WWW.KONF.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Авторефераты, диссертации, конференции
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |

«Лазерно-индуцированные термопроцессы в соединительных тканях и их оптическая диагностика ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ЛАЗЕРНЫХ И

ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ РАН

На правах рукописи

Свиридов Александр Петрович

Лазерно-индуцированные термопроцессы в

соединительных тканях и их оптическая диагностика

05.27.03 – квантовая электроника

Диссертация



на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Научный консультант:

д.ф.-м.н., профессор, Баграташвили В.Н.

Москва – 2015 год Оглавление Введение….…………………………………………………………………………………………..6 Глава 1. Лазерная инженерия соединительных тканей…………………………………………….19

1.1. Исторический экскурс………………………………………………………………………...19

1.2. Лазерная термопластика перегородки носа и ушной раковины…………………………...23 1.2.1. Строение и физико-химические свойства хрящей………………………………………….23 1.2.2. Изменение формы хрящей при лазерном нагреве……………………………

1.2.3. Эксперименты in vivo. Режимы лазерного облучения……………………………...............30 1.2.4. Практика лазерной коррекции формы хрящей……………………………………..............37 1.2.5. Разработка аппаратуры для лазерной термопластики хрящей…………………………….4

1.3. Лазерная инженерия грудино-реберного комплекса (ГРК)………………………………..45 1.3.1. Деформации грудной клетки и актуальность лазерной термопластики ГРК…………….45 1.3.2. Температурные поля, индуцируемые в реберном хряще лазерным излучением………...48 1.3.3. Неустойчивость нагрева при малом коэффициенте поглощения………………………….53 1.3.4. Релаксация механических напряжений и стабильность новой формы……………………54 1.3.5. Лазерное стереолитографическое моделирование ГРК……………………………………58

1.4. Лазерная пластика поверхностной мышечно-фасциальной системы (ПМФС)………......61 1.4.1. Актуальность лазерного лифтинга ПМФС …………………………………………………61 1.4.2. Динамика лазерного нагрева и физических свойств ПФМС….…………………...............62 1.4.3. Физико-химические свойства жировой ткани и их изменени …………………………….65 1.4.4. Гистологические исследования …………..…………………………………………………68 1.4.5. Эксперименты in vivo и клинические испытания…………………………………………..69

1.5. Лазерная обработка костной ткани…………………………………………………………..71 1.5.1. Лазерное формирование отверстий в костной ткани для стапедэктомии………...............71 1.5.2. Генерирование акустических волн в костной ткани при лазерной абляции……...............76 1.5.3. Лазерная карбонизация костной ткани ……………………………………………………..78 1.5.4. Динамика оптических свойств костной ткани в ходе лазерного облучения……...............85 Заключение к Главе 1…………………………………………………………………………………95 Глава 2. Физико-химические процессы при умеренном лазерном нагреве хрящей……………..96

2.1. Основные типы лазерной термо-модификации биотканей………………………………...96

2.2. Диффузионно-лимитированные термо процессы ……………………………………………101 2.2.1. Лазерный нагрев хрящевой ткани. Экспериментальные результаты…..………………...101 2.2.2. Моделирование массопереноса при лазерном нагреве…………………………………….102 2.2.3. Термодиффузия воды в хрящевой ткани …………………………………………………...107 2.2.4. Структурные изменения в хрящах как диффузионно-лимитированный процесс……….111

2.3. Динамика физико-химических свойств хрящей ……………………………………….....115 2.3.1. Релаксация механических напряжений……………………………………………………..115 2.3.2. Усадка и изменение формы поверхности…………………………………………………...119 2.3.3. Динамика отражения и пропускания света…………………………………………………120 2.3.4. Термохимические изменения в хрящевой ткани…………………………………………...125

2.4. Динамика оптических параметров биологических тканей при лазерном нагреве ………...127 2.4.1. Методы измерения оптических параметров биологических тканей………………………127 2.4.2. Прямая и обратная задачи распространения света в биотканях …………………………..131 2.4.3. Оптические параметры хрящей на длине волны 1.56 мкм при лазерном нагреве ………140 2.4.4. Коэффициенты поглощения хряща и роговицы глаза при лазерном нагреве в диапазоне длин волн 2.2-8.5 мкм ………………………………………………

Заключение к Главе 2……………………………………………………………………………….153 Глава 3. Управляемый лазерный нагрев биологических тканей и его применения…………….156

3.1. Моделирование температурного поля, индуцируемого лазерным излучением……………156 3.1.1. Тепловая задача при лазерном нагреве биотканей…………………………………..........156 3.1.2. Описание разностной схемы…………………………………………………………………157 3.1.3. Алгоритм расчета……………………………………………………………………………..160 3.1.4. Температурное поле в хрящевой ткани при изменении оптических параметров…...........162





3.2. Бесконтактное измерение теплофизических и оптических параметров биологических тканей и материалов……………………………………………………………………………163 3.2.1. Подходы к измерению температуропроводности, удельной теплоемкости и эффективного коэффициента поглощения…………………………………………………………………..163 3.2.2. Расчет температурного поля и решение обратной задачи…………………………………166 3.2.3. Практическая реализация методики…………………………………………………………167 3.2.4. Оптимизация измерений и анализ погрешности……………………………………………170

3.3. Разработка оптических и теплофизических эквивалентов биологических тканей………...174 3.3.1. Физические эквиваленты биологических тканей…………………………………………..174 3.3.2. Синтез ПАА гидрогелей……………………………………………………………………...176 3.3.3. Теплофизические и оптические параметры хрящевой ткани и ПАА гидрогелей………..176

3.4. Лазерный нагрев биологических тканей по заданному сценарию…………………………..181 3.4.1. Лазерный нагрев с обратной связью………………………………………………………...181 3.4.2. Расчет температурного поля в условиях работы ПИД-регулятора…………………..........183 3.4.3. Оптимизация параметров ПИД-регулятора…………………………………………………186 3.4.4. Реализация лазерного нагрева с обратной связью………………………………………….192

3.5. Возможности дистанционной лазерной калориметрии в открытой системе……………….193 3.5.1. Динамика изменения мощности лазера при нагреве с постоянной скоростью……..........193 3.5.2. Моделирование температурного поля в условиях протекания энергоемких процессов...194 3.5.3. Варианты реализации лазерной калориметрии……………………………………………..197 Заключение к Главе 3. ………………………………………………………………………………198 Глава 4. Рефлектометрия биотканей……………………………………………………………….200

4.1 Спеклометрия термической модификации биотканей………………………………………..200 4.1.1. Динамика спеклов при лазерном нагреве хрящей………………………………………….200 4.1.2. Автоматизированная спеклометрия диффузно отраженного света при лазерном нагреве биотканей………………………………………………………………………………………205 4.1.3. Спеклометрия лазерного нагрева биотканей с помощью волоконного жгута

4.1.4. Анализ кинетики термической модификации биотканей………………………………….212

4.2. Рефлектометрия анизотропных тканей………………………………………………………..215 4.2.1. Литературные сведения и постановка задачи………………………………………………215 4.2.2. Материалы и методы…………………………………………………………………………216 4.2.3. Контуры равной интенсивности………………………………………………………..........219 4.2.4. Сравнение теории с экспериментом…………………………………………………………222 4.2.5. Влияние вектора поляризации……………………………………………………………….225

4.3. Поляриметрическая визуализация структур биотканей……………………………………...227 4.3.1. Постановка задачи и краткий обзор литературы…………………………………………...227 4.3.2. Визуализация текстуры кожи при раннем фиброзе………………………………………...229 4.3.3. Математическая обработка поляризационных изображений……………………………...231 4.3.4. Разработка поляризационной аппаратуры……………………………………………..........236 Заключение к Главе 4……………………………………………………………………………….240 Глава 5. Оптическая модель биологической ткани……………………………………………….243

5.1. Рассеяние света в случайно-неоднородной двухфазной среде………………………………243

5.2. Распределение фотонов между фазами среды………………………………………………..250

5.3. Коэффициент анизотропии……………… ……………………………………………………251

5.4. Матрица рассеяния неоднородной двухфазной среды………………………………………252 Заключение к Главе 5……………………………………………………………………………….254 Выводы к диссертации………..…………………………………………………………………….255 Список сокращений…………………………………………………………………………………257 Благодарности……………………………………………………………………………………….257 Список литературы………………………………………………………………………………….259 Введение Актуальность темы. Развитие квантовой электроники и открытие лазеров в середине XX века положило начало новой технической революции, которая коренным образом повлияла на жизнь современного человека. Сегодня лазерные технологии все более широко внедряются в различные отрасли человеческой деятельности, в том числе в медицинскую науку и практику.

Благодаря своим уникальным свойствам (монохроматичность, высокая направленность, мощность и др.) лазерное излучение обеспечивает как пространственную, так и временную локализацию неоднородного и нестационарного температурного поля внутри биологических тканей. Это позволяет осуществлять локальную модификацию свойств биологических тканей с минимальными повреждениями в примыкающих областях [1]. Лазеры предоставляют широкие возможности для целенаправленного воздействия на биоткани путем выбора длины волны излучения, длительности воздействия и плотности энергии. Так, при одних сочетаниях указанных параметров лазерное излучение используется для послойного удаления ткани (импульсная абляция), а при других сочетаниях оно служит скальпелем, коагулятором или терапевтическим инструментом широкого профиля.

Современные медицинские системы становятся все более интеллектуальными, все чаще включают в себя последние разработки компьютерных и информационных технологий. Среди них отметим, прежде всего, различные типы томографий, диагностические базы данных о болезнях и их симптомах, интерактивные консилиумы через интернет и мониторинг лечебных процедур. Нередко информационные технологии объединяются с другими видами технологий, создавая качественно новые продукты и системы. Так, лазерно-информационные технологии сочетают в себе и информационные, и лазерные технологии. Среди них можно отметить внедренные в практику системы лазерной реваскуляризации мышц миокарда, коррекции зрения путем лазерной абляции роговицы глаза, лазерное прототипирование органов по томограммам, передаваемых через интернет.

Темпы внедрения лазеров в медицину настолько велики, что современная медицина стала одним из главнейших потребителей лазерной техники, значительно опередив многие другие отрасли, даже такие, как обработка материалов и связь. Более того, именно потребности медицины стимулировали разработку целого ряда новых лазерных систем. Кроме того, они дали новый мощный импульс исследованиям процессов взаимодействия лазерного излучения со сложными системами, такими, как биологические ткани, которые сейчас широко ведутся во многих передовых лабораториях мира.

В пластической, эстетической и реконструктивной хирургии часто встречаются случаи, когда необходимо обновить функциональность или изменить форму различных соединительных тканей. К ним, прежде всего, относятся хрящи, кости, кожа, роговица глаза, жировая ткань. Обычно применяют хирургические методы усечения лишнего и прибавления недостающего, отчего процедура становится весьма разрушительной и продолжительной.

Например, при исправлении формы перегородки носа или ушной раковины используют метод иссечения ткани с последующим помещением ее в механический каркас, где и происходит срастание в новой форме. При этом пациенту приходится выдерживать сложную операцию и долговременные неудобства, связанные с ношением каркаса.

Значительную помощь могли бы оказать неразрушающие методы физического воздействия, приводящие к устойчивой модификации формы биологических тканей. Наиболее очевидным и легко реализуемым представляется термический нагрев. Действительно, каждый, кто хоть однажды готовил мясные блюда, мог заметить, что форма и жесткость биологических тканей может существенно измениться при термической обработке. Можно ожидать, что при локальном нагреве до определенной температуры в определенном промежутке времени механические свойства биологической ткани устойчиво изменятся, но в целом она сохранит жизнеспособность и приобретет новое качество.

Традиционные способы нагрева материалов связаны с передачей тепла от нагретого источника через поверхности, находящиеся в контакте, или с помощью направленных потоков нагретого газа/жидкости. Недостаток такого способа состоит в том, что из-за малой теплопроводности биотканей для их нагрева на сколько-нибудь значимую глубину (~ 1 мм) в течение короткого срока (~10 с), поверхность ткани необходимо существенно перегреть. Это в большинстве случаев приведет к разрушению приповерхностного слоя биоткани.

Альтернативные способы нагрева основаны на целевой доставке энергии в заданный объем биоткани с помощью электромагнитного излучения, к которым можно отнести и световое излучение лазерных источников, ламп, светодиодов и др. Здесь важно обеспечить соответствие между требуемой глубиной нагрева и глубиной проникновения излучения, которые в оптимальном случае должны быть близки по значению. В итоге ткань будет прогреваться как бы изнутри без существенного перегрева поверхности. Современный рынок предоставляет большие возможности для выбора источников, излучающих свет необходимого спектрального диапазона, покрывающих необходимый диапазон глубин проникновения излучения.

В работе [2] впервые была показана возможность клинического исправления деформаций перегородки носа с помощью умеренного лазерного нагрева. Эта работа стала отправной точкой развития нового междисциплинарного направления медицинской физики - лазерная инженерия хрящей [3]. Исследования показали, что локальный лазерный нагрев до 70-80 °С стимулирует также регенерацию хрящевых тканей [4]. Поэтому лазерная инженерия хрящей базируется на двух явлениях:

- лазерно-индуцированная релаксация механических напряжений и контролируемое изменение формы;

- лазерно-индуцированная регенерация.

К настоящему времени разработаны методики и лазерные медицинские аппараты с обратной связью для коррекции формы перегородки носа (септокоррекция) и регенерации межпозвоночных дисков, коррекции формы ушной раковины. Продолжаются активные исследования по лазерному изготовлению хрящевых имплантатов, регенерации суставных хрящей, пластике реберно-хрящевого комплекса детей с деформациями грудной клетки.

Многие физико-химические процессы, протекающие в хрящевых тканях при лазерном воздействии, проявляются и в других соединительных тканях, таких как фасции, роговица глаза, кость. Их всех объединяет наличие в составе коллагена. Ряд перспективных лазерных медицинских технологий таких как, лазерная термопластика поверхностной мышечнофасциальной системы, лазерная микрохирургия костной ткани, лазерная кератопластика находятся в развитии.

Однако внедрение этих лазерных технологий в медицинскую практику потребовало достаточно полных сведений об оптических и теплофизических характеристиках используемых биологических тканей и их изменений в процессе лазерного воздействия, а также знаний об индуцируемых лазерным излучением физико-химических процессах, способных наряду с лечебным эффектом вызвать нежелательные побочные действия. К таким процессам можно отнести, например, генерирование свободных радикалов, звуковых и ударных волн. Во многих случаях диапазон параметров лазерного облучения тканей, при которых достигается требуемый лечебный эффект весьма узок и, кроме того, он может зависеть от индивидуальных характеристик тканей пациента. Например, хрящевые ткани, могут значительно отличаться по толщине, их состав и структура может изменяться в зависимости от возраста, оптические свойства кожи и подкожных тканей зависят от наличия жировых отложений, возраста или расы пациента. Поэтому развитие дистанционных методов диагностики различных тканей на предмет их оптических и теплофизических свойств, структуры и состава является актуальной задачей диссертации.

Взаимодействие лазерного излучения с биологическими тканями может существенно усложниться при изменении оптических и теплофизических свойств биотканей за счет термических и фотохимических реакций. Например, образование нагара приводит к увеличению объемного поглощения излучения, что в свою очередь вызывает перегрев и дальнейшее образование нагара. Аналогично, денатурация белков, испарение воды при локальной лазерной гипертермии приводит к изменениям оптических свойств и иногда к росту глубины проникновения излучения, что может привести к повреждению близлежащих тканей.

В таких случаях лазерное воздействие на биологические ткани может стать неустойчивым и трудно контролируемым.

Безопасность и эффективность лазерных процедур во многом зависит от возможности локализации температурного поля внутри биологической ткани в строго заданных временных и пространственных границах. Однако ввиду того, что температурное поле, индуцируемое лазерным излучением в материалах, по природе своей неоднородно и нестационарно, задача управления им становится весьма нетривиальной. Поэтому актуальное и практическое значение имеет разработка методов управляемого лазерного воздействия на биологические ткани.

Управляемое лазерное воздействие подразумевает его целенаправленность на эффективное достижение заданного медико-биологического результата при минимальных побочных явлениях. Его особенность состоит в установлении взаимосвязей между параметрами лазерного излучения, динамикой физико-химических свойств биотканей и эффективностью воздействия. Эту задачу можно условно разбить на четыре этапа. На первом этапе оно включает в себя оценку оптимальных параметров лазерного излучения, способного вызвать желаемое изменение состояния биоткани. На втором этапе оно включает контроль физико-химических характеристик биоткани в процессе лазерного воздействия и при необходимости реализация заданного сценария нагрева путем управления мощностью лазера с помощью компьютерных систем обратной связи. Третий этап заключается в установлении взаимосвязей между измеряемыми физическими характеристиками биотканей и медикобиологическими процессами, которые могут быть инициированы в биологических тканях при воздействии лазерного излучения. На четвертом этапе определяются оптимальные режимы лазерного воздействия и схемы его автоматизации. Для решения подобных задач, как правило, требуется объединение усилий специалистов многих областей и проведение целого ряда исследований сначала на выделенных тканях или их эквивалентах и затем на животных. Лишь при положительных результатах таких исследований можно переходить к клиническим испытаниям и к внедрению разработанной методики в клиническую практику.

Актуальной задачей лазерной медицины является реализация программируемого лазерного нагрева биологических тканей, то есть, формирование температурного поля в заданных пространственных границах по заданному временному сценарию. Для этого требуется контроль температуры в нескольких локальных областях биологической ткани и система управления пространственно-временным распределением мощности лазерного излучения. Важно определить параметры системы обратной связи, которые обеспечат оптимальный нагрев, когда интегральное отклонение температуры от заданного сценария минимально. При этом принципиальным вопросом является сценарий изменения мощности лазера. Решение такой задачи требует моделирования трехмерного нестационарного температурного поля, индуцируемого в биологических тканях и материалах, в условиях, когда мощность лазера автоматически управляется системой обратной связи. Для дистанционного контроля температурного поля поверхности образца в системах обратной связи удобно использовать тепловизионные камеры или ИК термографы. Наиболее востребованным в практике может быть нагрев локальной области биологической ткани с заданной скоростью или быстрый нагрев до заданной температуры с длительным удержанием на достигнутом уровне.

Также новые возможности для воздействия и диагностики могут открыться при лазерной генерации гармонических тепловых волн. В случае, когда в среде могут протекать энергоемкие физико-химические процессы, сопровождающиеся выделением или поглощением тепла, мощность лазера будет на них реагировать в соответствии со сценарием нагрева. Это открывает принципиальную возможность калориметрии энергоемких процессов в открытой системе.

Разработка систем управляемого лазерного нагрева биотканей и исследование их возможностей для диагностики входит в задачи данной диссертации.

Загрузка...

Поскольку температурное поле в биологической ткани зависит от эффективного, коэффициента температуропроводности и удельной коэффициента поглощения теплоемкости Cp, то измерение динамического температурного поля с помощью тепловизора на стадиях нагрева и самопроизвольного охлаждения позволяет определить перечисленные параметры одновременно, решая обратную тепловую задачу. Таким образом, одной из задач диссертации является развитие дистанционных методов измерения оптических и теплофизических параметров биологических тканей для предсказания лазерного воздействия на них.

При разработке и эксплуатации лазерного медицинского оборудования необходимо контролировать температурное поле, индуцируемое в биологических тканях. Для этого, прежде всего, требуется провести калибровку или поверку датчиков системы контроля в условиях приближенных к реальной операции. Такие условия можно создать, если работать с оптическими и теплофизическими эквивалентами биологических тканей. Тогда температурные поля, индуцируемые в биотканях и их эквивалентах, будут идентичными. В качестве кандидата для таких эквивалентов можно рассматривать полиакриламидные гидрогели (ПААГ). Они синтезируются на основе воды и органических мономеров и внешне очень схожи с хрящами.

Эффективный коэффициент поглощения ПААГ будет зависеть от концентрации воды, а коэффициент рассеяния от количества сшивок, которыми можно легко управлять добавлением соответствующего агента. Отсутствие энергоемких процессов при лазерном нагреве и фазовая стабильность образцов при нагреве также имеют важное значение. Таким образом, одной из задач диссертации является разработка оптических и теплофизических эквивалентов биологических хрящей на основе ПААГ с использованием своего дистанционного измерителя трех параметров (,, Cp). Как видно, лазерная система, включающая тепловизионный контроль температурного поля и систему обратной связи, может быть многофункциональным устройством, способным решать множество различных задач. Решение круга сформулированных вопросов с использование такой системы является частью диссертации. В принципе, это служит основой нового направления – лазерная термография биологических тканей [5].

Поскольку физико-химические процессы при лазерном воздействии протекают, как правило, в сугубо нестационарных и неравновесных условиях, то на первый план выходит задача динамической диагностики этих процессов и измерения физико-химических параметров, характеризующих состояние биоткани. Они могут служить средством мониторинга и управления процедурой лазерного воздействия. В ряде случаях поведение измеряемого параметра имеет выраженные характерные черты, позволяющие устанавливать оптимальные дозы облучения и создавать системы обратной связи для управления мощностью лазерного излучения. Выявление таких параметров и установление корреляции между их поведением и изменением состояния биологической ткани является одной из задач данной диссертации. Во многих случаях для решения подобных задач требуются разработки новых методик и аппаратуры. Благодаря развитию информационных технологий можно в режиме реального времени строить сложные функционалы, зависящие от множества одновременно регистрируемых физических параметров и связанные с состоянием биологических тканей, например, статистические характеристики спекл-изображений.

Обычно спекловые (зернистые) световые картины формируются на экране или на чувствительной матрице цифровой камеры при прохождении пучка когерентного света через оптически неоднородную среду или при обратном диффузном отражении когерентного пучка света от оптически неоднородной среды или от шероховатой поверхности в результате случайных флуктуаций фазы световой волны. Они очень чувствительны к любым перемещениям или модификациям рассеивающих центров исследуемого объекта. Логично использовать это явление для диагностики модификаций биологических тканей в режиме реального времени при лазерном воздействии.

Однако на этом пути возникает множество препятствий. Необходимо изучить динамику спекловых картин формируемых при лазерном нагреве биоткани, с использованием различных схем сбора зондирующего пучка света, в том числе, в схеме передачи изображения спекл картины, формируемой на поверхности объекта, на матрицу цифровой камеры с помощью оптического жгута и установить корреляцию с протекающими в биоткани физико-химическими процессами. Наконец, необходимо определить измеряемые параметры, и возможности управления лазерным излучением в режиме реального времени. Решение таких задач является частью данной работы.

Исследования взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями включает в себя множество различных аспектов, связанных с оптическими, спектральными, теплофизическими свойствами тканей. Первичным процессом является установление пространственно-временного светового поля внутри облучаемой области биоткани. В основном оно однозначно определяется оптическими свойствами биоткани и входными параметрами лазерного пучка. Однако трудности могут возникать уже на начальной стадии, поскольку необходимо адекватное описание оптических свойств и определение их динамики в процессе облучения. Распространение света в рассеивающих средах и, в частности, в биотканях можно описать с помощью трех параметров – коэффициентов поглощения, рассеяния и анизотропии.

При этом еще необходимо определиться с фазовой функцией рассеяния, которая, по определению, является плотностью вероятности угла отклонения луча в единичном акте рассеяния. Решение этой задачи требует трудоемких вычислений методами Монте-Карло или на основе различных алгоритмов, получающихся из диффузионных приближений. Затем, зная распределение интегральной плотности потока света (флуенс) и сечение поглощения света хромофорами биоткани, можно установить распределение источников тепла. Оно в свою очередь позволяет решить неоднородную и нестационарную тепловую задачу, дающую в общем случае нестационарное и неоднородное температурное поле. К счастью, во многих практически важных случаях достаточно лишь приблизительной оценки, основанной на эффективном коэффициенте поглощения, предполагая, что интенсивность светового поля ослабляется экспоненциально по глубине, согласно закону Буггера. Однако даже измерение эффективного коэффициента поглощения и его динамики для рассеивающей среды нередко становится сложной задачей, особенно, когда он настолько велик, что излучение практически полностью поглощается в очень тонком слое. В этом случае сложно приготовить достаточно тонкие и сплошные образцы, чтобы применять стандартные методы, основанные на измерениях интенсивности света, прошедшего через такой образец. Имеются, однако, альтернативные методы измерения эффективного коэффициента поглощения, например, основанные на импульсном лазерном нагреве образца и радиометрическом измерении временной динамики теплового излучения. В случаях, когда рассеяние света биологическими тканями является существенным фактором, необходимо измерять все три параметра. Для этого обычно применяют интегрирующие сферы, с помощью которых измеряют интенсивности света, диффузно отраженного от образца в сферу, диффузно прошедшего через образец в сферу и прошедшего вдоль начального направления. Эти три измерения дают возможность однозначно определить необходимые три оптических параметра, при выборе соответствующей математической модели распространения света и фазовую функцию рассеяния. В случае динамических изменений оптических характеристик все три измерения необходимо проводить одновременно в процессе лазерного облучения образца. Однако соответствующие методы измерений и аппаратура до настоящего времени не разрабатывались. Поэтому в задачи данной диссертационной работы входит разработка методов и аппаратуры для определения адекватных оптических свойств биологических тканей и их изменений в процессе лазерного воздействия.

Для измерения оптических свойств биотканей и моделирования распространения света в них, необходимо выбрать фазовую функцию рассеяния. Обычно в биомедицинской оптике используют феноменологическую функцию Хеньи-Гринштейна, которая никак не связана с природой биологических тканей. Тем самым, при выборе фазовой функции сохраняется значительный произвол. Ситуация смягчается лишь тем, что при последующем применении опять используется та же фазовая функция Хеньи-Гринштейна, что дает в итоге часто приемлемые результаты. Недостаток фазовой функции Хеньи-Гринштейна еще в том, что она не учитывает состояние поляризации распространяющегося света. Однако биологические ткани можно в принципе рассматривать как среду, состоящую из нескольких оптически различных фаз, отличающихся показателем преломления, у которых границы раздела случайно ориентированы по отношению к распространяющемуся в среде световому лучу. В таком случае при взаимодействии с границей раздела фаз световой луч может претерпевать преломление или отражение в соответствии с формулами Френеля. Такой подход позволяет получить аналитическое выражение для фазовой матрицы рассеяния, опирающейся на физическую природу вещества и позволяющей также оперировать с поляризованным светом. Фазовая функция рассеяния в этом случае является лишь одним из элементов фазовой матрицы рассеяния. Одной из задач данной диссертации является разработка физически обоснованной модели биологических тканей, как оптически неоднородной среды, и исследование распространения в ней света, в том числе поляризованного.

Решение прямой задачи распространения света в биологических тканях позволяют интерпретировать поведение характеристик светового поля при оптическом зондировании, выявить основные факторы, влияющие на эти характеристики. Обратная задача дает ключи к развитию ряда методик неинвазивной диагностики биологических тканей. Например, в последнее время опубликовано множество работ по оптической диффузионной томографии опухолевых образований женской груди, по измерению распределения уровня насыщения крови кислородом в мозге человека с целью выявления опухолей или составления функциональных карт. В основе этих методик лежит решение обратной световой задачи – локализация внутри ткани областей, отличающихся своими оптическими свойствами от основной массы ткани, исходя из пространственно-временных характеристик интенсивности зондирующего излучения.

В последнее время все большее внимание исследователей обращается на состояние поляризации света при зондировании биологических тканей. Действительно, оно очень чувствительно к таким параметрам среды как двулучепреломление, оптической активности, коэффициентам рассеяния и поглощения. При наблюдении биологических объектов поляризованным светом в принципе можно обнаружить их внутренние структуры, которые неотличимы от соседних областей при обычном освещении. Поэтому представляет интерес развитие методов поляризационной рефлектометрии. Объектами исследования могут быть кожа человека, срезы тканей, слизистые оболочки и стенки влагалища. В частности, исследования контуров распределения интенсивности обратно отраженного тонкого луча света для различных направлений поляризации и цифровая визуализация степени остаточной поляризации при боковом освещении рассеивающего объекта линейно поляризованным пучком света. Поскольку при прохождении через биологическую ткань зондирующие фотоны в значительной степени теряют информацию о своем начальном состоянии поляризации, то получающиеся цифровые изображения будут искажены случайным фоном. Для выявления скрытых структур биотканей в диссертации необходимо разработать методы обработки изображений, например, основанные на их статистическом анализе и на визуализации зон статистического подобия. Это позволит выявить среди случайных шумов и фона текстуру ткани, то есть ее характерный рисунок, размеры и ориентацию структурных элементов. В такой постановке задача выявления текстуры скрытой текстуры является новой и весьма актуальной.

Таким образом, были сформулированы следующие цели диссертационной работы:

1. Исследовать термические процессы, индуцируемые в соединительных тканях при лазерном воздействии, и разработать методы их дистанционной диагностики.

2. Определить измеряемые характеристики состояния соединительных тканей, способные служить основой для интеллектуальных лазерных медицинских систем с обратной связью.

Для достижения этих целей перед автором были поставлены следующие конкретные задачи:

Разработать методику дистанционного измерения оптических и теплофизических • параметров биологических тканей и материалов на основе радиометрии образца, нагреваемого лазерным лучом, и компьютерного моделирования создаваемого им температурного поля.

Разработать оптический и теплофизический эквивалент хрящевых тканей для • моделирования температурных полей, индуцируемых лазерным излучением.

Исследовать динамику оптических свойств хрящевых тканей в условиях лазерной • релаксации механических напряжений.

Исследовать динамику статистических характеристик спекловых картин, образующихся • при отражении пучка когерентного света от хрящей в процессе лазерного нагрева.

Выявить управляющие параметры для системы обратной связи, позволяющие • автоматизировать процедуру лазерного изменения формы хрящевой ткани.

Разработать устройство для контролируемого лазерного нагрева хрящевых тканей.

• Исследовать возможности дистанционной калориметрии энергоемких процессов в • открытой системе с помощью управляемого лазерного нагрева.

Исследовать временные и амплитудные характеристики ударных волн при лазерной • абляции костных тканей и определить оптимальные условия для лазерной стапедопластики.

Исследовать спектроскопический и радиометрический отклик кожи при послойной • абляции излучением Er:YAG лазера.

Исследовать сокращение поверхностной мышечно-фасциальной системы (ПМФС) при • лазерном нагреве in vitro и in vivo.

Исследовать распределение интенсивности света при отражении сфокусированного пучка • поляризованного света от анизотропных сред.

Разработать методику проявления скрытой текстуры биологических тканей, содержащейся • в поляризационных изображениях, основанную на корреляционном анализе.

Разработать автоматизированную камеру для поляризационной видеорефлектометрии • биологических тканей.

Определить аналитическое выражение фазовой функции рассеяния и матрицы рассеяния • для оптически неоднородной двухфазной среды.

Степень разработанности темы. Представленная диссертационная работа является законченным научным исследованием, напавленным на решение вышеописанных актуальных задач квантовой электроники. В ней исследованы термические процессы, инициируемые в биологических тканях при умеренном лазерном нагреве, и определены управляющие параметры для контроля мощностью лазерного излучения в ходе медицинских процедур, таких как изменения формы хрящей, пластика кожи, костной ткани, поверхностной мышечно фасциальной системы. Разработана и сертифицирована лазерная аппаратура, включающая системы обратной связи для проведения лазерных медицинских процедур в условиях клиники и даны методические рекомендации к ее применению, определены режимы безопасного воздействия при которых достигается лечебный эффект. Разработаны методы управляемого лазерного нагрева биотканей и определены параметры системы обратной связи, обеспечивающие минимальное отклонение температуры объекта от заданного сценария.

Предложены новые подходы к диагностике физико-химических характеристик и оптических свойств биотканей в режиме реального времени при лазерном воздействии. На основании выполненных исследований разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как научное достижение.

Научная новизна. Полученные в диссертационной работе результаты в основном являются новыми и имеют приоритетный характер. К ним, прежде всего, относятся следующие результаты:

- Метод оптимизации параметров ПИД-регулятора мощности лазерного излучения при нагреве образца по заданному сценарию.

- Оценка возможностей измерения энтальпии энергоемких процессов в открытой системе с помощью управляемого лазерного нагрева.

- Методика дистанционного измерения одновременно коэффициента поглощения, температуропроводности и удельной теплоемкости биотканей и биоматериалов.

- Критерии достижения устойчивой релаксации механических напряжений в хрящевых тканях при умеренном лазерном нагреве по динамике интегральной интенсивности рассеянного света и контраста спекл-картин.

- Механизм релаксации механических напряжений хрящевых тканей при умеренном лазерном нагреве, основанный на перестройке коллагенового и протеогликанового матрикса.

- Инструментарий для коррекции формы искривленной перегородки носа умеренным лазерным нагревом с встроенными датчиками температуры и метод их калибровки.

- Параметры лазерного излучения для безопасного сокращения поверхностной мышечнофасциальной системы человека.

- Исследования контуров равной интенсивности света, отраженного от кожи и модельных образцов биоткани при освещении тонким линейно поляризованным лучом.

- Метод проявления скрытой текстуры биологических тканей поляризованным светом и инструменты для ее реализации.

- Аналитические выражения для плотности вероятности углов отклонения и состояния поляризации света при распространении в двухфазной случайно-неоднородной среде.

Теоретическая и практическая значимость.

Полученные в диссертации результаты позволяют определить физические параметры, характеризующие состояние биологической ткани при лазерном нагреве, и обеспечить максимальную эффективность и безопасность соответствующих медицинских процедур. Они использовались при разработке лазерных медицинских аппаратов для коррекции формы и регенерации хрящей. Предложенная методика дистанционного измерения эффективного коэффициента поглощения, температуропроводности и теплоемкости биотканей и биоматериалов использовалась для разработки оптического и теплофизического эквивалента хрящевой ткани, который позволил моделировать температурное поле, индуцируемое в ней лазерным излучением. Такой эквивалент стал удобным материалом для калибровки лазерной медицинской аппаратуры.

Управляемый лазерный нагрев объекта по заданному сценарию при оптимальных параметрах регулятора обратной связи позволяет строго контролировать индуцируемые тепловые процессы и открывает новые возможности для диагностики материалов, например, для калориметрии энергоемких процессов в открытой системе. Предложенная в диссертации лазерная термография биологических тканей может дать дополнительную информацию о кровотоке путем картирования температуропроводности или теплоемкости подкожных тканей пациента.

В диссертации предложен метод диагностики биотканей с помощью поляризованного света, позволяющий визуализировать скрытую текстуру биотканей и контролировать ее модификацию при действии различных факторов, в том числе лазерного излучения. Для реализации этого метода и изучения его возможностей создана автоматизированная компактная поляризационная камера и оптический адаптер к серийному гинекологическому микроскопу.

Они использовались, соответственно, для визуализации раннего фиброза кожи, вызванного рентгеновским излучением, и для контроля состояния шейки матки. Аналогично, предложен метод измерения контуров равной интенсивности при диффузном отражении тонкого поляризованного луча, позволяющий выявить изменения оптической анизотропии тканей, что может быть важным при планировании лазерных операций.

Полученные аналитические выражения для плотности вероятности угла рассеяния и матрицы рассеяния позволяют рассчитывать блуждание пучка поляризованного света в двухфазной оптически неоднородной среде и преодолеть недостаток существующих оптических моделей биотканей при описании малоуглового рассеяния света.

В клиниках России и Греции проведено более 1100 операций по коррекции формы перегородки носа с помощью лазерной аппаратуры, разработанной на основании исследований, проведенных автором диссертации и при его непосредственном участии. Получено разрешение Управления по контролю за продуктами на производство аналогичной аппаратуры в США.

Достоверность полученных результатов и апробация работы.

По материалам диссертации опубликовано 61 статья в рецензируемых российских и международных изданиях, патент и методика ГСССД, более 40 тезисов докладов на российских и международных конференциях. Список основных конференций представлен ниже:

SPIE Photonics West (San Jose, USA 1992-1999, 2000, 2002, 2003, 2004-2006, 2009-2011), OSA Biomedical Optics -Topical Meetings (Florida, USA 2004, 2006, 2008, 2010, 2012), Optics of Biological Particles - NATO Advanced Research Workshop (Novosibirsk, 2005), Coherent and Nonlinear Optics Lasers Applications and Technologies (Minsk, Belarus 2007); International Conference on Laser Applications in Life Sciences (Moscow, Russia, 2007), Saratov Fall Meeting (Saratov, Russia, 2000, 2001, 2004-2008, 2010); International Laser Physics Workshop (Barcelona, Spain, 2009)., International Laser Physics Workshop (Saraevo, Bosnia and Herzegovina, 2011), Троицкая конференция “Медицинская физика и инновации в медицине” (Троицк, Россия, 2004, 2006, 2008, 2010, 2012, 2014), V международная конференция по лазерной физике (Москва, 2001), Международная конференция «Новые информационные технологии в медицине и экологии» (Гурзуф, Украина, 2001, 2002, 2003 и 2007), международная конференции «Лазеры:

применение и технологии» (Москва, 2002), международная конференция “Применение лазеров в науках о жизни” (Москва, 2007), Лазеры и лазерно-информационные технологии:

фундаментальные проблемы и применения (Шатура, 2014) и другие престижные российские и международные форумы, конференции и семинары.

Достоверность полученных результатов подтверждается также высоким уровнем цитируемости работ автора (индекс Хирша 16), статистической обработкой экспериметальных результатов с определением степени их достоверности и анализом возможных ошибок.

Положения, выносимые на защиту:

1. Эффективная и безопасная термопластика соединительных тканей может быть обеспечена с помощью лазерно-информационных систем, включающих локальный нагрев ткани, измерения температурного поля, временного и пространственного распределения интенсивности зондирующего света, компьютерную обработку измеряемых параметров и математическое моделирование световых и температурных полей.

2. Высокая скорость абляции биотканей (кожа, кость) при высоком качестве поверхности в зоне воздействия, минимизация побочного действия генерируемых акустических волн, может быть обеспечена с помощью лазерно-информационной системы, включающей импульсный лазер, датчики амплитуды акустических волн, измерители ИК радиометрического отклика и ИКФурье спектров.

3. Кросс-корреляционный анализ поляризационных цифровых изображений биотканей и анализ контуров равной интенсивности отраженного света, позволяет выявить их скрытую текстуру и степень оптической анизотропии.

4. Лазерно-информационные системы, включающие ИК термографию температурного поля поверхности объекта, компьютерное моделирование лазерно-индуцированных температурных полей и оптимизированный модуль обратной связи, позволяют реализовать локальный нагрев объекта с минимальными отклонениями от заданного сценария при плавном изменении мощности излучения.

5. Оптические и теплофизические параметры твердых материалов, энергоемкость термических процессов в открытых системах можно измерять дистанционно с помощью программируемого лазерного нагрева при контроле динамики температурного поля и мощности лазерного излучения.

Глава 1. Лазерная инженерия соединительных тканей

1.1. Исторический экскурс Идея изменения формы хрящей под действием лазерного излучения впервые была предложена и реализована в работе [2]. На ее основе при участии автора диссертации была разработана и внедрена в медицинскую практику технология лазерной термопластики хрящей. Ее можно условно разбить на несколько стадий. Сначала хрящу придается новая желаемая конфигурация с помощью внешнего механического воздействия. Затем проводится лазерное облучение областей максимальных механических напряжений с использованием специально выбранных параметров излучения. При этом обеспечивается объемный нагрев ткани в локальных областях до температуры около 70 °С в течение 5-10 секунд. В итоге происходит релаксация механических напряжений, стремящихся вернуть хрящ к исходному состоянию, новая форма хряща стабилизируется.

Дальнейшие детальные исследования физико-химических механизмов релаксации напряжений в хрящевых тканях осуществлялись главным образом сотрудниками Института лазерных и информационных технологий РАН [6, 7]. В них участвовали также российские и зарубежные врачи и гистологи. В 1995 году в Москве и Троицке начались исследования in vivo на ушных хрящах свиней, которые в 1998 году были продолжены в Ноттингеме, Великобритания (Н.Джонес). Исследования изменений физико-химических свойств хрящевых тканей при лазерном воздействии обычно подкреплялись гистологическими и морфологическими исследованиями облученных образцов [8-10]. Это позволило выявить допустимые дозы облучения, определить оптимальные режимы. В 1997 году к исследованиям проблем лазерной коррекции формы хрящей присоединились ученые из США под руководством доктора медицины и естественных наук B.J.F Wong (лазерный институт им.

Бекмана, г. Ирвайн, штат Калифорния). Они внесли значительный вклад в общий объем исследований механизмов релаксации напряжений - на новом уровне подтвердили полученные ранее результаты и дали им развитие (см., например, работы [11-15]).

В работе [16] исследовался процесс изменения формы для перегородки носа свиньи при нагреве с помощью излучения Nd:YAG лазера (=1.32 мкм). В работе [17], являющейся, по сути, продолжением работы [16], изогнутый образец после лазерного воздействия помещали в ванну с нормальным солевым раствором, температура которого варьировалась от 22 до 74 °С, и регистрировали возврат формы как функцию времени. Позже [18] было установлено, что на стабильность формы изогнутого хряща влияет последовательность облучения разных сторон образца. Это связано с тем, что при изгибе одна из сторон хрящевой пластины обычно растянута, а другая сторона сжата.

Исследовался также вопрос о стабильности формы хрящей и гибели клеток in vitro также в случаях лазерной термопластики перегородки носа свиньи импульсно-периодическим излучением Nd:YAG лазера (=1.32 мкм) [19] и перегородки носа человека непрерывным излучением диодного лазера (=1.46 мкм) [20]. Следует особо выделить работу [21], в которой образец перегородки носа свиньи при решейпинге с помощью Nd:YAG лазера (=1.32 мкм) контролируемо охлаждался спреем с обратной связью. Для нагрева хряща до необходимой температуры ~70 °С в течение 2 с была увеличена плотность мощности лазерного излучения до 50 Вт/см2. Это позволило уменьшить интегральную тепловую нагрузку, что значительно повысило выживаемость клеток. Важно, что образец хряща при этом приобретал устойчивую дугообразную форму.

Еще один класс исследований проводился с образцами хрящей, которые после лазерной обработки в режиме шейпинга имплантировали под кожу животного (кролика) на достаточно длительное время. В работе [22] исследовалась стабильность новой формы выделенных ушных хрящей 21 кроликов. Освобожденный от надхрящницы ушной хрящ кроликов, форма которого была изменена под воздействием излучения CO2 – лазера (мощность 3 Вт, диаметр пятна 2 мм, время облучения 0.5 сек), был имплантирован под кожу тем же кроликам. Через 6, 8 и 12 месяцев хрящ сохранял свою измененную форму и жизнеспособность. Оптическая и электронная микроскопия показали сохранность большинства хондроцитов в облученной зоне.

Аналогичная постановка эксперимента была выполнена в работе [23] с Nd:YAG лазером (=1.32 мкм). Здесь наблюдалась потеря целостности хряща и понижение выживаемости клеток в широком диапазоне параметров облучения. Возможно, авторы этой работы ошиблись в выборе режимов облучения или не учли принцип локальности и дискретности воздействия. В более поздней работе [20] также изучались имплантированные образцы хрящей ушной раковины кролика после шейпинга с помощью диодного лазера (=1.46 мкм). Конфокальная микроскопия образцов, специально окрашенных для визуализации живых и погибших клеток, показала, что сразу после лазерного нагрева хондроциты в основном погибают, однако, спустя 4 недели нахождения облученных образцов под кожей количество живых хондроцитов в зоне облучения практически полностью восстановилось.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
 
Похожие работы:

«САВЕЛЬЕВ Денис Игоревич ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ НЕГАТИВНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ ЗАТОПЛЕНИЯ УГОЛЬНЫХ ШАХТ Специальность 25.00.16 – Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр Диссертация...»

«ЧИЯНОВА АНАСТАСИЯ ИВАНОВНА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОРОШКОВЫХ ЦИНКОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ Специальность 02.00.04 – Физическая химия (технические науки) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Бачаев Александр Андреевич Нижний Новгород – 2015 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8 1.1 Катодные...»

«КУДАШОВ Егор Сергеевич ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ НАМЫВНЫХ ГИПСОНАКОПИТЕЛЕЙ Специальность 25.00.16 – Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр Диссертация на соискание ученой степени...»

«Огородников Илья Игоревич РЕНТГЕНОВСКАЯ ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ДИФРАКЦИЯ И ГОЛОГРАФИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОИСТЫХ КРИСТАЛЛОВ ХАЛЬКОГЕНИДОВ ТИТАНА И ВИСМУТА Специальность 01.04.07 физика конденсированного состояния Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный...»

«Ерохин Павел Сергеевич АТОМНО-СИЛОВАЯ МИКРОСКОПИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ БАКТЕРИЙ К ФАКТОРАМ БИОТИЧЕСКОЙ И АБИОТИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ 03.01.02 – биофизика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель: Профессор, Тучин доктор физико-математических наук Валерий...»

«ГУРИН Григорий Владимирович СПЕКТРАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ВКРАПЛЕННЫХ РУД Специальность 25.00.10 – Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Научный руководитель: д.г.-м.н., проф. К.В. Титов Санкт-Петербург –...»

«ВОРОНЦОВА ЕВГЕНИЯ АЛЕКСЕЕВНА МЕТОД ОТДЕЛЯЮЩИХ ПЛОСКОСТЕЙ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ОТСЕЧЕНИЯМИ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В ЗАДАЧАХ АНАЛИЗА ДАННЫХ С НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЯМИ Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Научный...»

«Журавлев Алексей Евгеньевич ПРОГНОЗ СДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ СООРУЖЕНИИ ТОННЕЛЕЙ В ДИСПЕРСНЫХ ГРУНТАХ МЕТОДОМ МИКРОТОННЕЛИРОВАНИЯ Специальность 25.00.16 – Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук Научный...»

«БОЙКО ОЛЕГ ВЛАДИМИРОВИЧ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК НИЗКОСКОРОСТНЫХ ПОРОД ПЕРЕКРЫТЫХ ВЫСОКОСКОРОСТНЫМ СЛОЕМ ОБДЕЛКИ ТОННЕЛЯ ПО МАТЕРИАЛАМ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ Специальность 25.00.10 –...»

«УДК 523.9-332, 551.521.3 Зинкина Марина Дмитриевна ВЫСЫПАНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ВНЕШНЕГО РАДИАЦИОННОГО ПОЯСА В АТМОСФЕРУ ПО ДАННЫМ БОРТОВЫХ РАДИАЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ИСЗ «МЕТЕОР-3М» №1 Специальность 25.00.29 – «Физика атмосферы и гидросферы» Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель Доктор физико-математических наук Ю.В. Писанко Москва – 2015 г Оглавление ВВЕДЕНИЕ...»

«ДЕТУШЕВ ИВАН ВАСИЛЬЕВИЧ ФУНДАМЕНТАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ ЭКОНОМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ ВУЗОВ НА ОСНОВЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ ОБУЧЕНИЯ 13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания (математика) Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Научный руководитель: доктор...»

«БУРЛУЦКИЙ СТАНИСЛАВ БОРИСОВИЧ ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОПОЛЗНЕВЫХ СКЛОНОВ ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОИ СЕЙСМОТОМОГРАФИИ Специальность 25.00.10 – Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата...»

«Ронжин Никита Олегович ИНДИКАТОРНЫЕ ТЕСТ-СИСТЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОАЛМАЗОВ ДЕТОНАЦИОННОГО СИНТЕЗА 03.01.06 – биотехнология (в том числе бионанотехнологии) Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: доктор биологических наук Бондарь Владимир Станиславович Красноярск – 2015 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1...»

«Никонов Антон Юрьевич Эволюция кристаллической решётки вблизи внутренних и внешних границ раздела в условиях сдвигового динамического нагружения Специальность: 01.04.07 Физика...»

«РОЖИН Игорь Иванович ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ ДОБЫЧИ ПРИРОДНОГО ГАЗА В СЕВЕРНЫХ РЕГИОНАХ 01.04.14 – Теплофизика и теоретическая теплотехника Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук Научный консультант: д.т.н., профессор Э.А. Бондарев Якутск –...»

«ГУРИН Григорий Владимирович СПЕКТРАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ ВКРАПЛЕННЫХ РУД Специальность 25.00.10 – Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Научный руководитель: д.г.-м.н., проф. К.В. Титов Санкт-Петербург –...»

«КАРАЧЕВЦЕВА Анна Валентиновна УДК 536.21: 538.913 ИЗОХОРНАЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ЦИКЛИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ 01.04.09 – физика низких температур Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель Константинов Вячеслав Александрович, доктор физ.-мат. наук Харьков – 2015 СОДЕРЖАНИЕ СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.. 4 ВВЕДЕНИЕ.. 5 РАЗДЕЛ 1....»

«Ширяев Антон Дмитриевич ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА В ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ПРОСВЕТНОМ ЗОНДИРОВАНИИ СЛОЖНЫМИ СИГНАЛАМИ 01.04.06 «Акустика» Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Владивосток – 2015 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 1.1. Проведение дыхательных звуков 1.2. Частотные области...»

«Рогалёв Андрей Владимирович МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИКЕ КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ СТУДЕНТОВ КОЛЛЕДЖА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА 13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания (физика) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата педагогических наук НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ доктор педагогических...»

«Черемхина Анастасия Петровна ОЦЕНКА ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УСТОЙЧИВОСТИ ГИДРООТВАЛОВ ВСКРЫШНЫХ ПОРОД В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭТАПА ЭКСПЛУАТАЦИИ Специальность 25.00.16 Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика,...»









 
2016 www.konf.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, диссертации, конференции»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.