Лазерная допплеровская флоуметрия микрогемоциркуляции

В последние годы на рынке медицинской техники стало появляться большое количество приборов для оптической неинвазивной диагностики биотканей, в том числе лазерной, если источник излучения – лазер. Одним из распространенных методов неинвазивной медицинской спектрофотометрии (НМС) на сегодняшний день является метод лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ), основанный на измерении доплеровских сдвигов частот, возникающих после отражения излучения от ансамбля эритроцитов, движущихся с разными скоростями в мелких сосудах – артериолах, капиллярах и венулах. Результат измерений методом ЛДФ – показатель микроциркуляции (или перфузия), измеряемый в условных перфузионных единицах (пф. ед.). Метод ЛДФ применяется для функциональной диагностики системы микроциркуляции крови, в том числе для диагностики социально-значимых заболеваний, связанных с сердечно-сосудистой системой.

Между тем, диагностические приборы ЛДФ до последнего времени во всем мире создавались большей частью опытным (эмпирическим) путем, в отсутствии сколько-нибудь серьезно проработанной и систематизированной теории проектирования и конструирования таких систем. Теоретические основы моделирования, метрологической аттестации и поверки таких приборов находятся пока в зачаточном состоянии. Практически полностью отсутствуют научно обоснованные методики, позволяющие грамотно формулировать специализированные медико-технические требования (МТТ), например метрологического плана, к параметрам диагностической аппаратуры на этапе её проектирования. Таким образом, сегодня точность метода ЛДФ достаточно низка, а метрологическое обеспечение приборов ЛДФ практически отсутствует, что не позволяет широко использовать их в клинической практике.


 

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

 

E. Zherebtsov, S. Sokolovski, V. Sidorov, I. Rafailov, A. Dunaev, E.U. Rafailov Novel wearable VCSEL-based blood perfusion sensor // Proceedings - International Conference Laser Optics 2018 ICLO, 2018, 8435409, pp. 564

 

I.O. Kozlov, E.A. Zherebtsov, V.V. Dremin, A.I. Zherebtsova, E.V. Zharkikh, A.V. Dunaev, E.U. Rafailov Laser doppler spectrum decomposition applied in diagnostics of microcirculatory disturbances // Proc. SPIE 10685, 2018, 106854O

 

Дрёмин В.В., Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Маковик И.Н., Дунаев А.В., Сидоров В.В., Крупаткин А.И. Возможности лазерной допплеровской флоуметрии в оценке состояния микрогемолимфоциркуляции // Регионарное кровообращение и микроциркуляция, 2017. - Т. 16. - № 4. - С. 42-49.

 

Kozlov I.O., Zherebtsov E.A., Zherebtsova A.I., Dremin V.V., Dunaev A.V. Investigation of Doppler spectra of laser radiation scattered inside hand skin during occlusion test // Journal of Physics: Conference Series, 2017, 929, pp. 012063.

 

Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Жеребцова А.И., Дремин В.В., Дунаев А.В. Метод и устройство лазерной допплеровской флоуметриии для регистрации интенсивности компонентов кожного кровотока // Биомедицинская радиоэлектроника, 2017. - № 6. - С. 68-74

 

Volkov M.V., Kostrova D.A., Margaryants N.B., Gurov I.P., Erofeev N.P., Dremin V.V., Zharkikh E.V., Zherebtsov E.A., Kozlov I.O.Dunaev A.V. Evaluation of blood microcirculation parameters by combined use of the laser Doppler flowmetry and the video capillaroscopy methods // Proc. SPIE 10336, 2017, 1033607

 

Dremin V.V., Zherebtsov E.A., Makovik I.N., Kozlov I.O., Sidorov V.V., Krupatkin A.I., Dunaev A.V., Rafailov I.E., Litvinova K.S., Sokolovski S.G., Rafailov E.U. Laser Doppler flowmetry in blood and lymph monitoring, technical aspects and analysis // Proc. SPIE 10063, 2017, 1006303

 

Zherebtsov E.A., Dremin V.V., Zherebtsova A.I., Makovik I.N., Dunaev A.V. Optical non-invasive diagnostics of microcirculatory-tissue systems of the human body: questions of metrological and instrumentation provision // Journal of Biomedical Photonics & Engineering, 2016, 2(4). - P. 040305

 

Долгушина Л.В., Дрёмин В.В., Дунаев А.В., Жеребцов Е.А., Подмастерьев К.В. Анализ вклада рассеяния и поглощения в общее затухание сигналов в лазерной доплеровской флоуметрии при различном содержании меланина // Биотехносфера. – СПб.: Политехника, 2015. – №6(42). – С. 2-6

 

Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Дунаев А.В., Подмастерьев К.В. Новые принципы построения устройств для контроля технического состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии // Биотехносфера. – СПб.: Политехника, 2015. – №2(38). – С. 10-14

 

Жеребцов Е.А., Дунаев А.В. Программно-аппаратный комплекс и методики для контроля технического состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии // Биомедицинская радиоэлектроника, 2014. - №11. - С.56-64

 

Zherebtsov E. A., Zherebtsova A. I., Dunaev A. V., Podmaster’ev K. V. Method and Device for Metrological Control of Laser Doppler Flowmetry Devices // Biomedical Engineering, 2014, 48(4): 191-195.

 

Жеребцов Е. А., Жеребцова А. И., Дунаев А. В., Подмастерьев К. В. Метод и устройство метрологического контроля приборов лазерной допплеровской флоуметрии // Медицинская техника, №4, 2014. - С.18-21.

 

Жеребцов Е.А. Метод и устройство метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии // Автореферат дисс. на соискание уч. степ. к.т.н. – Орел: Госуниверситет-УНПК, 2013. – 16 с

 

Dunaev A.V., Zherebtsov E.A., Rogatkin D.A., Stewart N.A., Sokolovski S.G., Rafailov E.U. Novel measure for the calibration of laser Doppler flowmetry devices // Proc. SPIE 8936, 2014, 89360D

 

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 noninvasive spectrophotometric diagnostic devices // Journal of Biomedical Optics, 2013, 18(10), 107009

 

Патент № 2489963 Российская Федерация, МПК A61B 5/00. Устройство для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии / Е.А. Жеребцов, А.В. Дунаев, Д.А. Рогаткин. – Опубл. 27.03.2013, Бюл. № 9

 

Подмастерьев К.В., Дунаев А.В., Козюра А.В., Жеребцов Е.А. Метрологическое обеспечение биомедицинских приборов и технологий для функциональной диагностики // Биотехносфера. – СПб.: Политехника, 2012. – № 5-6. – С. 101-105

 

Дунаев А.В., Жеребцов Е.А., Рогаткин Д.А. Принципы построения тест-объекта для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии // Биомедиинская радиоэлектроника, №1, 2012. - С.8-16

 

Дунаев А.В., Жеребцов Е.А., Рогаткин Д.А. Методы и приборы неинвазивной медицинской спектрофотометрии: пути обоснования специализированных медико-технических требований // Приборы – М.: СОО «Международное НТО приборостроителей и метрологов», 2011. – №1. – С. 40-49

 

Rogatkin D.A., Dunaev A.V., Lapaeva L.G. Metrological Support of Methods and Devices for Noninvasive Medical Spectrophotometry // Biomedical Engineering, Vol. 44, No. 2, 2010, pp. 66-70

 

Рогаткин Д.А., Дунаев А.В., Лапаева Л.Г. Метрологическое обеспечение методов и приборов неинвазивной медицинской спектрофотометрии // Медицинская техника, №2, 2010. - С.31-36

 

ПРОЧИЕ СТАТЬИ

 

Локтионова Ю.И., Козлов И.О., Жарких Е.В., Жеребцов Е.А., Жеребцова А.И. Исследование асимметрии микроциркуляции крови контралатеральных конечностей // Биотехнические, медицинские, экологические системы и робототехнические комплексы. – Рязань.: 2018. С. 294-296

 

Ставцев Д.Д., Козлов И.О., Маковик И.Н., Потёмкин А.В., Дунаев А.В. Возможности исследования микроциркуляторного русла при совмещении методов видеокапилляроскопии и лазерной допплеровской флоуметрии // Биотехнические, медицинские, экологические системы и робототехнические комплексы. – Рязань.: 2018. С. 303-306

 

Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Дрёмин В.В., Жеребцова А.И., Дунаев А.В. Получение и исследование референсных спектров допплеровского уширения лазерного излучения, рассеянного в коже рук при окклюзионной пробе // 12-я Международная научная конференция «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии – ФРЭМЭ’2016» – Владимир-Суздаль, Россия, Доклады, Книга 2. C.123-126

 

Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Жеребцова А.И., Дунаев А.В. Анализ алгоритмов обработки сигнала лазерной доплеровской флоуметрии в среде NI LabVIEW // ИСиТ-2015. – Орел: Госуниверситет-УНПК, 2015

 

Kozlov I.O., Zherebtsov E.A., Zherebtsova A.I., Dunaev A.V. The analysis of processing algorithms of laser Doppler signal in LabVIEW software // Symposium Proceedings of 2nd International Scientific Symposium "Sense. Enable. SPITSE." 2015. (St.Petersburg, Russia, 22 June - 03 July 2015). - P. 225-227

 

Козлов И.О., Жеребцов Е.А., Дунаев А.В. Устройство на основе светодиодов для контроля технического состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии // ИТНОП-2014. – Орел: Госуниверситет-УНПК, 2014

 

Дунаев А.В., Рогаткин Д.А., Жеребцов Е.А., Егорова А.И. К вопросу о создании рабочих мер для лазерной доплеровской флоуметрии // Международная научно-техническая интернет-конференция «Информационные системы и технологии» ИСИТ-2011: Материалы конференции. – (Орел, 1 апреля – 31 мая 2011 г.). – Орел: «Госуниверситет – УНПК», 2011. – С. 164-168

 

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ

 

Козлов И.О., Волков М.В., Гуров И.П., Маргарянц Н.Б., Потёмкин А.В., Жеребцов Е.А., Дрёмин В.В., Дунаев А.В. Исследование осцилляций микрокровотока методами лазерной допплеровской флоуметрии и видеокапилляроскопии // Тезисы международной научно-практической конференции "Трансляционная медицина". – (Орёл, 15-17 декабря 2017 г.). – Орёл, 2017.

 

Kozlov I.O., Volkov M.V., Gurov I.P., Margaryants N.B., Potemkin A.V., Zherebtsov E.A., Dremin V.V., Dunaev A.V. Simultaneous assessment of blood flow rhythmic oscillation by using of laser Doppler flowmetry and videocapillaroscopy methods // Young scientist Chinese-Russian Optics & Photonics Symposium (Novemer 26 - December 06, 2017), St Petersburg, Russia

 

Kozlov I.O., Volkov M.V., Gurov I.P., Margaryants N.B., Potemkin A.V., Zherebtsov E.A., Dremin V.V., Dunaev A.V. Сombined use of laser Doppler flowmetry and videocapillaroscopic methods for simultaneous assessment of rhythmic oscillations in blood microcirculation // Saratov Fall Meeting 2017 – Symposium: Optics and Biophotonics – V (September 26-29, 2017), Saratov, Russia

 

I. Kozlov, V. Dremin, E. Zherebtsov, A. Zherebtsova Possibilities of Doppler spectrum analysis of laser radiation received from hand skin during functional tests // Summer school on optics & photonics 2017 - Book of abstract (June 1-3), Oulu, Finland

 

Козлов И.О., Жеребцов Е.А. Технические и методические аспекты анализа гемолимфоциркуляции методом лазерной допплеровской флоуметрии // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых. Электронное издание [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://openbooks.ifmo.ru/ru/file/4803/4803.pdf

 

Kozlov I.O., Zherebtsov E.A., Zherebtsova E.A., Dremin V.V., Dunaev A.V. Investigation of Doppler Spectra of laser radiation scattered inside hand skin during occlusion test // PhysicA.SPb/2016 - Book of abstracts (November 1-3, 2016), St. Petersburg, Russia

 

Gurov I.P., Volkov M.V., Kostrova D.A., Margaryants N.B., Erofeev N.P., Dremin V.V., Dunaev A.V., Zharkikh E.V., Zherebtsov E.A., Kozlov I.O. Evaluation of blood microcirculation parameters by combined use of the laser Doppler flowmetry and the video capillaroscopy methods // Saratov Fall Meeting 2016 – Symposium: Optics and Biophotonics – IV (September 27-30, 2016), Saratov, Russia

 

Козлов И.О. Исследование алгоритмов обработки лазерного доплеровского сигнала в среде NI Labview // Труды IV Всероссийского конгресса молодых ученых. – (Санкт-Петербург, апрель 2015 г.). – СПб: Университет ИТМО, 2015

 

Козлов И.О. Возможные подходы к построению тест-объектов для проверки работоспособности приборов лазерной доплеровской флоуметрии // Труды III Всероссийского конгресса молодых ученых. – (Санкт-Петербург, апрель 2014 г.). – СПб: Университет ИТМО, 2014. – С. 254-255

 

Жеребцов Е.А. Математическая модель тест-объекта для метрологического контроля состояния приборов лазерной доплеровской флоуметрии // Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации: Труды XXII Международного научно-технического семинара. – (Алушта, сентябрь 2013 г.). – М.: Издательский дом МАИ, 2013. – С. 215-216

 

Жеребцов Е.А., Дунаев А.В., Рогаткин Д.А. Модель формирования выходного сигнала для лазерной доплеровской флоуметрии // Сборник материалов V Троицкой конференции «Медицинская физика и инновации в медицине» (ТКМФ-5). – (Троицк, 4-8 июня 2012 г.). – 2012. – Т. 2.– С. 224-226