Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
— расчёт индикатрис однократного рассеяния для модифицированных овалов Кассини, моделирующих эритроцитарные агрегаты, позволяет получить зависимость интегральной интенсивности рассеянного назад излучения от величины линейного агрегата, состоящего не более, чем из 20-ти одиночных частиц;
— исследование влияния угла наклона и показателя асферичности частиц на величину асимметрии индикатрисы рассеяния для случая ориентированных в пространстве больших «мягких» частиц показывает, что деформация реальных частиц и их ориентация в потоке ответственны за величину асимметрии рассеяния, т. е. возрастание показателя асимметрии может быть обусловлено как деформацией частиц, так и переориентацией их в потоке. По форме кривой асимметрии можно судить об угле наклона частицы и её показателе асферичности. Так, при увеличении угла наклона частицы наблюдается уменьшение диапазона углов рассеяния, для которых показатель асимметрии превосходит единицу, в сторону больших углов рассеяния. При этом диапазон углов, для которых показатель асимметрии отличен от единицы, одинаков для частиц с различными показателями асферичности. Однако величина показателя асимметрии возрастает при уменьшении показателя асферичности;
— хорошее качественное соответствие результатов, получаемых на базе приближения геометрической оптики и гибридной аппроксимации, даёт право сделать вывод о применимости метода ГО для расчёта асимметрии индикатрисы рассеяния большими «мягкими» ориентированными частицами произвольных форм. С помощью метода ГО показано, что причиной возникновения асимметрии индикатрисы рассеяния является асимметрия в угловой зависимости отражённого от частицы излучения;
— результаты расчёта элементов МРС на базе гибридной аппроксимации, использующей соотношения аппроксимации РГД, хорошо соответствуют экспериментальным данным и теоретическим выводам, полученным при расчётах по методу Т-матриц.
п>-
Глава 3
ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОКРАТНОГО РАССЕЯНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ БОЛЬШИХ «МЯГКИХ» НЕСФЕРИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ДЛЯ СЛУЧАЯ ИХ СПОНТАННОЙ АГРЕГАЦИИ
Рассмотрим процесс многократного рассеяния лазерного зондирую-
щего излучения агрегирующей суспензией больших «мягких» несферических частиц. Здесь будем использовать основные результаты и выводы, полученные в предыдущей главе для случая однократного рассеяния излучения хаотично ориентированными частицами. Поскольку для построения модели среды необходимо задаться некоторой кинетикой агрегации, а также в силу того, что все результаты главы 2 получены для частиц, форма которых близка к сфероиду или двояковогнутому диску (например, эритроциты в цельной крови), то будем использовать имеющиеся в литературе сведения о кинетике агрегации эритроцитов в цельной крови. Нужно отметить, что имеется большое число экспериментальных работ по изучению сигнала светорассеяния от концентрированной агрегирующей суспензии эритроцитов. Так, показано, что по временной зависимости сигнала обратного светорассеяния от агрегирующей суспензии эритроцитов можно проводить раннюю диагностику заболеваний или получать информацию о воздействии лекарственных или иных препаратов на организм пациента. Очевидно, что сигнал обратного светорассеяния несёт при этом информацию о клетках крови и кинетике их агрегации. Поэтому очень важной задачей является выяснение зависимости кинетики агрегации, формы частиц и их агрегатов на кинетику обратного светорассеяния.
В связи с вышесказанным все дальнейшие выводы и результаты настоящей главы будут посвящены вычислению кинетики обратного светорассеяния от агрегирующей суспензии эритроцитов и выявлению её связи с кинетикой агрегации частиц и формой агрегатов красных кровяных телец. Также будет проведена оценка влияния тепловых движений частиц на процесс агрегации.
Для построения модели рассеяния излучения на агрегирующей суспензии эритроцитов необходимо знать зависимость роста эритро-цитарных агрегатов, точнее увеличение числа эритроцитов в агрегате, от времени N(t). Как отмечалось во второй главе, строгой теории
агрегации эритроцитов пока не существует, и точная зависимость N(t) неизвестна.
Широко распространённым является гамма-распределение биологических частиц по размерам [19]. При этом следует отметить, что теоретически получаемые кривые для кинетики агрегации эритроцитов [142] качественно схожи с таковыми гамма-распределения. Воспользуемся частным случаем этого распределения.
Будем считать, что плотность распределения определяется функцией F:
F(N) = N-exp(-aN),
где iV-число эритроцитов в агрегате, максимальное значение которого увеличивается пропорционально времени: iVmax = 1 + f3t. Коэффициент /3 рассчитывается из экспериментальных данных: за время порядка 15 секунд обычно образуются линейные агрегаты, включающие не более 20 эритроцитов. Показатель а при экспоненте подбирается таким образом, чтобы полученные кривые временной зависимости интенсивности излучения, рассеянного в диапазоне углов 110° 9 140°,
соответствующему конструкции детектирующей головки прибора, совпадали с экспериментальными [40, 41, 43]. Достоинством гамма-рас-пределения является то, что при увеличении параметра iVmax максимум распределения смещается в сторону больших значений N, что имеет место при реальном процессе агрегации, а также данное распределение имеет всего один параметр подгонки а. Характер гамма-распределения эритроцитарных агрегатов по размерам в различные моменты времени после начала процесса агрегации представлен на рис. 3.1.
