Поляриметрический анализ сульфакрилатных отрывов эпидермиса как метод оптической биопсии

¹Введение. При взаимодействии поляризованного излучения с биотканями наблюдаются два основных эффекта — деполяризация излучения, связанная с многократным рассеянием света в биоткани, и изменение состояния поляризации нерассеянной («когерентной») составляющей излучения, обусловленное двулучепреломлением ткани, ее оптической активностью и др. Патологически обусловленные изменения морфологии рогового слоя являются причиной возникновения различий в оптических свойствах здоровой и поражённой кожи [1–8].

Цель: разработка и оценка эффективности метода поляризационного зондирования in vitro биотканей на основе локальных оценок поляризационных параметров рассеянного вперед излучения в режиме малократного рассеяния

Материал и методы . Нами исследовались образцы поверхностных отрывов эпидермиса, полученные с участков здоровой и патологически измененной кожи. Анализировались такие патологии, как алопеция, волчанка, красный плоский лишай, демодекоз, псориаз, чесотка [9–12]. Для получения кожных отрывов применялся медицинский аутостерильный нетоксичный клей, обладающий высокими адгезивными свойствами [13–16]. При данной методике получали образцы различных слоев эпидермиса. Более подробно методика описана в статье Утца и соавт. [17].

В качестве источника излучения при зондировании использовался He-Ne лазер с длиной волны излучения 633 нм (линейная поляризация, выходная мощность 2 мВт). В оптической схеме системы зондирования применена телескопическая схема из двух микрообъективов с совмещенными фокальными плоскостями, где располагались исследуемые образцы на стеклянных подложках. Диаметр перетяжки зондирующего пучка составлял приблизительно 15 мкм. В ходе измерений осуществлялось поперечное сканирование образцов путем их последовательного смещения перпендикулярно зондирующему пучку с шагом 5 мкм; для каждого шага сканирования осуществлялась регистрация поляризационных характеристик прошедшего через исследуемый образец лазерного излучения. В качестве поляризационночувствительного детектора использовалась внешняя головка PAN5710VIS поляриметра THORLABS TXP 5004, подключенного к компьютеру. Регистрировались два поляризационных параметра прошедшего через исследуемый образец лазерного излучения: азимут поляризации по отношению к исходному направлению поляризации зондирующего пучка и эксцентриситет эллипса поляризации.

Результаты и обсуждение . Анализ полученных экспериментальных данных показал, что поляризационные параметры прошедшего через исследуемые образцы излучения характеризуются различными средними значениями и дисперсией в зависимости от типа патологии. Полученные результаты приведены на рисунке.

Для большинства патологий исследуемые образцы могут быть достаточно надежно идентифицированы по нахождению в определенной области в пространстве параметров «азимут поляризации — эксцентриситет эллипса поляризации». В то же время подобные области для таких патологий, как волчанка и псориаз, частично перекрываются. Существенной особенностью является то, что данные патологии характеризуются максимальной дисперсией поляризационных параметров.

Заключение. Метод поляризационной биопсии на основе статистического анализа локальных значений поляризационных параметров прошедшего через зондируемый слой биоткани лазерного из-

Области возможных значений поляризационных параметров для нормального и патологически измененного эпидермиса кожи человека

■ псориаз

♦ алопеция

▲ волчанка

▼ нормальная кожа

4 красный плоский лишай

► чесотка

♦ демодекоз азимут поляризации, град лучения может явиться существенным дополнением как к традиционным микроскопическим методам анализа образцов биотканей, так и к современным методам диагностики и визуализации (например, оптической когерентной томографии) [18–21]. Дальнейшие исследования в данном направлении будут направлены на разработку системы диагностических критериев на основе поляриметрических данных и феноменологической модели для описания взаимосвязи поляризационных характеристик регистрируемого оптического сигнала со структурными параметрами зондируемого образца.