Моделирование пульсирующих потоков крови для задач оптической когерентной томографии в офтальмологии

Автор: Фролов Сергей Владимирович, Потлов Антон Юрьевич, Проскурин Сергей Геннадьевич, Фролова Татьяна Анатольевна

Журнал: Вестник Российского нового университета. Серия: Сложные системы: модели, анализ и управление @vestnik-rosnou-complex-systems-models-analysis-management

Рубрика: Междисциплинарный подход в задачах регенеративной медицины

Статья в выпуске: S, 2020 года.

Бесплатный доступ

Оптическая когерентная томография - метод неинвазивной медицинской диагностики, основанный на зондировании исследуемого биообъекта излучением ближнего инфракрасного диапазона с последующим детектированием и анализом обратно отраженного и рассеянного назад потока фотонов. Большинство систем оптической когерентной томографии используется в офтальмологии для диагностики состояния сетчатки, зрительного нерва и переднего отрезка глаза. Целью проводимых исследований является повышение достоверности физического моделирования сетчатки глаза на основе использования фантомов, в которых достигается имитация деформаций и вибраций стенок кровеносных сосудов. Описываются методы формирования фантома сетчатки глаза, содержащего специальные полости (имитаторы кровеносных сосудов) пригодные для прокачивания кровеимитирующей жидкости. Сетчатка глаза моделируется как многослойная структура. Матриксом для каждого слоя является двухкомпонентный прозрачный жидкий силикон. В качестве поглощающего агента применяется спектральный краситель Indian ink. Частицы диоксида титана служат рассеивателями. Слои формируются последовательно от нижнего (сосудистая оболочка) до верхнего (внутренняя пограничная мембрана). Массовые доли специальных добавок, как и толщина каждого слоя, подбираются индивидуально. Все кровеносные сосуды представлены в виде протяженных связанных полостей. Формирование основания и сложной сети моделируемых кровеносных сосудов выполняется посредством технологии трехмерной печати. Представлено техническое устройство для формирования пульсирующих потоков крови в фантомах сетчатки глаза, содержащих в своем составе имитаторы кровеносных сосудов и насос с регулируемым потоком для прокачки кровеимитирующей жидкости, электромоторов и вибромотора для регулируемых деформаций и вибраций стенок гибкой трубки. При изменении в установке характеристик работы насоса и вибромотора в формируемом ламинарном потоке в микротрубке создаются турбулентности, что приближает достоверность имитации кровотока в сосудах. С использованием разработанного устройства проведены исследования методом оптической когерентной томографии пульсирующего потока в микротрубках, имитирующих кровеносные сосуды. Разработанные фантомы и устройство могут быть использованы для тестирования офтальмологических ультразвуковых и систем оптической когерентной томографии, при проведении научных биомедицинских исследований, в задачах разработки и отладки новых модификаций метода оптической когерентной томографии.

Еще

Сетчатка человека, тканеподобный фантом, гемодинамика, ламинарный поток, пульсирующие потоки, прозрачный силикон, абсорбирующие и рассеивающие агенты, микрофлюидика, доплеровская оптическая когерентная томография

Короткий адрес: https://readera.org/148309594

IDR: 148309594   |   DOI: 10.25586/RNU.V9187.20.05.P.047

Список литературы Моделирование пульсирующих потоков крови для задач оптической когерентной томографии в офтальмологии

  • Zimnyakov D.A., Tuchin V.V. Optical tomography of tissues. Quantum Electron, 2002, vol. 32, no. 10, pp. 849-867.
  • Mwanza J.C., Budenz D.L. New developments in optical coherence tomography imaging for glaucoma. Current Opinion in Ophthalmology, 2018, vol. 29, no. 2, pp. 121-129. DOI: 10.1097/ICU.0000000000000452
  • Lumbroso B., Huang D., Chen C.J. Clinical OCT Angiography Atlas. Jaypee Brothers Medical Publishers, 2015, 174 p.
  • Chae Y.G., Park E.K., Jeon M.Y. Jeon B.-H., Ahn Y.-C. Stiffness Comparison of Tissue Phantoms using Optical Coherence Elastography without a Load Cell. Current Optics and Photonics, 2017, vol. 1, no. 1, pp. 17-22. DOI: 10.3807/COPP.2017.T1.017
  • Lv X., Chen H., Liu G., Shen S., Wu Q., Hu C., Li J., Dong E., Xu R.X. Design of a portable phantom device to simulate tissue oxygenation and blood perfusion. Applied Optics, 2018, vol. 57, no. 14, pp. 3938-3946. DOI: 10.1364/AO.57.003938
Статья