Взаимодействие лазерного излучения с многослойными материалами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, доктор физико-математических наук Сетейкин, Алексей Юрьевич

• Сетейкин, Алексей Юрьевич
• доктор физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Сетейкин, Алексей Юрьевич

Введение

Глава 1. Взаимодействие света с многослойными тканями. Анализ существующих теорий.

1.1. Теоретические подходы к описанию распространения оптического излучения в мутных средах.

1.2. Теория переноса излучения.

1.3. Электромагнитная теория распространения света.

1.4. Связь между электромагнитной теорией и теорией переноса излучения

Выводы по главе 1.

Глава 2. Механизмы взаимодействия лазерного излучения с многослойными биологическими тканями

2.1. Фотохимическое взаимодействие.

2.1.1. Фотодинамическая терапия (ФДТ).

2.1.2. Биостимуляция.

2.2. Тепловое взаимодействие.

2.2.1. Генерация тепла.

2.2.2. Перенос тепла.

2.2.3. Тепловые эффекты.

2.3. Фотоабляция.

2.3.1. Модель фотоабляции.

2.3.2. Цитотоксичность УФ излучения.

2.4. Плазмо-индуцированная абляция.

2.4.1. Модель плазмо-индуцированной абляции.

2.4.2. Анализ параметров плазмы.

2.5. Фоторазрушение.

2.5.1. Образование плазмы.

2.5.2. Генерация ударных волн.

2.5.3. Кавитация.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Моделирование распространения оптического излучения в неоднородных средах со сложной геометрией методом Монте-Карло

3.1. Основная идея метода Монте-Карло.

3.2. Схема моделируемого эксперимента.

3.3. Реализованный в программе алгоритм и применимость метода.

3.4. Результаты расчетов.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Расчет температурной реакции Многокомпонентных тканей с использованием наночастиц при облучении светом УФ-А и УФ-Б диапазонов

4.1. Взаимодействие УФ излучения с многокомпонентными тканями.

4.2. Особенности взаимодействия оптического излучения с многокомпонентными тканями.

4.3. Оптические свойства многокомпонентных тканей с сильным (многократным) рассеянием.

4.4. Тепловые эффекты, возникающие в биотканях при облучении УФ-светом

4.5. Результаты моделирования.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Расчет параметров лазерной абляции твердых многокомпонентных тканей

5.1. Лазерная абляция многокомпонентных тканей.

5.2. Тепловая модель лазерной абляции.

5.3. Реализация многомерного процесса лазерной абляции методом конечных элементов.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие лазерного излучения с многослойными материалами»

В последние годы, методы, основанные на применении лазерного излучения, получили широкое распространение для диагностики внутренней структуры различных оптически неоднородных объектов, в частности, они находят применение в медицине, биологии, науках о материалах, физике атмосферы и океана, и других областях современной науки.

Особый интерес вызывают вопросы взаимодействия лазерного излучения с многослойными биологическими материалами. В зависимости от плотности мощности различают три вида эффектов взаимодействия лазерного излучения с биотканью: фотохимические, при относительно малых значениях плотности мощности; тепловые, при средних значениях плотности мощности и фотомеханические (нелинейные), при очень высоких значениях плотности энергии и очень коротком времени доставки излучения. При увеличении плотности энергии излучения, доставляемого в течение короткого интервала времени, происходит взрывообразное удаление материала (фотоабляция).

Из-за многослойной и многокомпонентной структуры биоткани взаимодействие излучения с ней оказывается весьма сложным. Например, роговой слой кожи отражает падающее излучение, при этом коллимированный пучок света преобразуется в диффузный за счет микроскопических неоднородностей на границе воздух - роговой слой. Большая часть отраженного кожей света образуется за счет обратного рассеяния различными слоями ткани (роговой слой, эпидермис, дерма, микрососудистая система). Поглощение света пигментами кожи дает количественную информацию о концентрации билирубина, насыщении гемоглобина кислородом и содержании лекарственных препаратов в ткани и крови, что является основой методов диагностики ряда заболеваний.

Когда лазерный свет попадает на биологическую ткань, его взаимодействие с ней зависит от частоты и мощности лазерного излучения и свойств самой биологической ткани. При этом может реализоваться одна из четырех 5 возможностей. Лазерный свет может отразиться от поверхности ткани. В этом случае с самой биологической тканью ничего не произойдет. Изменится только направление распространения света. Угол отражения будет равен углу падения. Лазерный свет может пройти сквозь вещество. Когда это происходит, лазерный свет не изменяет своего направления. Свет некоторых лазеров проходит через чистое стекло и воду. Это свойство очень полезно, например, для хирургии глазного дна, для лечения опухолей, расположенных в средах, заполненных жидкостью. Иногда вода успешно используется как "задняя стенка" при лазерной терапии таких опасных зон, как кишечник, мочевой пузырь, мочеточник. Лазерный свет может рассеяться при вхождении в ткань. Когда это происходит, теряются свойства когерентности и коллимированности (два признака лазерного света) и энергия излучения распределяется в окружающих тканях с потерей плотности мощности света. Количество рассеянной энергии частично зависит от того, как свет данного лазера взаимодействует с хромофорами (светопоглощающими веществами), находящимися в биологической ткани. Так, например, вода, меланин и гемоглобин являются основными хромофорами в кожных покровах. В зависимости от эффекта, которого хочет достигнуть хирург, рассеяние может быть полезным или вредным. И, наконец, лазерный свет может быть поглощен веществом. При поглощении лазерного света хромофорами эпидермиса и дермиса происходит преобразование световой энергии в тепловую. Хромофорами (поглотителями света) в организмах являются вода, меланин, гемоглобин и оксигемоглобин, бетта-каротин и коллаген. Каждый хромофор по-разному поглощает свет различных частот. Ни бетта-каротин, ни коллаген не влияют на выбор лазера для лечения кожи, т.к. поглощают излучение разных длин волн примерно одинаково, но зато меланин и оксигемоглобин являются важнейшими компонентами. Вода, являясь главной составляющей всех тканей, также играет важную роль.

Отметим, что излучение широко используемых в лазерной терапии Не-№ и полупроводниковых лазеров попадает в область «терапевтического окна» (1=500 - 1500 нм), где процессы динамического рассеяния однозначно превалируют над процессами поглощения. Лазерный пучок в этом случае не поглощается в тонком поверхностном слое кожи, а распределяется по объему. По этой причине получение достоверной информации о глубине проникновения лазерного пучка в материал, температурном поле и зоне термического влияния, а также поглощенной дозе затруднено сложностью моделирования тепловых источников в ткани, невозможностью аналитического решения уравнения теплопроводности.

К модифицирующим действиям лазерного излучения относится лазерно-индуцированная гипертермия. В настоящее время активно разрабатываются методы локальной гипертермии областей организма, например мест локализации опухолей, с использованием наноразмерных включений, осуществляющих резонансное поглощение лазерного излучения. Для внедрения этих методов лечения в клиническую практику необходимо уметь адекватно оценивать уровень дозированной гипертермии и адаптивно управлять процессами, происходящими при воздействии как на сравнительно обширные области биоткани, так и на клетку.

Для повышения эффективности современных методов лазерной диагностики, а также для разработки новых методов, необходимо подробное изучение особенностей процесса распространения света в многослойных средах, включая биоткани. Однако в настоящее время не существует точной теории для описания распространения света в структурно неоднородных средах, а экспериментальные исследования осложнены трудностями поддержания постоянства их структурно-динамических параметров. В связи с этим все большую роль приобретает компьютерное моделирование процессов распространения лазерного излучения. Оно позволяет более тщательно изучить особенности процесса распространения 7 лазерного пучка в модельных средах, а также исследовать зависимость получаемых результатов от различных параметров измерительной системы и исследуемого объекта, что бывает весьма затруднительно в эксперименте. Это позволяет выработать рекомендации по наиболее эффективному проведению диагностических измерений.

Для интерпретации получаемых результатов и корректного проведения диагностики исследуемого объекта необходимо знать параметры распространения в нем света, что достигается сравнением экспериментальных данных и результатов компьютерного моделирования или теоретических расчетов, если они применимы в рассматриваемом случае. Одной из основных проблем при расчете распространения излучения в биологических объектах является выбор метода. В связи с быстрым развитием компьютерной техники часто используется метод статистических испытаний Монте-Карло. Применительно к распространению излучения в многослойных средах, этот метод основан на многократном повторении численного эксперимента по расчету случайной траектории фотонов в исследуемой среде с последующим обобщением полученных результатов. При накоплении достаточно большого количества статистических данных метод позволяет проводить сравнения с экспериментальными результатами, а также предсказывать результаты экспериментов. Точность такого моделирования определяется затратами машинного времени, а также соответствием модели моделируемому объекту.

Важной проблемой при моделировании является корректный выбор значений модельных параметров объекта, используемых для расчета, которые не могут быть измерены явно. Следует отметить, что в ряде случаев, в частности для многих биотканей, имеет место значительное расхождение значений их оптических свойств, полученных различными авторами.

Целью диссертационной работы являлось: Проведение фундаментального исследования процессов, лежащих в основе взаимодействия лазерного излучения 8 различных интенсивностей с многослойными биологическими средами, создание моделей этих процессов, с одной стороны имеющих значение с точки зрения решение общей проблемы взаимодействия лазерного излучения с веществом, а с другой стороны отражающих специфику многослойных биологических материалов.

Достижение поставленной цели требовало;

1) разработки теоретической основы развиваемых методов изучения и анализа биологических сред, что предполагает проведение критического анализа существующих теорий и моделей распространения света в биологических средах и рассмотрение механизмов взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями сложной геометрии;

2) создания физико-математической модели распространения лазерного излучения в средах с произвольной несимметричной геометрией, включающей замкнутые внутренние неоднородности сложной формы, и методов оценки степени ее адекватности;

3) проведения анализа возможностей использования разработанной модели для решения сугубо практических задач и для создания на ее основе новых диагностических методик.

Научная новизна

В работах, обобщением которых является настоящая диссертация, автором впервые:

1. Созданы научная концепция и методы изучения взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями, произвольной несимметричной геометрии, включающих замкнутые внутренние неоднородности сложной формы.

2. Предложена новая расчетная область моделирования, представленная в виде сетки с элементами - тетраэдрами, которая обеспечивает трехмерное моделирование процесса распространения излучения в многослойных структурах, что позволяет работать с биологическими средами произвольной геометрии.

3. Обнаружена температурная реакция биотканей с включением наночастиц на облучение ультрафиолетовым излучением. Рассчитано изменение плотности поглощенной световой энергии и температурных полей в зависимости от длины волны падающего излучения, концентрации и дислокации включенных в среду тестовых наночастиц.

4. Разработана и теоретически обоснована оригинальная модель лазерной абляции твердых биологических тканей, учитывающая многослойность биологических материалов. Показана применимость указанной модели для описания имеющихся экспериментальных данных по лазерной абляции многослойных биологических тканей.

Достоверность результатов.

Достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается адекватностью используемых физических моделей и математических методов, корректностью используемых приближений, воспроизводимостью расчетных и экспериментальных данных, а также их соответствием результатам, полученным другими авторами.

Научная и практическая значимость

Решена крупная научная задача по взаимодействию лазерного излучения с многослойными материалами любой геометрии. Это позволяет обобщить все перечисленные результаты и повышает научную и практическую значимость не только приведённых в диссертации результатов, но и сделать более полезными ранее полученные результаты.

Полученные результаты могут быть использованы в качестве методов оптической диагностики биологических тканей - например, в оптической когерентной томографии.

Методика расчета температурной реакции биотканей с использованием наночастиц при облучении светом УФ-А и УФ-Б диапазонов аттестована в качестве методики Государственной службы стандартных справочных данных (ГСССД), аттестат № 150.

Большое практическое применение имеют расчеты параметров лазерной абляции твердых биологических тканей. Они могут быть использованы в лазерной хирургии и стоматологии.

Полученные в диссертационной работе результаты могут также применяться и в учебном процессе - при подготовке студентов, аспирантов, в курсах лекций по специальности «Лазерная физика».

В ноябре 2007 г. под руководством автора была защищена кандидатская диссертация (к.ф.-м.н.) И. В. Красниковым «Температурное воздействие лазерного излучения на многослойную биологическую ткань» (г. Хабаровск).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Концепция и методы изучения взаимодействия лазерного излучения с неоднородными многокомпонентными тканями и средами со сложной геометрией, позволяющими описывать процессы взаимодействия излучения с многослойными материалами и служащими основой для создания системного программного обеспечения реальных диагностических методик, приборов и устройств.

2. Модель распределения плотности поглощенной энергии для различных диапазонов излучения в многослойных средах с произвольной несимметричной геометрией расчетной среды с включением замкнутых внутренних неоднородностей сложной формы, с использованием трехмерного метода Монте-Карло и конечно- элементного разбиения.

3. Основные механизмы взаимодействия лазерного излучения различной интенсивности с многослойными тканями, которые позволяют установить условия возникновения и протекания в них тепловых процессов и проводить оценку возможностей применимости разработанной модели для исследования

11 тепловых нагрузок многослойных тканей, характерных для протекания в них процессов абляции.

4. Температурная реакция биотканей с включением наночастиц на облучение ультрафиолетовым излучением, позволяющая учитывать длину волны падающего излучения, концентрацию и дислокацию включенных в среду тестовых наночастиц.

5. Модель лазерной абляции твердых биологических тканей, учитывающая многослойность биологических материалов.

Публикации и апробация результатов:

Основные результаты исследований, представленных в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях:

I Дальневосточная конференция с международным и всероссийским участием "Новые медицинские технологии на Дальнем Востоке" (Хабаровск, 1996); Региональный научный симпозиум "Экология и болезни органов дыхания, применение в лечении новых технологий" (Биробиджан, 1997); II Дальневосточная научная конференция "Новые медицинские технологии на Дальнем Востоке" (Владивосток, 1998); III Дальневосточная региональная конференция "Новые научные технологии в Дальневосточном регионе" (Благовещенск, 1999); III Международная научно-техническая конференция "Квантовая электроника" (Минск, 2000); III региональная научная конференция "Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование" (Благовещенск, 2002); Региональная школа-симпозиум «Физика и химия твердого тела» (Благовещенск, 2003); Международная конференция «Лазерно-оптические технологии в биологии и медицине» (Минск, 2004; Fourth Asia-Pacific Conference "Fundamental Problem of Opto-and Microelectronics (APCOM 2004) (Khabarovsk, 2004); IV международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика-2005» (Санкт-Петербург, 2005); V региональная научная конференция «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Хабаровск, 2005);

12

Международный симпозиум «Принципы и процессы создания неорганических материалов (Третьи Самсоновские чтения)» (Хабаровск, 2006); VI региональная научная конференция "Физика, фундаментальные и прикладные исследования, образование" (Благовещенск, АмГУ, 2006); Научная сессия МИФИ-2007 (Москва, 2007); International Conference "Advanced Laser Technologies" (ALT) (Levi, Finland, 2007); Международная конференция «Лазеры. Измерения. Информация. 2008» (Санкт-Петербург, 2008); XV Всероссийская научно-методическая конференция «Телематика 2008» (Санкт-Петербург, 2008); Международный оптический конгресс «Оптика -XXI век» (Санкт-Петербург, 2008); XVI Международная научная конференция «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии» (Новороссийск, 2008); Международная конференция «Лазеры. Измерения. Информация. 2009» (Санкт-Петербург, 2009); VIII региональная научная конференция «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» (Благовещенск, 2009); International Conference on Advanced Laser Technologies (ALT 09) (Antalya, Turkey, 2009); XX International Symposium on Bioelectrochemistry and Bioenergetics (Sibiu, Romania, 2009); Международная конференции «Лазеры. Измерения. Информация» (Санкт-Петербург, 2010); International Conference «Laser Applications in Life Sciences» (LALS 2010) (Oulu, Finland, 2010).

По теме диссертации опубликовано 16 статей в рецензируемых отечественных и зарубежных научных журналах, 33 статьи в сборниках, более 20 тезисов докладов на международных конференциях. Основные результаты изложены в следующих публикациях:

1. Сетейкин А.Ю., Ершов И.А., Гершевич М.М. Моделирование процессов взаимодействия низкоинтенсивных лазерных пучков с многослойными биоматериалами // Журнал технической физики. - 2002. - Т. 72. - Вып.1. - С. 110114.

2. Сетейкин А.Ю. Анализ методом Монте-Карло процессов распространения лазерного излучения в многослойных биоматериалах // Известия Вузов. Физика. -2005. -№ 3,- С.53-57.

3. Сетейкин А.Ю. Модель расчета температурных полей, возникающих при воздействии лазерного излучения на многослойную биоткань // Оптический журнал. - 2005. - Т.72. - №7. - С.42-47.

4. Сетейкин А.Ю. Оптико-теплофизическая модель взаимодействия лазерного излучения с многослойными материалами // Известия Вузов. Физика. -2005. - №6. Приложение. - С.99-101.

5. Сетейкин А.Ю. Анализ по методу Монте-Карло процессов распространения лазерного излучения в многослойных биоматериалах // Оптика и спектроскопия. -2005. - Т.99. - Вып.4. - С.685-689

6. Сетейкин А.Ю., Красников И.В. Расчет температурных полей, возникающих при взаимодействии лазерного излучения с многослойным биоматериалом// Оптический журнал. -2006. - Т.73. - №3. - С.31-34.

7. Сетейкин А.Ю., Красников И.В. Анализ тепловых эффектов, возникающих при взаимодействии лазерного излучения с многослойным биоматериалом // Известия Вузов. Физика. -2006. - №10. - С.90-94.

8. Сетейкин А.Ю., Красников И.В., Фогель Н.И. Моделирование температурных полей с учетом распространения света в биоткани// Известия Вузов. Приборостроение. -2007. - Т.50. - № 9. - С.24-28.

9. Seteikin A., Krasnikov I. Research an thermal influence of laser radiation an skin with non-trivial geometry // Proc. of SPIE. - 2007. - Vol. 6826. - P. 127-131.

10. Сетейкин А. Ю., Красников И. В.,Павлов М.С. Трехмерная модель распространения света в биологических тканях // Научно-технические ведомости СПбГПУ, Серия физико-математические науки. - 2008. Вып.6. - С.120-123.

11. Сетейкин А.Ю., Красников И.В., Попов А.П. Методика расчета температурной реакции биотканей с использованием наночастиц при облучении

14 светом УФ-А и УФ-В диапазонов. // Методика ГСССД MP 150-2009. - Росс, научно-техн. центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия. - М. - 2009. - 40 е.: Ил.- 18. Библиогр. 24 назв. - Рус. назв. Деп. в ФГУГТ «Стандартинформ».

12. Сетейкин А. Ю., Красников И. В., Попов А.П., Фотиади А.Э. Температурная реакция содержащих наночастицы биотканей на облучение светом УФ-А и УФ-В диапазонов. // Научно-технические ведомости СПбГПУ, Серия физико-математические науки. -2009. - Вып.1. - С.113-118.

И.Красников И.В., Сетейкин А.Ю., Попов А.П. Изменение солнце- и теплозащитных свойств кожи человека путем введения наночастиц диоксида титана // Оптика и спектроскопия. - 2010. - Т. 109. - №2. - С. 332-337.

14. Сетейкин А.Ю., Привалов В.Е. Фотоабляция биологических тканей // Вестник Санкт-Петербургского Университета. -2010. - Cep.ll. - Вып.2. - С. 225237.

15. Фадеев Д.А., Сетейкин А.Ю. Анализ многократного рассеяния лазерного излучения в биологических средах с пространственными флуктуациями оптических параметров // Научно-технические ведомости СПбГПУ, Серия физико-математические науки. -2010. - Вып.2. - С. 102-106.

16. Krasnikov I., Seteikin A., Bernhardt I., Thermal processes in red blood cells exposed to infrared laser tweezers (k = 1064 nm) // Journal of Biophotonics. -2011. -Vol.4., №3.- P. 206-212.

17. Сетейкин А. Ю., Красников И. В., Павлов М.С. Моделирование распространения оптического излучения методом Монте-Карло в биологических средах с замкнутыми внутренними неоднородностями // Оптический журнал, 2010.- Вып.77.-№ Ю.-С. 15-19.

18. Krasnikov I., Seteikin A., Bernhardt I. Simulation of laser light proropagation and thermal processes in red blood cells exposed to infrared laser tweezers (к = 1064 nm) // Optical Memory and Neural Networks (Information Optics) - 2010. - Vol. 19, № 4. - P. 330-337.

19. Сетейкин А.Ю., Попов А.П. Взаимодействие света с биологическими тканями и наночастицами // LAP Lambert Academic Publishing - 2011. -212 С.

Личное участие автора в получении опубликованных результатов

Все изложенные в диссертации оригинальные результаты получены при непосредственном и активном участии автора либо им лично, либо под его научным руководством.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Содержит 258 страниц машинописного текста, включая 105 рисунков, и список используемых источников, насчитывающий наименований, включая 50 ссылок на основные публикации автора по теме диссертации.

Заключение диссертации по теме «Лазерная физика», Сетейкин, Алексей Юрьевич

Выводы по главе 5

В представленной математической модели рассматривается 2-слойная модель участка зуба. Каждый слой имеет свои заданные независимые оптико-теплофизические характеристики. Для реализации была использована конечно-элементная методология, с применением трехмерных конечных элементов второго порядка. В модели также было учтено время, чтобы рассмотреть динамику воздействия излучения.

Была произведена триангуляция области с помощью прямых методов. Получена конечноэлементная сетка, аппроксимирующая исследуемую область.

Рассчитано температурное поле среды в течение временного интервала. Определены размеры образуемого кратера, объем удаленного вещества, подтверждена применимость тепловой модели применительно к начальной стадии лазерной абляции.

Полученные предварительные результаты хорошо согласуются с данными других работ в этой области [198, 199]. При анализе литературы было установлено достаточно много вариантов решения этой задачи. Так в [205] была использована конечноэлементная методология, но рассматривалась двумерная модель. А в [197], наоборот, применена задача динамическая, а реализация ее сильно уступает в точности, гибкости и простоте, так как использована конечно-разностная методология. Особенность этой работы заключается в конечно-элементной методологии решения задачи, причем с использованием времени, поверхностями второго порядка, и биоткань с большим количеством слоев и сложной геометрией.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является, прежде всего, создание новой физико-математической модели для описания процессов взаимодействия лазерного излучения с многослойными биологическими материалами любой геометрии. Что позволяет с помощью ряда инструментов создавать расчетные области, состоящие из множества компонент различной формы и размеров. Это существенно отличает данную модель от известных, использующих плоскопараллельные и сплошные гомогенные расчетные области. При расчетах могут использоваться любые параметры среды и различные включения, например наночастицы.

Получен ряд важных теоретических результатов, из которых можно отметить следующие:

Предложена физико-математическая модель распространения лазерного излучения в средах с произвольной несимметричной геометрией, включающей замкнутые внутренние неоднородности сложной формы.

На основе данной модели разработан алгоритм расчета распределения плотности поглощенной энергии для различных диапазонов лазерного излучения, при его распространении в многослойных средах с произвольной несимметричной геометрией расчетной среды с включением замкнутых внутренних неоднородностей сложной формы, с использованием трехмерного метода Монте-Карло и конечно- элементного разбиения.

Используемый в работе алгоритм может быть применен для диагностики структурных изменений биологической ткани произвольной замкнутой геометрии, а также для расчета температурных полей и границ области деструкции при лазерной терапии.

Рассмотрены и проанализированы основные механизмы взаимодействия лазерного излучения различной интенсивности с многослойными

240 биологическими тканями. На основе этого проведен теоретический анализ условий возникновения и протекания в них тепловых процессов. Оценена возможность применимости разработанной модели для исследования тепловых нагрузок многослойных тканей, характерных для протекания в них процессов фото- и плазмоиндуцированной абляции.

Предложена модель определения температурной реакции многослойных биотканей с включением наночастиц на облучение УФ-излучением. Проанализирована эволюция изменения плотности поглощенной световой энергии и температурных полей в зависимости от длины волны падающего излучения, концентрации и дислокации включенных в кожу тестовых наночастиц.

Проведен расчет тепловых полей в твердых биологических тканях, возникающих при лазерном воздействии и определена интенсивность лазерного излучения при критических температурах, требуемых для осуществления процесса абляции в этих средах.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Сетейкин, Алексей Юрьевич, 2012 год

1. Делоне Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. -М.: Наука, 1989.-278 с.

2. Бломберген Н. Нелинейная оптика. Пер с англ. Под ред. Ахманова С.А. и Хохлова Р. В. М.: Мир, 1966. -^25 с.

3. Тучин В.В. Оптическая биомедицинская диагностика. М., Издательство Физико-математической литературы, 2007,- Т.1. - 560 с.

4. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно неоднородных средах М. : Мир, 1981 - 280 с.

5. Кейз К, Цвайфель П. Линейная теория переноса М.: Мир, 1972 - 383 с.

6. Flock S.T., Wilson B.C., Patterson M.S. Monte Carlo modeling of light propagation in highly scattering tissue Il/./Comparison with measurements in phantoms. - IEEE Trans. Biomed. Eng., 1989. - Vol.36. - P. 1169-1173.

7. Svaasand L.O., Ellingsen R. Optical properties of the human brain- Photochem. Photobiol., 1983. Vol.38. - P. 293-299.

8. Svaasand L.O., Ellingsen R. Optical penetration in human intracranial tumors -Photochem. Photobiol., 1985. Vol.41. - P. 73-76.

9. Steinke J.M. Comparison of Mie theory and the light scattering of red blood cells. // Appl. Opt., 1988. Vol. 27. - P. 4027-^1033.

10. Cheong W. F., Prahl S. A., Welch A. J. A review of the optical properties of biological tissues// IEEE J.Quant. Electr., 1990. Vol.26. - P. 2166-2185.

11. Jacques S. L., Alter C. A., Prahl S. A. Angular dependence of He-Ne laser light scattering by human dermis. // Lasers Life Sci., 1987.- Vol. 1. P. 309-333.

12. Yoon G., Welch A. J., Motamedi M. and van Gemert M. J. C. Development and application of threedimensional light distribution model for laser irradiated tissue. // IEEE J. Quant. Electr., 1987,- Vol. QE-23. P. 1721-1733.

13. Arnfield M. R, Tulip J. and McPhee M. S. Optical propagation in tissue with anisotropic scattering. //IEEE Trans. Biomed. Eng., 1988.- Vol. 35. P. 372-381.

14. Star W.M., Marijnissen J.P.A., van Gemert M.J.C. Light dosimetry in optical phantoms and in tissue: 1 Multiple flux and transport theory. // Phys. Med. Biol., 1988.-Vol. 33.-P. 437-454.

15. Mourant J. R., Boyer J., Hielscher A. H. and Bigio I. J. Influence of scattering phase function on light transport measurements in turbid media performed with small source-detector separations. // Opt. Lett., 1996.- Vol. 21.- P. 546-548.

16. Graaff R., Aarnoudse J. G., de Mul F.F. M. and Jentink H. W. Light propagation parameters for anisotropically scattering media based on a rigorous solution of the transport equation. // Appl. Opt., 1989,- Vol. 28. P. 2273-2279.

17. Graaff R., Dassel A. C. M., Koelink M. H., de Mul F. F. M., Aarnoudse J. G. and Zijlstra W. G. Optical properties of human dermis in vitro and in vivo. // Appl. Opt., 1993.- Vol. 32.-P. 435-447.

18. Koelink M. H., de Mul F. F. M., Greve J., Graaff R., Dassel A. C. M. and Aarnoudse J. G. Laser Doppler blood flowmetry using two wavelengths: Monte Carlo simulations and measurements. // Appl. Opt., 1994.- Vol. 33. P. 3549-3558.

19. Reynolds L. O. and McCormick N. J. Approximate two-parameter phase function for light scattering. // J. Opt. Soc. Am, 1980. Vol. 70. - P. 1206-1212.

20. Kienle A., Patterson M. S, Ott L. and Steiner R. Determination of the scattering coefficient and the anisotropy factor from laser Doppler spectra of liquids including blood. // Appl. Opt, 1996. Vol. 35. - P. 3404-3412.

21. Bohren C.F, Huffma D.R. Absorption and scattering of light by small particles. -New York: John Wiley & Sons, 1983 489 p.243

22. Ishimaru A. Electromagnetic wave propagation, radiation and scattering. New Jersey: Prentice-Hall, 1991.-730 p.

23. Beuthan J., Minet O., Helfmann J. The spatial variation of the refractive index in biological cells. // Phys. Med. Biol., 1996. Vol. 41. -P. 369-382.

24. Barber P. W, Yeh C. Scattering of electromagnetic waves by arbitrarily shaped dielectric bodies. // Appl. Opt., 1975. Vol. 14. - P. 2864-2872.

25. Zijp J. R., ten Bosch J. J. Pascal program to perform Mie calculations. // Opt. Eng., 1993.-Vol. 32.-P. 1691-1695.

26. Fante R. L. Relationship between radiative-transport theory and Maxwell's equations in dielectric media. // J. Opt. Soc. Am., 1981. Vol. 71. - P. 460-468.

27. Foote C.S. Mechanisms of photosensitized oxidation. // Science, 1968. Vol.162. -P. 963-970.

28. Auler H., Banzer G. Untersuchungen über die Rolle der Porphyrine beigeschwulstkranken Menschen und Tieren. // Z. Krebsforsch, 1942. Vol.53. -P.65-72.

29. Kelly J.F, Snell M.E. Hematoporphyrin derivative: a possible aid in the diagnosis and therapy of carcinoma of the bladder. //J. Urol, 1976,- Vol.115.-P. 150-151.

30. Moan J, Christensen T. Photodynamic effects on human cells exposed to light in the presence of hematoporphyrin. Localisation of the active dye. // Cancer Lett, 1981. -Vol.11. -P.209-214.

31. Berns M.W., Dahlman A., Johnson F., Burns R, Sperling D., Guiltinan M., Siemans A., Walter R., Wright R., Hammer-Wilson M., Wile A. In vitro cellular effects of hematoporphyrin derivative. // Cancer Res., 1982. Vol. 42. - P. 2325-2329.

32. Malik Z, Hanania J., Nitzan Y. Bactericidal effects of photoactivated porphyrins -an alternative approach to antimicrobial drugs. // J. Photochem. Photobiol., 1990. -Vol. 5.-P. 281-293.

33. Wilson M., Dobson J., Harvey W. Sensitization of streptococcus sanguis to killing by light from a helium/neon laser. // Lasers Med. Sci., 1993. Vol. 8. - P. 69-73.

34. Lipson R., Baldes E. Hematoporphyrin derivative: a new aid for endoscopic detection of malignant disease. // J. Thorac. Cardiovasc. Surg., 1961. Vol. 42. - P. 623-629.

35. Dolphin, D. The porphyrins I-VII. N.Y.: Academic Press, 1979.

36. Kessel, D., Dougherty, T.J. Porphyrin photosensitization. N.Y.: Plenum Press, 1983.

37. Kinoshita S. Fluorescence of hematoporphyrin in living cells and in solution. // J. Photochem. Photobiol, 1988. Vol. B2. - P. 195-208.

38. Yamashita M. Picosecond time resolved fluorescence spectroscopy of HpD. // IEEE J. Qu. Electron, 1984. Vol. QE-20. - P. 1363-1369.

39. Unsold E, Baumgartner R, Jocham D, Stepp H. Application of photosensitizers in diagnosis and therapy. // Lasers Surg. Med, 1987. Vol. 3. - P. 210-214.

40. Schneckenburger H, Konig K, Kunzi-Rapp K, Westphal-Frosch C, Ruck A. Time-resolved in-vivo fluorescence of photosensitizing porphyrins. // J. Photochem. Photobiol, 1993. Vol. B21. - P. 143-147.

41. Mathews-Roth M.M. Beta-carotenotherapy for erythropoietic protoporphyria and other photosensitivity diseases. // In: Science of Photomedicine (Eds.: Regan, J.D, Parrish, J.A.) N.Y.: Plenum Press, 1982.

42. Spikes J.D. Phthalocyanines as photosensitizers in biological systems and for the PDT of tumors. //Photochem. Photobiol, 1986. Vol. 43. - P. 691-699

43. Firey P.A., Rodgers M.A.J. Photoproperties of a silicon naphthalocyanine: a potential photo sensitizer for PDT. // Photochem. Photobiol., 1987. Vol. 45. - P. 535-538.

44. Roder B., Nather D., Lewald T., Braune M., Freyer W., Nowak C. Photophysical properties and photodynamic activity in vivo of some tetrapyrroles. // Biophys. Chem., 1990. Vol. 35. - P. 303-312.

45. Gossner L., Borrmann J., Ernst H., Sroka R., Hahn E.G., Ell C. Photodynamische Therapie. // Lasermedizin, 1994. Vol. 10. - P. 183-189.

46. Loh C.S., MacRobert A.J., Bedwell J., Regula J., Krasner N., Bown S.G. Oral versus intravenous administration of 5-aminolaevulinic acid for photodynamic therapy. // Brit. J. Cancer, 1993. Vol. 68. - P. 41-51.

47. Wilder-Smith P. The soft laser: therapeutic tool or popular placebo? // Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol., 1988. Vol. 66. - P. 654-658.

48. Mester E., Szende B., Geartner P. Die Wirkung der Laserstrahlen auf den Haarwuchs der Maus. // Radiobiol. Radiother., 1968. Vol. 9. - P. 621-626.

49. Mester E., Spiry T., Szende B., Tota J.G. Effect of laser rays on wound healing. // Am. J. Surg., 1971. Vol. 122. - P. 532-535.

50. Castro D.J., Abergel R.P., Meeker C., Dwyer R.M., Lesavoy M.A., Uitto J. Effects of the Nd:YAG laser on DNA synthesis and collagen production in human skin fibroblast cultures. //Ann. Plast. Surg., 1983. Vol. 11. - P. 214-222.

51. Kubasova T., Kovacs L., Somosy Z., Unk P., Kokai A. Biological effect of He-Ne laser: investigations on functional and micromorphological alterations of cell membranes, in vitro. // Lasers Surg. Med., 1984. Vol. 4. - P. 381-388.

52. Boulton M., Marshall I. He-Ne-laser stimulation of human fibroblast proliferation and attachment in vitro. //Lasers Life Sei., 1986. Vol. 2. - P. 125-134.

53. Abergel R.P., Meeker C.A., Dwyer R.M., Lesavoy M.A. Nonthermal effects of Nd: YAG laser on biological functions of human skin fibroblast in culture. // Lasers Surg. Med., 1984. Vol. 3. - P. 279-284.

54. Dyson M, Young S. Effect of laser therapy on wound contraction and cellularity in mice. //Lasers Med. Sci, 1986. Vol. 1. - P. 125-130.

55. Quickenden T.I, Daniels L.L. Attempted biostimulation of division in saccharomyces cerevisiae using red coherent light. // Photochem. Photobiol, 1993. -Vol. 57. P. 272-278.

56. Lin T, Chan C. Effect of laser microbeam irradiation of the nucleus on the cleavage of mouse eggs in culture. //Rad. Res, 1984. Vol. 98. - P. 549-560.

57. Kovacs I.B, Mester E, Gorog P. Stimulation of wound healing with laser beam in the rat. // Experientia, 1974. Vol. 30. - P. 1275-1276.

58. Cho B.Y, Cho J.O. Experimental study of the effect of the laser irradiation in treating oral soft tissue damage. // J. Dent. Res, 1986. Vol. 65. - P. 600 (A34).

59. Taube S, Piironen J, Ylipaavalniemi P. Helium-neon laser therapy in the prevention of post-operative swelling and pain after wisdom tooth extraction. // Proc. Finn. Dent. Soc, 1990. Vol.86. - P. 23-27.

60. Кару Г.И. Фотобиология низкоинтенсивной лазерной терапии. // Итоги науки и техники, серия физ. основы лазер, и пучков, технол.//ВИНИТИ. 1989. -Вып. 4 . С.44-84.

61. Parrish J.A, Deutsch T.F. Laser photomedicine. // IEEE J. Qu. Electron, 1984. -Vol. QE-20. P. 1386-1396.

62. Niemz M.H. Ultrashort laser pulses in dentistry advantages and limitations. // Proc. SPIE, 1998. - Vol. 3255. - P. 84-91.

63. Hale G.M, Querry M.R. Optical constants of water in the 200-nm to 200-jim wavelength region. //Appl. Opt, 1973. Vol.12. - P. 555-563.

64. Поль P.В. Оптика и Атомная физика. М.: Наука, 1966247

65. Takata A.N., Zaneveld L., Richter W. Laser-induced thermal damage in skin. // Aerospace Med., 1977. Rep. SAM-TR-77-38.

66. Svaasand L.O., Boerslid T., Oeveraasen M. Thermal and optical properties of living tissues. // Lasers Surg. Med., 1985. Vol. 5. - P. 589-602.

67. Hayes J.R., Wolbarsht M.L. Thermal model for retinal damage induced by pulsed lasers. // Aerospace Med., 1968. Vol. 39. - P. 474^180.

68. Wolbarsht M.L. Laser applications in medicine and biology. N.Y.: Plenum Press, 1971.

69. Andreeva L.I., Vodop'yanov K.L., Kaidalov S.A., Kalinin Y.M., Karasev M.E., Kulevskii L.A., Lukashev A.V. Picosecond erbium-doped ErYAG laser (k = 2.94fxm) with active mode locking. // Sov. J. Qu. Electron., 1986. Vol. 16. - P. 326333.

70. Eichler H.J., Albertz J., Below F., Kummrow A., Leitert T., Kaminskii A.A., Jakab L. Acousto-optic mode locking of 3-~nm Er lasers. // Appl. Opt., 1992. Vol. 31. - P. 4909-4911.

71. Pelz B., Schott M.K., Niemz M.H. Electro-optic mode locking of an erbium: YAG laser with a rf resonance transformer. // Appl. Opt., 1994. Vol. 33. - P. 364-367.

72. Weinberg W.S., Birngruber R., Lorenz B. The change in light reflection of the retina during therapeutic laser-photocoagulation. // IEEE J. Qu. Electron., 1984. Vol. QE-20. - P. 1481-1489.

73. Roggan A., Muller G. Computer simulations for the irradiation planning of LITT. // Med. Tech., 1993. Vol. 4. - P. 18-24.80. van Gemert M.J.C., Welch A.J. Time constants in thermal laser medicine. // Lasers Surg. Med., 1989. Vol. 9. - P. 405-421.

74. Niemz M.H. Investigation and spectral analysis of the plasma-induced ablation mechanism of dental hydroxyapatite. // Appl. Phys. B, 1994. Vol. 58. - P. 273-281.

75. Henriques F.C. Studies of thermal injury. V: The predictability and the significance of thermally induced rate processes leading to irreversible epidermal injury. // Am. J. Pathol., 1947. Vol. 23. - P. 489-502.

76. Eichler J, Seiler T. Lasertechnik in der Medizin. Berlin: Springer-Verlag, 1991. -224 p.

77. Welch A.J. The thermal response of laser irradiated tissue. // IEEE J. Qu. Electron, 1984. Vol. QE-20. - P. 1471-1481.

78. Johnson F.H, Eyring H, Stover B.J. The theory of rate processes in biology and medicine. -N.Y.: Wiley & Sons, 1974.

79. Vassiliadis A, Christian H.C, Dedrick K.G. Ocular laser threshold investigations. // Aerospace Med, Rep, 1971.- F41609-70-C-0002.

80. Roggan A, Muller G. 2D-computer simulations for real-time irradiation planning of laserinduced interstitial thermotherapy (LITT). // Proc. SPIE, 1995. Vol. 2327. - P. 242-252.

81. Srinivasan R, Mayne-Banton V. Self-developing photoetching of poly (ethylene terephthalate) films by far-ultraviolet excimer laser radiation. // Appl. Phys. Lett, 1982. Vol.41. - P. 576-578.

82. Garrison B.J, Srinivasan R. Laser ablation of organic polymers: microscopic models for photochemical and thermal processes. // J. Appl. Phys, 1985. Vol. 57. - P. 2909-2914.

83. Pauling L. Die Natur der chemischen Bindung. Weinheim: Verlag Chemie, 1962. - 379 p.

84. Brannon J.H, Lamkard J.R, Baise A.I, Burns F, Kaufman J. Excimer laser etching of polyimide. // J. Appl. Phys, 1985. Vol. 58. - P. 2036-2043.

85. Niemz M.H, Loesel F.H, Fischer M, Lappe C, Bille J.F. Surface ablation of corneal tissue using UV, green and IR picosecond laser pulses. // Proc. SPIE, 1994. -Vol. 2079. P. 131-139.

86. Andrew J.E, Dyer P.E, Forster D, Key P.H. Direct etching of polymeric materials using a XeCl laser. // Appl. Phys. Lett, 1983. Vol. 43. - P. 717-719.

87. Deutsch T.F, Geis M.W. Self-developing UV photoresist using excimer laser exposure. // J. Appl. Phys, 1983. Vol. 54. - P. 7201-7204.

88. Fantes F.E, Waring G.O. Effect of excimer laser radiant exposure on uniformity of ablated corneal surface. // Lasers Surg. Med, 1989. Vol. 9. - P. 533-542.

89. Sutcliffe E, Srinivasan R. Dynamics of UV laser ablation of organic polymer surfaces. // J. Appl. Phys, 1986. Vol. 60. - P. 3315-3322.

90. Green H, Boll J, Parrish J.A, Kochevar I.E., Oseroff A.R. Cytotoxicity and mutagenicity of low intensity, 248 and 193nm excimer laser radiation in mammalian cells. // Cane. Res, 1987. Vol. 47. - P. 410-413.

91. Kochevar I.E. Cytotoxicity and mutagenicity of excimer laser radiation. // Lasers Surg. Med, 1989. Vol. 9. - P. 440-445.

92. Teng P, Nishioka N.S, Anderson R.R, Deutsch T.F. Acoustic studies of the role of immersion in plasma-mediated laser ablation. // IEEE J. Qu. Electron, 1987. Vol. QE-23. - P.1845-1852.

93. Stern D, Schoenlein R.W, Puliafito C.A, Dobi E.T, Birngruber R, Fujimoto J.G. Corneal ablation by nanosecond, picosecond and femtosecond lasers at 532nm and 625 nm. // Arch. Ophthalmol, 1989. Vol. 107. - P. 587-592.

94. Niemz, M.H., Klancnik E.G., Bille J.F. Plasma-mediated ablation of corneal tissue at 1053nm using a Nd:YLF oscillator/regenerative amplifier laser. // Lasers Surg. Med., 1991. Vol.11.-P. 426-431.

95. Seitz F. On the theory of electron multiplication in crystals. // Phys. Rev., 1949. -Vol. 76. P. 1376-1393.

96. Molchanov A.G. Avalanche ionization in transparent dielectrics induced by intense light pulses. // Sov. Phys. Solid State, 1970. Vol. 12. - P. 749.

97. Yablonovitch N., Bloembergen N. Avalanche ionization and the limiting parameter of filaments induced by light pulses in transparent media. // Phys. Rev. Lett., 1972. -Vol. 29. P. 907-910.

98. Bloembergen N. Laser-induced electric breakdown in solids. // IEEE J. Qu. Electron., 1974. Vol. QE-10. - P. 375-386.

99. Epifanov A.S. Theory of electron-avalanche ionization induced in solids by electromagnetic waves. // IEEE J. Qu. Electron, 1981. Vol. QE-17. - P. 2018-2022.

100. Sacchi C.A. Laser-induced electric breakdown in water. // J. Opt. Soc. Am, 1981. -Vol. B8. P. 337-345.

101. Fradin D.W, Yablonovitch E, Bass M. Confirmation of an electron avalanche causing laser-induced bulk damage at 1.06 ¡am. // Appl. Opt, 1973. Vol. 12. - P. 700- 709.

102. Puliafito C.A, Steinert R.F. Short-pulsed Nd:YAG laser microsurgery of the eye: biophysical considerations. // IEEE J. Qu. Electron, 1984. Vol. QE-20. - P. 14421448.

103. Smith D.C, Haught A.F. Energy-loss processes in optical-frequency gas breakdown. // Phys. Rev. Lett, 1966. Vol. 16. - P. 1085-1088.1 !3. Koechner, W. Solid-state laser engineering. Berlin, Heidelberg, New York: Springer-Verlag, 1992. - 606 p.

104. Zysset B, Fujimoto J.G, Deutsch T.F. Time-resolved measurements of picosecond optical breakdown. // Appl. Phys. B, 1989. Vol. 48. - P. 139-147.251

105. Fradin D.W, Bloembergen N, Letellier J.P. Dependence of laser-induced breakdown field strength on pulse duration. // Appl. Phys. Lett, 1973. Vol. 22. - P. 635-637.

106. Taylor R.S, Leopold K.E, Mihailov S. Damage measurements of fused silica fibres using long optical pulse XeCl lasers. // Opt. Commun, 1987. -Vol. 63. P. 26-31.

107. Du D, Liu X, Korn G, Squier, J, Mourou G. Laser-induced breakdown by impact ionization in Si02 with pulse widths from 7 ns to 150 fs. // Appl. Phys. Lett, 1994. -Vol. 64. P. 3071-3073.

108. Niemz M.H, Eisenmann L, Pioch T. Vergleich von drei Lasersystemen zur Abtragung von Zahnschmelz. // Schweiz. Monatsschr. Zahnmed, 1993. Vol. 103. -P. 1252- 1256.

109. Vogel A, Capon M.R.C, Asiyo-Vogel M.N, Birngruber R. Intraocular photodisruption with picosecond and nanosecond laser pulses: tissue effects in cornea, lens, and retina. // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci, 1994. Vol. 35. - P. 30323044.

110. Docchio F, Sacchi C.A, Marshall J. Experimental investigation of optical breakdown thresholds in ocular media under single pulse irradiation with different pulse durations. //Lasers Ophthalmol, 1986. Vol. 1. - P. 83-93.

111. Vogel A, Busch S, Jungnickel K, Birngruber R. Mechanisms of intraocular photodisruption with picosecond and nanosecond laser pulses. // Lasers Surg. Med, 1994. Vol.15. - P. 32-43.

112. Niemz M.H., Hoppeler T.P., Juhasz Т., Bille J.F. Intrastromal ablations for refractive corneal surgery using picosecond infrared laser pulses. // Lasers Light Ophthalmol., 1993. Vol. 5. - P. 149-155.

113. Docchio F., Regondi P., Capon M.R.C., Mellerio J. Study of the temporal and spatial dynamics of plasmas induced in liquids by nanosecond Nd:YAG laser pulses. 1: Analysis of the plasma starting times. //Appl. Opt., 1988. Vol. 27. - P. 3661-3668.

114. Docchio F., Regondi P., Capon M.R.C., Mellerio J. Study of the temporal and spatial dynamics of plasmas induced in liquids by nanosecond Nd:YAG laser pulses. 2: Plasma luminescence and shielding. // Appl. Opt., 1988. Vol. 27. - P. 3669-3674.

115. Weast R.C. Handbook of chemistry and physics. -Boca Raton, Florida: CRC Press Inc., 1981.

116. Lochte-Holtgreven, W. Plasma Diagnostics. -North-Holland, Amsterdam, 1968.

117. Mulser P., Sigel R., Witkowski S. Plasma production by laser. // Phys. Lett., 1973. -Vol. 6C. P. 187-239.

118. Грим Г. Спектроскопия плазмы. М.: Атомиздат, 1969. - 452 с.131. .Krasnov М.М. Laserpuncture of anterior chamber angle in glaucoma. // Am. J. Ophthalmol., 1973. Vol. 75. - P. 674-678.

119. Aron-Rosa D., Aron J., Griesemann Т., Thyzel R. Use of the neodym- YAG laser to open the posterior capsule after lens implant surgery: a preliminary report. // J. Am. Intraocul. Implant Soc., 1980. Vol. 6. - P. 352-354.

120. Fankhauser F., Roussel P., Steffen J., van der Zypen E., Chrenkova A. Clinical studies on the efficiency of high power laser radiation upon some structures of the anterior segment of the eye. //Int. Ophthalmol., 1981. Vol. 3. - P. 129-139.

121. Carome E.F., Moeller C.E., Clark N.A. Intense ruby-laser-induced acoustic impulse in liquids. // J. Acoust. Soc. Am.,1966. Vol. 40. - P. 1462-1466.

122. Bell C.E., Landt J.A. Laser-induced high-pressure shock waves in water. // Appl. Phys. Lett., 1967. Vol. 10. - P. 46-48.

123. Felix M.P., Ellis A.T. Laser-induced liquid breakdown a step-by-step account. // Appl. Phys. Lett., 1971. - Vol. 19. - P. 484-486.

124. Rice M.H.,Walsh J.M. Equation of state of water to 250 kilobars. // J. Chem. Phys., 1957.-Vol. 26.-P. 824-830.

125. Doukas A.G., Zweig A.D., Frisoli J.K., Birngruber R., Deutsch T.F. Noninvasive determination of shock wave pressure generated by optical breakdown. // Appl. Phys. B, 1991. Vol. 53. - P. 237-245.

126. Zweig A.D., Deutsch T.F. Shock waves generated by XeCl excimer laser ablation of polyimide. // Appl. Phys. B, 1992. Vol. 54. - P. 76-82.

127. Lauterborn W. High-speed photography of laser-induced breakdown in liquids. // Appl. Phys. Lett., 1972. Vol. 21. - P. 27-29.

128. Rayleigh Lord On the pressure developed in a liquid during the collapse of a spherical cavity. //Phil. Mag., 1917. Vol. 34. - P. 94-98.

129. Vogel A., Lauterborn W., Timm R. Optical and acoustic investigation of the dynamics of laser-produced cavitation bubbles near a solid boundary. // J. Fluid Mech., 1989. Vol. 206. - P. 299-338.

130. Ebeling K.J. Zum Verhalten kugelfEormiger, lasererzeugter Kavitationsblasen in Wasser. // Acustica, 1978. Vol. 40. - P. 229-239.

131. Fujikawa S., Akamatsu T. Effects of the non-equilibrium condensation of vapour on the pressure wave produced by the collapse of a bubble in a liquid. // J. Fluid Mech., 1980. Vol. 97. - P. 481-512.

132. Vogel A., Schweiger P., Frieser A., Asiyo M.N., Birngruber R. Intraocular Nd:YAG laser surgery: light-tissue interaction, damage range, and the reduction of collateral effects. // IEEE J. Qu. Electron., 1990. Vol. QE-26. - P. 2240-2260.

133. Сетейкин А.Ю, Ершов И.А, Гершевич М.М. Моделирование процессов взаимодействия низкоинтенсивных лазерных пучков с многослойными биоматериалами // Журнал технической физики, 2002. Т. 72. - Вып.1. - С. 110114.

134. Сетейкин А.Ю. Модель расчета температурных полей, возникающих при воздействии лазерного излучения на многослойную биоткань // Оптический журнал, 2005. Т.72. - №7. - С.42-47.

135. Сетейкин А.Ю. Оптико-теплофизическая модель взаимодействия лазерного излучения с многослойными материалами // Известия Вузов.Физика, 2005. №6, Приложение. - С.99-101.

136. Сетейкин А.Ю. Анализ по методу Монте-Карло процессов распространения лазерного излучения в многослойных биоматериалах // Оптика и спектроскопия, 2005. Т.99. - Вып.4. - С.685-689.

137. Сетейкин А.Ю, Красников И.В, Фогель Н.И. Моделирование температурных полей с учетом распространения света в биоткани // Изв. вузов. Приборостроение. -2007. -Т.50. №9. -С.24-28.

138. Seteikin A.Yu, Krasnikov I.V. Research an thermal influence of laser radiation an skin with non-trivial geometry // Proc. of SPIE, 2007. Vol 6826. - P.127-131.

139. Welch A.J. Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissue// Ed. by Welch A.J, van Gemert M.J.C. N.Y.: Plenum Press, 1995.- 952 c.

140. Сетейкин А. Ю, Красников И. В, Павлов М.С. Трехмерная модель распространения света в биологических тканях // Научно-технические ведомости СПбГПУ, Серия физико-математические науки, 2008. Вып.6 - С. 120-123.

141. Сетейкин А.Ю. Анализ методом Монте-Карло процессов распространения лазерного излучения в многослойных биоматериалах. // Известия Вузов.Физика, 2005. №3. - С.53 - 57.

142. Booth Thomas E. Monte Cavlo Variance Reduction Approaches for Non-Boltzmann Tallies// Los Alamos National Laboratory manual LA-1 2433 1992.

143. Шайдуров B.B. Многосеточные методы конечных элементов. М.: Наука, 1989.- 288с.159. van Gemert M.J.C, Jacques S.L, Sterenborg H.J.C.M, Star W.M. Skin Optics // IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 1989. Vol. 36. - №12. - P. 11461154.

144. Голуб И.Е, Малов A.H, Сорокина JI.B, Неупокоева A.B, Галиева О.П. Лазерные технологии в медицине: современные аспекты теории и применение.- Иркутск: ИГМУ, 2009. 172 с.

145. Meglinski I. V. Quantitative assessment of skin layers absorption and skin reflectance spectra simulation in the visible and near-infrared spectral regions // Physiological measurement, 2002. № 23. - P. 741-753.

146. Meglinski I V. Influence of refractive index matching on the photon diffuse reflectance // Physics in medicine and biology, 2002. №47. - P. 4271-4285.

147. Jacques S, Wang L. Monte Carlo Modeling of Light Transport in Tissue. // In: Welch A.J, Martin J.C. Van Gemert. Optical-thermal response of laser-irradiated tissue. N.Y.: Plenum Press, 1995.- 952 c.

148. Wang L.-H, Jacques S.L, Zheng L.-Q. MCML-Monte Carlo modeling of photon transport in multi-layered tissues. // Computer Methods and Programs in Biomedicine, 1995. Vol. 47. - P. 131-146.

149. Niemz M.H. Laser Tissue Interactions: Fundamentals and Applications. - Berlin, 2003.-308 p.

150. V.V. Tuchin Tissue Optics. Bellingham, USA: SPIE Press, 2000. - 352 p.

151. V.V. Tuchin Handbook of Optical Biomedical Diagnostics. Bellingham, USA: SPIE Press, 2002. - 1100 p.

152. И.В. Красников, А.Ю. Сетейкин, А.П. Попов Изменение солнце- и теплозащитных свойств кожи человека путем введения наночастиц диоксида титана // Оптика и спектроскопия, 2010. Т. 109. - №2. - С. 332-337.

153. Innes В, Tsuzuki Т, Dawkins Н, Dunlop J, Trotter G, Nearn M.R, McCormick P.G. Nanotechnology and the cosmetic chemist // Cosmetics, Aerosols and Toiletries in Australia, 2002. Vol. 15. - P. 10-24.

154. McKinlay A.F, Diffey B.L A reference action spectrum for ultraviolet induced erythema in human skin. // CIE J, 1987. Vol. 6. - P. 17-22.

155. Diffey B.L. Solar ultraviolet radiation effects on biological systems. // Phys. Med. Biol, 1991. Vol. 36. - P. 299-328.

156. Warner W.G, Yin J.J, Wei R.R. Oxidative damage to nucleic acids photosensitized by titanium dioxide. // Free Rad. Biol. Med, 1997. Vol. 23. - P. 851-858.

157. Lademann J, Weigmann H.-J, Schaefer H, Mueller G, Sterry W. Investigation of the stability of coated titanium microparticles used in sunscreens. // Skin Pharmacol. App. Skin Physiol, 2000. Vol. 13. - P. 258-264.

158. McKinlay A.F, Diffey B.L. The UVB content of TJVA fluorescent lamps' and its erythemal effectiveness in human skin. // Phys. Med. Biol, 1983. Vol. 28. - P. 351-358.

159. Setlow R.B, Grist E, Thompson K, Woodhead A.D. Wavelengths effective in induction of malignant melanoma. // Proc. Nat. Acad. Sci, 1993. Vol. 90. - P. 6666-6670.

160. Beauvoit B, Kitai T, Liu H, Chance B. Time-resolved spectroscopy of mitochondria, cells, and rat tissues under normal and pathologic conditions. // Proc. IEEE, 1995. Vol. 2326. - P. 127-136.

161. Anderson R.R, Parrish J.A. Optical properties of human skin. //In: J.D. Regan and J.A. Parrish, Editors, The Science of Photomedicine. N.Y.:, Plenum Press, 1982. -P. 147-195.

162. Сетейкин А.Ю, Андриянова Н.П. Расчет температурных полей при взаимодействии лазерного излучения с многослойной биотканью. // Вестник АмГУ, 2004. № 27. - С.24-29.

163. Сетейкин А.Ю, Попов А.П. Взаимодействие света с биологическими тканями и наночастицами // LAP Lambert Academic Publishing 2011. - 212 С.

164. Сетейкин А.Ю, Красников И.В. Теплофизическая модель взаимодействия лазерного излучения с многослойной биотканью. // Вестник АмГУ, 2005. № 31. -С. 13-15.

165. Сетейкин А.Ю, Красников И.В. Расчет температурных полей, возникающих при взаимодействии лазерного излучения с многослойным биоматериалом. // Оптический журнал, 2006. Т.73. -№3. - С. 31-34.

166. Попов А.П, Приезжев А.В. Методика расчета эффективности защитных свойств наночастиц при облучении материалов и биотканей светом в УФ-А и УФ-Б диапазонах. // М, 2006. Деп. в ФГУП "Стандартинформ" 03.03.2006, № 814а-06 кк.

167. Wang L.-H, Jacques S. L, Zheng L.-Q. CONV-Convolution for responses to a finite diameter photon beam incident on multi-layered tissues. // Computer Methods and Programs in Biomedicine, 1997. -Vo). 54. -P. 141-150.

168. Krasnikov I., Seteikin A., Bernhardt I., Thermal processes in red blood cells exposed to infrared laser tweezers (X = 1064 nm) 11 Journal of Biophotonics Journal of Biophotonics. -2011. Vol. 4., № 3. - P. 206-212.

169. Сетейкин А.Ю., Красников И.В., Попов А.П. Методика расчета температурной реакции биотканей с использованием наночастиц при облучении светом УФ-А и УФ-В диапазонов. // Методика ГСССД MP 150-2009. Деп. в ФГУП "Стандартинформ" 25.03.2009, № 849а-09 кк.

170. Krasnikov I.V., Seteikin A.Yu., Popov A.P. Thermal effects of UV radiation on skin with embedded ТЮ2 nanoparticles. // Abstracts of XXth International Symposium on Bioelectrochemistry and Bioenergetics, Sibiu. Romania, 2009 P.42.

171. Сетейкин А.Ю., Красников И.В. Анализ тепловых эффектов, возникающих при взаимодействии лазерного излучения с многослойным биоматериалом. // Известия вузов. Физика, 2006. Т. 49. - № 10. - С. 91-94.

172. Щербаков Ю.Н., Якунин А.Н., Ярославский И.В., Тучин В.В. Моделирование тепловых процессов при взаимодействии некоагулирующего лазерного излучения с многослойной биотканью // Оптика и спектроскопия, 1994. Т.76. - №5.-С. 845-850.

173. Lademann J., Schanzer S., Jacobi U. Schaefer H., Pfliicker F., Driller H., Beck J., Meinke M., Roggan A., Sterry W. Synergy effects between organic and inorganic UV filters in sunscreens.//J. Biomed. Opt. 2005. T. 10,- №1. - P. 014008.

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

175. Анисимов С. И. Лукьянюк Б. С. Избранные задачи теории лазерной абляции // Успехи физических наук, 2002. №3. - С. 301 - 308.

176. Ivanenko М., Afilal S., Werner М., Hering P. Bone Tissue Ablation with C02 Lasers at Different Pulse Durations // Proc. SPIE, 2005. Vol. 5863. - Paper ME3.

177. Ivanenko M. M., Mitra Т., Hering P., Fahimi-Weber S., Wierich W. Bone Tissue Ablation with sub-jis Pulses of a Q-switch C02 Laser: Histological Examination of Thermal Side Effects // Lasers in Medical Science, 2002. Vol. 17. - № 4. - P. 258264.

178. Храмцов И.И., Сетейкин А. Ю. Моделирование процесса лазерной абляции зуба на основе тепловой модели. // Сборник трудов международного оптического конгресса «Оптика-XXI век», 2008. Т.1. - С.248.

179. Roider J, Birngruber R. Solution of the Heat Conduction Equation // Optical-thermal response of laser-irradiated tissue. N.Y.: Plenum Press, 2005. - P. 385-409.

180. Тучин B.B. Основы взаимодействия низкоинтенсивного лазерного излучения с биотканями: дозиметрические и диагностические аспекты // Изв. РАН. Сер. Физическая, 1995. №6. - С. 120-143.

181. Yassene Mohammed, Janko F Verhey A finite element method model to simulate laser interstitial thermotherapy in anatomical inhomogeneous regions // BioMedical Engineering OnLine. 04 January 2005.

182. Барун В. В, Иванов А. П. Анализ роли эпидермиса в оптике и теплофизике кожи человека // Оптика и спектроскопия, 2009. Т. 107, № 6. - С. 959 - 966.

183. Сетейкин А. Ю, Красников И. В, Павлов М.С. Моделирование распространения оптического излучения методом Монте-Карло в биологических средах с замкнутыми внутренними неоднородностями // Оптический журнал, 2010. Вып.77. - № 10. - С. 15-19.

184. Boulnois J.-L. Photophysical processes in recent medical laser developments: a review. //Lasers Med. Sci, 1986. Vol.1. - P. 47-66.

185. Захаров С.Д, Иванов A.B. Светокислородный эффект в клетках и перспективы его применения в терапии опухолей // Квант, электроника, 1999. Т. 29. - № 12. - С. 192-214.

186. Arridge S. R, Schotland J.C. Optical tomography: forward and inverse problems // Inverse Problems 2009. - Vol. 25, № 12. - P. 950-957.

187. Bassi A.D, Andrea C, Valentini G, Cubeddu R, Arridge S.R. Propagation of spatial information in turbid media// Optics Letters 2008. - Vol. 33, № 23. - P. 2836 -2838.212.213.214.