Университет ИТМО, Санкт-Петербург E-mail:

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ НА
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ В ТГЦ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ
С.И. Гусев, М.А. Боровкова, Е.А. Стрепитов, М.К. Ходзицкий
Университет ИТМО, Санкт-Петербург
E-mail: mail@gusev-spb.ru
Число больных сахарным диабетом стремительно растёт (230 млн в
2010 году, а, согласно прогнозам, к 2025 году их количество достигнет 460
млн) [1]. У больных диабетом резко вырастает риск осложнений сердечнососудистой системы – до 20 раз. [1] Степень осложнений напрямую связана с
качеством контроля уровня глюкозы в крови. В настоящий момент наиболее
распространённым способом контроля уровня глюкозы является измерение
глюкометром, которое требует прокола пальца пациента. Однако каждый
прокол – это риск внесения инфекции, огрубление кожи, дискомфорт
больного.
Использование неинвазивных методов способно избавить диабетиков
примерно от 1500 проколов кожи в год. Многие биомолекулы имеют
характерные сигнатурные частоты в терагерцовом (ТГц) диапазоне, по
которым можно выявить их наличие или определить концентрацию. [2,3]
Поэтому в данной работе предполагается изучить оптические свойства крови
в ТГц диапазоне частот для того, чтобы определить влияние на кровь ТГц
излучения. Данные результаты предполагается использовать для разработки
неинвазивной методики контроля уровня глюкозы методами ТГц
спектроскопии во временной области.
На рис. 1-2 показаны некоторые результаты проведённых
экспериментов:
Рис. 1. Зависимость показателя преломления от временного
интервала между забором образца крови и проведением измерения
Рис. 2. Зависимость показателя преломления
от концентрации глюкозы в крови
Двойная модель Дебая может быть использована для аппроксимации
дисперсии комплексной диэлектрической проницаемости среды с высокой
степенью точности. Эта модель описывается следующими пятью
параметрами:
статической
диэлектрической
константой,
которая
соответствует низкому частотному пределу, оптической диэлектрической
константой,
соответствующей
высокому
частотному
пределу,
промежуточной константой, а также двумя временами релаксации,
описывающими протекание быстрых и медленных процессов. [4,5].
Определение данных параметров играет важную роль в анализе
биологических объектов и позволяет выявлять особенности их
внутриклеточного строения и протекающих в них процессов.
Исследуемые образцы были представлены как соединение нескольких
компонентов: ткань, вода и дегидратированная кровь. Таким образом, с
помощью теории эффективной среды, используя экспериментально
полученные дисперсии диэлектрических проницаемостей всех составляющих
и итерационный алгоритм, были получены значения концентраций для
каждого из компонентов.
Библиографический список
1. Med74.ru Сахарный диабет - цифры и факты. // Постоянная ссылка:
http://www.med74.ru/articlesprint249.html
2. Parrott, Edward Philip John, Yiwen Sun, and Emma Pickwell-MacPherson. Terahertz spectroscopy: Its future role in medical diagnoses. // Journal of Molecular Structure 2011 1006.1
66-76.
3. Nazarov, M. M., et al. Modification of terahertz pulsed spectrometer to study biological samples. // Saratov Fall Meeting 2006: Optical Technologies in Biophysics and Medicine VIII.
2007 International Society for Optics and Photonics.
4. Bao C. Q. Truong et al Debye Parameter Extraction for Characterizing Interaction of Terahertz Radiation With Human Skin Tissue // IEEE Transactions On Biomedical Engineering, 2013, 60, №6, pp. 1528-1537
5. Cecilie Rønne et al Investigation of the temperature dependence of dielectric relaxation in
liquid water by THz reflection spectroscopy and molecular dynamics simulation // Journal of
Chemical Physics, 1997, 107, №14, pp. 5319-5331.
Сведения об авторах
Гусев Святослав Игоревич – аспирант, дата рождения: 20.07.1991г,
эл. почта: mail@gusev-spb.ru ,
тел.: +7 (950) 009 28 99;
Боровкова Мария Анатольевна – студент, дата рождения: 13.11.1992г,
эл. почта: maria.mary92@mail.ru , тел.: +7 (911) 180 18 89;
Стрепитов Евгений Александрович – студент,
эл. почта: e-strep@yandex.ru ,
тел.: +7 (921) 424 19 55;
Ходзицкий Михаил Константинович – к.ф.-м.н., к.т.н., доцент, 03.03.1984г,
эл. почта: khodzitskiy@yandex.ru , тел.: +7 (931) 261 63 92.
Вид доклада: устный