Разработка когерентно-оптических методов измерения скорости потоков в кровеносных и лимфатических сосудах малого диаметра тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, кандидат физико-математических наук Федосов, Иван Владленович

• Федосов, Иван Владленович
• кандидат физико-математических наук
• 2002

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Федосов, Иван Владленович

Содержание

Введение

1. Оптические методы исследования микроциркуляции крови и 18 лимфы

1.1 .Микроциркуляция крови и лимфы

1.1.1. Физиологические функции

1.1.2. Физические свойства потоков крови и лимфы

1.1.3. Оптические свойства крови и лимфы

1.2.Рассеяние лазерного излучения на движущихся клетках крови

1.2.1. Эффект Доплера

1.2.2. Динамика спекл-полей

1.2.3. Взаимосвязь проявления эффекта Доплера и динамики спекл-поля при рассеянии когерентного излучения на потоках крови

1.3.Лазерные методы исследования потоков крови и лимфы

1.3.1. Лазерная доплеровская анемометрия

1.3.2. Спекл-микроскопия с жестко сфокусированными пучками

1.3.3. Методы измерения скорости кровотока в условиях многократного рассеяния

1.3.4. Метод анализа контраста динамических спекл-полей

1.3.5. Доплеровская оптическая когерентная томография

2. Особенности проявления эффекта Доплера при дифракции пучка сфокусированного когерентного излучения в рассеивающем микропотоке

2.1. Лазерный мониторинг капиллярных потоков биологических жидкостей

2.2.Спектр мощности флуктуаций интенсивности рассеянного излучения, при дифракции сфокусированного пучка когерентного излучения на движущемся случайном фазовом экране

2.3.Экспериментальное исследование динамики спекл-поля, сформированного при дифракции сфокусированного пучка когерентного излучения на капиллярном потоке рассеивающей жидкости

2.3.1. Описание экспериментальной установки

2.3.2. Спектры флуктуаций интенсивности динамического спекл-поля

2.3.3. Обсуждение результатов

3. Лазерный доплеровский измеритель скорости кровотока в микрососудах конъюнктивы глаза

3.1. Исследование капиллярного кровотока в сосудах глаза человека

3.1.1. Глаз как один из наиболее доступных участков для 84 бесконтактного мониторинга микроциркуляции

3.1.2. Лазерная безопасность при in vivo лазерных измерениях на глазе

3.2.Лазерные доплеровские измерения скорости кровотока в микрососудах 93 3.2.1. Спектр мощности флуктуаций интенсивности когерентного излучения, рассеянного на кровеносном микрососуде

3.2.2. Влияние эффектов многократного рассеяния на динамику интенсивности рассеянного излучения 3.3.Экспериментальное исследование рассеяния когерентного 103 излучения на микрососудах

3.3.1. Лазерный Доплеровский измеритель скорости кровотока в микрососудах конъюнктивы глаза

3.3.2. Эксперименты на моделях кровеносных микрососудов

3.3.3 .In vivo измерения скорости кровотока в микрососудах конъюнктивы глаза человека

3.3.4. Обсуждение результатов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка когерентно-оптических методов измерения скорости потоков в кровеносных и лимфатических сосудах малого диаметра»

Физические свойства крови и лимфы являются одним из наиболее чувствительных показателей изменений, происходящих в организме под влиянием различных физиологических состояний и патологических процессов. Поэтому исследования системы кровообращения и разработка методов измерения различных физических параметров кровотока составляют одно из интенсивно развивающихся направлений современной биофизической науки. В частности, большое внимание уделяется изучению движения крови по кровеносным сосудам. Для измерения скорости потоков крови в сосудах различного диаметра и оценки уровня микроциркуляции крови в различных органах и тканях в настоящее время все шире используются различные лазерные методы, обеспечивающие высокую разрешающую способность и точность при минимальном воздействии на организм [1-5].

Первым лазерным методом, успешно примененным для измерения скорости движения крови, была лазерная доплеровская анемометрия, основанная на регистрации доплеровского сдвига частоты лазерного излучения с помощью оптического гетеродинирования [1-3, 6-8]. Основной трудностью, возникающей при использовании этого метода для исследования биологических объектов, является выделение составляющей, содержащей информацию о величине доплеровского сдвига частоты на фоне флуктуаций интенсивности излучения, многократно рассеянного клетками крови и окружающими сосуд тканями [8]. Это ограничение было обойдено лишь несколько лет назад в так называемой доплеровской оптической когерентной томографии путем значительного усложнения измерительной установки [9].

Другой подход, используемый при лазерной диагностике потоков крови и лимфы, основан на связи между статистическими свойствами временных и пространственных флуктуаций интенсивности поля рассеянного когерентного излучения, называемого спекл-полем, и динамикой рассеивающего объекта [10, 11]. При рассеянии пучка лазерного излучения на кровеносном сосуде, спекл-поле представляет собой результат интерференции световых волн, рассеянных клетками крови, которые движутся в потоке с различными скоростями, и неподвижными тканями, окружающими сосуд. Для того, чтобы подчеркнуть особенный характер такого спекл-поля, Y. Aizu и Т. Asakura в своих работах ввели для его обозначения специальный термин "биоспеклы" ("biospeckles") [12]. Из-за исключительной сложности биоспеклов, теоретического описания этого явления в настоящее время не существует. Несмотря на то, что многочисленные эксперименты с использованием моделей кровеносных сосудов свидетельствуют о пропорциональности ширины автокорреляционной функции или спектра мощности флуктуаций интенсивности спекл-поля средней скорости движения клеток крови, точные соотношения между флуктуациями интенсивности спекл-поля и скоростью потока в настоящее время не установлены [12].

Значительные трудности возникают также в случае исследования движения крови и лимфы в сосудах малого диаметра. При рассеянии сфокусированных пучков лазерного излучения на кровеносных капиллярах, диаметр которых сопоставим с размером эритроцита, или небольших лимфатических сосудах, спекл-поля формируются в результате интерференции вкладов от небольшого числа статистически независимых рассеивающих центров. Несмотря на то, что ряд эффектов, связанных с формированием таких спекл-полей, рассматривался разными авторами, в настоящее время рассеяние света на малом числе клеток, движущихся в потоке крови или лимфы, изучено недостаточно полно [13, 14].

В некоторых случаях, например, при изучении обратного заброса лимфы - изменений направления потока лимфы в лимфатических сосудах, возникает необходимость регистрировать изменения направления потока. В настоящее время в литературе описан только один метод измерения скорости потоков лимфы - скорость потока лимфы оценивается по ширине спектра мощности флуктуаций интенсивности спекл-поля зарегистрированных в одной точке [13]. Но измерения такого рода не позволяют определить направление потока в кровеносном или лимфатическом сосуде, так как флуктуации спекл-поля, регистрируемые в одной точке, не зависят от направления движения рассеивающего объекта.

Таким образом, несмотря на то, что лазерные методы исследования движения крови и лимфы развиваются в течении последних тридцати лет, в настоящее время существует значительное число не решенных задач, связанных, в частности, с измерением скорости потоков в кровеносных и лимфатических сосудах малого диаметра.

Целью данной работы является исследование динамики флукгуаций интенсивности когерентного излучения, рассеянного на капиллярных потоках жидкостей, содержащих рассеивающие частицы, и разработка на основании полученных результатов лазерных методов исследования потоков крови и лимфы в сосудах малого диаметра.

В рамках работы решались следующие задачи:

- исследование динамики флуктуаций интенсивности поля рассеянного излучения, сформированного при рассеянии сфокусированного пучка когерентного излучения на капиллярном потоке жидкости, содержащей рассеивающие частицы, и особенностей проявления эффекта Доплера в этом случае;

- разработка метода и экспериментальной установки для измерения скорости потока крови в сосудах бульбарной конъюнктивы глаза человека;

- исследование пространственно-временной корреляции интенсивности и трансляционной динамики спекл-поля, сформированного при рассеянии пучка когерентного излучения на потоках жидкости, содержащей рассеивающие частицы, в частности, на потоках лимфы in vivo; разработка метода и экспериментальной установки для определения скорости и направления микроскопических потоков крови и лимфы.

Научная новизна работы

1. Впервые исследована динамика флуктуаций интенсивности поля излучения, сформированного при рассеянии сфокусированного лазерного пучка с большой угловой расходимостью на капиллярном потоке жидкости, содержащей рассеивающие частицы.

2. Исследована динамика флуктуаций интенсивности когерентного излучения, рассеянного на кровеносных микрососудах бульбарной конъюнктивы глаза человека.

3. Разработан метод измерения скорости кровотока в микрососудах конъюнктивы глаза человека.

4. Впервые исследованы пространственно-временные корреляционные свойства и установлено проявление трансляционной динамики спекл-поля при рассеянии пучка когерентного излучения на капиллярных потоках жидкости, содержащей рассеивающие частицы, в частности, на потоках лимфы in vivo.

5. Разработан метод измерения скорости движения клеток в микроскопическом потоке крови или лимфы, основанный на использовании трансляционных свойств динамических спекл-полей и позволяющий определять направление движения объекта.

Практическая значимость результатов

1. Разработана методика исследования статистических свойств динамических спекл-полей, формирующихся при рассеянии сфокусированных пучков лазерного излучения на микроскопических потоках жидкостей, содержащих рассеивающие частицы, на потоках крови и лимфы in vivo.

2. Разработаны метод и устройство для измерения скорости кровотока в микрососудах конъюнктивы глаза человека.

3. Разработан метод измерения скорости микроскопических потоков крови и лимфы, позволяющий определять направление потока.

4. Разработана измерительная установка для исследования динамики микроциркуляции лимфы в сосудах брыжейки лабораторных животных.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов обусловлена использованием апробированных методов измерений, обработки и анализа экспериментальных данных. Достоверность подтверждается согласием полученных результатов и сделанных в работе выводов с результатами, опубликованными другими авторами. Все оригинальные результаты воспроизводятся при повторении экспериментов. Разработанные методы измерений протестированы на оптических моделях потоков крови и лимфы, а также in vivo на реальных потоках лимфы, скорость которых одновременно измерялась независимым методом.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. В случае, когда длина перетяжки сфокусированного лазерного пучка меньше радиуса капилляра, величина доплеровского сдвига частоты рассеянного излучения зависит от положения частицы в пределах освещенного объема и определяется кривизной волнового фронта лазерного пучка. При этом в спектре флуктуаций интенсивности рассеянного излучения можно выделить две составляющие, характеризуемые существенно различающимися частотными зависимостями и обусловленные рассеянием на частицах, движущихся в зоне пучка с максимальным радиусом кривизны волнового фронта и вне этой зоны. и

2. Метод и устройство для оценки скорости кровотока в микрососудах конъюнктивы глаза, основанные на анализе зависимости первого нормированного спектрального момента спектра флуктуаций интенсивности рассеянного лазерного излучения от диаметра микрососуда.

3. Метод и устройство для измерения скорости микроскопических потоков крови и лимфы, основанные на использовании пространственно-временных корреляционных свойств динамических спекл-полей, формирующихся при освещении потока сфокусированными лазерными пучками с малыми радиусами кривизны волновых фронтов. Попеременное освещение потока поперек его оси двумя соосными лазерными пучками, имеющими различные радиусы кривизны волновых фронтов, позволяет определять направление и абсолютную величину скорости потока, а также продольное положение оси потока относительно плоскостей фокусировок лазерных пучков.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных конференциях:

- Молодежная научная школа по оптике, лазерной физике и оптоэлектронике, Саратов, ноябрь, 1997

- Saratov Fall Meeting'98: Light scattering Technologies for Mechanics, Biomedicine and Material science, Saratov, Russia , October 6-9, 1998.

- Saratov Fall Meeting'99: Optical technologies in Biophysics and Medicine, Saratov, Russia , October 5-8, 1999.

- European Biomedical Optics Week - EBIOS 2000, Amsterdam, The Netherlands, July 4-8, 2000.

- First International conference for Young Scientists on Laser Optics (LO -YS'2000), St. Petersburg, Russia, June 26 - 30, 2000.

- Saratov Fall Meeting 2000, Saratov, Russia , October 3-6, 2000

- Photonics West BIOS 2001, San-Jose, USA, January 20-26, 2001

- Correlation optics 2001, Черновцы, Украина, 10-13 мая, 2001

- European conference on biomedical optics, Munich, Germany, June 17-21, 2001

- Saratov Fall Meeting 2001, Saratov, Russia , October 2-5, 2001.

- Education and Training in Optics and Photonics 2001, Singapore, November, 2001

- Photonics West BIOS 2002, San-Jose, USA , January 26-30, 2002

- Saratov International Workshop on Biophotonics - SIWB-02, Saratov, Russia, June 19-21,2002

- Saratov Fall Meeting 2002, Saratov, Russia , October 1-4, 2002

Публикации

По теме диссертации опубликовано 18 работ (3 статьи в рецензируемых журналах, 13 статей в международных научных сборниках, 2 статьи в сборниках тезисов докладов конференций):

1. Федосов И. В., Тучин В. В. Пространственно-временная корреляция интенсивности спекл-поля, сформированного при рассеянии сфокусированного когерентного излучения на капиллярном потоке жидкости, содержащей рассеивающие частицы // Опт. и спектр. - 2002. -Т.93,№3.-С. 473-477.

2. Федосов И. В., Галанжа Е. И., Соловьева А. В., Тучин В. В. Лазерный мониторинг скорости потока в лимфатических микрососудах с использованием пространственно-временной корреляции динамического спекл-поля // Письма в ЖТФ. - 2002. - Т.28, Вып. 16. - С.58-64.

3. Федосов И.В., Ульянов С.С. Особенности проявления эффекта Допплера при дифракции сфокусированного когерентного излучения в рассеивающем потоке// Опт. и Спектр. - 2001. - Т. 91, №2. - С. 302-306.

4. Fedosov I. V., Galanzha, Е. L, Solov'eva А. V., Stepanova Т. V., Brill G. Е., Tuchin V. V. Laser speckle flow velocity sensor for functional biomicroscopy // Proc. SPIE. - 2002. - Vol. 4707. - P. 206-209.

5. Fedosov I. V., Bashkatov A. N., Genina E. A., Simonenko G. V., Zimnyakov D. A., Tuchin, V. V. Special training laboratory on optical biophysics: education-research setups for postgraduate students // Proc. SPIE. - 2002. -Vol. 4707.-P. 258-269.

6. Tuchin V. V., Zimnyakov D. A., Ryabukho V. P., Sinichkin Y. P., Simonenko G. V., Fedosov I. V., Bashkatov A. N., Genina E. A., Perepelitsina O. A., Ulianov S. S., Galanzha E. I., Kiseleva, I. A., Kochubey V. I., Pravdin А. В., Chernova S. P. Special training laboratory on optical biophysics // Proc. SPIE. - 2002. - Vol. 4588. - P. 465-473.

7. Fedosov I. V., Djagilev B. L., Kurtov A. S., Tuchin V. V. Laser Doppler velocimeter for laboratory training // Proc. SPIE. - 2002. - Vol. 4588. - P. 507-509.

8. Galanzha E. I., Fedosov I. V., Solov'eva A. V., Stepanova Т. V., Tuchin V. V., Brill G. E. In-vivo lymph dynamic monitoring using speckle-correlation technique and light microscopy // Proc. SPIE. - 2002. - Vol. 4624. - P. 130133.

9. Fedosov I. V., Tuchin V. V. Use of dynamic speckle field space-time correlation function estimates for the direction and velocity determination of blood flow // Proc. SPIE. - 2001. - Vol. 4434. - P. 192-196.

10. Fedosov I. V., Galanzha V. A.,Tuchin V. V. Blood flow assessment in capillaries of human eye conjunctiva using laser Doppler technique // Proc. SPIE. - 2001. - Vol. 4427. - P. 104-108.

11. Fedosov I. V., Tuchin V. V. Speckle-correlation method of bioflow diagnostics // Proc. SPIE. - 2001. - Vol. 4241. - P. 384-387.

12. Fedosov I. V., Zimnyakov D. A., Tuchin V. V., Genina E. A., Altshuler G. В., Double-wavelength laser scanning microphotometer (DWLSM) for in-vitro hair shaft and surrounding tissue imaging // Proc. SPIE. - 2001. - Vol. 4244. -P. 152-155.

13. Fedosov I. V., Tuchin V. V. Laser microphotometer for biomedical reasearch // Technical Digest of Conference LO-YS'2000. - 2000. - St. Petersburg, Russia. -P. 163.

14. Fedosov I. V., Galanzha V. A. Laser-based instrument for blood flow assessment in capillaries of human eye conjunctiva I I Proc. SPIE. - Vol. 4136. -2000.-P. 80-83.

15. Fedosov I.V. Slit-lamp-based laser Doppler measuring system I I Proc. SPIE. -2000. - Vol. 4001. - P. 174-177.

16. Fedosov I. V., Ulianov S. S. Laser Doppler measurements of a model blood flow // Proc. SPIE. - 1999. - Vol. 3726. - P. 292-296.

17. Fedosov I.V., Ulyanov S.S. High-Resolution Measurements of Blood Flow in Small Vessel of Retina // European Optical Society Series: Physiological Optics. - 1999. - Vol. 23.

18. И. В. Федосов Оптическая модель глаза человека// Проблемы оптической физики: Материалы молодежной научной школы о оптике, лазерной физике и электронике. - Саратов: Изд-во. Сарат. Ун-та. 1997. - 188 с.

Личный вклад автора

Личный вклад автора состоит в самостоятельной постановке экспериментов, разработке и изготовлении экспериментальных установок, проведении экспериментов, обработке и интерпретации результатов. Представленные в работе методы измерения скорости потоков крови и лимфы также разработаны автором самостоятельно. Постановка исследовательских задач осуществлялась профессором, д. ф.-м. н. Тучиным В. В. и профессором, д. ф.-м. н. Ульяновым С. С. In vivo измерения на конъюнктиве глаза человека выполнялись при участии специалистаофтальмолога, к. мед. н. Галанжи В. A., a in vivo эксперименты на лимфатических сосудах брыжейки крысы - при участии к. мед. н. Галанжи Е. И., Соловьевой А. В. и Степановой Т. В.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 139 наименований. Общий объем диссертации составляет 165 страниц текста, иллюстрированного 47 рисунками.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Федосов, Иван Владленович

Заключение

В заключение перечислим основные результаты исследований, выполненных в рамках диссертационной работы:

1. Впервые исследована динамика флуктуаций интенсивности поля излучения, сформированного при рассеянии сфокусированного лазерного пучка с большой угловой расходимостью на капиллярном потоке жидкости, содержащей рассеивающие частицы.

2. Установлено, что в случае, когда длина перетяжки сфокусированного лазерного пучка меньше радиуса капилляра, величина доплеровского сдвига частоты рассеянного излучения зависит от положения частицы в пределах освещенного объема и определяется кривизной волнового фронта лазерного пучка.

3. Исследована динамика флуктуаций интенсивности когерентного излучения, рассеянного на кровеносных микрососудах бульбарной конъюнктивы глаза человека.

4. Разработан метод измерения скорости кровотока в сосудах конъюнктивы глаза человека, основанный на анализе зависимости первого нормированного спектрального момента спектра флуктуаций интенсивности лазерного излучения, рассеянного на микрососуде, от диаметра микрососуда.

5. Разработана и реализована установка для измерения скорости кровотока в микрососудах конъюнктивы глаза человека.

6. Впервые исследованы пространственно-временные корреляционные свойства и установлено проявление трансляционной динамики спекл-поля при рассеянии пучка когерентного излучения на микроскопическом потоке жидкости в условиях малых объемных концентраций рассеивающих центров в потоке.

7. Впервые исследована трансляционная динамика спекл-поля, сформированного при рассеянии пучка лазерного излучения на лимфатических сосудах.

8. Разработан метод измерения скорости движения клеток в микроскопическом потоке крови или лимфы, основанный на использовании трансляционных свойств динамических спекл-полей.

9. Разработана и реализована измерительная установка для исследования динамики микроциркуляции лимфы в сосудах брыжейки лабораторных животных.

Ю.Разработана методика исследования статистических свойств динамических спекл-полей, формирующихся при рассеянии сфокусированных пучков лазерного излучения на микроскопических потоках жидкостей, содержащих рассеивающие частицы, в частности, потоках крови и лимфы in vivo. Разработаны оптические модели кровеносных и лимфатических микрососудов, предназначенные для исследования рассеяния света на микроскопических потоках крови и лимфы, а также для калибровки и тестирования измерительных установок.

155

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Федосов, Иван Владленович, 2002 год

1. Laser-Doppler Blood Flowmetry / Eds. Shepherd A. P., Oberg P. A.- Boston: Kluwer, 1990.

2. Тучин B.B. Лазеры и волоконная оптика в биомедицинских исследованиях. Саратов: Изд-во. Сарат. гос. ун-та. 1998. 384 с.

3. Приезжев А. В., Тучин В. В., Шубочкин Л. П. Лазерная диагностика в биологии и медицине. М.: Наука. 1989.

4. Handbook of optical biomedical diagnostics. / Ed. Tuchin V. V. Bellingham, WA: SPIE Press. 2002.

5. Физиология кровообращения: Физиология сосудистой системы. / Под ред. Ткаченко Б.И. Л.: Наука. 1984.

6. Ринкевичюс Б. С. Лазерная диагностика потоков. М.: Изд-во. МЭИ. 1990.-287 с.

7. Drain L. Е., The Laser Doppler technique. New York: John Wiley & Sons. 1980.

8. Eiju Т., Nagai M., Matsuda K., Ohtsubo, J., Homma, K., Shimizu, K., Microscopic laser Doppler Velocimeter for blood velocity measurement. // Opt. Eng. 1993. - Vol. 32. N 1. P. 15.

9. Рытов С. M., Кравцов Ю. А., Татарский В. И. Введение в статистическую радиофизику. Часть И: Случайные поля. М.: Наука. 1978. - 286 с.

10. Франсон М. Оптика спеклов. М.: Наука. 1980. - 171 с.

11. Aizu Y., Asakura Т. Coherent optical techniques for diagnostics of retinal blood flow // Journ. of Biomed. Opt. 1999. - Vol. 4(1). - P. 61-75.

12. Ulyanov S. S. Dynamics of statistically inhomogeneous speckles: a new type of manifestation of the Doppler effect // Opt. Lett. 1995. - Vol. 20. - P. 1313.

13. Jakeman E. Speckle statistics with a small number of scatterers //Opt. Eng. -1984. Vol. 23. N 3. - P. 453-461.

14. Левтов B.A., Регирер C.A., Шадрина H.X. Реология крови. -М.: Медицина. 1982. 272 с.

15. Физиология системы крови. В серии: Руководство по физиологии. Л.: Наука. 1968.-280 с.

16. McHale N.G. Role of lymph pump and its control // NIPS. 1995. - Vol.10. -P. 112-117.

17. Буянов В. M., Алексеев А. А. Лимфология эндотоксикоза. M.: Медицина. 1990.

18. Куприянов В. В., Бородин Ю. И., Караганов Я. Л. и др. Микролимфология.-М.: Медицина. 1983.

19. Гашев А. А. Механизм обратного заброса жидкости в лимфангионах // Физиол. журнал СССР им. И.М.Сеченова. 1991. - Т.77. №7. - С.63-69.

20. Berk D.A., Swartz М.А., Leu A.J., Jain R. К. Transport in lymphatic capillaries: 2. Microscopic veocity measurements with fluorescence photobleaching//Am.J.Physiol. 1996.-Vol. 270. (Heart Circ. Physiol. 39). -P. НЗЗО.

21. Galnzha E. I., Brill G. E., Aizu Y., Ulianov S. S., Tuchin V. V. Speckle and Doppler methods of blood and lymph flow monitoring: in Handbook of optical biomedical diagnostics. / Ed. Tuchin V. V. Bellingham, WA.: SPIE Press. 2002.

22. Yaroslavsky A. N., Priezzhev A. V., Rodriguez J., Yaroslavsky I. V., Battarbee H. Optics of blood: in Handbook of optical biomedical diagnostics. / Ed. Tuchin V. V. Bellingham, WA.: SPIE Press. 2002.

23. MacRae R. A., McClure A., and Latimer P. Spectral transmission and scattering properties of red blood cells // J. Opt. Soc. Am. 1961. - Vol. 51, N 17.1. P. 1366-1372.

24. Zdrojkovsky R. J. and Picharoty P. Optical transmission and reflection by blood//IEEE Trans, on Biomed. Eng.-1970.-Vol. BME-17 -P. 122-128.

25. Johnson С. C. Optical Diffusion in Blood // IEEE Trans, on Biomed. Eng. -1970.-Vol. BME-17 -P.129-133.

26. Steinke J. M., Shepard P. Diffusion model of the optical absorbance of whole blood//J. Opt. Soc. Am. A. 1988. - Vol. 5.-P. 813-822.

27. Королевич A. H., Хайруллина А. Я., Шубочкин JI. П. Влияние агрегированности крупных биологических частиц на элементы матрицы рассеяния света // Опт. спектр. 1994. - Т. 77. - С. 287-282.

28. Hammer М., Schweitzer D., Michel В., Thamm Е., Kolb A. Single scattering by red blood cells//Appl. Opt. 1998. - Vol. 37, N 31. - P. 7410-7418.

29. Roggan, A., Fribel, M., Dorshel, K. et. al. Optical properties of circulating human blood in the wavelength range 400-2500 nm // Journal, of Biomed. Optics. 1999.-Vol. 4,N 1. - P. 36-37.

30. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах. М.: Мир. 1981.

31. Riva, С.Е., Grunvald, J. Е., Petrig В. L. Laser Doppler measurements of retinal blood velocity: Validity of the single scattering model // Appl. Opt. 1985. Vol. 24.-P. 605-607.

32. Riva, C.E., Petrig B. L., Shonat, R. D., Pouranas, C. J. Scattering process in LDV from retinal vessels // Appl. Opt. 1989. - Vol. 28. - P. 1078-1083.

33. Ринкевичус Б.С. Лазерная анемометрия M.: Энергия. 1978. - 160 с.

34. Гудмен Дж. Статистическая оптика. -М.: Мир. 1985. 527 с.

35. Ахманов С. А., Дьяков Ю. Е., Чиркин А. С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. -М.: Наука. 1981.

36. Джоунс Р., Уайкс К. Голографическая и спекл-интерферометрия: Пер. с англ. М.: Мир. 1986. - 327 с.

37. Yoshimura, Т. Statistical properties of dynamic speckles // J. Opt. Soc. Am. A. 1986. - Vol. 3, N 7. - P. 1032-1054.

38. Aizu Y., Ogino K., Sugita Т., Yamamoto Т., Takai N. and Asakura T. Evaluation of blood flow at ocular fundus by using laser speckle // Applied Optics. 1992. - Vol. 31, N 16. -P. 3020-3029.

39. Aizu Y., and Asakura T. Bio-speckle phenomena and their applications to the evaluation of blood flow // Opt. Laser Technol. 1991. - Vol.23, no. 4.1. P. 205-219.

40. Aizu Y., Ambar H., Yamamoto Т., and Asakura T. Measurements of flow velocity in microscopic region using dynamic laser speckles based on the photon correlation // Opt. Commun. 1989. - Vol. 72, no. 5. - P. 269-273.

41. Aizu Y., Asakura Т., Ogino K., Sugita Т., Suzuki Y., Masuda K. Measurements of retinal blood flow using biospeckles: experiments with glass capillary and in the normal human retina // Proc. SPIE. 1996. - Vol. 2678. -P.360-371.

42. Зимняков Д. А., Рябухо В. П., Ларин К. В. "Микролинзовый" эффект при дифракции сфокусированных пучков на крупномасштабных фазовых экранах // Письма в ЖТФ. 1994. - Т. 20, №16. - С. 16.

43. Зимняков Д. А., Мишин А. А. Влияние фокусирующих свойств крупномасштабных рассеивателей на статистику формируемых спекл-структур // ЖТФ. 1995. - Т.65, №9. - С. 85.

44. Griffin W. G., Pusey P. N. Anticorrelations in light scattered by nonspherical particles // Phys. Rev. Lett. 1979. - Vol. 43. № 15.

45. Chandley P. J., Escamilla H. M. Speckle from a rough surface when the illuminated region contains few correlation areas: the effect of changing the surface height variance // Optics Communications. 1979. - Vol. 29. № 2. -P.151.

46. Berkovits R. Sensitivity of the multiple-scattering speckle pattern to the motion of a single scatterer // Phys. Rev. part B. 1991. - Vol. 43. № 10. - P. 8638.

47. Popov I. A., Sidorovsky N. V., Veselov L. M. Experimental study of intensity probability density function in the speckle pattern formed by a small number of scatterers // Opt. Commun. 1993. - Vol. 97. - P. 304.

48. Ульянов С. С. Особенности проявления эффекта Доплера при рассеянии сфокусированных гауссовых пучков в движущихся случайно-неоднородных средах // Известия РАН. Серия физическая. 1995. -Том.59, N6. - С.133-137.

49. Ulyanov S. S., Zimnyakov D. A., Tuchin V. V. Fundamentals and applications of dynamic speckles induced by focused laser beam scattering // Opt. Eng. -1994.-Vol. 33(10). -P. 3189.

50. Ulyanov S. S. New type of manifestation of the Doppler effect: an applications to blood and lymph flow measurements // Opt. Eng. 1995. - Vol. 34(10). -P. 2850.

51. Ulyanov S. S. Speckled speckle statistics with a small number of scatterers: implication for blood flow measurement // Journal of Biomedical Optics. -1998. Vol. 3(3). - P. 227-236.

52. Федосов И.В., Ульянов C.C. Особенности проявления эффекта Допплера при дифракции сфокусированного когерентного излучения в рассеивающем потоке // Опт. и Спектр. 2001. - Том 91, №2. - С. 302-306.

53. Briers J. В. Laser Doppler and time-varying speckle: A reconcilliation // J. Opt. Soc. Am. A. 1996. - Vol. 13. - P. 345-350.

54. Tropea C. Laser Doppler anemometry: recent develoments and future challenges // Meas Sci. Technol. 1995. - Vol.6. - P.605-619.

55. Бенедек Дж. Спектроскопия оптического смешения и ее приложения к задачам физики, химии, биологии и техники //УФН. 1972. - Т. 106, Вып.З.-С. 481-504.

56. Спектроскопия оптического смешения и корреляция фотонов / Под ред. Г. Камминса и Э. Пайка. М.: Мир. 1978. - 584 с.

57. Левенко Б.А., Приезжев А.В., Проскурин С.Г., Савченко Н. Б. Лазерная доплеровская микроскопия биологических объектов с различными оптическими свойствами // Изв. АН Сер. Физическая. 1995. - Т. 59, № 6. - С.162

58. Mishina Н., Asakura Т., Коуаша Т. Velocity measurements of blood flow in capillary and vein using a laser Doppler microscope // Appl. Opt. 1975. - Vol. 14, no. 10.-P. 2326-2327.

59. Riva С. E., Ross В., Benedek G. B. Laser Doppler measurements of blood flow in capillary tubes and retinal arteries // Invest. Ophthalmol. Visual Sci. 1972. -Vol. 11. -P.936-944.

60. Feke G.T., Yoshida A., Schepens C.L. Laser based instruments for ocular blood flow assesment // Journal of Biomedical Optics. 1998. - Vol.3, No. 4. -P. 415-422.

61. Riva С. E., Petrig B. L., Grunwald G. E. Retinal blood flow: in Laser-Doppler Blood Flowmetry / Eds. Shepherd A. P., Oberg P. A. Boston: Kluwer . 1990. -P.39-383.

62. Feke G.T., Goger D.G., Tagawa H., Delory F.C. Laser Doppler technique for absolute Measurement of Blood Speed in Retinal Vessels // IEEE Trans, on Biomedical Engineering. 1987. - Vol. BME-34, No. 9.

63. Tanaka Т., Riva С. E., Ben-Sira I. Blood velocity measurements in human retinal vessels // Science. 1974. - Vol. 186. - P. 830-831.

64. Feke G.T., Riva, С. E. Laser Doppler measurement of blood velocity in human retinal vessels // J. Opt. Soc. Am. 1978. - Vol. 68, No. 4. - P.526-531.

65. Logean E., Geiser M.H., Petrig B.L., Riva C.E. Portable ocular laser Doppler red blood cell velocimeter // Rev. Sci. Instrum. 1997. - Vol. 68, No.7.

66. Logean E., Schmetter L. F., Riva С. E. Optical Doppler velocimetry at various retinal vessel depth by variation of the source coherent length // Appl. Opt. Vol. -2000. Vol.39, no. 16.

67. Ulyanov S. S., Tuchin V. V., Bednov A. A., Brill G. E., Zakharova E. I. Speckle-interferometric method in application to the blood and lymph flowmonitoring in microvessels // Lasers in medical science. 1997. - Vol. 12, no. 1.-P. 31-41.

68. Starukhin P., Ulyanov S. S., Galanzha E., Tuchin V. V. Blood flow measurements with a small number of scattering events // Appl. Opt. -2000. -Vol.39, no. 16. P.2823-2830.

69. Stern M.D. In vivo eveluation of microcirculation by coherent light scattering // Nature (London).- 1975. Vol. 254.

70. Bonner R., Nossal R. Model for laser measurements of blood flow in tissue // Appl. Opt. 1981. - Vol. 20, No.12.

71. Liebert A, Leathy M., Maniewsky R. A calibration standard for laser-doppler measurements // Rev. Sci. Instrum. Vol. 66. - P. 5169-5173.

72. Steenbergen W., De Mul F. New optical tissue phantom and its use for studying laser Doppler blood flowmetry // Proc SPIE. 1997. - Vol. 3196. -P. 12-23.

73. Liebert A., Lukasiewicz P., Bogget D., Maniewski R. Optoelectronic standardization for laser Doppler perfusion monitors // Rev. Sci. Instrum. -1999.-Vol. 70.-pp. 1352-1354.

74. Shepherd A. P., Riedel G. L., Kiel j. W., Haumschild D. J., Maxwell L. C. Evaluation of an infrared laser Doppler Blood flowmeter // Am. J. Physiol. -1987. Vol. 252. - P. G832-G839.

75. Jetnik H., de Mul F., Graaf R., Suichies H., Aarnoudse J., Greve J. Laser Doppler Flowmetry: Measurements in a layered perfusion model and Monte-Carlo simulations of measurements // Appl. Opt. 1991. - Vol. 30. - P. 25922597.

76. Nilsson G., Tenland Т., Oberg P. Evaluation of a laser Doppler Flowmeter for measurement of tissue blood flow // IEEE Trans, on Biomed. Eng. 1980. -Vol. BME-27, no.10.

77. Меглинский И. В., Королевич А. Н., Тучин В. В. исследование микроциркуляции кровотока методом диффузионно-волновойспектроскопии // Биомедицинская радиоэлектроника. 2000. - №10. -С. 37-45.

78. Holloway G. A., Watkins D. W. Laser Dopper measurement of cutaneous blood flow // J. Invest. Dermatol. 1977. - Vol. 69. - P. 306-309.

79. Koelle J. S., Riva C.E., Petrig B. L., Cranstoun S. D. Depth of tissue sapling in the Optic nerve head using laser Doppler flowmetry // Lasers in Med. Sci. -1993.-Vol. 8.-P. 49-54.

80. Geiser M. H., Diermann U., Riva С. E. Compact laser Doppler choroidal flowmeter // J. of Biomed. Optics. 1999. - Vol. 4, no. 4. - P. 459-464.

81. Sedykh A. V., Kharish N. A., Karpovich A., Lepilin A. V., Ulyanov S. S Laser Doppler method for investigation of blood microcirculation in Mucous membrane and tooth pulp // Proc. SPIE. 2001. - Vol. 4241. P.216-222.

82. Wardell K., Nilsson G. E. Mapping of tissue blood flow by laser Doppler perfusion imaging // IEEE Trans, on Biomed. Eng. 1993. - Vol. BME-40. -P. 309-316.

83. De Mul F. F. M., van Spijker J., van der Plas D., Greve J., Aarnoudse J. G., Smith Т. M. Mini laser Doppler (blood) flow monitor with diode light source and detection integrated in the probe // Appl.Opt. 1984. - Vol. 23. - P. 29702973.

84. Riva С. E., Petrig B. L. Choroidal blood flow by laser Doppler flowmetry // Opt. Eng. 1995. - Vol. 34. - P. 746-752.

85. Fujii H., Asakura Т., Nohira K., Shintomi Y., Ohura T. Blood flow observed by time-varying laser speckle // Opt. Lett. 1985. - Vol.10. - P.104-106.

86. Petrig B. L., Riva С. E. Retinal Doppler velocimetry: toward its computer-assisted clinical use // Appl. Opt. 1988. - Vol.27. - P.l 126-1134.

87. Auzi Y., Asakura Т., Kojima A. Compensation of eye movements in retinal speckle flowmetry using flexible correlation analysis based on specific variance // J. Biomed. Opt. 1998. - Vol. 3. - P. 227-236.

88. Auzi Y., Asakura T. Measurements of retinal blood vessel diameter for bio-speckle flowmetry// Proc. SPIE. 1998. - Vol. 3252. - P. 34-43.

89. Zimnyakov D. A., Briers J. D., Tuchin V. V. Speckle technologies for monitoring and imaging of tissues and tissuelike phantoms: in Handbook of optical biomedical diagnostics / Ed. Tuchin V. V. Bellingham, WA: SPIE Press. 2002.

90. Fujii H., Nohira K., Yamamoto Y., Ikawa H., Ohura T. Evaluation of blood flow by laser speckle image sensing // Appl. Opt. 1987. - Vol. 26. - P. 53215325.

91. Konishi N., Fujii H. Real-time visualization of retinal microcirculation by laser flowgraphy // Opt. Eng. 1995. - Vol. 34. - P. 753-757.

92. Fercher A. F., Briers J. D. Flow visualization by means of single-exposure speckle photography // Opt. Commun. 1981. - Vol. 37. - P. 326-329.

93. Briers J. D., Fercher A. F. A laser speckle technique for visualization of retinal blood flow // Proc. SPIE. 1982. - Vol. 369, - P. 22-28.

94. Briers J. D., Fercher A. F. Retinal blood-flow visualization by means of laser-speckle photography // Inv. Ophthalmol. Visual Sci. 1982. - Vol.22. - P. 255259.

95. Briers J. D. Optical filtering techniques to enhance speckle contrast variations in single exposure speckle photography // Optik. 1982. - Vol. 63. - P.265-276.

96. Fercher A. F., Peukert M., Roth E. Visualization and measurement of retinal blood flow by means of laser speckle photography // Opt. Eng. 1986. - Vol. 25.-P. 731-735.

97. Briers J. D., Webster S. Quasi-real time digital version of single-exposure speckle photography for full-field monitoring of velocity or flow fields // Opt. Commun. 1995. - Vol. 1. - P. 36-42.

98. Briers J. D., Webster S. Laser speckle contrast analysis (LASCA): a non scanning, full field technique for monitoring capillary blood flow // J. Biomed. Opt.- 1996. Vol. 1. - P. 174-179.

99. Briers J. D., Richards G., He X. W. Capillary blood flow monitoring using laser speckle contrast analysis (LASCA) // J. Biomed. Opt. 1999. - Vol. 4. -P. 164-175.

100. Youngquist R. C., Carr S., Davies D. E. N. Optical coherent domain reflectometry: anew optical evaluation technique // Optics Letters. 1987. -Vol. 12.-P. 158.

101. Fercher A. F., Mengedoht K., Werner W. Eye-length measurement by interferometer with partially coherent light // Optics letters. 1988. - Vol. 13. -P. 186-188.

102. Huang D., Swanson E. A., Lin P. C., Shuman J. S., Stinson W. G., Chang W., Нее M. R., Flotte Т., Gregory К., Puliafito, Fujimoto J. G. Optical coherence tomography// Science. -1991. Vol. 254. - P. 1178-1181.

103. Schmitt J. M., Knuttel A., Bonner R. F. Measurement of optical properties of biological tissues by low-coherence reflectometry//Appl. Opt. 1993. Vol. 23.-P. 6032-6041.

104. Геликонов В. M., Геликонов Г. В., Гладкова Н. Д., и др. Оптическая когерентная томография микронеоднородностей биотканей // Письма в ЖЭТФ. 1995. - Т.61. - С.149-153.

105. Izatt J. A., Kulkarni М. D., Yazdanfar S., Barton J.K., Welch A. J. In vivo bidirectional color Doppler flow imaging of picoliter blood volumes using optical coherence tomography// Optics Lett. 1997. - Vol. 22. - P. 1439-1441.

106. Chen Z., Milner Т. E., Dave D., Nelson J. S. Optical Doppler tomographic imaging of fluid flow velocity in highly scattering media // Opt. Lett. 1997. -Vol. 22. - P. 64-66.

107. Yazdanfar S., Rollins A. M., Izatt J. A. Imaging and velocimetry of the human retinal circulation with color Doppler optical coherence tomography // Optics Lett. 2000. - Vol. 25. - P. 1448-1450. ■

108. Rollins A. M., Yazdanfar S., Barton J.K., Izatt J. A. Real-time in vivo color Doppler optical coherence tomography // J. Biomed Optics. 2001. - Vol. 6, no. 4.

109. Гурфинкель Ю.И., Любимов В.В., Ораевский В.Н. и др. Влияние геомагнитных возмущений на капиллярный кровоток у больных ишемической болезнью сердца // Биофизика. 1995. - Том 40, Вып.4. -С.793 - 799.

110. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Советское радио. 1977.

111. Справочник по клиническим лабораторным методам исследования / Под ред. Е.А. Кост. М.: Медицина. 1975.

112. Вычислительная оптика: Справочник / М.М. Русинов и др. Л.: Машиностроение. 1984.-423 с.

113. Ковалевский Е. И. Глазные болезни. М.: Медицина. 1986. - 416 с.

114. Тальковский С. Ю. Глазные болезни. М.: Медгиз. 1956. - 280 с.

115. Синельников Р. Д., Синельников Я. Р. Атлас анатомии человека: учеб. пособие. В 4-х томах. Т. 4. М.: Медицина. 1994. - 320 с.

116. Sliney D.H., Freasier B.C. Evaluation of Optical Radiation Hazards // Appl. Opt. 1973.-Vol. 12, No. 1.

117. Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров №5804-91 -М.: 1991.-94 с.

118. Березин Ю. и др. Новый подход к нормированию лазерного излучения в видимой области // Оптический журнал. 1999. - Т. 66. №2, - С. 50-53.

119. Yeh Y., Cummins Н. Z. Localized fluid flow measurements with He-Ne laser spectrometer // Appl. Phys. Lett. 1964. - Vol. 4. - P. 176-178.

120. Кросиньяни Б., Ди Порто П., Бертолотти М. Статистические свойства рассеянного света. М.: Наука. 1980. - 206 с.

121. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. Часть I М.: Мир. 1971. - 320 с.

122. Fedosov I. V., Galanzha V. A., Tuchin V. V. Blood flow assessment in capillaries of human eye conjunctiva using laser Doppler technique // Proc. of SPIE. 2001. - Vol. 4427. - P. 104-108.

123. Fedosov I. V., Galanzha V. A. Laser-based instrument for blood flow assessment in capillaries of human eye conjunctiva // Proc. of SPIE. 2000. -Vol. 4163.

124. Fedosov I. V., Ulianov S. S. Laser Doppler measurements of a model blood flow // Proc. SPIE. -1999. Vol. 3726. - P. 174-177.

125. Fedosov I.V., Ulyanov S.S. High-Resolution Measurements of Blood Flow in Small Vessel of Retina // European Optical Society Series: Physiological Optics.- 1999.-Vol. 23.

126. Fedosov I. V. Slit-lamp-based laser Doppler measuring system // Proc. SPIE. -2000.-Vol.4001. P. 174-177.

127. Брилль Г.Е., Галанжа Е.И., Ульянов C.C., Тучин В.В., Степанова Т.В., Соловьева А.В. // Российский Физиол. журнал им. И.М.Сеченова. 2001.- Т.87, №5. С.600-607.

128. Greene М., Thomas A.L. Quantitative television fluoroangiography The optical measurements of dye concentrations and estimation of retinal blood flow // IEEE Trans. Biomed. Eng. - 1985. - Vol. 32. - P. 401-406.

129. Ciamberlini C., Guarnieri V., Longobari G. et al. Indocianine green videoangiography using cooled charge-coupled devises in central serous coroidopathy// J. Biomed. Opt. 1997. - Vol. 2(2). - P. 218-225.

130. Durst F., Brenn G., Xu Т.Н. A review of the development and characteristics of planar phase Doppler anemometry // Meas. Schi. Technol. - 1997. - Vol.8.- P.1203-1221

131. Plamann K., Zellmer H., Czarske J., Tunnermann A. Directional discrimination in laser Doppler anemometry (LDA) without frequency shifting using twinned optical fibers in the receiving optics // Meas. Sci. Technol. -1998.-Vol. 9.-P. 1840-1846.

132. Kirkpatrick S. J., Cipola M. J. // Journal of Biomedical Optics. 2000. -Vol. 5, № 1. - P. 62.

133. Фомин H.A. Спекл-интерферометрия газовых потоков. Монография. -Мн.: Наука и техника. 1989. 168 с.167

134. Фомин Н.А., Ачасов О.В., Белкин В.Г., Блинков Г.Н., Кухарчик П.Д. Скрипко А.С. Спекл-фотография в инфра-красной области спектра // Оптика и спектроскопия. 1989. - Т. 67, N 4. - С. 975-977.

135. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука. 1973. - 720 с.

136. Fedosov I. V., Tuchin V. V. Speckle-correlation method of bioflow diagnostics // Proc. SPIE. 2001. - Vol. 4241. -P.384-387.