Preview

Laser Medicine

Advanced search

The model of the formation of an optoacoustic signal from erythrocytes for a laser cytometer

https://doi.org/10.37895/2071-8004-2018-22-1-57-60

Abstract

Objective: to develop a two-dimensional model of red blood cell distribution in plasma for 200 species of location of non-aggregated red blood cells (tissue models) depending on the hematocrit. To simulate the effect of laser learning on the model blood layer under study to obtain an opto-acoustic response from single red blood cells and a group of erythrocytes. It was believed that the cells were exposed to a laser with a constant intensity, regardless of their orientation. The laser parameters were chosen for the existing LIMO 100-532/1064-U installation, the Nd: YAG laser, in order to further verify the simulation results by experiment. The result of the simulation proves the possibility of counting the number of red blood cells and measuring the hematocrit of un aggregated erythrocytes, by recording the signal amplitude and measuring the spectral power. The registered parameters grow with the increase in the number of erythrocytes, and the frequency of the signal spectrum also changes, which also informs about the quantitative composition of red blood cells. The work was carried out at the Southern Federal University and is a continuation of the study on the development of a flow optical cytometer. Keywords: optoacoustics, laser, power spectral density, optoacoustic signals, erythrocytes, hematocrit, signal spectrum.

About the Authors

D. A. Kravchuk
ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»
Russian Federation


I. B. Starchenko
ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»
Russian Federation


References

1. Гусев В.Э., Карабутов А.А. Лазерная оптоакустика. - М.: Наука. 1991. - 304 с.

2. Грашин П.С., Карабутов А.А., Пеливанов И.М., Подымова Н.Б. Измерение оптических характеристик рассеивающих сред по временному профилю оптико-акустического сигнала // Вестник Московского университета. С. 3. Физика. Астрономия. -2001. - № 2. - С. 39-42.

3. Кравчук Д.А., Старченко И.Б., Кириченко И.А. Прототип оптоакустического лазерного цитомера // Медицинская техника. - 2017. - № 5 (305). - C. 4-7.

4. Кравчук Д.А., Старченко И.Б. Математическое моделирование оптико-акустического сигнала от сферических поглотителей на примере эритроцитов // «Известия Юго-Западного государственного университета». Серия «Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение». -2017. - Т. 7. - № 3 (24). - С. 101-107.

5. Кравчук Д.А. Экспериментальные исследования и моделирование процесса генерации оптоакустических волн // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». - № 2 (2017). URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2017/4234.

6. Кравчук Д.А. Теоретические исследования генерации оптоакустических волн в жидкости цилиндрическими поглотителями// Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». - № 3 (2017). URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ N3y2017/4350 ISSN 2073-8633.

7. Кравчук Д.А., Орда-Жигулина Д.В., Слива Г.Ю. Экспериментальные исследования оптоакустического эффекта в движущейся жидкости // Известия ЮФУ Технические науки. -2017. - № 4 (189). - С. 246-254.

8. Кравчук Д.А. Аналитический результат генерации оптоакустических волн для сферических поглотителей в дальнем поле // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». - № 4 (2017). URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/ archive/n4y2017/4436.

9. Тучин В.В. Оптическая биомедицинская диагностика. - М.: Физматлит, 2007. - 511 с.

10. Diebold G.J. Photoacoustic monopole radiation: Waves from objects with symmetry in one, two and three dimensions // Photoacoustic Imaging and Spectroscopy / Edited by L.V. Wong (Taylor & Francis Group, LLC, London, 2009), Chap. 1. - Р. 3-17.

11. Gournay L. Conversion of electromagnetic to acoustic energy by surfaceheating // J. Acoust. Soc. Am. - 1966. - 40. - Р. 1322-1330.

12. Karpiouk A.B., Aglyamov S.R., Mallidi S., Shah J., Scott W.G., Rubin J.M., Emelianov S.Y. Combined ultrasound and photoacoustic imaging to detect and stage deep vein thrombosis: Phantom and ex vivo studies // J. Biomed. Opt. - 2008. - 13 (5). - Р 1-8.

13. Lai H., Young K. Theory of the pulsed optoacoustic technique // J. Acoust. Soc. Am. - 1982. - 72. - Р 2000-2007.

14. Seiyama A., Hazeki O., Tamura M. Noninvasive quantitative analysis of blood oxygenation in rat skeletal muscle // J. Biochem. (Tokyo). - 1988. - 103. - P. 419-424.

15. Zhang H.F., Maslov K., Sivaramakrishnan M., Stoica G., Wang L.V Imaging of hemoglobin oxygen saturation variations in single vessels in vivo using photoacoustic microscopy // Appl. Phys. Lett. - 2007. - 90. - 053901.


Review

For citations:


Kravchuk D.A., Starchenko I.B. The model of the formation of an optoacoustic signal from erythrocytes for a laser cytometer. Laser Medicine. 2018;22(1):57-60. (In Russ.) https://doi.org/10.37895/2071-8004-2018-22-1-57-60

Views: 165


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2071-8004 (Print)
ISSN 2686-8644 (Online)