

122. J.A. Izatt, S.D. Izatt, A. Rollins, S. Yazdanfar, et al. 'Noninvasive imaging of ultrastructure and blood flow using optical coherence tomography' // Skin Research & Technology, v.5(2), pp.138-150,1999.

123. M. Fitzmaurice, M.B. Wallace, L.T. Perelman, V. Backman, et al. 'Endoscopic diagnosis of displasia in Barrett's esophagus: A novel light scattering-reflectance spectroscopy technique' // Laboratory Investigation, v.79(l), pp.75A-84A, 1999.

124. A.A. Oraevsky, A.A. Karabutov, E.V. Savateeva, B.Bell, et al. 'Optoacoustic detection of oral cancer: feasibility studies in hamster model of squamous cell carcinoma' // Proc. SPIE, v.3597, pp. 385-396, 1999.

125. A.A.Karabutov, V.G.Andreev, B.Bell, D.Fleming, et al. 'Optoacoustic images of early cancer in forward and backward modes' // Proc. SPIE, v.4434, pp. 13-27, 2001.

126. A.A. Oraevsky, A.A. Karabutov, S.V. Solomatin, E.V. Savateeva, et al. 'Laser optoacoustic imaging of breast cancer in vivo' // Proc.SPIE, v.4256, pp.6-15, 2001.

127. A.A. Karabutov, E.V. Savateeva, A.A. Oraevsky 'Optoacoustic supercontrast for early cancer detection' // Proc.SPIE, v.4256, pp.179-187, 2001.

128. A.A. Karabutov, E.V. Savateeva, A.A. Oraevsky 'Optoacoustic tomography: New modality of laser diagnostic systems' // Laser Phys., v,13(5), pp.1-13,2003.

129. A.A. Oraevsky, A.A. Karabutov 'Ultimate sensitivity of time-resolved opto-acoustic detection' //Proc. SPIE, v.3916, pp.228-239, 2000.

130. H. Santis, G. Shlar, H.H. Chauncey 'Histochemistry of experimentally induced leukoplakia and carcinoma of the hamster pouch' // Oral Surg., v.17, pp.307-319,1964.j

131. J.J. Salley 'Experimental carcinogenesis in the cheek pouch of the Syrian hamster' // J.D.Res. v.33(2), pp.253-262, 1954.

132. J. Folkman 'What is the evidence that tumor are angiogenesis dependant?' // J.Natl. Cancer Inst. v,82(l), pp.4-6, 1990.

133. M.A. Konerding, A.J. Miodonski, A. Lametschwandtner 'Microvascular corrosion casting in the study of tumor vascularity: A review' // Scanning Microscopy, v.9(4), pp. 12331244, 1995.

134. J.L. Schwartz, G. Shklar 'Retinoid and carotenoid angiogenesis: A possible explanation for enhanced oral carcinogenesis' // Nutrition and Cancer, v.27(2), pp.192-199, 1997.

135. R.S. DaCosta, L. Lilge, J. Kost, M. Cirocco, et al. 'Confocal fluorescence microscopy/macroscopy and microspectrofluorimetry analysis of human colorectal tissue' // J. Analytical Morphology Cell Vision, v.4, pp.24-29, 1997.

136. A.A. Oraevsky, V.A. Andreev, A.A. Karabutov, D.R. Fleming, et al. 'Laser optoacoustic imaging of the breast: Detection of cancer angiogenesis' // Proc. SPIE v.3597, pp.352-363, 1999.

137. P. Vaupel, F. Kallinowsky, P. Okunieff 'Blood flow, oxygen and nutrient supply, and metabolic micro-environment of human tumors: A review' // Cancer Research, v.49, pp. 6449-6465, 1989.

138. J.M.Brown 'Tumor hypoxia, drug resistance and metastases'// J.Natl.Cancer Inst., v.82, pp. 338-339, 1990.

139. P. Vaupel, K. Schelenger, С. Knopp, M. Hockel 'Oxygenation of human tumors: evaluation of tissue oxygen distribution in breast cancer by computerized 02 tension measurements' // Cancer Research , v.51, pp. 3316-3322, 1991.

140. M.D. Brizel, G.L. Rosner, J. Harrelson, L.R. Prosnitz, M.W. Dewhirst 'Pretreatment oxygenation profiles of human soft tissue sarcoma' // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys., v.30, pp.635-642, 1994.

141. P. Vaupel, D.K. Kelleher, O. Thews 'Microtopology of local perfusion, oxygenation, metabolic and energetic status, and intestinal pH in malignant tumors: techniques and characterization' // Experimental Oncology, v.22, pp.15-25, 2000.

142. E.E. Voest, P. A. D'Amore Tumor angiogenesis and microcirculation. N-Y, Basel Marcel Dekker Inc. 2001. 315 c.147. t.J.Slaga, I.B.Gimenez-Conti 'An animal model for oral cancer. Review', J. Natl. Cancer Inst., v. 13, pp. 55-60, 1992.

143. H. Santis, G. Shlar, H.H. Chauncey 'Histochemistry of experimentally induced leukoplakia and carcinoma of the hamster buccal pouch' // Oral Surg., v.17, pp.307-315, 1964.

144. J.D. Schribner, R. Suss 'Tumor initiation and promotion' // Int. Rev. Exp. Pathol., v.8, pp.137-147, 1978.

145. J.J. Salley 'Experimental carcinogenesis in the cheek pouch of the syrian hamster' // J.D.Res., v.33(2), pp.253-262, 1954.

146. Sh.-Y. Lin, Sh.-J. Hou, T. H.-Sh. Hsu, F.-L. Yeh 'Comparision of different animal skin with human skin in drug percutaneous penetration studies' // Meth. Find Clin. Pharmacol. 14(8), pp.645-654, 1992.

147. Mechanisms of transdermal drug delivery / ed. by R. Potts, R. Guy N.-Y.:Marcel Dekker Inc. 1997. 37 c.

148. Microhydrin. An Overview / ed. by C.H. Howard. Arlington publications, 1998.