Радіація: що відомо про вплив ультрафіолетового випромінювання на здоров'я

Ультрафіолетове випромінювання UVA має більшу довжину хвилі, ніж UVB, і тому проникає глибше у тканини очей та шкіри. UVA і UVB також відрізняються один від одного за енергією: енергія випромінювання UVA менше. В силу зазначених відмінностей UVA та UVB викликають різні біологічні ефекти та різні наслідки для здоров'я людини.

Шкіра

Випромінювання UVA здатне проникати глибоко в шкіру і може досягати дерми та підшкірного шару, вражаючи сполучну тканину та кровоносні судини, що призводить до поступової втрати еластичності шкіри та передчасного старіння. Під впливом UVA присутній у клітинах верхнього шару шкіри пігмент меланін темніє, внаслідок чого виникає засмага, яка швидко з'являється, але й швидко сходить нанівець.

Більшість випромінювання UVB поглинається епідермісом. Під впливом UVB у шкірі протягом кількох днів виробляється новий меланін, і отримана таким чином засмага може зберігатися відносно довго. UVB також стимулює потовщення епідермісу. Таким чином, UVB разом з UVA стимулює синтез, потемніння та потовщення клітин зовнішніх шарів шкіри, що є захисною реакцією організму і служить для запобігання подальшому пошкодженню тканин ультрафіолетом.

Випромінювання UVB – основна причина сонячних опіків. Сонячний опік є наслідком надмірної дії ультрафіолетового випромінювання та одним із факторів, що серйозно підвищують ризик розвитку раку шкіри. При цьому ймовірність розвитку меланоми та немеланомного раку шкіри підвищується навіть під впливом UVB у дозах, що не призводять до сонячних опіків. Випромінювання UVB також стимулює синтез вітаміну D в організмі.

Очі

Так само, як і при дії на шкіру, випромінювання UVA та UVB проникають у тканини ока на різну глибину. Рогівка та кришталик повністю поглинають випромінювання UVB, але пропускають невелику кількість променів UVA до сітківки. Питання про те, чи може це призвести до пошкодження сітківки та ускладнень із зором у пізнішому віці, доки до кінця не вивчений. У дорослих до сітківки доходить від 1 до 2% випромінювання UVA, тоді як у дітей кількість випромінювання, що проникає до сітківки, сильно залежить від віку: у новонароджених ця величина становить близько 20% і поступово знижується в міру дорослішання дитини. Таким чином, око дитини більш чутливе до ультрафіолетового випромінювання і вимагає спеціального захисту для запобігання пошкодженням ультрафіолету.

Імунна система

До цього часу більшість досліджень були зосереджені на вивченні впливу UVB, оскільки, здається, цей тип ультрафіолетового випромінювання більшою мірою пригнічує імунну систему, ніж випромінювання UVA. Існує гіпотеза, за якою промені UVA і UVB поглинаються різними молекулами, присутніми у шкірі. Це призводить до змін у розподілі та активності деяких ключових молекулярних та клітинних факторів імунної системи. Зміна балансу імунної відповіді, що реалізується клітинами та антитілами, може знизити здатність організму захищатися від певних захворювань.

Єдиним корисним ефектом опромінення ультрафіолетом є стимуляція вироблення вітаміну D під впливом UVB променів. Вітамін D відіграє важливу роль у засвоєнні кальцію та фосфору, що надходять з їжею, і вкрай необхідний для розвитку скелета, імунної функції та вироблення клітин крові.Цей позитивний ефект від впливу ультрафіолету необхідно порівнювати з несприятливим впливом ультрафіолетового випромінювання на здоров'я очей і шкіри.

Згідно з наявними на сьогоднішній день науковими знаннями, синтез достатньої кількості вітаміну D у здорової людини досягається при впливі ультрафіолету на відкриті ділянки шкіри обличчя, кистей і передпліч без сонцезахисного крему два-три рази на тиждень з тривалістю, що дорівнює половині часу, протягом якого зазвичай виникає сонячний опік незахищеної шкіри (тобто 12 хвилин для людей з чутливою шкірою (II тип шкіри)) при УФ-випромінюванні з індексом 7.

Розвиток дефіциту вітаміну D можливий у тих, хто дуже мало часу проводить на сонці, наприклад, у людей похилого віку, які не виходять з дому або у яких синтез вітаміну D знижений у зв'язку з віком, у людей з темною пігментованою шкірою, що живуть у високоширотних країнах з відносно низьким рівнем ультрафіолетового випромінювання, людей, в силу культурних традицій носять одяг, що покриває все тіло, а також людей з порушеннями метаболізму вітаміну D. Визначити наявність дефіциту вітаміну D і призначити його лікування може тільки лікар. Прийом добавок вітаміну D або терапія дефіциту вітаміну D повинні проводитись під наглядом лікаря. Зважаючи на важливість вітаміну D у багатьох країнах, він вводиться до складу звичайних продуктів харчування, таких як борошно, крупи або молоко. Природний вітамін D міститься у дуже невеликій кількості продуктів харчування, в основному у жирній рибі та жирі печінки тріски. Більшість пероральних полівітамінних комплексів містять достатню добову дозу вітаміну D.

УФ-випромінювання може викликати короткострокові та довгострокові негативні наслідки для здоров'я шкіри. На додаток до добре відомих короткострокових ефектів, таких як сонячний опік або алергічні реакції, довгострокові наслідки, такі як рак шкіри, є хронічним ризиком для здоров'я. Ризик розвитку раку шкіри сильно корелює із тривалістю та частотою перебування на сонці протягом усього життя. Кумулятивний вплив ультрафіолетового випромінювання призводить до розвитку плоскоклітинної карциноми, тоді як періодичний, але інтенсивний вплив ультрафіолету та сонячні опіки є фактором ризику меланоми.

Загар

Такого поняття, як здорова засмага, не існує! Шкіра виробляє пігмент темного кольору меланін як захист від подальшого пошкодження ультрафіолетовим випромінюванням. Потемніння шкіри забезпечує невеликий захист від сонячних опіків. За допомогою засмаги, викликаної випромінюванням UVA і UVB, можна досягти фактора захисту від УФ-випромінювання в межах від 2 до 4. Проте, засмага не забезпечує захисту від довгострокових наслідків пошкодження шкіри ультрафіолетом, таких як рак шкіри. Загар може бути привабливим з естетичної точки зору, але насправді його поява – це ознака того, що шкіра була пошкоджена та намагалася захиститися від подальшого пошкодження ультрафіолетом.

Сонячні опіки

Сонячний опік - це запалення шкіри, значною мірою спричинене випромінюванням UVB. Воно проявляється у вигляді почервоніння та набряку уражених ділянок шкіри та у важких випадках супроводжується утворенням пухирів. Дискомфорт від сонячного опіку сягає свого піку через 12-36 годин.Часті сонячні опіки у дитячому та підлітковому віці серйозно підвищують ризик розвитку раку шкіри (меланоми). Дерматологічним індикатором надмірної дії ультрафіолетового випромінювання на шкіру є виникнення еритеми (почервоніння). При цьому пошкодження ДНК, здатні викликати рак шкіри, можуть мати місце до досягнення порога виникнення еритеми.

Алергія на УФ-випромінювання

«Алергія на сонці» – одне із захворювань шкіри, що викликаються ультрафіолетовим випромінюванням. Найбільш поширеною формою алергії на сонці є поліморфний фотодерматоз. Після впливу ультрафіолету, зокрема UVA, на шкірі можуть з'явитися червоні плями, пухирі та вузлики (папули), що викликають інтенсивний свербіж і зазвичай вражають шию, верхню частину грудей, верхню частину рук, тильну сторону рук або стегна. "Акне Майорка" - це особлива форма поліморфного фотодерматозу, при якій пошкодження шкіри викликані взаємодією ультрафіолетового випромінювання та ліпідів у складі сонцезахисного крему (або виділень сальних залоз шкіри).

Фототоксичні реакції

Речовини, присутні у складі деяких лікарських препаратів, рослинних лікарських засобів або косметики, наприклад, духів або мила, можуть викликати фототоксичні реакції шкіри. Такі речовини називають фотосенсибілізуючими. У їх присутності навіть невеликої дози ультрафіолетового випромінювання може бути достатньо для розвитку алергічної реакції, що супроводжується висипом, або сильного сонячного опіку. Фотосенсибілізуючі речовини також можуть міститися в деяких рослинах і продуктах харчування, таких як цитрусові, селера або гігантський борщівник.Ультрафіолетове опромінення після вживання цих рослин у їжу або дотику до них може призвести до шкірних захворювань.

Передчасне старіння шкіри та поява зморшок

Вплив сонячних променів сприяє старінню шкіри, що з поєднанням кількох чинників. Фотостаріння часто можна спостерігати у людей, які багато часу проводять на відкритому повітрі і регулярно піддаються впливу сонячних променів. Фотостаріння сприяють як UVB, так і UVA. Це поступовий та незворотний процес, при якому шкіра з часом втрачає свою еластичність. Зморшки, в'ялість та мішки під очима – часті ознаки цієї втрати еластичності.

Рак шкіри

Ультрафіолетове випромінювання є основною причиною раку шкіри – найбільш поширеного онкологічного захворювання у світлошкірих людей. До факторів ризику розвитку раку шкіри належать тип шкіри, великі вроджені або клінічно атипові родимки, кількість родимок, наявність раку шкіри в сімейному анамнезі, а також набуті фактори ризику, такі як імуносупресивні захворювання, а також характер впливу ультрафіолету, величина впливу ультрафіолету протягом життя (кумулятивна доза), періодичний вплив ультрафіолету та сонячні опіки.

Нижче перераховані основні типи раку шкіри у порядку зростання тяжкості та зниження поширеності захворювання.

Базально-клітинний рак

Базально-клітинний рак (базаліома) розвивається з клітин епітелію і є найпоширенішим типом раку шкіри. Найчастіше він вражає частини тіла, які зазвичай піддаються впливу сонця: вуха, обличчя, шия і передпліччя. Останні десятиліття кількість зареєстрованих випадків базально-клітинного раку різко зросла і продовжує зростати.Звичайним проявом захворювання є виникнення червоного горбка або ділянки з шкірою, що відшаровується; явних передракових ознак не виявлено. Такі ракові ураження ростуть повільно, рідко викликають метастази, але можуть викликати глибокі виразки за відсутності хірургічного лікування.

Плоскоклітинний рак

Плоскоклітинний рак також розвивається із клітин епітелію і є другим за поширеністю типом раку шкіри. Він проявляється у вигляді червоного лускатого потовщення на ділянках шкіри, найбільш схильних до впливу ультрафіолетового випромінювання; передраковим поразкою у разі є актинічний кератоз як почервоніння з різкими кордонами і грубої, схожої на наждачный папір поверхнею. Оскільки цей тип раку в деяких випадках призводить до метастазів, він вважається небезпечнішим порівняно з базаліомою. Тим не менш, для нього також характерне повільне зростання, і воно також піддається хірургічному лікуванню до того, як почне становити серйозну загрозу.

Меланома шкіри

Меланома є найменш поширеним, але найнебезпечнішим типом раку шкіри, що викликає більшість випадків смерті від раку шкіри. Вона відноситься до злоякісних новоутворень шкіри, що розвиваються з меланоцитів, і може проявлятися у вигляді нової родимки або у вигляді зміни кольору, форми, розміру або поверхні вже існуючої пігментної плями, веснянки або родимки. Зазвичай меланоми мають неправильний контур та нерівномірне забарвлення. Ще одним поширеним симптомом є свербіж, але він може бути викликаний і доброякісними родимками. За умови раннього виявлення та лікування на ранній стадії прогноз при меланомі сприятливий.За відсутності лікування пухлина може швидко розвиватися і метастазувати (поширюватися в інші органи). Меланома може виникати у досить ранньому віці, і її поширеність у всьому світі швидко зростає. Існують переконливі докази того, що меланома виникає внаслідок періодичного впливу ультрафіолету (періодична інтенсивна дія сонячних променів протягом коротких періодів часу) та важких сонячних опіків у дитинстві або підлітковому віці.

У ході еволюції в організмі людини сформувалася низка механізмів, що забезпечують захист очей від впливу сонячних променів. Очі розташовані на певному заглибленні в орбітах і захищені надбрівними дугами та віями. Звуження зіниці, змикання повік або рефлекторне примружування знижують кількість сонячного світла, що проникає в око. За допомогою цих механізмів організм реагує на яскраве видиме світло, але не на ультрафіолетове випромінювання; при цьому інтенсивність ультрафіолетового випромінювання може бути високою навіть у похмурий день. Таким чином, ефективність цих анатомічних адаптацій та природних захисних механізмів у захисті від ультрафіолетового випромінювання обмежена.

Вплив ультрафіолету на очі має низку гострих і довгострокових наслідків.

Фотокератит та фотокон'юнктивіт

Фотокератит – це запалення рогівки, а фотокон'юнктивіт – запалення кон'юнктиви, оболонки, яка покриває внутрішню поверхню повік та очне яблуко. Ці запальні реакції є наслідком сонячного опіку дуже чутливих поверхневих тканин очного яблука та повік і зазвичай проявляються протягом кількох годин після дії УФ-випромінювання.Хоча фотокератит і фотокон'юнктивіт можуть супроводжуватися сильним болем, вони оборотні і, здається, не призводять до будь-яких довгострокових ушкоджень очей чи зору.

Екстремальною формою фотокератиту є снігова сліпота. Цей стан може розвиватися у лижників та альпіністів при екстремально високих рівнях ультрафіолетового випромінювання на великих висотах внаслідок інтенсивного відбиття УФ-променів від снігу, який може відбивати до 80% ультрафіолетового випромінювання. У таких умовах екстремальна інтенсивність ультрафіолетового опромінення призводить до руйнування клітин поверхні очного яблука та сліпоти. Снігова сліпота супроводжується сильним болем внаслідок відпадання відмерлих клітин. Найчастіше пошкоджені клітини швидко відновлюються, і протягом днів зір повертається. У тяжких випадках снігова сліпота може супроводжуватися ускладненнями, такими як хронічне подразнення очей або хронічна сльозотеча.

Птерігій

Птеригій – це поширений патологічний стан, який асоціюється з надмірним впливом сонячних променів і проявляється у заростанні рогівки тканиною кон'юнктиви. Як видається, фактором формування птеригія є ультрафіолетове випромінювання. Птеригій може сягати центральної ділянки рогівки і цим знижувати гостроту зору. З іншого боку, він нерідко супроводжується запаленням. Такі нарости можуть бути видалені хірургічним шляхом, але мають тенденцію до рецидиву.

Кліматична краплинна кератопатія

Кліматична краплинна кератопатія – це сфероїдальна дегенерація поверхні строми рогівки, поширена головним чином у районах з високим рівнем інтенсивності УФ-випромінювання, наприклад, в Арктиці або тропічних країнах.Причиною розвитку кліматичної краплинної кератопатії є хронічний вплив UVA та UVB.

Катаракта

Катаракта - це основна причина втрати зору у світі. При катаракті відбувається порушення структури білків кришталика ока (розкручування або заплутування) з накопиченням пігментів, що затуманюють кришталик, що зрештою призводить до сліпоти. Незважаючи на те, що з віком катаракта в тій чи іншій мірі розвивається більшість людей, ряд досліджень переконливо доводить, що фактором ризику розвитку кортикальної катаракти є випромінювання UVB. Катаракта може бути видалена хірургічним шляхом і для відновлення зору проводиться імплантація штучного кришталика, або застосовуються інші засоби корекції зору.

Щороку в усьому світі близько 16 млн людей страждають від сліпоти через зниження прозорості кришталика. За оцінками ВООЗ, до 10% випадків катаракти можуть бути спричинені надмірним впливом ультрафіолетового випромінювання і таким чином піддаються профілактиці.

Рак ока

За сучасними науковими даними різні форми раку ока можуть бути пов'язані з впливом ультрафіолетового випромінювання. Увеальна меланома, найпоширеніша форма раку очного яблука, у деяких випадках потребує хірургічного втручання та асоціюється з високою смертністю. Дані зв'язку онкологічних захворювань ока з впливом ультрафіолету неоднозначні. Двома найбільш поширеними пухлинами століття є базальноклітинна (приблизно 90% всіх випадків злоякісних новоутворень століття) та плоскоклітинна карцинома.

Одним із основних ефектів УФ-випромінювання є пригнічення імунної відповіді організму на антигени.Вплив ультрафіолету викликає ряд реакцій у шкірі, які можуть призвести до місцевої, а також системної імуносупресії. Ці реакції є результатом складної взаємодії за участю широкого спектра різних типів клітин, таких як клітини шкіри та клітини імунної системи. Точні механізми цього процесу до кінця не вивчені. Одним із прикладів імуносупресії, викликаної УФ-випромінюванням, є періодична поява "застуди" на губах, коли ослаблена імунна система більше не може тримати вірус герпесу під контролем.

Так, треба. Порівняно з людьми зі світлою шкірою темношкірі значно менше схильні до ризику розвитку меланоми або немеланомного раку шкіри, проте це не означає, що такий ризик повністю відсутній. Людям з темнішою шкірою необхідно більше сонячного ультрафіолету для вироблення достатньої кількості вітаміну D, тому при проживанні у високих широтах вони можуть розвиватися дефіцит цього вітаміну. Тим не менш, незалежно від кольору шкіри людини ультрафіолетове випромінювання створює ризик пошкодження ДНК, старіння шкіри, пошкодження очей та шкідливого впливу на імунну систему, тому в будь-якому випадку рекомендується вживати всіх заходів для захисту від УФ-променів.

Як глибоко проникає світло у шкіру?

Запатентовані «Спосіб визначення глибини проникнення світла в шкіру людини та пристрій для її здійснення» (патент Республіки Білорусь на винахід № 19557, МПК (2006.01): A 61B 5/00, G 01N 21/47; автори винаходу: С.Лисенко, М.Кугейко, А.Лісенкова; заявник та патентовласник: Білоруський державний університет).

Винахід відноситься до галузі медичного приладобудування.

Авторами пояснюється, що при впливі низькоінтенсивного лазерного випромінювання на біотканини в терапевтичних цілях вибір довжини хвилі випромінювання, його тривалості та потужності, як правило, здійснюється емпірично, виходячи з досвіду та статистично накопиченої інформації.

Однак, незважаючи на величезну кількість наукових праць, присвячених визначенню оптичних параметрів біотканин та моделювання поширення в них випромінювання, наявна в літературі інформація про глибину проникнення випромінювання в тканину є нечисленною і відноситься до тканин in vitro. В той же час, саме знання спектральної залежності глибини проникнення світла в біотканину є одним із ключових моментів при виборі оптимальних умов проведення терапевтичних процедур, хірургічних операцій або спостереження належних шарів біотканини.

Винахід спрямований на вирішення задачі підвищення точності визначення глибини проникнення світла в шкіру за рахунок виключення використання апріорної інформації про структурно-морфологічні параметри шкіри, виключення впливу неінформативного випромінювання, відбитого безпосередньо від поверхні шкіри.

На фігурі наведено блок-схему пристрою, що реалізує запропонований спосіб.

Випромінювання з відомим спектром від широкосмугового джерела 1 через монохроматор 2 вводиться в приймальний оптоволоконний кабель 3, поляризується лінійним поляризатором 4 і за допомогою фокусуючого оптичного пристрою 5 направляється на досліджувану ділянку шкіри або калібрувальний зразок 6. Випромінювання, відбите також і шумове випромінювання, надходять на «приймає» лінійний поляризатор 7, вісь якого перпендикулярна до осі лінійного поляризатора 4.Далі випромінювання надходить на об'єктив 8 фотоприймального пристрою 9, виконаного на основі ПЗЗ-матриці. Оскільки випромінювання, відбите поверхнею тканини, зберігає вихідну поляризацію, використання схрещених поляризаторів 4 і 7 дозволяє блокувати цю паразитну складову.

В якості альтернативи монохроматору 2 у пристрої може використовуватися набір змінних фільтрів або акустооптичний фільтр, що перебудовується. У найпростішому випадку може використовуватися кольорова ПЗЗ-камера, що дозволяє отримувати зображення шкіри у трьох широких спектральних ділянках – червоному, зеленому та синьому.

Заявлений спосіб та пристрій для його реалізації дозволяють оперативно визначати спектральну глибину проникнення світла у шкіру в умовах загальної мінливості її структурно-морфологічних параметрів. При цьому підвищується точність визначення глибини проникнення світла в шкіру за рахунок виключення використання апріорної інформації про об'єкт, що досліджується, виключення впливу розкиду апаратурних констант системи реєстрації відбитих сигналів, усунення вкладу відбитого від поверхні шкіри випромінювання в реєстровані оптичні сигнали.

Спрощується та здешевлюється конструкція вимірювального пристрою.

Авторами наголошується, що заявлений ними спосіб може бути корисним при виборі оптимальних умов проведення лазерної та фотодинамічної терапії, лазерної гіпертермії, хірургічних операцій або спостереження шарів шкіри різної локалізації.

Увага! Журнал "Винахідник" включений ВАК Республіки Білорусь до переліку наукових видань для опублікування результатів дисертаційних досліджень.

Інформація, розміщена на цьому порталі є інтелектуальною власністю Редакції. Усі права захищені.Передрук дозволяється лише з посиланням на izobretatel.by. Copyright © 2016-2021 Журнал "Вибравач". All Rights Reserved.

Розробка та просування сайту - GREYMedia

Моделювання глибини проникнення світла в нормальну та патологічно змінену шкіру Текст наукової статті зі спеціальності «Фізика»

Анотація наукової статті з фізики, автор наукової роботи - Барун В. В., Іванов А. П., Волотовська А. В., Улащик В. С.

Для лазерної терапії та томографії важливим практичним параметром є глибина zq проникнення світла у біологічну тканину. У даній роботі для визначення значень zq на різних довжинах хвиль X використані модель двошарової шкіри (епідерміс та дерма) та інженерні формули теорії перенесення випромінювання (ТПІ). Розповсюдження світла через епідерміс описувалося в малокутовому наближенні ТПІ, а через дерму в асимптотичному наближенні. За нормальну тканину умовно прийнята шкіра, для якої вміст/меланіну в епідермісі становить 10±5 %, а об'ємна концентрація Су капілярів дорівнює 2±1 %. Глибина проникнення світла розглянута також для низки патологій вітіліго, набряку, червоного вовчаку та рани, для яких помітно змінюються зазначені значення концентрацій. Так, вітіліго характеризується сильним зменшенням/меланіну, набряк підвищеним вмістом рідини в дермі і, як наслідок, зменшенням Су, червоний вовчак збільшенням діаметра капілярів дерми і, відповідно, Су. У разі гострої рани порушується структура шкіри, епідермальний шар відсутня, а поверхня рани покрита тонким шаром крові. Будемо розуміти під глибину, на якій щільність випромінювання зменшується в 10 разів.На малюнку наведено спектр глибини проникнення світла в нормальну шкіру з / = 5% та Су = 1% при товщині епідермісу 60 мкм для двох значень ступеня оксигенації крові S = 0.97 (суцільні криві) та 0.5 (штрихові). Як видно, при X = 400-850 нм глибина проникнення змінюється від часток до 10 мм. Спектр zo значною мірою схожий на обернений спектр поглинання крові. Іншими словами, у максимумах поглинання крові значення z0 мінімальні. При X від 400 до приблизно 580 нм глибина проникнення слабо залежить від 400600 X, nm 800гчi від S. Це пов'язано з кількома факторами. По-перше, у зазначеному інтервалі X спектри оксії деоксигемоглобіну близькі один до одного. Крім того, об'ємна концентрація капілярів невелика, так що світлове поле в глибині шкіри значною мірою визначається пропусканням епідермісу, а також поглинанням та розсіюванням світла тканиною-основою, що оточує кровоносні судини. Аналогічно наведеному малюнку були промодельовані глибини проникнення випромінювання в патологічно змінену шкіру. При вітіліго і набряку zo зростає через меншу концентрацію поглинаючої компоненти, а при червоному вовчаку z$ зменшується. Найбільш помітно зниження zq у разі гострої рани. У роботі отримано модельні кількісні значення zo на довжинах хвиль, що використовуються при лазерній терапії, що може становити інтерес також і для лікарів-практиків.

Схожі теми наукових праць з фізики, автор наукової роботи - Барун В. В., Іванов А. П., Волотовська А. В., Улащик В. С.

Світловий та тепловий вплив низькоінтенсивного лазерного випромінювання на біологічні тканини.Аналітичні підходи

Нові можливості неінвазивної оптичної діагностики структурних та біофізичних параметрів тканин та гуморальних середовищ

Текст наукової роботи на тему «Моделювання глибини проникнення світла в нормальну та патологічно змінену шкіру»

МОДЕЛЮВАННЯ ГЛУБИНИ ПРОНИКНЕННЯ СВІТЛА В НОРМАЛЬНУ І ПАТОЛОГІЧНО ЗМІНЕНУ ШКІРУ

В.В.Барун*, А.П.Іванов*, А.В.Волотовська**, В.С.Улащик** * Інститут фізики HAH Білорусі E-mail: [email protected] **Білоруська медична академія післядипломної освіти

Двохлітерний скринінговий процес і технічні процеси з радіаційним перенесенням теорії є формування для simulating penetration depth of light in normal and pathological skin over spectral range of 400 to 850 nm. Вважається, що pathologies є vitiligo, oedema, erythematosus lupus, і subcutaneous wound. Отримані результати можуть бути використані для low-intensity laser therapy and tomography investigations.

Для лазерної терапії та томографії важливим практичним параметром є глибина zo проникнення світла у біологічну тканину. У цій роботі для визначення значень zo на різних довжинах хвиль X використані модель двошарової шкіри (епідерміс та дерма) та інженерні формули теорії перенесення випромінювання (ТПІ). Розповсюдження світла через епідерміс описувалося в малокутовому наближенні ТПІ, а через дерму – в асимптотичному наближенні. За нормальну тканину умовно прийнята шкіра, для якої вміст/меланіну в епідермісі становить 10±5 %, а об'ємна концентрація Су капілярів дорівнює 2±1 %.Глибина проникнення світла розглянута також для низки патологій -вітіліго, набряку, червоного вовчаку і рани, для яких помітно змінюються зазначені значення концентрацій. Так, вітіліго характеризується сильним зменшенням/меланіном, набряк - підвищеним вмістом рідини в дермі і, як наслідок, зменшенням Су, червоний вовчак - збільшенням діаметра капілярів дерми і, відповідно, Су. У разі гострої рани порушується структура шкіри – епідермальний шар відсутня, а поверхня рани вкрита тонким шаром крові. Будемо розуміти під глибину, на якій щільність випромінювання зменшується в 10 разів. На малюнку наведено спектр глибини проникнення світла у нормальну шкіру з / = 5 % та Су = 1 % при товщині

епідермісу 60 мкм для двох значень ступеня оксигенації

mmкрові S = 0.97 (суцільні криві) та 0.5 (штрихові). Як

видно, при X = 400-850 нм глибина проникнення змінюється від часток до 10 мм. Спектр zo значною мірою схожий на звернений спектр

поглинання крові. Іншими словами, у максимумах поглинання крові значення zo мінімальні. При X від 400 до 580 нм глибина проникнення слабо залежить

400600 Я., nm 800 ^ J р . _

від S. Це з кількома чинниками. По-перше, у зазначеному інтервалі А, спектри окси-і деоксигемоглобіну близькі один до одного. Крім того, об'ємна концентрація капілярів невелика, так що світлове поле в глибині шкіри значною мірою визначається пропусканням епідермісу, а також поглинанням та розсіюванням світла тканиною-основою, що оточує кровоносні судини. Аналогічно наведеному малюнку були промодельовані глибини проникнення випромінювання в патологічно змінену шкіру. При вітіліго і набряку zo зростає через меншу концентрацію поглинаючої компоненти, а при червоному вовчаку - zo зменшується.Найбільш помітно зниження zo у разі гострої рани. У роботі отримані модельні кількісні значення zq на довжинах хвиль, що використовуються при лазерній терапії, що може становити інтерес також і для лікарів-практиків.