Предложен новый неинвазивный метод определения содержания влаги в кожном покрове

Результаты исследования опубликованы в Journal of Biophotonics. Избыток или, наоборот, нехватка воды в кожном покрове человека может быть признаком различных патологий, например, отека, вызванного скоплением жидкости, или обезвоживания, которое также может вызывать проблемы, в том числе косметического характера.

Сегодня для мониторинга содержания воды в коже используются электрические, механические и спектроскопические методы, однако точных неинвазивных методов, которые удовлетворяли бы клиническим требованиям по разрешающей способности и глубине зондирования, до сих пор не существует.

Аспирант Центра Сколтеха по фотонике и квантовым материалам (CPQM) Сергей Перков и его коллеги решили проверить, может ли оптоакустический метод применяться в клинической практике. В процессе оптоакустического мониторинга ткань подвергают воздействию импульсного светового излучения.

При поглощении излучения происходит термоупругое расширение ткани, которое служит источником ультразвукового сигнала. Предыдущие исследования показали, что метод оптоакустической спектроскопии позволяет определять содержание гемоглобина, меланина и воды в тканях. В своей работе ученые решили выяснить, можно ли этот метод использовать на моделях (фантомах) тканей и на коже добровольца in vivo.

«Метод оптоакустической спектроскопии безопасен для клинического использования, поскольку количество поглощаемой биологической тканью энергии, необходимой для детекции акустического сигнала, относительно невелико. Преимущество оптоакустической спектроскопии в сравнении с другими оптическими методами заключается в том, что лазерное излучение необходимо доставить до поглощающего его участка ткани (области интереса), который в дальнейшем является источником ультразвукового сигнала (в мегагерцовой области), ослабление которого биологических тканях не столь значительно, по сравнению со светом.

При использовании чисто оптических методов лазерное излучение (рассеянное или отраженное) несущее полезную информацию об объекте должно пройти обратный путь от области интереса до оптического детектора, что сопровождается существенными потерями», − поясняет соавтор статьи, профессор Сколтеха Дмитрий Горин.

Исследователи приготовили двухслойные модели (фантомы) ткани кожи из желатина и молока, а в некоторых из них, изменив содержание воды, имитировали отек под эпидермисом. Они также протестировали оптоакустический метод на запястьях здорового добровольца без признаков отека. Полученные данные хорошо согласуются с ранее опубликованной информацией о содержании воды в коже, полученной другими методами. Исследователям также удалось определить оптимальные длины волн для оптоакустического мониторинга содержания воды в коже.

На следующем этапе исследователи планируют провести аналогичные эксперименты in vivo на реальных отеках, а также использовать несколько длин волн лазера для генерации сигнала, чтобы попытаться получить количественную оценку воды в различных слоях кожи. Дальнейшие исследования будут проводиться в сотрудничестве с профессором Медицинского отделения Техасского университета (UTMB Galveston) Ринатом Есеналиевым. 

Сколтех

365 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше