Образец для цитирования:
Проскурин С. Г., Кускова Н. А., Авсиевич Т. И. Оптические доплеровские методы для измерения скорости потоков биологических жидкостей // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2017. Т. 17, вып. 4. С. 269-280. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2017-17-4-269-280
Оптические доплеровские методы для измерения скорости потоков биологических жидкостей
В статье дан обзор основных результатов, полученных авторами за годы развития оптических доплеровских методов квазиупругого рассеяния на биологических объектах и жидкостях. Решается задача измерения скорости движения нестационарных знакопеременных потоков эндоплазмы при помощи спектрального подхода к обработке доплеровского сдвига несущей частоты. На этой основе разрабатываются методы доплеровской оптической когерентной томографии для измерения скорости кровотока в подкожных кровеносных сосудах и в сосудах сетчатки глаза человека. Также описаны методы картирования одной выбранной скорости в знакопеременных потоках, возникающих в наклонном капиллярном входе.
1. Priezzhev A. V., Proskurin S. G. Laser Doppler Velocimetry : in vitro and in vivo measurements of biological fl uid fl ows in restricted volumes // Proc. of SPIE. 2000. Vol. 1553. P. 502–514.
2. Priezzhev A. V., Proskurin S. G., Romanovsky Yu. M. Laser Doppler measurements of amoeboid cytoplasmic streaming and problems of mathematical modeling of intracellular hydrodynamics // Proc. of SPIE. 1991. Vol. 1402. P. 107–113.
3. Sokolova I. A., Shahnazarov A. A., Timkina M. I., Polyakova M. S., Proskurin S. G., Priezzhev A. V. Can blood fl ow properties have pronounced infl uence on microvessel resistance? // Biorheology. 1995. Vol. 32, № 2. P. 286.
4. Polyakova M. S., Sokolova I. A., Priezzhev A. V., Proskurin S. G., Shakhnazarov A. A., Savchenko N. B. Blood fl ow velocity measurements in rat mesentery arterioles in health and under hypertensive conditions // Proc. of SPIE. 1994. Vol. 2136. P. 63–68.
5. Романовский Ю. М., Теплов В. А. Физические основы клеточного движения. Механизмы самоорганизации амебоидной подвижности // УФН. 1995. Т. 165, № 5, С. 555–578.
6. Frolov S. V., Sindeev S. V., Liepsch D., Balasso A., Proskurin S. G., Potlov A. Yu. Model studies of blood fl ow in basilar artery with 3D Laser Doppler Anemometer // Proc. of SPIE. 2015. Vol. 9448. P. 9448081–9448086.
7. Kamiya N. Physical and chemical basis of cytoplasmic streaming // Annu. Rev. Plant Physiol. 1981. Vol. 32. P. 205–236.
8. Block I., Wohlfarth-Bottermann K. E. Blue light as a medium to infl uence oscillatory contraction frequency in Physarum // Cell Biol. Intern. Rep. 1981. Vol. 5. P. 73–81.
9. Проскурин С. Г., Авcиевич Т. И. Спектpальный анализ автоколебательной подвижноcти в изолиpованном тяже плазмодия Physarum polycephalum // Биофизика. 2014. Т. 59, вып. 6. С. 1143–1150.
10. Avsievich T. I., Ghaleb K.E.S, Frolov S. V., Proskurin S. G. Endoplasmic motility spectral characteristics in plasmodium of Physarum Polycephalum // Proc. of SPIE. 2015. Vol. 9448. P. 94480H1–94480H7.
11. Avsievich T. I., Frolov S. V., Proskurin S. G. Characterization of endoplasmic streaming in Physarum polycephalum using direction sensitive laser Doppler microscopy // Optical and Quantum Electronics. 2016. Vol. 48, № 102. P. 1–10.
12. Nagai R., Kato T. Cytoplasmic Filaments and their Assembly into Bundles in Physarum Plasmodium // Protoplasma. 1975. Vol. 86. P. 141–158.
13. Landau L. D., Lifshitz E. M. Fluid Mechanics. Course of Theoretical Physics : in 6 vol. 2nd ed. Oxford, UK : Pergamon Press, 1987. Vol. 6. 532 p.
14. Firmin D. N., Nayler G. I., Klipstein R. H., Underwood S. R., Rees, R. S., Longmore D. B. In vivo validation of MR velocity imaging // J. Comput. Assist. Tomogr. 1987. Vol. 11, iss. 5. P. 751–756.
15. Ashworth J. M., Dee J. The biology of slime moulds. London, UK : Edward Arnold Ltd., 1975. 67 p.
16. Nichols W. W., O’Rourke M. F., McDonald R. McDonald’s blood fl ow in arteries. 3rd ed. London, UK : Edward Arnold Ltd., 1990. 456 p.
17. Bishko G. B., Harlen O. G., McLeish T.C.B., Nicholson T. M. Numerical simulation of the transient fl ow of branched polymer melts through a planar contraction using the «pom-pom» model // Journal of Non-newtonian Fluid Mechanics. 1999. Vol. 82, iss. 2–3. P. 255–273.
18. Horrobin D. J., Nedderman R. M. Die entry pressure drops in paste extrusion // Chemical Engineering Science. 1998. Vol. 53, iss.18. P. 3215–3125.
19. Kilner P. J., Yang G. Z., Wilkes A. J., Mohiaddin R. H., Firmin D. N., Yacoub M. H. Asymmetric redirection of fl ow through the heart // Nature. 2000. Vol. 404. P. 759–761.
20. Shirakashi M., Takahashi T., Watanabe A., Aruga Y. Start-up behavior of viscoelastic fl id fl ow near a capillary entry // Annals of the New York Academy of Sciences. 2002. Vol. 972. P. 81–87.
21. Nakagaki T., Kobayashi R., Nishiura Y., Ueda T. Obtaining multiple separate food sources : behavioural intelligence in the Physarum plasmodium // Proc. Roy. Soc. 2004. Vol. 271, iss. 1554. P. 2305–2310.
22. Nakagaki T., Guy R. D. Intelligent behaviors of amoeboid movement based on complex dynamics of soft matter // Soft Matter. 2008. Vol. 4, iss. 1. P. 57–67.
23. Joanny J. F., Prost J. Active gels as a description of the actin-myosin cytoskeleton // HFSP J. 2009. Vol. 3, № 2. P. 94–104.
24. Guy R. D., Nakagaki T., Wright G. B. Flow-induced channel formation in the cytoplasm of motile cells // Phys. Rev. E. 2011. Vol. 84. P. 016310.
25. De Lacy C. B., Adamatzky A. Assessing the chemotaxis behavior of Physarum Polycephalum to a range of simple volatile organic chemicals // Commun. Integr. Biol. Communicative and Intergrative Biology. 2013. Vol. 6, iss. 5. P. e25030.
26. Avsievich T. I., Frolov S. V., Proskurin S. G. Spectral characteristics of shuttle self-oscillating endoplasmic motility in slime mold plasmodium // Optics and Spectroscopy. 2016. Vol. 120, iss. 1. P. 70–75.
27. Mustacich R. V., Ware B. R. Observation of protoplasmic streaming by laser-light scattering // Phys. Rev. Lett. 1974. Vol. 33, iss. 11. P. 617–620.
28. Mustacich R. V., Ware B. R. Velocity distributions of the streaming protoplasm in Nitella fl exilis // Biophys. J. 1977. Vol. 17, iss. 3. P. 229–241.
29. Durst F., Melling A., James H. Whitelaw. Principles and practice of laser-doppler anemometry. London UK : Academic Press, 1976. 405 p.
30. Порошина М. Ю., Приезжев А. В., Романовский Ю. М. Фото-рецепция и автоколобательная подвижность живой клетки // Биофизика. 1989. Т. 34, вып. 6. С. 980–984.
31. Теплов В. А., Митрофанов В. В., Романовский Ю. М.. Синхронизация механохимических автоколебаний в плазмодии Physarum polycephalum периодическими внешними воздействиями // Биофизика. 2005. Т. 50, № 4. С. 704–712.
32. Авcиевич Т. И., Фpолов C. В., Пpоcкуpин C. Г. Влияние ингибитоpов клеточного дыxания на авто- колебательную подвижноcть плазмодия Physarum polycephalum // Биофизика. 2016. Т. 61, вып. 1. C. 68–77.
33. Соколова И. А., Шахназаров А. А., Тимкина М. И., Полякова М. С., Приезжев А. В., Пpоcкуpин C. Г., Савченко Н. Б., Бикулова К. Ф. Уменьшение гемоди- намического сопротивления в артериолах брыжейки крысы после введения полиэтилен оксида Polyox WSR-301 // Бюл. экспериментальной биологии и медицины. 1993. № 11. C. 552–555.
34. Fisher Y. L., Nogueira F., Salles D. Diagnostic ophthalmic ultrasonography // Duane’s Foundations of Clinical Ophthalmology. 15th ed. / eds. W. Tasman, E. A. Jaeger. Philadelphia, Pa : Lippincott Williams & Wilkins, 2009. Chap. 108.
35. Ouriev B., Windhab E. Novel ultrasound based time averaged fl ow mapping method for die entry visualisation in fl ow of highly concentrated shear-thinning and shearthickenning suspentions // Measurement Science and Technology. 2003. Vol. 14, iss. 1. P. 140–147.
36. Rychagov M. N., Ruchkin S. V., Tereshchenko S. A., Podgaetsky V. M., Selishchev S. V. Imaging of fl uid fl ow by tomographic reconstruction using enhanced multipath ultrasonic measurements // Proc. of IEEE Ultrasonic Simposium. Honolulu, HI, USA, 2003. P. 803–806.
37. Proskurin S. G., He Y., Wang R. K. Doppler optical coherence imaging of converging fl ow // Physics in Medicine and Biology. 2004. Vol. 49, iss. 7. P. 1265–1276.
38. Проскурин С. Г. Доплеровская микроскопия знако- переменных нестационарных потоков в живых объектах : дис. … канд. физ.-мат. наук. М., 1993. 110 с.
39. Теплов В. А., Бейлина М. В., Евдокимов С. И., Приезжев А. В., Романовский Ю. М. Автоволновые механизмы внутриклеточной подвижности // Автоволновые процессы в системах с диффузией : сб. ст. / под ред. М. Т. Грехова ; Ин-т прикладной физики АН СССР. Горький, 1981. С. 190–201.
40. Ueda T., Matsumoto K., Akitaya T., Kobatake Y. Spatial and temporal organization of intracellular adenosine nucleotide and cyclic nucleotides in relation to rhythmic motility in Physarum polycephalum // Exp. Cell Res. 1986. Vol. 162, iss. 2. P. 486–494.
41. Mazur A., Teplov V. A. Surface oscillations in physarum polycephalum – computer simulation and comparison with the local infl uence of the respiratory inhibitors // Acta Protozoologica. 1991. Vol. 30, iss. 2. P. 87–92.
42. Hoang H.T.K., Akihiro N., Sakae A. Effects of KCN, SHAM and oxygen concentrations on respiratory properties of purifi ed mitochondria isolated from ananascomosus (pineapple) and kalanchoeedaigremontiana // Plant Prod. Science. 2005. Vol. 8, iss. 4. P. 383–392.
43. Brooksby B., Jiang S., Dehghani H., Pogue B. W., Paulsen K. D., Weaver J., Kogel C., Poplack S. P. Combining near-infrared tomography and magnetic resonance imaging to study in vivo breast tissue : implementation of a Laplacian-type regularization to incor-porate magnetic resonance structure // J. Biomed. Opt. 2005. Vol. 10, iss. 5. P. 051504.
44. Proskurin S.G., Wang R.K. One specifi c velocity visualization in fl ows with complex geometry // Proc. of SPIE. 2005. Vol. 5696. P. 129–135.
