Пример технического перевода

INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY
Phys. Med. Biol. 49 (2004) 5445-5458 © 2004 IOP Publishing Ltd Printed in the UK PII: S0031-9155(04)85412-5
«Поступательное и броуновское движение в лазерной доплеровской флоуметрии больших объёмов ткани»
T Binzoni1,2, T S Leung3, М. L Seghier1,2 и D T Delpy3
1 Отдел физиологии Медицинского факультета университета Женевы, Швейцария (Department of Physiology, Faculty of Medicine, University of Geneva, Switzerland)
2 Отдел рентгенологии университетской больницы, Женева, Швейцария (Department of Radiology, University Hospital, Geneva, Switzerland)
3 Отдел медицинской физики и биотехники Колледжа Университета Лондона, Великобритания (Department of Medical Physics and Bioengineering, University College London, UK)
Электронная почта: Tiziano.Binzoni@medecine.unige.ch
Статья получена первоначально 24 августа 2004 г., в конечном виде 14 октября 2004 г. Статья опубликована 29 ноября 2004 г.
Онлайн в stacks.iop.org/PMB/49/5445 doi:10.1088/0031-9155/49/24/004

Краткий обзор
В этом исследовании сообщается о выведении точного математического соотношения, существующего между различными p-моментами энергетического спектра фототока, полученного из лазерного доплеровского флоуметра (расходомера) (далее - ЛДФ), и скоростью эритроцитов. Основная цель работы - это то, что принятые во внимание, как броуновское движение (определение ‘биологического ноля’), так и поступательные перемещения эритроцитов, объясняются таким образом, что точный вклад (содействие) каждого параметра на ЛДФ выведены из сигнала.
Выведение уравнений основано на теории квазиупругого рассеивания и распространено на многократное рассеяние (то есть на измерения в больших объёмах ткани и/или очень высокой концентрации эритроцитов). Также в работе рассматривается, почему экспериментально существует диапазон, в котором отношение между первым моментом энергетического спектра и средней скоростью эритроцитов можно рассматривать как 'линейное', и какие параметры являются физиологическими детерминантами, которые могут проявляться в нелинейности. Также предлагается корректный способ извлечения биологического ноля из данных ЛДФ. Полученные результаты должны помочь в проекте совершенствования инструмента ЛДФ и в интерпретации экспериментальных данных.
1. Введение
1.1. Последние данные о лазерной доплеровской флоуметрии
Благодаря изобретению лазера в начале 1960-х гг. (Hecht 1992), в настоящее время большое количество оптических исследовательских и терапевтических инструментов доступны в лабораториях физиологии или в клинической среде. Среди них один из самых репрезентативных - лазерный доплеровский флоуметр (ЛДФ) (Briers 2001). И в самом деле, ЛДФ используется, чтобы измерить поток крови и/или его скорость в течение почти 35 лет, самая ранняя работа о потоке крови в ретинале (сетчатке глаза) (Riva et al 1972, Tanaka et al 1974). Позже метод был обобщён для исследования других тканей (p.5445) (Stern 1975, Stern et al 1977). С тех пор были опубликованы сотни работ по контролю потока крови, которыми были охвачены различные области медицинских и физиологических исследований, например, такие как фармакология циркуляции кожи, изучение кровотока клапанов (перфузия мембран, лоскутов кожи) в пластической и восстановительной хирургии, исследовании периферических сосудистых заболеваний, измерение потока крови в скелетной мышце, почке, мозге, костях, сетчатке глаза, кишечнике или желудке, и многие другие приложения (обзор см. Shepherd and Öberg (1990) и сводку в Briers (2001).
Сегодня связанные с ЛДФ методы можно подразделить на две основные группы: (1) инструменты, позволяющие получить измерения единственной точки/объёма и (2) инструменты, позволяющие получать изображения потока, хотя практически изображения ЛДФ могут быть рассмотрены как последовательность измерений единственной точки. Таким образом, используемая для вычислений из сырых данных ЛДФ теория указывает, что связанные параметры потока крови и/или скорости, как кажется, фундаментально одинаковы для двух групп. Также это означает, что проблемный метод совместно используются двумя группами методов и что это обстоятельство имеет влияние фактически на все коммерчески доступные инструменты ЛДФ. Относительно этих проблем два важных момента еще не были полностью разрешены после 35 лет работы: (1) возможность получения абсолютных значений для потока крови и/или скорости (Leahy et al 1999); и (2) выведение достоверной модели, описывающей точное соотношение, существующее между 'сырыми данными' сигналами ЛДФ (P(ω), энергетический спектр фототока, см. раздел математическая модель) и потоком крови и/или её скоростью (Briers 2001). Конечно, как отмечено в работе Liebert et al (1999), некоторые изученные методы позволяют калибровать инструменты ЛДФ в терминах значений абсолютного потока и/или скорости. Среди них методы, основанные на препаратах ткани (Ahn et al 1987), модели потока (Nilsson et al 1980, Obeid 1993), поворотных дисках (Smits et al 1986), броуновском движении рассеивающихся частиц (Fairs 1988, Liebert et al 1995) и управляемом перемещении рассеивающихся частиц (Steenbergen and DeMul 1998). Математические подходы, независимые от градуировочных фантомов, также были рассмотрены (Kienle 2001, Binzoni et al 2003).
Относительно математической формулировки P(ω) - соотношения между потоком крови и/или скоростью - правильнее будет сказать, что фактически все инструменты ЛДФ используют исходную теорию, выведенную в работе Bonner and Nossal (1981), или некоторое усовершенствование того же самого подхода. Фактически P(ω) не имеет никакого ‘физиологического смысла’ без результатов, полученных из теории Bonner and Nossal (1981). Эта теория частично также позволяет объяснять кое-что из нелинейности, полученной во время измерений ЛДФ, и помогает идентифицировать одно из условий (состояния), когда ЛДФ начинает выдавать неправильные значения потока (Leahy et al 1999, Binzoni et al 2003).
За последние пять лет были описаны некоторые инструменты ЛДФ, которые позволяют исследовать большие объёмы ткани до 20 cm3 по сравнению со стандартом ЛДФ: ∼1 mm3 (Soelkner et al 1997, Lohwasser and Soelkner 1999, Kolkman et al 2001, Binzoni et al 2002, 2003, Klaessens et al 2003). В будущем эти инструменты должны позволить контролировать ткани, расположенные в глубоких областях под кожей, такие, как кора человеческого мозга. Однако эти новые системы ЛДФ поднимают проблемы при использовании приближенной версии модели Bonner and Nossal (BN) (то есть аппроксимации, используемой в стандартных коммерческих системах). Фактически при большом пространственном распределении межоптода можно наблюдать явления высшего порядка, генерированные, например, множественным рассеиванием фотона. В этом причина, почему разработка более полной версии теории BN стала возобновлённой темой исследования (Binzoni et al 2003).