УДК: 535.372, 615.471, 519.245

Влияние содержания меланина в коже на формирование сигнала флуоресцентной спектроскопии

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Дрёмин В.В., Дунаев А.В. Влияние содержания меланина в коже на формирование сигнала флуоресцентной спектроскопии // Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 1. С. 57–64.

Dryomin V.V., Dunaev A.V. How the melanin concentration in the skin affects the fluorescence-spectroscopy signal formation [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2016. V. 83. № 1. P. 57–64.

Ссылка на англоязычную версию:

V. V. Dremin and A. V. Dunaev, "How the melanin concentration in the skin affects the fluorescence-spectroscopy signal formation," Journal of Optical Technology. 83(1), 43-48 (2016). https://doi.org/10.1364/JOT.83.000043

Аннотация:

Экспериментально изучено влияние содержания меланина на интенсивность эндогенной флуоресценции биоткани, выполнено моделирование сигналов флуоресценции методом Монте-Карло.
Моделирование основано на четырехслойной оптической модели кожи, базирующейся на известных оптических параметрах кожи с различным содержанием меланина. Спектры флуоресценции, полученные методом Монте-Карло, согласуются с результатами экспериментальных исследований.

Ключевые слова:

оптическая неинвазивная диагностика, флуоресцентная спектроскопия, меланин, метод Монте-Карло, медико-технические требования

Благодарность:

Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания Минобрнауки РФ для ФГБОУ ВПО “Госуниверситет – УНПК” (№ 310).

Коды OCIS: 170.6280, 170.6510

Список источников:

1. Оптическая биомедицинская диагностика. В 2-х т. Т. 1: Пер. с англ. под ред. Тучина В.В. М.: Физматлит, 2007. 560 с.
2. Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии. М.: Мир, 1986. 496 с.
3. Akbar N., Sokolovski S.G., Dunaev A.V., Belch J.J., Rafailov E.U., Khan F. In vivo noninvasive measurement of skin autofluorescence biomarkers relate to cardiovascular disease in mice // J. Microscopy. 2014. V. 255. № 1. P. 42–48.
4. Smirnova O.D., Rogatkin D.A., Litvinova K.S. Collagen as in vivo quantitative fluorescent biomarkers of abnormal tissue changes // J. Innovative Optical Health Science. 2012. V. 5. № 2. 1250010.
5. Рогаткин Д.А., Смирнова О.Д. Математическое моделирование регистрируемых сигналов в медицинской лазерной неинвазивной флуоресцентной диагностике // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 9. С. 54–60.
6. Dunaev A.V., Zherebtsov E.A., Rogatkin D.A., Stewart N.A., Sokolovski S.G., Rafailov E.U. Substantiation of medical and technical requirements for non-invasive spectrophotometric diagnostic devices // J. Biomedical Optics. 2013. V. 18. № 10. 107009.
7. Dunaev A.V., Dremin V.V., Zherebtsov E.A., Rafailov I.E., Litvinova K.S., Palmer S.G., Stewart N.A., Sokolovski S.G., Rafailov E.U. Individual variability analysis of fluorescence parameters measured in skin with different levels of nutritive blood flow // Medical Engineering & Physics. 2015. V. 37. № 6. P. 574–583.
8. Оптическая биомедицинская диагностика. В 2-х т. Т. 2: Пер. с англ. под ред. Тучина В.В. М.: Физматлит, 2007. 368 с.
9. Kollias N., Baqer A. Spectroscopic characteristics of human melanin in vivo // J. Investigative Dermatology. 1985. № 85. P. 38–42.
10. Petrov G.I., Doronin A., Whelan H.T., Meglinski I.V., Yakovlev V.V. Human tissue color as viewed in high dynamic range optical spectral transmission measurements // Biomed. Opt. Exp. 2012. V. 3. № 9. P. 2154–2161.
11. Hamzavi I., Shiff N., Martinka M., Huang Z., McLean D.I., Zeng H., Lui H. Spectroscopic assessment of dermal melanin using blue vitiligo as an in vivo model // Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine. 2006. № 22. P. 46–51.
12. Chen R., Huang Z., Lui H., Hamzavi I., McLean D.I., Xie S., Zeng H. Monte Carlo simulation of cutaneous reflectance and fluorescence measurements – The effect of melanin contents and localization // J. Photochemistry and Photobiology. 2007. № 86. P. 219–226.
13. Rogatkin D.A., Sokolovski S.G., Fedorova K.A., Sidorov V.V., Stewart N.A., Rafailov E.U. Basic principles of design and functioning of multifunctional laser diagnostic system for non-invasive medical spectrophotometry // Proc. SPIE. 2011. V. 7890. 78901H.
14. Jacques S.L. Optical properties of biological tissues: A review // Physics in Medicine and Biology. 2013. № 58. P. 37–61.

15. Chance B., Schoener B., Oshino R., Itshak F., Nakase Y. Oxidation-reduction ratio studies of mitochondria in freeze-trapped samples. NADH and flavoprotein fluorescence signals // J. Biological Chemistry. 1979. V. 254. № 11. P. 4764–4771.
16. Wagnieres G.A., Star W.M., Wilson B.C. In vivo fluorescence spectroscopy and imaging for oncological applications // J. Photochemistry and Photobiology. 1998. V. 68. № 5. P. 603–632.
17. Richards-Kortum R., Rava R.P., Baraga J., Fitzmaurice M., Kramer J., Feld M. In Optronic Techniques in Diagnostic and Therapeutic Medicine. NY: Plenum, 1990. P. 129–138.
18. Рогаткин Д.А. Физические основы лазерной клинической флюоресцентной спектроскопии in vivo. Лекция // Медицинская физика. 2014. № 4. C. 78–96.
19. Jacques S.L. Origins of tissue optical properties in the UVA, visible, and NIR regions // Advances in Optical Imaging and Photon Migration. 1996. V. 2. P. 364–369.
20. Churmakov D.Y., Meglinski I.V., Piletsky S.A., Greenhalgh D.A. Analysis of skin tissues spatial fluorescence distribution by the Monte Carlo simulation // J. Physics D: Appl. Phys. 2003. V. 36. № 14. P. 1722–1728.
21. Jacques S.L., Wang L. Monte Carlo modeling of light transport in tissues // Optical-Thermal Response of Laser-Irradiated Tissues. 1995. V. 12. P. 73–100.
22. Silveira J.L., Silveira F.L., Bodanese B., Zângaro R.A., Pacheco M.T.T. Discriminating model for diagnosis of basal cell carcinoma and melanoma in vitro based on the Raman spectra of selected biochemical // J. Biomedical Optics. 2012. V. 17. № 7. 077003.
23. Дунаев А.В., Дрёмин В.В., Жеребцов Е.А., Палмер С.Г., Соколовский С.Г., Рафаилов Э.У. Анализ индивидуальной вариабельности параметров в лазерной флуоресцентной диагностике // Биотехносфера. 2013. Т. 26. № 2. С. 39–47.
24. Anderson R.R. In vivo fluorescence of human skin [letter, comment] // Arch. Dermatol. 1989. V. 125. P. 999–1000.