Материал и методы исследования 


Для определения спектральных параметров неизмененной и пораженной атеросклерозом стенки аорты в работе использовались 50 фрагментов брюшного отдела и дуги аорты у лиц обоего пола, умерших от различных причин в возрасте 50-80 лет Взятие трупного материала проводилось в секционном зале кафедры патологической анатомии СибГМУ в течение 24 ч. от момента наступления смерти. Опытную группу составили участки аорты, пораженные атеросклерозом:
  • 1-я группа (14 фрагментов) - липидные пятна;
  • 2-я группа (14 фрагментов) - фиброзные бляшки;
  • 3-я группа (11 фрагментов) - кальцинированные бляшки;
  • 4-я группа (11 фрагментов) - участки неизмененной стенки аорты, послужившие контролем (табл. 2.1).

Материал для изучения спектров транспортировался в растворе гемодеза. Все фрагменты подаергались регистрации спектров поглощения, отражения и флюоресценции.
Для определения критериев диагностики различных типов
Таблица 2.1
Распределение эскиерименталыюго материала (участки стенки аорты) но группам в зависимости от стадии атеросклеротического поражения


Экспериментальные группы


1-я группа *липидное пятно“

2-я группа “фиброз. бляшка"

3-я группа “кальц. бляшка"

4-я группа лконтроль"

Количество фрагментов аорты

14

14

11

11

атеросклеротических бляшек и нормальной стенки аорты были выбраны спектры поглощения, отражения и флюоресценции указанных биологических структур, поскольку зто позволяло получить большую информацию о физических свойствах пораженной и непораженной атеросклерозом стенки аорты, через которую распространялось излучение. Кроме того, полученные данные спектроскопического исследования стенки аорты позволяли подобрать режим генерации лазерного излучения для проведения внутрисосудистого сеанса ангиопластики [87].
Среди оптических методов особое место занимают спектроскопические методы, позволяющие исследовать спектры излучения, поглощения, отражения и рассеяния биологических тканей. Изучение этих спектров позволяет получить большую информацию как о физических свойствах той среды, через которую распространяется излучение, так и о физических процессах взаимодействия излучения с этой средой [56].
Спектральные приборы и соответствующие методы исследования широко используются в настоящее время в различных областях науки и техники: физике, химии, биологии, геологии, медицине и др.
Под спектральным прибором в широком смысле слова понимают установку, включающую в себя источник излучения, осветительную систему, собственно спектральный прибор и приемник излучения с усилительно-регистрирующим комплексом.
Собственно спектральный прибор можно определить следующим образом: спектральными приборами называются оптические приборы, предназначенные для разложения электромагнитного излучения оптического диапазона в спектр по длинам волн или частотам и для изучения этих спектров.
Анализ полученного спектра может производиться различными методами в зависимости от используемого приемника излучения. В соответствии с этим спектральные приборы условно разделяются на:
  1. спектроскопы с визуальной регистрацией спектра;
  2. спектрографы с фотографической регистрацией;
  3. спектрометры и спектрофотометры с фотоэлектрической регистрацией.

Определив тем или иным методом зависимость энергии излучения от длины волны, мы можем построить график этой зависимости, который обычно и называется спектром [56].
В настоящее время в практике спектроскопических исследований применяется большое число различных спектральных приборов, отличающихся способом разложения излучения в спектр, методом регистрации спектра, величиной информационной способности, спецификой оптической схемы и конструкцией прибора в зависимости от исследуемой области спектра. Кроме того, для автоматизации процесса измерения и обработки полученных спектров широко используются компьютеры.
Для снятия спектров поглощения падающего излучения образцами нормальной и пораженной атеросклерозом стенки аорты в ультрафиолетовой области нами использовались криостат- ные срезы нефиксированных замороженных участков аорты. Срезы толщиной 10-15 мкм помещались между двумя кварцевыми стеклами. Спектры поглощения снимались на сканирующем отечественном спектрофотометре СФ-26. На полученных спектрах поглощения выявлялись пики, соответствующие максимумам оптической плотности вещества.
Спектрофотометр СФ-26 позволял измерять спектры поглощения в диапазоне длин волн от 180 до 1100 нм. Использование приставки ЭВМ ДВК-3 позволяло повысить чувствительность прибора, а также осуществлять автоматизированную обработку получаемого сигнала спектрофотометра с построением кривой спектра поглощения, т.е. зависимости оптической плотности ткани от длины волны. Принцип работы прибора основан на использовании законов поглощения света при его прохождении через среду.
При прохождении света через среду его интенсивность изменялась по закону Бугера-Ламберта-Берра:
/ = /0- ехр(Е ¦ с х);
где 10 - интенсивность света, падающего на объект исследования; / - интенсивность света, прошедшего через объект исследования; Е - экстинкция (функция длины волны); с - концентрация поглощающего вещества; х - толщина слоя.
D = \gl/l0 = Ecx
- оптическая плотность, которая вычисляется с помощью ЭВМ ДВК-3 и с точностью до постоянного множителя (с ¦ х) является спектром поглощения.
Для записи спектров отражения образцов нормальной и пораженной атеросклерозом стенки аорты использовались макропрепараты пораженной и непораженной атеросклерозом стенки аорты. Образец фиксировался на специальной подставке под углом 45 еС к направлению луча падающего света. Поле освещения образца ограничивалось до площади 0,5x0,5 см. Спектры отражения записывались в диапазоне длин волн от 280 нм до 1 мкм.
Выбор этого диапазона длин волн падающего света определялся следующими факторами:
  1. сильным различием спектров отражения бляшки и нормальной ткани;
  2. широким клиническим применением света в указанном диапазоне длин волн (лазеротерапия, фотодиагностика и др.).

В качестве источника возбуждения использовался осветительный модуль спектрометра Specol-10 фирмы “Carl Zeiss, Jena”, Германия, с галогеновой лампой (диапазон перестройки 300- 800 нм), регистрация спектра производилась с помощью спектрофотометра на базе дифракционного монохроматора МДР-23 фирмы “ЛОМО” с разрешением 6 А/мм. Через микрообъектив свет фокусировался на образце размером 0,5x0,5 см. Отраженный свете помощью ахроматического конденсора (фокусное расстояние - 90 мм) направлялся на входную щель монохроматора МДР-23, затем через его выходную щель свет попадал на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ-79). Сигнал с ФЭУ обрабатывался аналогоцифровым преобразователем (АЦП), и результат выводился на экран дисплея компьютера ДВК-3 в виде графика. График представлял из себя зависимость интенсивности отраженного света (число фотонов в секунду) от длины волны (нм). Погрешность прибора составляла 10%.
Программа для обработки результатов измерения, написанная для данной установки на языке “фортран”, позволяла устанавливать время накопления сигнала, а также проводить сглаживание, масштабирование и устранение случайных ошибочных
выбросов. Получаемые графики спектров отражения выводились на печатающее устройство. Схема установки для регистрации спектров отражения представлена на рисунке 2.1.

Рис. 2.1. Схема экспериментальной установки для регистрации спектров отражения: SPECOL-10 — источник возбуждения с галогеновой лампой; МДР-23 - монохроматор с дифракционной решеткой; ФЭУ-79 — фотоэлектронный умножитель; АПЦ - аналого-цифровой преобразователь или счетчик фотонов
Флюоресценция - способность ткани излучать кванты света в ответ на возбуждение его молекулярных структур излучением с определенной длиной волны [45, 76]. Для изучения спектров

Рис. 2.2. Схема экспериментальной установки для регистрации спектров флюоресценции (спектрофлюориметр): ДРШ-500 - ртутная лампа; МУМ-1, СФ-4 - монохроматоры; ФЭУ-79 - фотоэлектронный умножитель; УПТ - усилитель постоянного тока; КСП-4 — самописец
флюоресценции ткани стенки аорты использовались послойные криостатные срезы интактных и пораженных атеросклерозом участков стенки аорты. Препараты готовились в течение первых 12 ч после смерти способом послойного наклеивания на стекло кри- остатных срезов, фиксированных ацетоном. Общая толщина такого образца составляла 120-130 мкм, площадь 10x15 мм.
Образец фиксировался на специальной предметной площадке под углом 45а к направлению луча падающего света. Возбуждение образцов осуществлялось линиями ртутной лампы ДРШ- 500 (с максимумами возбуждения в области 313 и 365 нм), выделенными с помощью монохроматора МУМ-1 со спектральной шириной щели 1 нм. Возбужденная в образце люминесценция улавливалась призменным монохроматором СФ-4 со спектральной шириной щели 3 нм и преобразовывалась в фотоэлектронном умножителе (ФЭУ-79), после чего сигнал поступал на вход усилителя постоянного тока и регистрировался самописцем (КСП-4) в виде графика спектра флюоресценции. Такой график представлял зависимость интенсивности флюоресценции образца (условные единицы) от длины волны (нм). Относительная погрешность измерения интенсивности флюоресценции составляла 10-15%, что не превышает погрешности для приборов такого же класса [87].
Схема экспериментальной установки для регистрации спектров флюоресценции (спектрофлюориметр) представлена на рисунке 2.2. 

Источник: В.М. Шипулин, С.Л. Андреев, Е.Н. Павлюкова, «Использование лазеров в сердечно-сосудистой хирургии: от эксперимента к практике» 2010

А так же в разделе «Материал и методы исследования  »