Оптика биологических тканей, Методы рассеяния света в медицинской диагностике, Тучин В.В., 2013

Оптика биологических тканей, Методы рассеяния света в медицинской диагностике, Тучин В.В., 2013.

   В монографии обсуждаются результаты теоретических и экспериментальных исследований переноса фотонов в биотканях и описываются методы решения прямых и обратных задач рассеяния в случайно-неоднородных средах и частично упорядоченных средах с многократным или однократным рассеянием. Теоретическое рассмотрение базируется на стационарной и нестационарной теориях переноса излучения для сильно рассеивающих сред, теории Ми и численном методе Монте-Карло. На основе рассмотрения таких фундаментальных оптических явлений, как упругое, квазиупругое и комбинационное рассеяние, дифракция и интерференция когерентных оптических полей и волн фотонной плотности, флуоресценция, фототермические эффекты, в книге представлены оптические методы, открывающие новые направления в биомедицинских приложениях, включая диффузионную и фотоакустическую томографию, линейную и нелинейную флуориметрию, спекл-интерферометрию, оптическую когерентную томографию (ОКТ), фазовую и конфокальную микроскопию. Много внимания уделено методам измерения и управления оптическими параметрами биологических тканей, направленным на повышение качества медицинской диагностики, фототерапии и лазерной прецизионной хирургии.
Монография предназначена научным работникам, преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов, специализирующимся в области физики живых систем, биомедицинской оптики и биофотоники, лазерной биофизики и применения лазеров в биомедицине. Монография может быть полезна как учебное пособие студентам физических, технических, биологических и медицинских специальностей.




Рассеяние и поглощение.
Биологические ткани являются оптически неоднородными поглощающими средами, средний показатель преломления которых выше, чем у воздуха. За счет этого часть падающего излучения отражается на границе между биотканью и воздухом (френелевское отражение), а оставшаяся часть проникает в глубь биоткани. Многократное рассеяние и поглощение отвечают за уширение лазерного пучка и его ослабление по мере распространения в биоткани, в то время как объемное рассеяние является основной причиной возникновения значительной диффузной составляющей излучения в обратном направлении. Распространение света в биоткани зависит от рассеивающих и поглощающих свойств ее компонентов: клеток, клеточных органелл и разнообразных волокнистых (фиброзных) структур [1-3, 6, 15, 129, 130, 134, 135, 138, 179, 196, 197, 199, 200]. Размеры, форма и плотность этих структур, их показатель преломления по отношению к окружающему веществу, поляризация падающего света — все это играет важную роль в распространении света через биоткани [1-3, 6, 15, 129, 130, 134, 135, 138, 179, 196, 197, 199, 200, 211-219].

Ввиду огромного разнообразия и структурной сложности биологических тканей разработка адекватных оптических моделей, учитывающих рассеяние и поглощение света, часто представляет собой наиболее сложную часть исследования. Для моделирования биотканей обычно используются два подхода. В первом из них биоткань моделируется средой со случайным непрерывным распределением оптических параметров в пространстве, а во втором биоткань рассматривается как дискретный ансамбль рассеивателей [1-3, 6, 15, 129, 130, 134, 138, 196, 197, 220-222]. Выбор подхода диктуется как структурной спецификой изучаемой биоткани, так и типом искомых характеристик светорассеяния.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Список обозначений.
Сокращения.
Предисловие к первому изданию.
Предисловие ко второму изданию.
Предисловие к переводу.
Часть I. Введение в оптику биологических тканей.
Глава 1. Оптические свойства биологических тканей с многократным рассеянием.
1.1. Распространение непрерывного светового излучения в биологических тканях.
1.2. Распространение коротких импульсов в биологических тканях.
1.3. Диффузионные волны фотонной плотности.
1.4. Распространение пространственно-модулированного излучения в биотканях.
1.5. Заключение.
Глава 2. Распространение поляризованного света в биологических тканях.
2.1. Введение.
2.2. Структура и анизотропия биотканей.
2.3. Рассеяние света частицей.
2.4. Описание и регистрация поляризованного света.
2.5. Взаимодействие света со случайной однократно рассеивающей средой.
2.6. Векторное уравнение переноса излучения.
2.7. Моделирование методом Монте-Карло.
2.8. Сильно рассеивающие биоткани и фантомы.
Глава 3. Дискретные модели биологических тканей.
3.1. Введение.
3.2. Вариации показателя преломления.
3.3. Распределение частиц по размерам.
3.4. Пространственная упорядоченность частиц.
3.5. Рассеяние системами плотно упакованных частиц.
3.6. Оптические свойства тканей глаза.
Глава 4. Оптотермическое, оптоакустическое и акустооптическое взаимодействие света с биотканями.
4.1. Основные принципы и классификация.
4.2. Метод ОА (ФА) газовой ячейки.
4.3. Модуляционный (фазовый) ОА- (ФА-) метод.
4.4. ОА- (ФА-) метод с временным разрешением.
4.5. Основы ОА/ФА-томографии и микроскопии.
4.6. Оптотермическая радиометрия.
4.7. Оптотермическая спектроскопия и визуализация.
4.8. Акустооптические взаимодействия.
4.9. Тепловые эффекты.
4.10. Сонолюминесценция.
4.11. Перспективные приложения и методы измерений.
4.12. Заключение.
Глава 5. Флуоресценция и неупругое рассеяние света.
5.1. Флуоресценция.
5.2. Многофотонная флуоресценция.
5.3. Колебательная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния.
Глава 6. Фантомы биологических тканей.
6.1. Введение.
6.2. Концепция построения фантомов.
6.3. Примеры фантомов биологических тканей.
6.4. Примеры моделей органов.
Глава 7. Методы и алгоритмы для измерения оптических параметров биологических тканей.
7.1. Основные принципы.
7.2. Метод интегрирующих сфер.
7.3. Многопотоковые модели.
7.4. Обратный метод добавления-удвоения.
7.5. Обратный метод Монте-Карло.
7.6. Методы с пространственным разрешением.
7.7. Оптическая когерентная томография.
7.8. Прямые измерения фазовой функции рассеяния.
7.9. Определение оптических параметров биотканей.
7.10. Определение оптических параметров крови.
7.11. Измерение глубины проникновения света в биоткань и дозиметрия излучения.
7.12. Измерения показателя преломления.
Глава 8. Эффекты когерентности света при взаимодействии лазерного излучения с биотканями и потоками клеток.
8.1. Формирование спекл-структур.
8.2. Интерференция спекл-полей.
8.3. Распространение пространственно-модулированных лазерных пучков в рассеивающей среде.
8.4. Динамическое рассеяние света.
8.5. Конфокальная микроскопия.
8.6. Оптическая когерентная томография.
8.7. Генерация второй гармоники и нелинейное комбинационное рассеяние.
Глава 9. Управление оптическими свойствами биологических тканей.
9.1. Основы управления оптическими свойствами тканей и краткий обзор.
9.2. Оптическая иммерсия с помощью экзогенных химических агентов.
9.3. Оптическое просветление фиброзных тканей.
9.4. Оптическое просветление кожи.
9.5. Оптическое просветление тканей пищеварительного тракта.
9.6. Другие перспективные оптические методы.
9.7. Визуализация клеток и клеточных потоков.
9.8. Некоторые применения метода иммерсии биотканей.
9.9. Другие методы управления оптическими свойствами биотканей.
9.10. Заключение.
Часть II. Методы рассеяния света и медицинская диагностика
Глава 10. Спектроскопия и визуализация биотканей в стационарном режиме.
10.1. Методы и устройства для in vivo спектроскопии и визуализации биотканей.
10.2. Пример системы для спектроскопии биотканей.
10.3. Пример системы визуализации.
10.4. Спектроскопия рассеяния света.
Глава 11. Спектроскопия и томография с разрешением во времени и пространстве.
11.1. Методы и устройства для импульсных измерений.
11.2. Модуляционные методы и устройства.
11.3. Метод фазированной решетки для интенсивности.
11.4. Измерения in vivo и примеры клинических исследований.
11.5. Метод пространственной модуляции.
Глава 12. Поляризационно-чувствительные методы.
12.1. Поляризационная визуализация.
12.2. Поляризационная отражательная спектроскопия биотканей.
12.3. Поляризационная микроскопия.
12.4. Цифровые измерения фотоупругости.
12.5. Измерения поляризации флуоресценции.
12.6. Заключение.
Глава 13. Когерентные методы и устройства для биомедицинской диагностики и визуализации.
13.1. Фотонно-кореляционная спектроскопия прозрачных биотканей и потоков клеток
13.2. Диффузионно-волновая спектроскопия и интерферометрия: измерения микроциркуляции крови.
13.3. Визуализация кровотока.
13.4. Интерферометрические и спекл-интерферометрические методы измерения биовибраций.
13.5. Оптическая спекл-топография и томография биотканей.
13.6. Методы когерентной микроскопии.
13.7. Интерференционная ретинометрия и исследование седиментации крови.
Глава 14. Оптическая когерентная томография и гетеродинная визуализация.
14.1. ОКТ.
14.2. Оптическая гетеродинная визуализация.
14.3. Резюме.
Заключение.
Список литературы.
Предметный указатель.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Оптика биологических тканей, Методы рассеяния света в медицинской диагностике, Тучин В.В., 2013 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - djvu - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по медицине :: медицина :: Тучин :: биоткань :: биомедицина :: фототерапия