ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-11-124-132

УДК: 535.8

Оптическая система компактного дерматоскопа с каналом для видеокапилляроскопии

Батшев В.И., Букова В.И., Крюков А.В., Марченко М.О., Мачихин А.C.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Батшев В.И., Букова В.И., Крюков А.В., Марченко М.О., Мачихин А.С. Оптическая система компактного дерматоскопа с каналом для видеокапилляроскопии // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 11. С. 124–132. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-124-132

 

Batshev V.I., Bukova V.I., Kryukov A.V., Marchenko M.O., Machikhin A.S. Optical system of a compact dermatoscope with a video capillaroscopy channel [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 11. P. 124–132. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-124-132

Ссылка на англоязычную версию:

V. I. Batshev, V. I. Bukova, A. V. Kryukov, M. O. Marchenko, and A. S. Machikhin, "Optical system of a compact dermatoscope with a videocapillaroscopy channel," Journal of Optical Technology. 90 (11), 713-718 (2024).  https://doi.org/10.1364/JOT.90.000713

Аннотация:

Предметом исследования являются оптические системы медицинских устройств для дерматоскопии и капилляроскопии, позволяющие проводить неинвазивную диагностику кожного покрова и микроциркуляции. Цель работы заключается в разработке оптической системы компактного устройства, объединяющего функции дерматоскопа для визуального наблюдения с основными возможностями современного видеокапилляроскопа, а именно записью изображений капиллярного кровотока и проведением фотоплетизмографии — регистрации изменений амплитуды колебаний объема крови, возникающих при наполнении капилляров и мелких сосудов в зависимости от фазы кардиоцикла. Метод. В работе рассмотрены базовые принципы компоновки оптических схем визуального канала и канала регистрации, сформулированы требования к спектральному диапазону работы, основным оптическим характеристикам и качеству изображения в канале регистрации, а также параметрам приемника излучения для цифровой регистрации изображений. Основные результаты. Предложены принципиальная оптическая схема устройства и модульная его компоновка, выполнено моделирование. Проведены габаритный и аберрационный расчеты. Осуществлена оценка качества изображения. Практическая значимость работы заключается в расчете конструктивных параметров вновь разрабатываемых компонентов, определении шагов по созданию макета устройства для проведения видеокапилляроскопии не только ногтевого ложа, но и произвольных участков кожи, которое может существенно расширить диагностические возможности метода видеокапилляроскопии.

Ключевые слова:

дерматоскопия, видеокапилляроскопия, фотоплетизмография, капиллярный кровоток, новообразования кожи

Благодарность:

работа выполнена в рамках Государственного задания НТЦ УП РАН (проект FFNS-2022-0010)

Коды OCIS: 120.3890, 170.1470, 170.1870, 170.0110, 110.0180

Список источников:

 

  1. Ash C., Dubec M., Donne K., et al. Effect of wavelength and beamwidth on penetration in light-tissue interaction using computational methods // Lasers Med. Sci. 2017. V. 32. P. 1909–1918. https://doi.org/10.1007/s10103-017-2317-4
  2. Argenziano G., Soyer H.P. Dermoscopy of pigmented skin lesions — a valuable tool for early diagnosis of melanoma // The Lancet Oncology. 2001. V. 2. № 7. P. 443–449. https://doi.org/10.1016/S1470-2045(00)00422-8
  3. Soyer H.P. et al. Dermoscopy of pigmented skin lesions. An atlas based on the Consensus Net Meeting on Dermoscopy. 2000. Milan: Edra Medical Publishing and New Media, 2001. 43 p.
  4. Жучков М.В., Булиньска A.K., Киттлер Г. Применение алгоритма «Хаос и Признаки» в оценке дерматоскопических изображений пигментных новообразований кожи // Дерматология (приложение к журналу Consilium Medicum). 2017. Т. 2. С. 5–13.

       Zhuchkov M.V., Bulinska A.K., Kittler H. Application of the algorithm «Chaos and Clues» in assessing dermatoscopy images of pigmented skin lesions [in Russian] // Dermatology (Suppl. Consilium Medicum). 2017. V. 2. P. 5–13.

  1. Lacarrubba F., Verzì A.E., Micali G. Dermatoscopy and video dermatoscopy in the diagnosis and therapeutic monitoring of plaque psoriasis: A review // Austin J. Dermatolog. 2014. V. 1. № 6. P. 1030. https://doi.org/10.1684/ejd.2018.3396
  2. Cutolo M. Atlas of capillaroscopy in rheumatic diseases. Milano: Elsevier, 2000. 196 p.
  3. Bottino D.A., Bouskela E. Non-invasive techniques to access in vivo the skin microcirculation in patients // Frontiers in Medicine. 2023. V. 9. P. 99–107. https://doi.org/10.3389/fmed.2022.1099107
  4. Gurfinkel Yu.I., Sasonko M.L., Priezzhev A.V. Digital capillaroscopy as important tool for early diagnostics of arterial hypertension // Proc. SPIE: Saratov Fall Meeting 2014: Optical Technologies in Biophysics and Medicine XVI; Laser Physics and Photonics XVI; and Computational Biophysics. 2015. V. 944804. P. 1–6.  https://doi.org/10.1117/12.2180259
  5. Margaryants N., Sidorov I., Volkov M., et al. Visualization of skin capillaries with moving red blood cells in arbitrary area of the body // Biomed. Opt. Exp. 2019. V. 10. P. 4896–4906. https://doi.org/10.1364/BOE.10.004896
  6. Guryleva A.V., Machikhin A.S., Khokhlov D.D., et al. Feasibility of videocapillaroscopy for characterization of microvascular patterns in skin lesions // Proc SPIE: Tissue Optics and Photonics II. 2022. V. 12147. P. 1214702. https://doi.org/10.1117/12.2621479
  7. Allen J. Photoplethysmography and its application in clinical physiological measurement // Physiol. Meas. 2007. V. 28. P. R1–R39. https://doi.org/10.1088/0967-3334/28/3/R01
  8. Volkov M.V., Margaryants N.B., Potemkin A.V., et al. Video capillaroscopy clarifies mechanism of the photoplethysmographic waveform appearance // Sci. Rep. 2017. V. 7. № 1. P. 13298. https://doi.org/10.1038/s41598-017-13552-4
  9. Stavtsev D.D., Volkov M., Margaryants N.B., et al. Investigation of blood microcirculation parameters in patients with rheumatic diseases by videocapillaroscopy and laser Doppler flowmetry during cold pressor test // Proc. SPIE: Saratov Fall Meeting 2018: Optical and Nano-Technologies for Biology and Medicine. 2019. V. 11065. P. 110650T. https://doi.org/:10.1117/12.2523190
  10. Электронный ресурс URL: https://www.kktechnology.com/hvcs.html (CapiScope HVCS Handheld Video Capillaroscopy System).

       Electronic resource URL: https://www.kktechnology.com/hvcs.html (CapiScope HVCS Handheld Video Capillariscopy System).

  1. Электронный ресурс URL: https://dino-lite.eu/en/products/medical/capillaryscope (Dino-Lite Capillaryscope).

       Electronic resource URL: https://dino-lite.eu/en/products/medical/capillaryscope (Dino-Lite Capillaryscope).

  1. Волков М.В. Маргарянц Н.Б., Потемкин А.В. и др. Метод визуализации кровеносных сосудов в коже человека на основе видеорегистрации кровотока с использованием лапароскопа // Радиотехника и электроника. 2020. Т. 65. № 7. С. 674–683. https://doi.org/10.31857/S0033849420070141

       Volkov M.V., Margaryants N.B., Potemkin A.V., et al. Blood vessel visualization method in human skin based on video recording of blood flow using a laparoscope // J. Commun. Technol. and Electronics. 2020. V. 65. № 7. P. 806–814. https://doi.org/10.1134/S1064226920070141

  1. Machikhin A.S., Volkov M.V., Khokhlov D.D., et al. Exoscope-based videocapillaroscopy system for in vivo skin microcirculation imaging of various body areas // Biomed. Opt. Exp. 2021. V. 12. № 8. P. 4627–4636. https://doi.org/10.1364/BOE.420786
  2. Durr N.J., McKay G.N. A compact capillaroscope for non-invasive blood analysis // WO Patent 133296 A1. 2022. Publ. Jun. 23, 2022.
  3. Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. Теория оптических систем: учеб. пособ., 4-е изд. СПб.: Лань, 2022. 448 с.

       Zakaznov N.P., Kiryushin S.I., Kuzichev V.I. Theory of optical systems: Study guide [in Russian]. St. Petersburg: Lanbook Publ., 2022. 448 p.

  1. Запрягаева Л.А., Свешникова И.С. Расчет и проектирование оптических систем: учеб. пособ. М.: Логос, 2000. 584 с.

       Zapryagaeva L.A., Sveshnikova I.S. Design and composition of optical systems: Study guide [in Russian]. Moscow: Logos Publ., 2000. 584 p.

  1. Крюков А.В, Поспехов В.Г., Ровенская Т.С. и др. Компьютерный синтез оптических систем: учеб. пособ. в 2 ч. Ч. 1. М.: изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 40 с.

       Krioukov A.V., Pospekhov V.G., Rovenskaya T.S., Sushkov A.L. Optical system computer synthesis: Study guide, part 1 [in Russian]. Moscow: BMSTU Press, 2010. 40 p.