Метод и устройство метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат наук Жеребцов, Евгений Андреевич

• Жеребцов, Евгений Андреевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Жеребцов, Евгений Андреевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИБОРОВ ЛАЗЕРНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ ФЛОУМЕТРИИ

1Л Метод лазерной доплеровской флоуметрии. Физические основы и приборная реализация

1.2 Метрологические характеристики приборов лазерной доплеровской флоуметрии

1.3 Обзор методов и устройств метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии

1.4 Предложение принципа построения устройства для метрологического контроля состояния приборов ЛДФ

1.5 Выводы по 1 главе

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛА ЛАЗЕРНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ ФЛОУМЕТРИИ

2.1 Разработка схемы построения математической модели процесса воспроизведения ЛДФ-сигнала

2.2 Нахождение мощности принимаемого приемным волокном излучения без доплеровского сдвига

2.2.1 Описание геометрии формирования не претерпевшего доплеровский сдвиг потока излучения

2.2.2 Пространственное распределение мощности на выходе передающего волокна

2.2.3 Расчет отражения от стеклянной пластины

2.3 Нахождение мощности принимаемого приемным волокном излучения, претерпевшего доплеровский сдвиг

2.4 Определение частоты воспроизводимого доплеровского сдвига

2.5 Исследование разработанной математической модели процесса воспроизведения ЛДФ-сигнала

2.6 Оценка принимаемой из биологической ткани мощности обратнорассеяного излучения при измерениях in vivo

2.7 Выводы по 2 главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ СИГНАЛА ЛАЗЕРНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ ФЛОУМЕТРИИ

3.1 Описание экспериментального оборудования

3.1.1 Определение характеристик используемого в эксперименте прибора ЛДФ

3.1.2 Определение характеристик материалов и образцов, используемых в эксперименте

3.1.3 Описание экспериментальной установки

3.2 Определение экспериментальных характеристик воспроизводимого ЛДФ-сигнала в зависимости от управляющих параметров

3.2.1 Определение экспериментальных характеристик воспроизводимого уровня показателя микроциркуляции от частоты колебаний светорассеивающей поверхности

3.2.2 Определение экспериментальных характеристик воспроизводимого уровня показателя микроциркуляции в зависимости от амплитуды колебаний светорассеивающей поверхности

3.2.3 Определение экспериментальных характеристик воспроизводимого уровня показателя микроциркуляции в зависимости от расстояния до светорассеивающей поверхности

3.2.4 Определение экспериментальных характеристик воспроизводимого амплитудно-модулированного уровня показателя микроциркуляции

3.2.5 Сравнение воспроизводимого ЛДФ-сигнала с экспериментальной установки и с коллоидного калибровочного раствора

3.3 Оценка адекватности и работоспособности математической модели процесса воспроизведения ЛДФ-сигнала

3.3.1 Проверка закона распределения вероятности остатков модели

3.3.2 Проверка статистической независимости остатков математической модели

3.3.3 Проверка работоспособности математической модели

3.4 Выводы по 3 главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА И УСТРОЙСТВА ДЛЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПРИБОРОВ ЛАЗЕРНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ ФЛОУМЕТРИИ

4 Л Метод метрологического контроля состояния приборов ЛДФ

4.2 Обоснование режимов процедуры метрологического контроля состояния приборов ЛДФ

4.2.1 Обоснование диапазона амплитуды колебаний светорассеивающей поверхности

4.2.2 Обоснование диапазона частоты колебаний светорассеивающей поверхности

4.3 Методики метрологического контроля состояния приборов ЛДФ

4.3.1 Описание алгоритма методики определения статической погрешности прибора ЛДФ

4.3.2 Описание алгоритма методики определения динамической погрешности прибора ЛДФ

4.3.3 Описание алгоритма методики контроля равенства коэффициентов передачи входных каналов разностной схемы прибора ЛДФ в рабочем диапазоне регистрируемого доплеровского сдвига

4.4 Устройство для метрологического контроля состояния приборов ЛДФ

4.4.1 Структурная схема устройства для метрологического контроля состояния приборов ЛДФ

4.4.2 Электромеханическая часть устройства для метрологического контроля состояния приборов ЛДФ

4.4.3 Рекомендации к точности элементов электромеханической части устройства для метрологического контроля состояния приборов ЛДФ

Заключение

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод и устройство метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Появление в последнее время большого количества новых приборов и методов медицинской неинвазивной диагностики, использующих различные, часто сложные физические принципы, сопровождается за редким исключением тем, что их внедрение и использование на практике производится без полноценного внедрения сопутствующего метрологического обеспечения.

Одним из таких методов является метод лазерной доплеровской флоумет-рии (ЛДФ), позволяющий оценивать интенсивность кровотока в микроциркуля-торном звене кровеносного русла, обнаруживать и исследовать коллективные ритмические процессы системы микроциркуляции крови. В последнее время данный метод находит все большее применение в научно-исследовательской практике, а также в некоторых областях клинической медицины. Согласно своему физическому смыслу результат измерений в ЛДФ - «показатель микроциркуляции» (ПМ) - это величина, измеряемая в относительных (перфузионных) единицах, пропорциональная средней концентрации ансамбля эритроцитов и их средней скорости. В приборах ЛДФ данная величина определяется путем зондирования биоткани лазерным излучением (диапазон используемых длин волн: 632-1064 нм) и измерения частоты его доплеровского сдвига (типичная полоса регистрации: 20-24000 Гц), возникающего после отражения излучения от ансамбля эритроцитов, движущихся с разными скоростями 2 мелких сосудах (типовой диапазон скоростей: 0-10 мм/с) - артериолах, капиллярах и венулах. В настоящее время метод ЛДФ является, по сути, единственным методом, который позволяет оперативно и неинвазивно проводить локальные исследования интенсивности капиллярного кровоснабжения ткани. Одним из основных диагностических приложений метода ЛДФ является анализ ритмов капиллярного микрокровотока (0,0095-1,6 Гц). Достоверность регистрации ритмов является важным аспектом достоверности применения метода ЛДФ на практике.

Существенный вклад в развитие метода ЛДФ, а также основ его метрологического обеспечения сделали отечественные и зарубежные ученые: Сидоров В.В. (ООО НПП «ЛАЗМА», г. Москва), Крупаткин А.И. (ЦИТО им. H.H. Приорова, г. Москва), Тучин В.В. (СГУ им. Н.Г. Чернышевского, г. Саратов), Рогаткин Д.А. (МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, г. Москва); R. Bonner, R. Nossal (National Institutes of Health, Bethesda, USA), I. Fredriksson, M. Larsson, T. Stromberg (Linköping University, Sweden); S.L.E. Fairs (King's College Hospital School of Medicine and Dentistry, London, UK); A.N. Obeid (Oxford Politechnic, UK); A. Liebert, R. Maniewski (Institute of Biocybernetics and Biomedical Engineering, Warsaw, Poland); M. Leahy (University of Limerik, Ireland) и др.

Однако, несмотря на наличие работ в данном направлении, в настоящее время более широкому применению приборов ЛДФ в большой мере препятствует недостаточная развитость метрологической базы. Основным сдерживающим фактором является неудовлетворительное решение задачи воспроизведения размера регистрируемого приборами ЛДФ сигнала, используемого в целях настройки и калибровки на этапе производства, а также проверки текущего метрологического состояния на этапе эксплуатации. Получивший наибольшее распространение метод воспроизведения сигнала ЛДФ с использованием стабилизированной взвеси светорассеивающих испытывающих броуновское движение частиц имеет ряд существенных недостатков, делающих его малопригодным для практического применения: низкая стабильность, малый срок годности, чрезвычайная чувствительность к внешним влияющим факторам - температуре и, особенно, вибрации, способность одним образцом воспроизводить только один уровень сигнала. Совокупность факторов приводит к тому, что приборы ЛДФ в Российской Федерации, по сути, вообще не подвергаются метрологическому контролю состояния (работам, проводимым с целью выявления предельного состояния или скрытого отказа) в процессе эксплуатации, что зачастую приводит к снижению доверия к методу в целом со стороны врачей. Очевидно, что применение приборов, потенциально выдающих недостоверные результаты измерения, крайне нежелательно в сфере, связанной с жизнью и здоровьем человека.

Таким образом, актуальными являются вопросы развития теоретических основ воспроизведения сигнала ЛДФ, а также их практической реализации в виде устройства (тест-объекта), пригодного для проведения метрологического контроля состояния (МКС) как на этапе производства (настройка, выходной контроль, проверка точности соответствия заданной статической и динамической характеристик прибора его индивидуальным характеристикам), так и на этапе эксплуатации. МКС необходимо проводить с целью проверки работоспособности прибора, выявления скрытых дефектов и отказов, а также сравнения результатов измерений, полученных на различных приборах, либо коррекции этих результатов во время последующей обработки.

Объектом исследования является метрологический контроль состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии на этапах производства и эксплуатации.

Целью диссертации является повышение уровня метрологического обеспечения приборов лазерной доплеровской флоуметрии, построенных с использованием волоконного зонда с одним зондирующим и двумя приемными оптическими волокнами.

Таким образом, поставленная цель диссертации соответствует 7 пункту области исследования паспорта специальности 05.11.13: «методы повышения информационной и метрологической надежности приборов и средств контроля в процессе эксплуатации, диагностика приборов контроля».

Задачами исследования являются:

1) анализ существующих схем приборной реализации метода ЛДФ, а также методов метрологического контроля их состояния с точки зрения точности, стабильности и воспроизводимости, простоты процесса реализации и автоматизации;

2) обоснование принципа метрологического контроля состояния приборов ЛДФ и его технической реализации;

3) разработка математической модели, связывающей параметры регистрируемого ЛДФ-сигнала с параметрами режимов и условий применения предложенного принципа метрологического контроля состояния приборов ЛДФ;

4) проведение экспериментальных исследований с целью апробации принципа метрологического контроля состояния приборов ЛДФ и подтверждения правильности теоретических положений, лежащих в его основе;

5) разработка метода метрологического контроля состояния приборов ЛДФ;

6) разработка устройства для метрологического контроля состояния приборов ЛДФ и выработка научно обоснованных рекомендаций к основным конструктивным параметрам и режимам работы устройства.

Научная новизна работы заключается в том, что при решении задач повышения уровня метрологического обеспечения приборов лазерной доплеровской флоуметрии впервые:

1) разработана математическая модель процесса воспроизведения показателя микроциркуляции, основанная на регистрации доплеровских сдвигов частоты оптического излучения, отличающаяся зондированием колеблющейся свето-рассеивающей ламбертовской поверхности;

2) разработан метод метрологического контроля состояния приборов ЛДФ, базирующийся на математической модели процесса воспроизведения показателя микроциркуляции и алгоритмах проверки метрологических характеристик приборов ЛДФ.

Практическая ценность:

1) разработаны научно обоснованные критерии выбора конструктивных параметров устройства для МКС, а также режимов его работы;

2) разработано защищенное патентом на изобретение устройство для метрологического контроля состояния приборов ЛДФ, позволяющее воспроизводить различные значения величины показателя микроциркуляции крови;

3) разработана методика метрологического контроля состояния приборов ЛДФ, позволяющая проводить оценку работоспособности с определением соответствия заданной статической и динамической характеристик прибора его индивидуальным характеристикам как на этапе производства, так и в процессе эксплуатации.

Результаты диссертации приняты к внедрению в ООО НПП «ЛАЗМА» (г. Москва), в Московском областном научно-исследовательском клиническом интституте им. М.Ф. Владимирского (г. Москва), а также в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНГЖ» (г. Орел) при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Биотехнические системы и технологии». Кроме того, отдельные результаты, полученные соискателем, использованы при выполнении работ по темам: № 14229 «Выполнение первого этапа НИОКР по перспективным направлениям развития в области информационно-телекоммуникационных систем, живых систем и рационального природопользования» по теме № 6 «Разработка программно-аппаратного комплекса для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии», финансируемой Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере; № 5/СН «Разработка основных положений компьютерно-технологических комплексов контроля и диагностики в системе обеспечения качества и безопасности биотехносферы»; № ВК-3-2013 внутривузовского гранта Госуниверситета -УНПК для проведения исследований по приоритетным направлениям развития науки и технологиям на 2013-2015 гг. «Разработка методов и устройств для оптической неинвазивной диагностики микроциркуляторно-тканевых систем организма».

Апробация работы. Материалы диссертационного исследования доложены и обсуждены на 12 международных конференциях: Международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Биотехнические, медицинские и экологические системы и комплексы» «Биомедсистемы-2009» (Рязань, 2009), Европейском форуме ИННОВАКТ «Европейские надежды для инноваций» (Франция, Реймс, 2010), IV Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» ИТНОП-2010 (Орел, 2010), XIV Международном молодежном форуме «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке» (Харьков, 2010), IX Международной научно-технической конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» ФРЭМЭ-2010 (Владимир - Суздаль, 2010), IV Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине» (Москва - Троицк, 2010), XIX Международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автома-

тики и обработки информации» (Алушта, 2010), Международном конгрессе «Лазер Хельсинки» (Финляндия, Хельсинки, 2010). Международной научно-технической интернет-конференции «Информационные системы и технологии» ИСИТ-2011 (Орел, 2011), Международном форуме «Россия - Германия в научном диалоге. Партнерство идей» (ФРГ, Берлин, 2011), V Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине» (Троицк, 2012), V Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» ИТНОП-2012 (Орел, 2012), XXII Международном научно-техническом семинаре «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации» (Алушта, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 печатная работа, в том числе 5 публикаций в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, получены 2 патента Российской Федерации на изобретения.

Публикации в ведущих рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК:

1 Жеребцов, Е.А. Метрологическое обеспечение биомедицинских приборов и технологий для функциональной диагностики [Текст] / К.В. Подмастерьев, A.B. Дунаев, A.B. Козюра, Е.А. Жеребцов // Биотехносфера. - СПб.: Политехника, 2012. -№ 5-6. - С. 101-105. (Личное участие 25%)

2 Жеребцов, Е.А. Принципы построения тест-объекта для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, Д.А. Рогаткин // Биомедицинская радиоэлектроника. - М.: Издательство «Радиотехника», 2012. - №1. - С. 8-16. (Личное участие 50%)

3 Жеребцов, Е.А. Методы и приборы неинвазивной медицинской спек-трофотометрии: пути обоснования специализированных медико-технических требований [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, Д.А. Рогаткин // Приборы. - М.: СОО «Международное НТО приборостроителей и метрологов», 2011. - №1. - С. 40-49. (Личное участие 50%)

4 Жеребцов, Е.А. Особенности использования канала лазерной доплеровской флоуметрии в аппарате лазерной терапии [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, А.И. Егорова // Информационные системы и технологии. - Орел: ОрелГТУ, № 4(60). - 2010. - С. 100-104. (Личное участие 33%)

и

5 Жеребцов, Е.А. Исследование возможностей тепловидения и методов неинвазивной медицинской спектрофотометрии в функциональной диагностике [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, А.И. Егорова, Д.С. Макаров // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - Орел: ОрелГТУ, 2010. -№ 6-2. - С. 95-101. (Личное участие 25%)

Прочие публикации

6 Dunaev А. V. Substantiation of medical and technical requirements for noninvasive spectrophotometric diagnostic devices [Text] / A.V. Dunaev, E.A. Zherebtsov, D.A. Rogatkin, N.A. Stewart, S.G. Sokolovski, E.U. Rafailov // Journal of Biomedical Optics. - 2013. - V. 18, № 10. - pp. 107009-107009. (Impact Factor from the 2012 Science Edition of Thomson Reuters' Journal Citation Report: 2.881). (Личное участие 30%)

7 Жеребцов, Е.А. Методы оценки эффективности низкоинтенсивной лазерной терапии на основе неинвазивной спектрофотометрии [Текст] / Е.А. Жеребцов // Материалы международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Биомедсистемы-2009». - (Рязань, 2-5 декабря 2009 г.). - Рязань: РГРТУ, 2009.-С. 166-169.

8 Жеребцов, Е.А. Исследование изменений микроциркуляции крови под действием низкоинтенсивного лазерного излучения [Текст] / Е.А. Жеребцов // Сборник трудов молодых ученых «Всероссийская научная школа по биомедицинской инженерии» БМИ-2009. - (Санкт-Петербург, 26-30 октября 2009 г.). - СПб: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2009. - С. 18-25.

9 Жеребцов, Е.А. Экспериментальные исследования микроциркуляции крови с учетом нагрева биоткани при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / Е.А. Жеребцов, О.В. Самойличенко, А.И. Егорова // Материалы XIV Международного молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке». -(Харьков, 18-20 марта 2010 г.). - Харьков: ХНУРЭ, 2009. - С. 379. (Личное участие 33%)

10 Жеребцов, Е.А. Применение методов неинвазивной спектрофотометрии для исследования системы микроциркуляции крови при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев // Биотехносфера. - СПб.: Политехника, 2009. - № 6. - С. 40-44. (Личное участие 50%)

11 Жеребцов, Е.А. Компьютеризированный аппарат лазерной терапии с адаптивным управлением [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, А.И. Егорова // Материалы IV-й Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» ИТНОП-2010. - (Орел, 22-23 апреля 2010 г.). - Орел: ОрелГТУ, 2010. - С. 91-96. (Личное участие 33%)

12 Жеребцов, Е.А. Динамика изменений параметров микроциркуляции крови и температуры биоткани при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, Д.А. Рогаткин, К.С. Литвинова, М.И. Щербаков // Материалы IX международной научно-техническая конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» ФРЭМЭ 2010. - (Владимир - Суздаль, 29 июня - 2 июля 2010 г.). - Владимир: ВлГУ, 2010. - С. 67-70. (Личное участие 20%)

13 Жеребцов, Е.А. Контроль ритмов микроциркуляции крови при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, А.И. Егорова // Сборник материалов IV Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине» (ТКМФ-4). - 2010. - Т. 3. - (Москва - Троицк, 21-25 июня 2010 г.). - М: МГУ, 2010. - С. 131-132. (Личное участие 33%)

14 Жеребцов, Е.А. Метод контроля параметров микроциркуляции крови при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, А.И. Егорова // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Труды XIX Международного научно-технического семинара. - (Алушта, сентябрь 2010 г.). - М.: Издательский дом МАИ, 2010. - С. 230231. (Личное участие 33%)

15 Dunaev, A. The investigations of changes of blood microcirculation and temperature during low level laser therapy [Text] / A. Dunaev, E. Zherebtsov. D. Rogatkin, K. Litvinova // Abstracts of Laser Helsinki 2010 Congress. - (Helsinki, Finland, 20-23 August 2010). - 2010. - pp. 35. (Личное участие 25%)

16 Жеребцов, Е.А. К вопросу о создании рабочих мер для лазерной допле-ровской флоуметрии [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, А.И. Егорова, Д.А. Рогаткин // Международная научно-техническая интернет-конференция «Информационные системы и технологии» ИСИТ-2011: Материалы конференции. - (Орел, 1 апреля - 31 мая 2011 г.). - Орел: «Госуниверситет - УНПК», 2011. - С. 164-168. (Личное участие 25%)

17 Жеребцов, Е.А. Метод исследования функционального состояния системы микроциркуляции крови при вибрационной болезни [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, А.И. Егорова // Межвузовский сборник научных трудов «Медицинские приборы и технологии». - Тула: ТулГУ, 2011. - С. 141-143. (Личное участие 33%)

18 Жеребцов Е.А., Модель формирования выходного сигнала для лазерной доплеровской флоуметрии / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, Д.А. Рогаткин // Сборник материалов V Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине» (ТКМФ-5). - (Троицк, 4-8 июня 2012 г.). - 2012. - Т. 2.- С. 224226. (Личное участие 33%)

19 Жеребцов, Е.А. Математическая модель тест-объекта для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии [Текст] / Е.А. Жеребцов // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Труды XXII Международного научно-технического семинара. - (Алушта, сентябрь 2013 г.). - М.: Издательский дом МАИ, 2013. - С. 215-216. (Личное участие 100%.)

20 Патент № 2489963 Российская Федерация, МПК А61В 5/00. Устройство для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, Д.А. Рогаткин. - Опубл. 27.03.2013, Бюл. №9.

21 Патент № 2474379 Российская Федерация, МПК А61В5/01, А61В8/06. Способ диагностики функционального состояния системы микроциркуляции крови при вибрационной болезни [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, А.И. Егорова, Д.А. Рогаткин, Л.И. Дмитрук. - Опубл. 10.02.2013, Бюл. № 4.

Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 138 наименований, 5 приложений и изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 83 рисунка, 26 таблиц.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИБОРОВ ЛАЗЕРНОЙ ДОПЛЕРОВСКОЙ ФЛОУМЕТРИИ

1.1 Метод лазерной доплеровской флоуметрии. Физические основы и приборная реализация

Лазерная доплеровская флоуметрия - метод неинвазивной медицинской оптической диагностики, базирующийся на зондировании in vivo эпителиальных тканей живого биологического объекта (БО) низкоинтенсивным лазерным излучением с известной длиной волны (диапазон используемых длин волн - от 632 до 1064 нм [1]) с последующей регистрацией обратно рассеянного от БО излучения и определением динамических параметров микроциркуляции крови, таких как перфузия тканей кровью и частотные ритмы микроциркуляции [1-4]. Данная технология основана на эффекте Доплера (изменение частоты и длины волн, регистрируемых приемником, вызванное движением их источника и/или движением приемника), а именно на регистрации сдвигов частоты зондирующего излучения лазера при рассеянии на движущихся форменных элементах крови (ФЭК), как показано на рисунке 1.1 [2].

Световодный зонд

От лазера

1 t

К фото-приеммику

Рисунок 1.1- Схема зондирования ткани лазерным излучением в ЛДФ

Этот сдвиг частоты содержится в регистрируемом обратно рассеянном излучении от БО и зависит от скорости движения рассеивающих свет ФЭК, главным образом - эритроцитов. При взаимодействии лазерного излучения с неподвижной тканью рассеянное излучение имеет ту же частоту, что и зондирующее излучение, при взаимодействии с движущимися эритроцитами частота рассеянного излучения отличается от частоты падающего излучения в соответствии с доплеровским эффектом. Доплеровский сдвиг частоты связан со скоростью эритроцитов известным выражением [2]:

где /ёор — доплеровский сдвиг частоты;

п - показатель преломления излучения в ткани (для плазмы крови п = 1,4);

V - скорость эритроцитов;

X - длина волны зондирующего излучения.

Кровеносные сосуды микроциркуляторного русла могут быть ориентированы по отношению к фронту волны зондирующего излучения под разными углами. Максимальная частота доплеровского сдвига возникает, когда векторы направления распространения фронта волны излучения и скорости движения эритроцита параллельны. Этой ситуации соответствует частотный сдвиг около 4,4 кГц для скорости эритроцитов 1 мм/с и длины волны гелий-неонового лазера 638 нм при показателе преломления ткани 1,4. Для эритроцитов, которые движутся под углом к направлению зондирующего излучения, величина доплеровского сдвига частоты уменьшается пропорционально значению косинуса этого угла [2].

В зависимости от задач исследования микроциркуляции крови применяются лазерные источники мощностью 1-2 мВт, излучающие в диапазоне от зеленой (обычно - красной) до ближней инфракрасной длины волны. Глубина зондирующего слоя зависит от длины волны: чем короче длина волны, тем тоньше слой. Это обстоятельство объясняется различным поглощением излучения в биологиче-

ских тканях молекулами меланина, гемоглобина, бета-каротина и билирубина [5-7]. Поглощение излучения молекулами гемоглобина является наиболее значительным для коротковолнового излучения - это приводит к уменьшению величины детектируемого рассеянного излучения. Для указанного диапазона от зеленой до инфракрасной длины волны толщина зондируемого слоя ткани может составлять от 0,5 до 2 мм [2, 6, 8]. Когда излучение распространяется в биологической ткани, только незначительная часть (около 3-7%) отражается назад. Наибольшая величина мощности излучения частично поглощается или рассеивается вперед в соответствии с законом Дебая-Релея. На рисунке 1.2 представлены графики зависимости коэффициентов поглощения ца и рассеяния fii от длины волны для кожи человека [9].

300 250

- 1 200 О

« 150 rL

го

=L ЮО 50

300 400 500 600 700 800 1200 1600 2000 2400

А,, НМ

Рисунок 1.2- Зависимость коэффициентов поглощения \ха и рассеяния \xs

от длины волны для кожи человека

Объем зондируемой ткани в методе ЛДФ определяется геометрией и оптическими параметрами световодного зонда и составляет, как правило, около 1 мм3 для излучения в красной видимой области спектра. Указанный объем ткани кожи может содержать зону, включающую восходящую из глубины дермы артериолу,

от которой отходят до пяти ответвлений, множество капилляров и сопутствующую нисходящую венулу с девятью сходящими посткапиллярными венулами. В этом объеме эритроциты движутся с разными линейными скоростями: от 0,68 до 3,87 мм/с в артериолах; от 0,1 до 0,6 мм/с в капиллярах и от 0,32 до 1,21 мм/с в венулах (рисунок 1.3 [2]). Число эритроцитов в объеме 1 мм3 может достигать нескольких десятков тысяч.

артериолы капилляры венулы

0,7-3,9 мм/с 0,1-0,6 мм/с 0,3-1,2 мм/с

СКОРОСТЬ, V

Рисунок 1.3 - Диапазоны скоростей эритроцитов

Следовательно, амплитуда отраженного сигнала формируется в результате отражения излучения от ансамбля эритроцитов, движущихся с разными скоростями и по-разному количественно распределенных в артериолах, капиллярах, венулах и артериоло-венулярных анастомозах (АВА). Поэтому в методе ЛДФ применяется алгоритм усреднения, который позволяет получить средний доплеров-ский сдвиг частоты по всей совокупности эритроцитов, попадающих в зондируемую область. В результате такого усреднения методом ЛДФ оценивается изменение потока эритроцитов. Для этого проводят обработку отраженного сигнала электронным путем, осуществляя усреднение по скоростям (доплеровским сдвигам частоты) [10].

Очевидно, что мощность отраженного излучения складывается из отдельных актов отражения излучения на каждом эритроците и, следовательно, зависит от их концентрации. На выходе прибора формируется результат флоуметрии -сигнал, амплитуда которого пропорциональна скорости и количеству эритроцитов.

Получив в результате преобразования Фурье спектр исследуемого сигнала, становится возможным определить соответствующие скорости движения эритроцитов [11]. Для исследования целесообразно иметь информацию об усредненной скорости движения, т. е. скорости, с которой в данный момент времени движется наибольшее количество эритроцитов. Принимая, что все эритроциты в исследуемом объеме находятся в равных условиях, считают [2], что амплитуда той или иной частотной составляющей сигнала пропорциональна числу эритроцитов, движущихся с соответствующей скоростью. Индекс (показатель) микроциркуляции (ПМ) находят как:

N

ри = к,

2>д

(-1

N..

(1.2)

где Ри - показатель микроциркуляции;

Кх - коэффициент пропорциональности;

V - скорость движения г'-ого ансамбля эритроцитов;

А - амплитуда ¿-ой частотной составляющей (гармоники спектра);

Ыси — количество вычисленных частотных составляющих спектра.

Поскольку капилляры ориентированы перпендикулярно к поверхности дермы, следует полагать, что вектор скорости совпадет с направлением «локатор-частица». В этом случае скорость г'-ого ансамбля эритроцитов связана со значением частоты соответствующей ему /-ой гармоники доплеровского сдвига выражением:

V, =

_ Лор л

2п

(1.3)

где У1 - скорость частицы;

/аор - доплеровский сдвиг частоты.

Однако такой подход применим (с определенными допущениями) лишь для капиллярных петель. Направление движения эритроцитов в артериолах и ве-нулах носит случайный характер и в общем случае не совпадает с направлением «локатор-частица». Показатель микроциркуляции представляет собой усредненный параметр, не позволяющий судить об абсолютных скоростях движения эритроцитов.

Таким образом, показатель микроциркуляции, измеряемый в условных перфузионных единицах (пф. ед.), можно представить в виде:

Ри{()*К2-МФЭ К(0-(Г), (1.4)

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Жеребцов, Евгений Андреевич, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Leahy, M.J. Laser Doppler flowmetry for assessment of tissue microcirculation: 30 years to clinical acceptance [Text] / M.J. Leahy, G.E. Nilsson // Dynamics and Fluctuations in Biomedical Photonics VII: Proceedings of SPIE. - (San Francisco, California, January 23, 2010). - Bellingham: SPIE, the International Society for Optical Engineering, 2010. -T. 7563. - p. 75630E-75630E-5.

2. Лазерная допплеровская флоуметрия микроциркуляции крови [Текст]: руководство для врачей / Под ред. А.И. Крупаткина, В.В. Сидорова. - М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2005. - 256 е.: ил. - ISBN 5-225-04221-Х.

3. Leahy, M.J. Principles and practice of the laser-Doppler perfusion technique [Text] / M.J. Leahy, F.F. de Mul, G.E. Nilsson, R. Maniewski // Technology and health care: official journal of the European Society for Engineering and Medicine. - 1999. - T. 7. -№2-3.-p. 143-162.

4. Obeid, A.N. A critical-review of laser doppler flowmetry [Text] / A.N. Obeid, N.J. Barnett, G. Dougherty, G. Ward // Journal of Medical Engineering & Technology. -1990.-T. 14.-№5.-p. 178-181.

5. Дунаев, A.B. Методы и приборы неинвазивной медицинской спектрофотометрии: пути обоснования специализированных медико-технических требований [Текст] / А.В. Дунаев, Е.А. Жеребцов, Д.А. Рогаткин // Приборы. - М.: СОО «Межднародное НТО приборостроителей и метрологов», 2011. - № 1 (127). -

C. 40-48.

6. Dunaev, A.V. Substantiation of medical and technical requirements for noninvasive spectrophotometric diagnostic devices [Text] / A.V. Dunaev, E.A. Zherebtsov,

D.A. Rogatkin, N.A. Stewart, S.G. Sokolovski, E.U. Rafailov // Journal of Biomedical Optics. - 2013. - T. 18. - № 10. - p. 107009-107009.

7. Meglinski, I.V. Quantitative assessment of skin layers absorption and skin reflectance spectra simulation in the visible and near-infrared spectral regions [Text] / I.V. Meglinski, S.J. Matcher // Physiological Measurement. - 2002. - T. 23. - № 4. -p. 741-753.

8. Оптическая биомедицинская диагностика: в 2-х т. [Текст]: учебное издание / Под ред. В.В. Тучина. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 560 с.

9. Пушкарева, А.Е. Методы математического моделирования в оптике биоткани [Текст]: учебное пособие / А.Е. Пушкарева. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2008. - 103 с.

10. Norgia, М. Self-Mixing Laser Doppler Spectra of Extracorporeal Blood Flow: A Theoretical and Experimental Study [Text] // Ieee Sensors Journal. - 2012. - T. 12. -№ 3. - p. 552-557.

11. Larsson, M. Toward a velocity-resolved microvascular blood flow measure by decomposition of the laser Doppler spectrum [Text] // Journal of Biomedical Optics. -2006.-T. 11.-№ 1.

12. Tankanag, A. Application of the adaptive wavelet transform for analysis of blood flow oscillations in the human skin [Text] / A. Tankanag, N. Chemeris // Physics in Medicine and Biology. - 2008. - T. 53. - № 21. - p. 5967-5976.

13. Bernjak, A. Quantitative assessment of oscillatory components in blood circulation: classification of the effect of ageing, diabetes and acute myocardial infarction [Text] / A. Bernjak, A. Stefanovska, V. Urbancic-Rovan, K. Azman-Juvan // Advanced Biomedical and Clinical Diagnostic Systems III: Proceedings of SPIE. - (San Jose, California, USA, January 22, 2005). - Bellingham: SPIE, the International Society for Optical Engineering, 2005. - T. 5692. - p. 163-173.

14. Bracic, M. Wavelet-based analysis of human blood-flow dynamics [Text] / M. Bracic, A. Stefanovska // Bulletin of Mathematical Biology. - 1998. - T. 60. - № 5. -p. 919-935.

15. Kvandal, P. Low-frequency oscillations of the laser Doppler perfusion signal in human skin [Text] / P. Kvandal, S.A. Landsverk, A. Bernjak, A. Stefanovska, H.D. Kvernmo, K.A. Kirkeboen // Microvascular Research. - 2006. - T. 72. - № 3. - p. 120127.

16. Tankanag, A.V. A method of adaptive wavelet filtering of the peripheral blood flow oscillations under stationary and non-stationary conditions [Text] / A.V. Tankanag, N.K. Chemeris // Physics in Medicine and Biology. - 2009. - T. 54. - № 19. - p. 5935-5948.

17. Stefanovska, A. Commentary on Viewpoint: The human cutaneous circulation as a model of generalized microvascular function [Text] / A. Stefanovska // Journal of Applied Physiology. - 2008. - T. 105. -№ 1. -p. 387.

18. Krupatkin, A.I. Noninvasive estimation of human tissue respiration with wavelet-analysis of oxygen saturation and blood flow oscillations in skin microvessels [Text] / A.I. Krupatkin // Human Physiology. - 2012. - T. 38. - № 4. - p. 396-401.

19. Krupatkin, A.I. Dynamic oscillatory circuit of regulation of capillary hemodynamics [Text] / A.I. Krupatkin // Human Physiology. - 2007. - T. 33. - № 5. - p. 595-602.

20. Tikhonova, I.V. Age-related differences in the dynamics of the skin blood flow oscillations during postocclusive reactive hyperemia [Text] / I.V. Tikhonova, A.V. Tankanag, N.K. Chemeris // Human Physiology. - 2010. - T. 36. - № 2. - p. 222228.

21. Dunaev, A.V. Laser reflectance oximetry and Doppler flowmetry in assessment of complex physiological parameters of cutaneous blood microcirculation [Text] / A.V. Dunaev, V.V. Sidorov, N.A. Stewart, S.G. Sokolovski, E.U. Rafailov // Advanced Biomedical and Clinical Diagnostic Systems XI: Proceedings of SPIE. - (San Francisco, CA, USA, February 02, 2013). - Bellingham: SPIE, the International Society for Optical Engineering. - doi: 10.1117/12.2001797, 2013. - T. 8572. - p. 857205-857206.

22. Дунаев, A.B. Метод исследования функционального состояния системы микроциркуляции крови при вибрационной болезни [Текст] / А.В. Дунаев, А.И. Егорова, Е.А. Жеребцов // Межвузовский сборник научных трудов «Медицинские приборы и технологии». - Тула: ТулГУ, 2011. - С. 141-143.

23. Дунаев, А.В. Исследование возможностей тепловидения и методов неинвазивной медицинской спектрофотометрии в функциональной диагностике [Текст] / А.В. Дунаев, Е.А. Жеребцов, А.И. Егорова, Д.С. Макаров // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - Орел: ОрелГТУ, 2010. - № 6-2 (284). - С. 95-101.

24. Способ диагностики функционального состояния системы микроциркуляции крови при вибрационной болезни [Текст]: пат. № 2474379 Рос. Федерация: МПК А

61 В 5/01, А 61 В 8/06 / A.B. Дунаев, Е.А. Жеребцов, А.И. Егорова, Д.А. Рогаткин, Л.И. Дмитрук; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Госуниверситет -УНПК». - № 2011118035/14; заявл. 04.05.2011; опубл. 10.02.2013, Бюл. № 4. - 10 е.: ил.

25. Дунаев, A.B. Применение методов неинвазивной спектрофотометрии для исследования системы микроциркуляции крови при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / A.B. Дунаев, Е.А. Жеребцов // Биотехносфера. - СПб.: Политехника, 2009. - № 6. - С. 40-44.

26. Дунаев, A.B. Особенности использования канала лазерной доплеровской флоуметрии в аппарате лазерной терапии [Текст] / A.B. Дунаев, Е.А. Жеребцов, А.И. Егорова // Информационные системы и технологии. - Орел: ОрелГТУ, 2010. -№4 (60).-С. 100-104.

27. Дунаев, A.B. Компьютеризированный аппарат лазерной терапии с адаптивным управлением [Текст] / A.B. Дунаев, Е.А. Жеребцов, А.И. Егорова // Информационные технологии в науке, образовании и производстве. ИТНОП-2010: материалы IV-й Международной научно-технической конференции: в 5-ти т. -(Орел, 22-23 апреля 2010 г.). - Орел: ОрелГТУ, 2010. - Т. 3: Проблемы применения информационных технологий в производстве. - С. 91-96.

28. Дунаев, A.B. Контроль ритмов микроциркуляции крови при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / A.B. Дунаев, Е.А. Жеребцов, А.И. Егорова // IV Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине». ТКМФ-4: сборник материалов: в 4-х т. - (Москва, 21-25 июня 2010 г.). - М.: МГУ, 2010. - Т. 3. - С. 131-132.

29. Дунаев, A.B. Метод контроля параметров микроциркуляции крови при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / A.B. Дунаев, Е.А. Жеребцов, А.И. Егорова // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: труды XIX Международного научно-технического семинара. - (Алушта, сентябрь 2010 г.). - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - С. 230-231.

30. Дунаев, A.B. Динамика изменений параметров микроциркуляции крови и температуры биоткани при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / A.B. Дунаев, Е.А. Жеребцов, Д.А. Рогаткин, К.С. Литвинова, М.И. Щербаков // IX Международная научно-техническая конференция «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии». ФРЭМЭ-2010: материалы конференции. - (Владимир, 29 июня - 2 июля 2010). - Владимир: ВлГУ, 2010. - С. 67-70.

31. Жеребцов, Е.А. Методы оценки эффективности низкоинтенсивной лазерной терапии на основе неинвазивной спектрофотометрии [Текст] // Материалы международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Биомедсистемы-2009». - (Рязань, 2-5 декабря 2009 г.). - Рязань: РГРТУ, С. 166169.

32. Жеребцов, Е.А. Исследование изменений микроциркуляции крови под действием низкоинтенсивного лазерного излучения [Текст] / Е.А. Жеребцов // «Всероссийская научная школа по биомедицинской инженерии» БМИ-2009: сборник трудов молодых ученых. - (Санкт-Петербург, 26-30 октября 2009 г.). -СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2009. - С. 18-25.

33. Жеребцов, Е.А. Экспериментальные исследования микроциркуляции крови с учетом нагрева биоткани при низкоинтенсивной лазерной терапии [Текст] / Е.А. Жеребцов, О.В. Самойличенко, А.И. Егорова // XIV Международный молодежный форум «Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке»: сборник материалов форума. - (Харьков, 18-20 марта 2010 г.). - Харьков: ХНУРЭ, 2010. -Т. 2.-С. 379.

34. Dunaev, A. The investigations of changes of blood microcirculation and temperature during low level laser therapy [Text] / A. Dunaev, E. Zherebtsov, D. Rogatkin, K. Litvinova // Laser Helsinki 2010 Congress: abstracts. - (Helsinki, Finland, 20-23 August 2010). - ELSEVIER, 2010. - T. 7: Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. -p. S35.

35. Дунаев, A.B. Лазерные терапевтические устройства [Текст]: учебное пособие /

A.В. Дунаев, А.Р. Евстигнеев, Е.В. Шалобаев; под ред. К.В. Подмастерьева. - Орел: ОрелГТУ, 2005. - 143 с. - ISBN 5-93932-089-9.

36. Шалобаев, Е.В. Применение биологических обратных связей и средств томографии в лазерных сканирующих физиотерапевтических установках [Текст] / Е.В. Шалобаев, Н.В. Леонтьева, Ю.С. Монахов, А.В. Ефименко, К.В. Подмастерьев, А.В. Дунаев // Технологии живых систем. - 2009. - Т. 6. - № 4. - С. 66-72.

37. Dougherty, G. Spectral-analysis of laser-doppler signals in real-time using digital processing [Text] // Medical Engineering & Physics. - 1994. - T. 16. - № 1. - p. 35-38.

38. Liebert, A. Multichannel laser-Doppler probe for blood perfusion measurements with depth discrimination [Text] / A. Liebert, M. Leahy, R. Maniewski // Medical & Biological Engineering & Computing. - 1998. - T. 36. - № 6. - p. 740-747.

39. Ринкевичюс, Б.С. Допплеровский метод измерения локальных скоростей с помощью лазеров [Текст] / Б.С. Ринкевичюс // Успехи физических наук. - 1973. -Т. 111, вып. 2.-С. 305-330.

40. Легаев, В.П. Применение компенсационной оптической схемы регистрации допплеровского сдвига сигнала лазерной доплеровской флоуметрии [Текст] /

B.П. Легаев, С.И. Вдовин // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. -2004. -№3.~ С. 55-59.

41. Легаев, В.П. Лазерный анализатор с компенсационной оптической схемой для измерения скорости кровотока [Текст] / В.П. Легаев, Д.А. Комушкин // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2008. - № 6. - С. 64-67.

42. Легаев, В.П. Анализ методов обработки выходного сигнала лазерного допплеровского анализатора скорости кровотока [Текст] / В.П. Легаев, Д.А. Комушкин /'/' Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2008. - № 6. -С. 58-63.

43. Диагностический комплекс для измерения медико-биологических параметров кожи и слизистых оболочек in vivo [Текст]: пат. № 2337608 Рос. Федерация: МПК А 61 В 5/00 / Д.А. Рогаткин, В.В. Сидоров, В.И. Шумский; заявитель и патентообладатель ООО НПП «ЛАЗМА». - № 2007117381/14; заявл. 11.05.2007; опубл. 10.11.2008, Бюл. № 31,- 14с.: ил.

44. Rogatkin, D.A. Multifunctional laser noninvasive spectroscopic system for medical diagnostics and metrological provisions for that [Text] / D.A. Rogatkin, L.G. Lapaeva, E.N. Petritskaya, V.V. Sidorov, V.l. Shumskiy // Clinical and Biomedical Spectroscopy: Proceedings of SPIE. - (Munich, Germany, June 14, 2009). - Bellingham: SPIE, the International Society for Optical Engineering, 2009. - T. 7368. - p. 7368Y.

45. BLF22 Laser Doppler Perfusion Monitor [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.transonic.com/inventory/view/17708 (дата обращения: 20.10.2013).

46. PeriFlux System 5000. Laser Doppler Blood Perfusion Monitoring and tcp02/tcpC02 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.perimed-instruments.com/ brochures/PeriFlux_System_5000_tcp02_Laser_Doppler_Blood_Perfusion_Monitor_Pe rimed.pdf (дата обращения: 20.10.2013).

47. Moor Instruments Ltd. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.moor. co.uk/files/moorVMS-LDF/874a82 l/RUS_moorVMS-LDF_Issue_l .pdf (дата обращения: 12.05.2011).

48. Blood FlowMeter [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. adinstruments.com/products/inl9l#specifications (дата обращения: 20.10.2013).

49. OxyFlo Laser-Doppler blood flow monitor [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.oxford-optronix.com/wp-content/themes/oxfordoptronix/PDF_ FILE/86-OxyFlo_KeyBenefits.pdf (дата обращения: 20.10.2013).

50. Laser Doppler Flow Amplifier - LDF100C [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.biopac.com/laser-doppler-flow-amplifier (дата обращения: 20.10.2013).

51. ГОСТ Р 15.013-94 Система разработки и постановки продукции на производство. Медицинские изделия [Текст]. - Введ. 1995-01-01. - М: ИПК Издательство стандартов, 2001. - 26 с.

52. ГОСТ Р 50444-92 Приборы, аппараты и оборудование медицинские. Общие технические условия [Текст]. - Введ. 1994-01-01. - М: Издательство стандартов, 1993.-63 с.

53. Рогаткин, Д. А. Метрологическое обеспечение методов и приборов неинвазивной медицинской спектрофотометрии [Текст] / Д.А. Рогаткин, A.B. Дунаев, Л.Г. Лапаева // Медицинская техника. - 2010. - № 2 (260). - С. 30-37.

54. Рогаткин, Д.А. Комплексный биотехнический подход на этапе идейно-технического проектирования многофункциональных диагностических систем для медицинской неинвазивной спектрофотометрии [Текст] / Д.А. Рогаткин, Л.Г. Лапаева // Биомедицинская радиоэлектроника. - 2008. - № 8-9. - С. 89-97.

55. Рогаткин, Д.А. Базовые принципы организации системного программного обеспечения многофункциональных неинвазивных спектрофотометрических диагностических приборов и комплексов [Текст] / Д.А. Рогаткин // Медицинская техника. - 2004. - № 2. - С. 8-12.

56. Подмастерьев, К.В. Метрологическое обеспечение биомедицинских приборов и технологий для функциональной диагностики [Текст] / К.В. Подмастерьев, A.B. Дунаев, A.B. Козюра, Е.А. Жеребцов // Биотехносфера. - 2012. - № 5-6 (23-24).-С. 101-105.

57. Stewart, N.A. Multi-parameter analysis in blood circulation and and perfusion based diagnostics [Text] / N.A. Stewart, A.V. Dunaev, S.G. Sokolovski, V.V. Sidorov, E.U. Rafailov // Laser Optics 2012. - (St.Petersburg, Russia, 25-29 June 2012). - 2012: Proceedings of conference «Laser Optics 2012».

58. Новикова, И.Н. Анализ физиологического разброса комплексных параметров микроциркуляции крови [Текст] / И.Н. Новикова, А.И. Жеребцова, A.B. Дунаев // II Международная научно-техническая интернет-конференция «Информационные системы и технологии». ИСиТ-2013: материалы конференции. - (Орел, 1 апреля -31 мая). - Сетевое научное издание «Информационные ресурсы, системы и технологии». Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 51946. - Режим доступа: http ://irsit.ru/files/article/298 .pdf.

59. № 102-ФЗ Об обеспечении единства измерений [Текст]: [федер. закон: принят Гос. Думой 11 июня 2008 г.]: офиц. текст: по состоянию на 2 июля 2008 г. - М.: Российская Газета, 2008. - № 4697. - 22 с.

60. ПР 50.2.011-94 Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок ведения государственного реестра средств измерений [Текст]. - Введ. 1994-03-01.-8 с.

61. ГОСТ 8.009-84 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений [Текст]. - Введ. 1986-01-01. - М: Стандартинформ, 2006. - 26 с.

62. ФБУ «РОСТЕСТ-МОСКВА» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rostest.ru/services/metrology/poverka/441/medizinskoe.php (дата обращения: 20.10.2013).

63. РМГ 29-99 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения [Текст]. - Введ. 2001-01-01. -140 с.

64. ГОСТ Р 8.596-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения [Текст]. - Введ. 2003-03-01. - М: Стандартинформ, 2006. - 12 с.

65. ГОСТ 8.401-80 Государственная система обеспечения единства измерений. Классы точности средств измерений. Общие требования [Текст]. - Введ. 1981-0701. -М: Издательство стандартов, 1981. - 13 с.

66. ГОСТ Р ИСО 9919-2007 Изделия медицинские электрические. Частные требования безопасности и основные характеристики пульсовых оксиметров [Текст]. - Введ. 2008-07-01. - М: Стандартинформ, 2008. - 67 с.

67. Fredriksson, I. Absolute flow velocity components in laser Doppler flowmetry - art. no. 60940A [Text] // Optical Diagnostics and Sensing VI / G.L. Cote, A.V. Priezzhev. -Bellingham: Spie-Int Soc Optical Engineering, 2006. - 6094: Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (Spie). - p. A940-A940. - ISBN 0277-786X 0-8194-6136-9.

68. Оптическая биомедицинская диагностика: в 2-х т. [Текст]: учебное издание / Под ред. В.В. Тучина. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 368 с. - ISBN 978-5-9221-07778.

69. Rogatkin, D.A. Metrological Support of Methods and Devices for Noninvasive Medical Spectrophotometry [Text] / D.A. Rogatkin, A.V. Dunaev, L.G. Lapaeva // Biomedical Engineering. - 2010. - T. 44. - № 2. - p. 66-70.

70. Fredriksson, I. Improved calibration procedure for laser Doppler perfusion monitors [Text] /1. Fredriksson, M. Larsson, F. Salomonsson, T. Strömberg // Optical Diagnostics and Sensing XI: Toward Point-of-Care Diagnostics and Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue III: Proceedings of SPIE. - (San Francisco, California, USA, January 22, 2011). -Bellingham: SPIE, the International Society for Optical Engineering, 2011. - T. 7906. -p. 790602-790602-7.

71. Di Ninni, P. Toward a reference standard for tissue phantoms [Text] / P. Di Ninni, F. Martelli, G. Zaccanti // Optical Diagnostics and Sensing XI: Toward Point-of-Care Diagnostics and Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue III: Proceedings of SPIE. - (San Francisco, CA, USA, January 22, 2011). - Bellingham: SPIE, the International Society for Optical Engineering.-doi: 10.1117/12.874658, 2011.-T. 7906.-p. 79060M-79060M-8.

72. Дунаев, A.B. К вопросу о создании рабочих мер для лазерной доплеровской флоуметрии [Текст] / A.B. Дунаев, Д.А. Рогаткин, Е.А. Жеребцов, А.И. Егорова // Международная научно-техническая интернет-конференция «Информационные системы и технологии». ИСиТ-2011: материалы конференции. - (Орел, 1 апреля -31 мая 2011 г.). - Орел: Госуниверситет - УНПК, 2011.-С. 164-168.

73. Liebert, A. A calibration standard for laser-Doppler perfusion measurements [Text] // Review of Scientific Instruments. - 1995. - T. 66. - p. 5169.

74. Soelkner, G. Monte Carlo simulations and laser Doppler flow measurements with high penetration depth in biological tissuelike head phantoms [Text] / G. Soelkner, G. Mitic, R. Lohwasser // Applied Optics. - 1997. - T. 36. - № 22. - p. 5647-5654.

75. Larsson, M. Influence of optical properties and fiber separation on laser Doppler flowmetry [Text] / M. Larsson, W. Steenbergen, T. Stromberg // Journal of Biomedical Optics. - 2002. - T. 7. - № 2. - p. 236-243.

76. Steenbergen, W. Application of a novel laser Doppler tester including a sustainable tissue phantom [Text] / W. Steenbergen, F.F.M. de Mul // Optical Diagnostics of Biological Fluids III: Proceedings of SPIE. - (San Jose, CA, USA, January 27, 1998). -Bellingham: SPIE, the International Society for Optical Engineering. - doi: 10.1117/12.311891, 1998.-T. 3252.-p. 14-25.

77. Дунаев, A.B. Принципы построения тест-объекта для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии [Текст] / A.B. Дунаев, Е.А. Жеребцов, Д.А. Рогаткин // Биомедицинская радиоэлектроника. -2012.-№ 1.-С. 8-16.

78. Устройство для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии [Текст]: пат. № 2489963 Рос. Федерация: М1Ж МПК А61В 5/00 / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, Д.А. Рогаткин; заявитель и патентообладатель Жеребцов, Е.А. - № 2011138851/14; заявл. 23.09.2011; опубл. 20.08.2013, Бюл. № 9. - 12 е.: ил.

79. Liebert, A. Optoelectronic standardization of laser Doppler perfusion monitors [Text] //Review of Scientific Instruments. - 1999. -T. 70. -№ 2. -p. 1352-1354.

80. Mudaliar, A.V. A phantom tissue system for the calibration of perfusion measurements [Text] // Journal of Biomechanical Engineering-Transactions of the Asme. - 2008. - T. 130.-№5.

81. Binzoni, T. Translational and Brownian motion in laser-Doppler flowmetry of large tissue volumes [Text] // Physics in Medicine and Biology. - 2004. - T. 49. - № 24. -p. 5445-5458.

82. Obeid, A.N. In vitro comparison of different signal-processing algorithms used in laser doppler flowmetry [Text] / A.N. Obeid // Medical & Biological Engineering & Computing. - 1993.-T. 31.-№ l.-p. 43-52.

83. Leahy, M.J. Developments in laser Doppler blood perfusion monitoring [Text] / M.J. Leahy, F.F.M. de Mul, G.E. Nilsson, R. Maniewski, A. Liebert // Opto-Ireland 2002: Optics and Photonics Technologies and Applications: Proceedings of SPIE. -(Galway, Ireland, September 05, 2002). - Bellingham: SPIE, the International Society for Optical Engineering, 2003. - T. 4876. - p. 128-139.

84. Ефимов, H.B. Краткий курс аналитической геометрии [Текст]: учебное пособие / Н.В. Ефимов. - 13-е изд., стереот. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - 240 е.: ил. - ISBN 5-9221-0252-4.

85. Адамар, Ж. Элементарная геометрия [Текст]: пособие для учителей средней школы: пер. с франц.: в 2-х ч. / Ж. Адамар; под ред. Д.И. Перепелкина. - 2-е изд. -М.: УЧПЕДГИЗ, 1952. - Ч. 2: Стереометрия. - 760 с.

86. Снайдер, А. Теория оптических волноводов [Текст]: пер. с англ. / А. Снайдер, Д. Лав. - М.: Радио и связь, 1987. - 656 с.

87. Глущенко, А.Г. Физические основы волоконной оптики [Текст]: конспект лекций / А.Г. Глущенко, Г. М.В. - Самара: ГОУ ВПО ПГУТИ, 2009. - 144 с.

88. Борн, М. Основы оптики [Текст]: пер. с англ. / М. Борн, Э. Вольф. - 2-е. изд. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1973. - 720 с.

89. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - 13-е изд., испр. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1986. - 544 с.

90. Жеребцов, Е.А. Математическая модель тест-объекта для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии [Текст] / Е.А. Жеребцов // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: труды XXII Международного научно-технического семинара. - (Алушта, сентябрь 2013 г.). - М.: Издательский дом МЭИ, 2013. -С. 215-216.

91. Кункин, С.Н. Математические методы обработки экспериментальных данных. Расчетные задания [Текст]: методические указания к практическим занятиям / С.Н. Кункин, В.Н. Востров, П.А. Кузнецов, А.Г. Рябинин. - СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2002. - 68 е.: ил.

92. Аксенов, А.П. Математический анализ. (Интегралы, зависящие от параметра. Двойные интегралы. Криволинейные интегралы.) [Текст]: учебное пособие / А.П. Аксенов. - СПб.: Изд-во «НЕСТОР», 2000. - 145 е.: ил.

93. Тарасик, В.П. Математическое моделирование технических систем [Текст]: учебник для вузов / В.П. Тарасик. - Мн.: ДизайнПРО, 2004. - 640 е.: ил. - ISBN 985-452-080-3.

94. Ильин, В.А. Основы математического анализа [Текст]: учебник для вузов: в 2-х ч. / В.А. Ильин, Э.Г. Позняк. - 7-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. - Ч. 1. - 648 е.: ил. - (Курс высшей математики и математической физики). - ISBN 5-9221-0536-1.

95. Заварзина, И.Ф. Статистическая обработка результатов измерений [Текст]: Методические указания к курсовому проектированию по курсу «Математическая статистика» / И.Ф. Заварзина, И.А. Данилина, A.C. Ионова. - М.: «МАТИ» -Российский Государственный Технологический Университет им. К.Э. Циолковского, 2001. - 38 с.

96. Буслов, В.А. Численные методы [Текст]: курс лекций: в 2-х ч. / В.А. Буслов, С.Л. Яковлев. - СПб.: СПбГУ, 2001. - Ч. 2: Решение уравнений. - 44 с.

97. Fredriksson, I. Laser Doppler Flowmetry - a Theoretical Framework [Текст] / I. Fredriksson, C. Fors, J. Johansson // Measurement. - 2007. - p. 1-22.

98. Жеребцов, E.A. Модель формирования выходного сигнала для лазерной доплеровской флоуметрии [Текст] / Е.А. Жеребцов, A.B. Дунаев, Д.А. Рогаткин // V Троицкая конференция «Медицинская физика и инновации в медицине». ТКМФ-5: сборник материалов: в 2-х т. - (Троицк, 4-8 июня 2012 г.). - Троицк: ООО «ТРОВАНТ», 2012. - Т. 2. - С. 224-226.

99. Steenbergen, W. Description on an improved laser Doppler calibrator [Text] / W. Steenbergen, F.F.M. de Mul // Optical Diagnostics of Biological Fluids IV: Proceedings of SPIE. - (San Jose, CA, USA, January 23, 1999). - Bellingham: SPIE, the International Society for Optical Engineering, 1999. - T. 3599. - p. 68-75.

100. Smits, G.J. Evaluation of laser-doppler flowmetry as a measure of tissue blood-flow [Text] / G.J. Smits, R.J. Roman, J.H. Lombard // Journal of Applied Physiology. - 1986. -T. 61. -№ 2. - p. 666-672.

101. Зак, E.A. Волоконно-оптические преобразователи с внешней модуляцией [Текст] / Е.А. Зак. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 128 с. - (Б-ка по автоматике. Вып. 670). - ISBN 5-283-01502-5.

102. Кухлинг, X. Справочник по физике [Текст]: пер. с нем. / X. Кухлинг. - 2-е изд.

- М.: Мир, 1985.-520 с.

103. Андреев, А.Н. Оптические измерения [Текст]: учебное пособие / А.Н. Андреев, Е.В. Гаврилов, Г.Г. Ишанин, В.К. Кирилловский, В.Т. Прокопенко, Т. К.А., А.Б. Шерешев. - М.: Университетская книга; Логос, 2008. - 416 с. - ISBN 978-5-98704-173-2.

104. Wojtkiewicz, S. Estimation of scattering phase function utilizing laser Doppler power density spectra [Text] / S. Wojtkiewicz, A. Liebert, H. Rix, P. Sawosz, R. Maniewski // Physics in Medicine and Biology. - 2013. - T. 58. - № 4. - p. 937-955.

105. Träger, F. Springer Handbook of Lasers and Optics [Text] / F. Träger. - Springer, 2012. - 1726 p. - ISBN 9783642194092.

106. Allard, F.C. Fiber optics handbook: for engineers and scientists [Text] / F.C. Allard.

- McGraw-Hill, 1990. - 549 p. - (Optical and Electro-Optical Engineering Series). -ISBN 9780070010130.

107. Застроган, Ю.Ф. Контроль параметров движения с использованием лазеров: методы и средства [Текст] / Ю.Ф. Застрогин. - М.: Машиностроение, 1981. - 176 с.

108. Застрогин, Ю.Ф. Прецизионные измерения параметров движения с использованием лазера [Текст] / Ю.Ф. Застрогин. - М.: Машиностроение, 1986. -272 с.

109. Денисенко, А.Н. Сигналы. Теоретическая радиотехника [Текст]: справочное пособие / А.Н. Денисенко. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 704 с. - ISBN 593517-214-3.

110. Подмастерьев, К.В. Точность измерительных устройств [Текст]: учебное пособие / К.В. Подмастерьев. - 2-е изд., перераб. и доп. - Орел: ОрелГТУ, 2004. -140 с. - ISBN 5-93932-034-1.

111. Mobley, J. Optical properties of tissue [Text] // Biomedical photonics handbook / T. Vo-Dinh: CRC Press LLC, 2002. - p. 42-116.

112. Optical Power and Energy Meters [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://assets.newport.com/webDocuments-EN/images/Datasheet 1936-C.PDF (дата обращения: 20.10.2013).

113. 818Р Series High Power Detector [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://assets.newport.eom/webDocuments-EN/images/l 7419.PDF (дата обращения: 20.10.2013).

114. Variable Metallic ND Filters [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.thorlabs.com/catalogPages/841 .pdf (дата обращения: 20.10.2013).

115. LAMBDA 800 UV/VIS and 900 UV/VIS/N1R Spectrophotometer Systems [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.perkinelmer.com (дата обращения: 20.11.2013).

116. Панич, А.Е. Пьезокерамические актюаторы [Текст] / А.Е. Панич. - Ростов-на-Дону: Издательство Южного Федерального Университета, 2008. - 159 с.

117. Р-602 PiezoMove Flexure Actuator with High Stiffness [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.phYsikinstrumente.com/en/pdf/P602_Datasheet.pdf (дата обращения: 20.10.2013).

118. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Наука, 1976.-279 с.

119. Отнес, Р. Прикладной анализ временных рядов [Текст] / Р. Отнес, JI. Эноксон.

- М.: Мир, 1982.-429 с.

120. Подмастерьев, К.В. Обработка результатов измерений [Текст]: методические указания по выполнению расчетно-графических и курсовых работ по метрологическим дисциплинам / К.В. Подмастерьев, Е.В. Пахолкин, В.В. Мишин.

- Орел: ОрелГТУ, 2006. - 30 с.

121. Светозаров, В.В. Основы статистической обработки результатов измерений [Текст]: учебное пособие / В.В. Светозаров. - М.: Изд-во МИФИ, 1983. - 40 с.

122. Маркин, Н.С. Основы теории обработки результатов измерений [Текст]: учебное пособие для средних и специальных учебных заведений / Н.С. Маркин. -М.: Издательство стандартов, 1991. - 176 е.: ил.

123. Шишкин, И.Ф. Теоретическая метрология [Текст]: учебник для вузов: в 2-х ч. / И.Ф. Шишкин. - 4-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Питер, 2010. - Ч. 1 : Общая теория измерений. - 192 е.: ил. - (Серия «Учебник для вузов»). - ISBN 978-5-49807-203-6.

124. Бендат, Д. Прикладной анализ случайных данных [Текст]: пер. с англ. / Д. Бендат, А. Пирсол. - М.: Мир, 1989. - 540 е.: ил. - ISBN 5-03-001071-8.

125. Елисеева, И.И. Эконометрика [Текст]: учебник / И.И. Елисеева, C.B. Курышева, Т.В. Костеева, И.В. Бабаева, Б.А. Михайлов; под ред. И.И. Елисеевой. - М.: Финансы и статистика, 2003. - 344 е.: ил. - ISBN 5-279-01955-0.

126. Атамалян, Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин [Текст]: учеб. пособие для втузов / Э.Г. Атамалян. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2005. - 415 е.: ил. - ISBN 5-7107-7933-4.

127. Шеффе, Г. Дисперсионный анализ [Текст] / Г. Шеффе. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. - 512 с.

128. Любищев, A.A. Дисперсионный анализ в биологии [Текст] / A.A. Любищев. -М.: Издательствово Московского университета, 1986. - 200 с.

129. Дронов, C.B. Многомерный статистический анализ [Текст]: учебное пособие / C.B. Дронов. - Барнаул: Изд-во Алтайского государственного университета, 2003. -213 с.

130. Андерсон, Т. Статистический анализ временных рядов [Текст]: пер. с англ. / Т. Андерсон; под ред. Ю.К. Беляева. - М.: Мир, 1976. - 757 с.

131. Гублер, Е.В. Применение непараметрических критериев статистики в медико-биологических исследованиях [Текст] / Е.В. Гублер, A.A. Генкин. - Л.: Медицина. Ленинградское отделение, 1973. - 143 с.

132. Титце, У. Полупроводниковая схемотехника: справочное руководство [Текст]: пер. с нем. / У. Титце, К. Шенк. -М.: Мир, 1982. - 512 е.: ил.

133. Джонсон, Д. Справочник по активным фильтрам [Текст]: пер. с англ. / Д. Джонсон, Д. Джонсон, Г. Мур. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 128 е.: ил.

134. ГОСТ 8.256-77 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерений. [Текст]. - Введ. 1978-07-01. - М: Издательство стандартов, 1977. - 9 с.

135. ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения [Текст]. - Введ. 2013-01-01. - М: Стандартинформ, 2013. - 20 с.

136. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя [Текст]: в 3-х т. / В.И. Анурьев; под ред. И.Н. Жестковой. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 2001. - Т. 1.-920 е.: ил. - ISBN 5-217-02963-3.

137. Tilley, R.J.D. Colour and The Optical Properties of Materials: An Exploration of the Relationship Between Light, the Optical Properties of Materials and Colour [Text] / R.J.D. Tilley. - 2-th edition - Wiley, 2010. - 528 p. - ISBN 9780470974766.

138. Bass, M. Handbook of Optics [Text]: / M. Bass, C. DeCusatis, J. Enoch, V. Lakshminarayanan, G. Li, C. MacDonald, V. Mahajan, E. Van Stryland - McGraw-Hill, 2009. - vol. IV: Optical Properties of Materials, Nonlinear Optics, Quantum Optics. - 1152 p. - ISBN 9780071629294.