Введение 5
Цели и задачи исследовательской квалификационной работы 10
Научные положения, выносимые на защиту 11
Достоверность результатов 12
Научная новизна результатов 12
Научная значимость 13
Практическая значимость 13
Внедрение результатов 13
Публикация и апробация работы 14
Личный вклад автора 14
ГЛАВА 1. Взаимодействие НИЛИ со слезной жидкостью человека. Метод биокристаллографии 15
1.1. Слезная жидкость 15
1.1.1. Предроговичная слезная пленка 16
1.1.2. Объем слезной жидкости 16
1.1.3. pH и буферная емкость слезной пленки 18
1.1.4. Биохимический состав слезной пленки 18
1.2. Метод клиновидной дегидратации 22
1.3. Кристаллографический анализ 25
1.3.1. Возможности использования метода кристаллографии слезы при
различных патологиях 28
1.4. Кристаллографические исследования по взаимодействию НИЛИ со
слезной жидкостью 28
1.5. Кристаллизация 30
1.6. Особенности и строение фасций биожидкостей 33
1.7. Рост кристаллов 34
1.8. Фрактальный анализ 36
1.9. Фурье анализ 37
1.10. Анализ профиля поверхности 39
ГЛАВА 2. Описание методики исследования и экспериментальных установок для изучения зависимости процесса кристаллизации слезной жидкости под воздействием НИЛИ 41
2.1. Основные этапы исследования 41
2.2. Методика забора слезной жидкости 42
2.3. Описание приборов 42
2.3.1. Лазерное оборудование 42
2.3.2. Микроскоп Olympus BX-S1 с цифровой камерой 44
2.4. Программа для определения фрактальной размерности поверхности
сухих капель Gwyddion 45
2.4.1 Масштабная инвариантность 46
2.5. Программа для обработки изображений Image Analysis P9 47
2.5.1. Фурье-анализ 47
2.5.2. Анализ профиля поверхности 50
ГЛАВА 3. Результаты исследования структуры слезной жидкости 51
3.1. Фрактальный анализ 55
3.2. Анализ Фурье спектра 63
3.3. Анализ профиля поверхности 71
Заключение 77
Список использованной литературы 80
Приложение
Купить

На сегодняшний день использование лазерного излучения стало неотъемлемой частью многих медицинских вмешательств в организм человека. Как никогда стала актуальна физиотерапия с использованием низкоинтенсивного лазерного излучения (НИЛИ), в силу того, что многие известные методы лечения если еще не исчерпали себя, то стали весьма ограниченными в применении по объективным причинам. Так все большее признание получает нелекарственная терапия.
В огромном арсенале существующих в мире лазерных аппаратов все более значимое место стали занимать полупроводниковые лазеры (или диодные лазеры) разнообразных спектральных диапазонов, которые позволяют методологию лечения на следующий уровень путем оптимизации параметров излучения лазера, расширения возможности их варьирования.
Принципиально важным моментом в развитии терапии с использованием лазерного излучения является осознание большинством исследователей и практикующих врачей необходимости точного задания всех параметров методики (длины волны, режимов работы лазера и его мощности, частоты повторения импульсов, экспозиции, площади воздействия или методики).
Лазерная терапия является высокоэффективным методом лечения, который уже в течение 50 лет успешно продолжает развиваться как самостоятельное направление современной медицины. Применение низкоинтенсивных лазеров в медицине позволяет создавать методики лечения, диагностики и профилактики рецидивов многих заболеваний [1].
В зависимости от процессов, возникающих при взаимодействии лазерного излучения с веществом, можно выделить следующие направления применения лазерного излучения в медицине:
- использование лазеров в качестве инструментов, способствующих изучения биологических процессов и структур, лазерная диагностика, которая основывается на невозмущающем воздействии лазера на биообъект;
- использование излучения лазера для получения воздействия неповреждающего характера на фотохимические и фотофизические процессы в живом организме, управления биохимическими реакциями и лазерной терапии [2, 3];
- применение лазеров, для создания эффектов фоторазрушения биоструктур, для таких целей используют установки с лазерами высокой выходной мощности излучения, это позволяет проводить рассечение тканей или коагуляцию [4].
Анализ структуры сухих капель биологических жидкостей успешно используется в диагностических целях и успел проявить себя как один из наиболее эффективных и информативных [5-7].
В последнее десятилетие успешно развивается такой новый метод диагностики, как кристаллография биологических жидкостей, основанный на изучении размеров, цвета, формы и других характеристик кристаллов фации биологической жидкости. В настоящее время разработано несколько методов кристаллографии: клиновидная [8], краевой [9], профильная дегидратация [10]; с помощью поляризационной
микроскопии [11], в закрытой ячейке [12].
Основа большинства методов кристаллографии заключается в том, что на поверхность стеклянной или изготовленной из какого-либо другого материала пластины наносят каплю биологической жидкости, в дальнейшем происходит ее постепенное испарение (дегидратация). В процессе дегидратации происходит распределение веществ, содержащихся в жидкости, они по-разному концентрируются: в центральной зоне капли рост концентрация медленнее, чем на периферии,
в силу разной толщины слоя жидкости. Содержащиеся в биожидкости соли в процессе испарения стремятся к центру, на периферии остаются белки и другие высокомолекулярные компоненты. Это обусловлено тем, что осмотические силы являются более сильными, чем онкотические. В результате постепенного испарения биожидкости образуется тонкая пленка - фация [8]. Наиболее часто исследуемыми биожидкостями являются кровь [69-70], слезная жидкость [9], [13-15], ликвор [16-17], слюна [71-72] и другие.
В офтальмологии используется метод кристаллографии слезной жидкости, который позволяет дифференцировать больных с патологией слезоотводящей системы [13], глаукоматозной оптической нейропатией [15], онкологическими и воспалительными заболеваниями органа зрения [14]. Используя такие критерии, как формы, количество, площадь пластинчатых структур при дегидратации слезной и внутриглазной жидкостей, диагностируют поздние стадии глаукомы [9].
Фации биологических жидкостей успешно используются для дополнительной диагностики заболеваний желудочно-кишечного тракта, поджелудочной железы, желчного пузыря. В настоящее время предложено определение биокристалломики как науки, изучающей кристаллизацию биообъектов [18-19]. По мнению авторов, в биокристалломике возможно несколько направлений: кристаллопатология, кристаллодиагностика,
кристаллотерапия и т.д. Впервые использовано понятие «кристаллостаз». Разработана концепция кристаллостаза и кристаллопатологии организма. Авторы разделяют кристаллопатологию на три вида: гипокристаллогенез, гиперкристаллогенез и дизкристаллогенез. При дизкристаллогенезе происходит замещение одних биокристаллов на другие, например, размягчение эмали зуба из-за замещения ионов кальция ионами магния [20].
Важным событием в биокристалломике явилось описание феномена микроорганизм-ассоциированного кристалогенеза
(инициируемое микробами кристаллобразование неорганических солей). Осуществлен сравнительный анализ кристаллогенных свойств кишечной палочки и золотистого стафилококка. По расположению кристаллических образований выделено три вида микроорганизм-ассоциированного кристаллогенеза:, примембранный, экстрацеллюлярный,
интрацеллюлярный [21].
Так, для успешной диагностики заболеваний важно установить соответствие между физическими параметрами раствора биологической жидкости и формой образующихся кристаллов [22].
Такими исследованиями занимались в Кировской государственной медицинской академии, Нижегородском государственном университете им Н. И. Лобачевского, Иркутском государственном медицинском университете, Амурском государственном университете, Белорусском государственном университете, Республиканском научно-практическом центре по онкологии и медицинской радиологии, Нижегородский НИИ травматологии и ортопедии, Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова, Новгородском государственном университете имени Ярослава Мудрого, ГУ НИИ глазных болезней РАМН в Москве.
Шабалин В. Н. и Шатохина С. Н. разработали метод исследования кристаллических структур биологических жидкостей, выяснили его информативность и собрали базу для ранней диагностики заболеваний, например, в работе [23] представлена теория инволютивного катарактогенеза, в основе которого лежат результаты исследования морфологической картины твердой фазы различных биологических жидкостей [24, 73]. Впервые показана динамика морфологической картины жидкостей глаза на разных этапах развития катаракты.
Исследования в данной области еще не закончены, ведь еще не до конца изучены все закономерности кристаллообразования биологических жидкостей [25], не однозначно определены четкие критерии упорядоченности структур исследуемых объектов [26], нет полной связи между параметрами и характером структурной организации [27] и химическим составом, а также лабораторно-клиническими показателями. Полученные за последние годы результаты исследований в таких областях, как молекулярная биология, биофизика, исследования в области жидкокристаллического состояния вещества [28] основных сред организма дают принципиально новые возможности к изучению структур биожидкостей в твердой фазе [29].
Кристаллическая структура сухой капли слезной жидкости представляет собой разнообразные по форме дендриты [30], образующие сложную систему и принимающие различные формы, напоминающие листья папоротника, ветки деревьев, снежинки и т.д. При исследовании таких структур возникает вопрос об их размерности и является ли данная структура фрактальной. Стоит задача исследования масштабной инвариантности фасций слезной жидкости и определения их фрактальной размерности.
Так же, дендритная форма кристалла повторение определенных элементов (узоров) в структуре поверхности образцов говорит о некоторой закономерности кристаллообразования, упорядоченности составных частей кристаллов. И чтобы осуществить переход от качественного описания изображений к количественному в данной работе использован метод Фурье-анализа, посредством которого определен параметр периодичности поверхности кристаллов слезной жидкости.
Описание рельефа кристаллов: плотности их структуры и высоты стало возможным с использованием метода анализа зерен, полученных в результате компьютерной обработки оптических изображений сухих капель слезной жидкости.
Данная работа позволила оценить наиболее характерные параметры структуры фасций слезной жидкости и представить их зависимость от воздействия низкоинтенсивного лазерного излучения.
Использованные методы позволяют максимально исключить субъективизм и человеческий фактор, возникающие при качественном описании результатов микроскопии исследователем.

Купить