Media-security

Методы голографии для моделирования эффекта лазерной биостимуляции и разработки фантомных тест-объектов для радиологии

И.В. Богдан, Ю.Н. Выговский, , Ю.С. Загайнова, Е.В. Зволь, А.Н. Малов, Н.А.Москвина, А.А. Петров, С.Н.Пидгурский, А.В. Неупокоева

Иркутский государственный университет, Областной онкологический диспансер, Иркутск, Иркутский Филиал Института Лазерной Физики СО РАН

Определение дозовой нагрузки на ткани организма от ионизирующего и неионизирующего излучения в медицинской практике для конкретного пациента всегда представляет определенную сложность. Вычислительные методы реализуются только на основе достаточно мощной компьютерной техники и не всегда адекватны реальной ситуации. В работе рассматривается один из подходов к решению этой проблемы на основе модельных биоподобных веществ типа желатина. Для исследования структуры когерентного электромагнитного или рентгеновского излучения в биотканях предлагается использовать самопроявляющиеся коллоидные голографические регистрирующие эмульсии. Гель таких эмульсий может быть выполнен в виде различных геометрических форм с регулируемым значением показателя преломления. Сенсибилизация эмульсии к красному излучению позволяет моделировать действие на биологические объекты лазерного излучения, в том числе и инфракрасного диапазона. Подобие свойств желатинового геля человеческим тканям позволяет использовать его для имитации различных объектов при радиологических процедурах в онкологии. Рассматриваются оптические схемы для сканирующего и голографического синтеза фантомных тест объектов в рентгенотерапии.

Экспериментально проводилось облучение мощным лазерным излучением с плотностью до 5 Вт/см² сверхтолстых слоев толщиной 2 мм, состоящих из самопроявляющегося дихромированного желатина сенсибилизированным красителем метиленовым голубым с концентрацией 0,001%. Сразу после облучения производилась запись голограмм с пространственной частотой около 600 лин/мм излучением гелий -неонового лазера и определялась максимальная дифракционная эффективность. Рассматриваются механизмы такого воздействия и обсуждаются возможные аналогии с лазерно-терапевтическими и фотодинамическими методиками. Исследовались внутриструктурные изменения слоя под действием лазерного излучения, приводящие к изменению показателя преломления в системе “дихромированный желатин - глицерин - метиленовый голубой”. Показано, что в данной системе, сенсибилизированной бихроматом аммония и красителем метиленовым голубым (концентрация бихромата аммония на порядок больше концентрации красителя) происходит значительное (до 0,1) изменение показателя преломления, сопровождающееся и изменением плотности желатинового геля. Последнее обстоятельство позволяет использовать подобные системы для моделирования различных видов опухолей и реализовывать фантомные тест-объекты для отработки радиологических процедур в онкологии. Показано, что наличие свободной поверхности слоя ухудшает голографические свойства самопроявляющихся конденсированных систем. Разработана тестовая методика определения голографических параметров заданных конденсированных самопроявляющихся коллоидных систем путем определения порогового значения интенсивности лазерного излучения, приводящего к дефокусировке лазерного пучка.