Моделирование акустических сигналов при оптоакустическом преобразовании для осесимметричных несферических форм эритроцитов
Автор: Кравчук Д.А.
Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie
Рубрика: Математические методы и моделирование в приборостроении
Статья в выпуске: 2 т.29, 2019 года.
Бесплатный доступ
В работе проведено моделирование промежуточных форм при трансформации эритроцитов на примере трехмерных фигур для последующего исследования изменения оптоакустических сигналов. Смоделированы пространственные фигуры эритроцитов с помощью полинома Чебышева. Разработана модель изменения формы эритроцитов для моделирования акустического сигнала с целью определения формы эритроцитов, используя оптоакустический эффект. Известно, что эритроциты переносят кислород и углекислый газ. Кислород переносится из легких в ткани, где он обменивается на CO2. Здоровый эритроцит имеет двояковогнутую форму, клетка является гибкой и принимает форму колокола, когда она проходит через очень маленькие кровеносные сосуды. Эритроцит покрыт мембраной, состоящей из липидов и белков, без ядра и содержит гемоглобин - красный, богатый железом белок, который связывает кислород. Перед выделением из костного мозга в периферическую кровь эритроциты теряют свои ядра, что дает преимущества уменьшенного веса и превращения в двояковогнутый диск с повышенной деформируемостью по сравнению с более жестким сфероидальным.
Оптоакустический эффект, акустический сигнал, эритроциты, лазер
Короткий адрес: https://sciup.org/142218223
IDR: 142218223 | DOI: 10.18358/np-29-2-i8389
Список литературы Моделирование акустических сигналов при оптоакустическом преобразовании для осесимметричных несферических форм эритроцитов
- Starchenko I.B., Kravchuk D.A., Kirichenko I.A. An optoacoustic laser cytometer prototype//Biomed Eng. 2018. Vol. 51, is. 5. P. 308-312 DOI: 10.1007/s10527-018-9737-8
- Кравчук Д.А., Старченко И.Б. Теоретическая модель для диагностики эффекта кислородонасыщения эритроцитов с помощью оптоакустических сигналов//Прикл. физ. 2018. № 4. С. 89-94.
- Кравчук Д.А. Математическая модель обнаружения внутриэритроцитарных инфекций с помощью оптоакустического метода//Biomed. Photonics. 2018. Т. 7, № 3. C. 36-42 DOI: 10.24931/2413-9432-2018-7-3-36-42
- Кравчук Д.А., Старченко И.Б. Модель формирования оптоакустического сигнала от эритроцитов для лазерного цитомера//Лазер. мед. 2018. T. 22, № 1. С. 57-61.
- Кравчук Д.А., Старченко И.Б. Математическое моделирование оптикоакустического сигнала от эритроцитов//Вест. нов. мед. техн. 2018. № 1. С. 96-101 DOI: 10.24411/1609-2163-2018-15947
- Кравчук Д.А., Старченко И.Б. Математическое моделирование оптоакустического сигнала от агрегированных эритроцитов для оценки уровня агрегации//Научн. приборостр. 2018. Т. 28, № 1. С. 30-36. URL: http://iairas.ru/mag/2018/full1/Art4.pdf
- Кравчук Д.А., Старченко И.Б. Моделирование процесса насыщения кислородом биологических тканей с помощью оптоакустического метода//Научн. приборостр. 2018. Т. 28, № 2. С. 20-24. URL: http://iairas.ru/mag/2018/full2/Art3.pdf
- Кравчук Д.А., Старченко И.Б. Модель формирования оптоакустического сигнала от агрегированных эритроцитов//Изв. Юго-Запад. гос. ун-та. Серия "Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение". 2018. Т. 8, № 2 (27). С. 82-90.
- Орда-Жигулина Д.В., Орда-Жигулина М.В., Старченко И.Б., Кравчук Д.А. Экспериментальная установка для исследования оптоакустической проточной цитометрии//Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2018. Т. 6, № 3 (22). С. 21-29.
- Старченко И.Б., Кравчук Д.А., Кириченко И.А. Прототип оптоакустического лазерного цитомера//Мед. техн. 2017. № 5. C. 4-7.
- Кравчук Д.А., Старченко И.Б. Математическая модель формирования оптоакустического сигнала для оценки уровня агрегации эритроцитов//Вест. новых медицинских технологий. 2019. № 1. С. 119-123.
- Mohandas N., Gallagher P.G. Red cell membrane: past, present, and future//Blood. 2008. Vol. 112. P. 3939-3948
- DOI: 10.1182/blood-2008-07-161166
- Morse P.M., Ingard K.U. Theoretical Acoustics. Princeton, 1968. 949 p.
- Westervelt P.J., Larson R.S. Laser-excited broadside array//J. Acoust. Soc. Am. 1973. Vol. 54, is. 1. P. 121-122
- DOI: 10.1121/1.1913551
- Diebold G.J. Photoacoustic monopole radiation: Waves from objects with symmetry in one, two and three dimensions//Photoacoustic imaging and spectroscopy. Ed. by L.V. Wong. London. 2009. P. 3-17
- DOI: 10.1201/9781420059922.pt1
- Khairy K., Howard J. Spherical harmonics-based parametric deconvolution of 3D surface images using bending energy minimization//Med. Image Anal. 2008. Vol. 12. P. 217-227.
- Khairy K., Foo J., Howard J. Shapes of red blood cells: comparison of 3D confocal images with the bilayer-couple model//Cell Mol Bioeng. 2008. Vol. 1, is. 2-3. P. 173-181
- DOI: 10.1007/s12195-008-0019-5
- Mugnai A., Wiscombe W.J. Scattering from nonspherical Chebyshev particles. I: cross sections, single-scattering albedo, asymmetry factor, and backscattered fraction//Appl. Opt. 1986. Vol. 25, is. 7. P. 1235-1244
- DOI: 10.1364/AO.25.001235
- Zhang H.F., Maslov K., Sivaramakrishnan M., Stoica G., Wang L.V. Imaging of hemoglobin oxygen saturation variations in single vessels in vivo using photoacoustic microscopy//Appl. Phys. Lett. 2007. Vol. 90, is. 5. P. 1-3
- DOI: 10.1063/1.2435697
- Savery D., Cloutier G. Effect'of red blood cell clustering and aisotropy on ultrasound blood backscatter: A Monte Carlo study//IEEE Trans. Sonics Ultrason. 2005. Vol. 52, no. 1. P. 94-103. URL: https://www.lbum-crchum.com/publications-fichiers/w62ieeeuffc005Savery.pdf