zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1862Research ArticleСПЕКТРОСКОПИЯ В БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕSPECTROSCOPY IN BIOLOGY AND MEDICINEСпектроскопия комбинационного рассеяния в эндоскопии: развитие существующих решенийRaman Spectroscopy in Endoscopy: Development of Existing SolutionsБелыхА. Ю.BelykhA. Yu.

Москва

Moscow

ХохловД. Д.KhokhlovD. D.

Москва

Moscow

khokhlov.dd@ntcup.ruПожарВ. Э.PozharV. E.

Москва

Moscow

Научно-технологический центр уникального приборостроения РАНScientific and Technological Center for Unique Instrumentation of the Russian Academy of Sciences202520052025923386394Copyright © Белых А.Ю., Хохлов Д.Д., Пожар В.Э., 20252025Белых А.Ю., Хохлов Д.Д., Пожар В.Э.Belykh A.Y., Khokhlov D.D., Pozhar V.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1862

Представлен сравнительный анализ существующих эндоскопических средств спектроскопии комбинационного рассеяния. Описаны их возможности и характерные ограничения. Предложена схема перспективного эндоскопического спектрометра комбинационного рассеяния на основе акустооптического дефлектора и составного волоконного жгута.

This paper presents a comparative analysis of existing endoscopic means of Raman spectroscopy. Their capabilities and characteristic limitations are described. A diagram of a promising endoscopic Raman spectrometer based on an acousto-optical deflector and a composite fiber bundle is proposed.

спектроскопия комбинационного рассеянияизображающая спектрометрияэндоскопическая диагностикаакустооптический дефлектороптоволоконный световодRaman spectroscopyimaging spectrometryendoscopic diagnosticsacousto-optical deflectorfiber optic light guideРабота выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках исследовательской тематики молодежной лаборатории “Оптические зондовые приборы и методы технической и биомедицинской диагностики” (FFNS-2024-0002)ReferencesA. Cantarero. Proc. Mater. Sci., 9 (2015) 113—122A. Cantarero. Proc. Mater. Sci., 9 (2015) 113—122M. Deluca, H. Hu, M. N. Popov, J. Spitaler, T. Dieing. Commun. Mater., 4, N 1 (2023)M. Deluca, H. Hu, M. N. Popov, J. Spitaler, T. Dieing. Commun. Mater., 4, N 1 (2023)N. Terakado, R. Sasaki, Y. Takahashi, T. Fujiwara, S. Orihara, Y. Orihara. Commun. Phys., 3, N 1 (2020)N. Terakado, R. Sasaki, Y. Takahashi, T. Fujiwara, S. Orihara, Y. Orihara. Commun. Phys., 3, N 1 (2020)X. Ma, X. Sun, H. Wang, Y. Wang, D. Chen, Q. Li. Front. Chem., 6 (2018)X. Ma, X. Sun, H. Wang, Y. Wang, D. Chen, Q. Li. Front. Chem., 6 (2018)K. C. Shah, M. B. Shah, S. J. Solanki, V. D. Makwana, D. K. Sureja, A. K. Gajjar, K. B. Bodiwala, T. M. Dhameliya. J. Mol. Struct., 1278 (2023) 134914K. C. Shah, M. B. Shah, S. J. Solanki, V. D. Makwana, D. K. Sureja, A. K. Gajjar, K. B. Bodiwala, T. M. Dhameliya. J. Mol. Struct., 1278 (2023) 134914A. Arroyo-Cerezo, A. M. Jiménez-Carvelo, A. González-Casado, I. Ruisánchez, L. Cuadros-Rodríguez. Food Control, 146 (2023) 109522A. Arroyo-Cerezo, A. M. Jiménez-Carvelo, A. González-Casado, I. Ruisánchez, L. Cuadros-Rodríguez. Food Control, 146 (2023) 109522A. Candeias, J. M. Madariaga. J. Raman Spectrosc., 50, N 2 (2019) 137—142A. Candeias, J. M. Madariaga. J. Raman Spectrosc., 50, N 2 (2019) 137—142S. Celik, T. Akyuz, S. Akyuz, A. E. Ozel, S. Kecel-Gunduz, S. Basaran. Журн. прикл. спектр., 85, № 1 (2018) 172—178S. Celik, T. Akyuz, S. Akyuz, A. E. Ozel, S. Kecel-Gunduz, S. Basaran. Журн. прикл. спектр., 85, № 1 (2018) 172—178M. Romani, S. Almaviva, F. Colao, R. Fantoni, M. Marinelli, A. Pasqualucci, A. Puiu, G. Verona-Rinati. Журн. прикл. спектр., 86, № 2 (2019) 327—336M. Romani, S. Almaviva, F. Colao, R. Fantoni, M. Marinelli, A. Pasqualucci, A. Puiu, G. Verona-Rinati. Журн. прикл. спектр., 86, № 2 (2019) 327—336E.-R. Mojica, Z. Dai. Talanta Open, 6 (2022) 100124E.-R. Mojica, Z. Dai. Talanta Open, 6 (2022) 100124N. George, H. Singh, R. Jotaniya, S. R. Pandya. Forensic Sci. Int., 340 (2022) 111441N. George, H. Singh, R. Jotaniya, S. R. Pandya. Forensic Sci. Int., 340 (2022) 111441S. Chauhan, S. Sharma. Forensic Science, Medicine and Pathology (2023), doi: 10.1007/s12024-02300660-zS. Chauhan, S. Sharma. Forensic Science, Medicine and Pathology (2023), doi: 10.1007/s12024-02300660-zD. DePaoli, É. Lemoine, K. Ember, M. Parent, M. Prud’homme, L. Cantin, K. Petrecca, F. Leblond, D. Côté. J. Biomed. Opt., 25, N 5 (2020) 050901D. DePaoli, É. Lemoine, K. Ember, M. Parent, M. Prud’homme, L. Cantin, K. Petrecca, F. Leblond, D. Côté. J. Biomed. Opt., 25, N 5 (2020) 050901D. W. Shipp, F. Sinjab, I. Notingher. Adv. Opt. Photon., 9, N 2 (2017) 315D. W. Shipp, F. Sinjab, I. Notingher. Adv. Opt. Photon., 9, N 2 (2017) 315L. Shi, A. A. Fung, A. Zhou. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery, 11, N 3 (2020) 1078—1101L. Shi, A. A. Fung, A. Zhou. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery, 11, N 3 (2020) 1078—1101И. А. Братченко. Мультимодальный флуоресцентный и Рамановский спектральный анализ тканей кожи человека и методы машинного обучения для диагностики новообразований кожи и патологий почек, дис. … д-ра физ.-мат. наук, Самара (2022)И. А. Братченко. Мультимодальный флуоресцентный и Рамановский спектральный анализ тканей кожи человека и методы машинного обучения для диагностики новообразований кожи и патологий почек, дис. … д-ра физ.-мат. наук, Самара (2022)H. P. S. Heng, C. Shu, W. Zheng, K. Lin, Z. Huang. Translational Biophoton., 3, N 1 (2021)H. P. S. Heng, C. Shu, W. Zheng, K. Lin, Z. Huang. Translational Biophoton., 3, N 1 (2021)H. Noothalapati, K. Iwasaki, T. Yamamoto. Spectrochim. Acta, Part A: Mol. and Biomol. Spectroscopy, 258 (2021) 119818H. Noothalapati, K. Iwasaki, T. Yamamoto. Spectrochim. Acta, Part A: Mol. and Biomol. Spectroscopy, 258 (2021) 119818N. Sharma, N. Takeshita, K. Y. Ho. Clin. Endoscopy, 49, N 5 (2016) 404—407N. Sharma, N. Takeshita, K. Y. Ho. Clin. Endoscopy, 49, N 5 (2016) 404—407C. L. Zavaleta, E. Garai, J. T. C. Liu, S. Sensarn, M. J. Mandella, D. Van De Sompel, S. Friedland, J. Van Dam, C. H. Contag, S. S. Gambhir. Proc. Nat. Acad. Sci., 110, N 25 (2013) E2288—E2297C. L. Zavaleta, E. Garai, J. T. C. Liu, S. Sensarn, M. J. Mandella, D. Van De Sompel, S. Friedland, J. Van Dam, C. H. Contag, S. S. Gambhir. Proc. Nat. Acad. Sci., 110, N 25 (2013) E2288—E2297E. Cordero. J. Biomed. Opt., 23, N 7 (2018) 071210E. Cordero. J. Biomed. Opt., 23, N 7 (2018) 071210Эндоскопы: учебное пособие. 2-е изд., под ред. Т. Н. Хацевич, И. О. Михайлова, Новосибирск, СГГА (2012)Эндоскопы: учебное пособие. 2-е изд., под ред. Т. Н. Хацевич, И. О. Михайлова, Новосибирск, СГГА (2012)H. Sakr, Y. Chen, G. T. Jasion, T. D. Bradley, J. R. Hayes, H. C. H. Mulvad, I. A. Davidson, E. Numkam Fokoua, F. Poletti. Nature Commun., 11, N 1 (2020) 6030H. Sakr, Y. Chen, G. T. Jasion, T. D. Bradley, J. R. Hayes, H. C. H. Mulvad, I. A. Davidson, E. Numkam Fokoua, F. Poletti. Nature Commun., 11, N 1 (2020) 6030J. R. Taylor. J. Biomed. Opt., 21, N 6 (2016) 061010J. R. Taylor. J. Biomed. Opt., 21, N 6 (2016) 061010I. Gusachenko, M. Chen, K. Dholakia. Opt. Express, 25, N 12 (2017) 13782—13798I. Gusachenko, M. Chen, K. Dholakia. Opt. Express, 25, N 12 (2017) 13782—13798Y. W. Wang, A. Khan, S. Y. Leigh, D. Wang, Y. Chen, D. Meza, J. T. C. Liu. Biomed. Opt. Express, 5, N 9 (2014) 2883Y. W. Wang, A. Khan, S. Y. Leigh, D. Wang, Y. Chen, D. Meza, J. T. C. Liu. Biomed. Opt. Express, 5, N 9 (2014) 2883E. Garai, S. Sensarn, C. L. Zavaleta, N. O. Loewke, S. Rogalla, M. J. Mandella, S. A. Felt, S. Friedland, J. T. C. Liu, S. S. Gambhir, C. H. Contag. PLOS One, 10, N 4 (2015) e0123185E. Garai, S. Sensarn, C. L. Zavaleta, N. O. Loewke, S. Rogalla, M. J. Mandella, S. A. Felt, S. Friedland, J. T. C. Liu, S. S. Gambhir, C. H. Contag. PLOS One, 10, N 4 (2015) e0123185A. Lombardini, V. Mytskaniuk, S. Sivankutty, E. R. Andresen, X. Chen, J. Wenger, M. Fabert, N. Joly, F. Louradour, A. Kudlinski, H. Rigneault. Light: Sci. Appl., 7, N 1 (2018) 10A. Lombardini, V. Mytskaniuk, S. Sivankutty, E. R. Andresen, X. Chen, J. Wenger, M. Fabert, N. Joly, F. Louradour, A. Kudlinski, H. Rigneault. Light: Sci. Appl., 7, N 1 (2018) 10E. P. Ayala, Y. Wu, K. Rabenorosoa, Y. Le Gorrec. IEEE/ASME Transact. on Mechatronics, 28, N 1 (2023) 385—395E. P. Ayala, Y. Wu, K. Rabenorosoa, Y. Le Gorrec. IEEE/ASME Transact. on Mechatronics, 28, N 1 (2023) 385—395L. V. Doronina-Amitonova, I. V. Fedotov, A. B. Fedotov, A. M. Zheltikov. Appl. Phys. Lett., 102, N 16 (2013)L. V. Doronina-Amitonova, I. V. Fedotov, A. B. Fedotov, A. M. Zheltikov. Appl. Phys. Lett., 102, N 16 (2013)K. Hirose, S. Fukushima, T. Furukawa, H. Niioka, M. Hashimoto. APL Photon., 3, N 9 (2018) 092407K. Hirose, S. Fukushima, T. Furukawa, H. Niioka, M. Hashimoto. APL Photon., 3, N 9 (2018) 092407P. Zirak, G. Matz, B. Messerschmidt, T. Meyer, M. Schmitt, J. Popp, O. Uckermann, R. Galli, M. Kirsch, M. J. Winterhalder, A. Zumbusch. APL Photon., 3, N 9 (2018)P. Zirak, G. Matz, B. Messerschmidt, T. Meyer, M. Schmitt, J. Popp, O. Uckermann, R. Galli, M. Kirsch, M. J. Winterhalder, A. Zumbusch. APL Photon., 3, N 9 (2018)J. Trägårdh, T. Pikálek, M. Šerý, T. Meyer, J. Popp, T. Čižmár. Opt. Express, 27, N 21 (2019) 30055J. Trägårdh, T. Pikálek, M. Šerý, T. Meyer, J. Popp, T. Čižmár. Opt. Express, 27, N 21 (2019) 30055L. V. Amitonova, J. F. De Boer. Opt. Express, 28, N 3 (2020) 3779L. V. Amitonova, J. F. De Boer. Opt. Express, 28, N 3 (2020) 3779T. Čižmár, K. Dholakia. Opt. Express, 19, N 20 (2011) 18871—18884T. Čižmár, K. Dholakia. Opt. Express, 19, N 20 (2011) 18871—18884G. R. B. E. Römer, P. Bechtold. Phys. Proc., 56 (2014) 29—39G. R. B. E. Römer, P. Bechtold. Phys. Proc., 56 (2014) 29—39A. I. Morozov, A. S. Machikhin, A. B. Kozlov, V. E. Pozhar. J. Opt. Technol., 90, N 11 (2023) 679—683A. I. Morozov, A. S. Machikhin, A. B. Kozlov, V. E. Pozhar. J. Opt. Technol., 90, N 11 (2023) 679—683S. N. Antonov, V. A. Kotelnikov. Phys. Astronomy Int. J., 3, N 6 (2019) 235—249S. N. Antonov, V. A. Kotelnikov. Phys. Astronomy Int. J., 3, N 6 (2019) 235—249Теория и практика современной акустооптики, под ред. В. Я. Молчанова, Ю. И. Китаева, А. И. Колесникова, В. Н. Нарвера, А. З. Розенштейна, Н. П. Солодовникова, К. Г. Шаповаленко, Москва, МИСиС (2015)Теория и практика современной акустооптики, под ред. В. Я. Молчанова, Ю. И. Китаева, А. И. Колесникова, В. Н. Нарвера, А. З. Розенштейна, Н. П. Солодовникова, К. Г. Шаповаленко, Москва, МИСиС (2015)D. Wei, S. Chen, Q. Liu. Appl. Spectrosc. Rev., 50, N 5 (2015) 387—406D. Wei, S. Chen, Q. Liu. Appl. Spectrosc. Rev., 50, N 5 (2015) 387—406Design and Fabrication of Acousto-Optic Devices, Eds. A. Goutzoulis, D. R. Pape, S. Kulakov, Boca Raton, FL: CRC Press (1994)Design and Fabrication of Acousto-Optic Devices, Eds. A. Goutzoulis, D. R. Pape, S. Kulakov, Boca Raton, FL: CRC Press (1994)Ю. В. Костина, О. Ю. Русакова, Л. А. Михалицын, Г. Н. Бондаренко. Петролеомика, 3, N 1 (2023) 2—34Ю. В. Костина, О. Ю. Русакова, Л. А. Михалицын, Г. Н. Бондаренко. Петролеомика, 3, N 1 (2023) 2—34S. Mosca, C. Conti, N. Stone, P. Matousek. Nature Reviews Methods Primers, 1, N 1 (2021) 21S. Mosca, C. Conti, N. Stone, P. Matousek. Nature Reviews Methods Primers, 1, N 1 (2021) 21J. Dai, X. He, Z. Li, K. Li, T. Yang, Z. Ran, L. Yin, Y. Chen, X. Zou, D. Fang, G. Peng. Photon. Sensors, 9, N 1 (2019) 53—59J. Dai, X. He, Z. Li, K. Li, T. Yang, Z. Ran, L. Yin, Y. Chen, X. Zou, D. Fang, G. Peng. Photon. Sensors, 9, N 1 (2019) 53—59M. Pinto, K. C. Zorn, J.-P. Tremblay, J. Desroches, F. Dallaire, K. Aubertin, E. Marple, C. Kent, F. Leblond, D. Trudel, F. Lesage. J. Biomed. Opt., 24, N 2 (2019) 1M. Pinto, K. C. Zorn, J.-P. Tremblay, J. Desroches, F. Dallaire, K. Aubertin, E. Marple, C. Kent, F. Leblond, D. Trudel, F. Lesage. J. Biomed. Opt., 24, N 2 (2019) 1C. M. Penney, L. M. Goldman, M. Lapp. Nature Phys. Sci., 235, N 58 (1972) 110—112C. M. Penney, L. M. Goldman, M. Lapp. Nature Phys. Sci., 235, N 58 (1972) 110—112Modern Raman Spectroscopy: a Practical Approach, Ed. E. Smith, G. Dent, Hoboken, Wiley (2004)Modern Raman Spectroscopy: a Practical Approach, Ed. E. Smith, G. Dent, Hoboken, Wiley (2004)J. Wang, K. Lin, W. Zheng, K. Yu Ho, M. Teh, K. Guan Yeoh, Z. Huang. Sci. Rep., 5, N 1 (2015) 12957J. Wang, K. Lin, W. Zheng, K. Yu Ho, M. Teh, K. Guan Yeoh, Z. Huang. Sci. Rep., 5, N 1 (2015) 12957G. Ziegelberger. Health Phys., 105, N 3 (2013) 271—295, doi: 10.1097/HP.0b013e3182983fd4G. Ziegelberger. Health Phys., 105, N 3 (2013) 271—295, doi: 10.1097/HP.0b013e3182983fd4A. Downes, A. Elfick. Sensors, 10, N 3 (2010) 1871—1889A. Downes, A. Elfick. Sensors, 10, N 3 (2010) 1871—1889B. G. Bentz, J. Diaz, T. A. Ring, M. Wade, K. Kennington, D. M. Burnett, R. Mcclane, F. A. Fitzpatrick. Cancer Prevention Res., 3, N 4 (2010) 529—538B. G. Bentz, J. Diaz, T. A. Ring, M. Wade, K. Kennington, D. M. Burnett, R. Mcclane, F. A. Fitzpatrick. Cancer Prevention Res., 3, N 4 (2010) 529—538O. Liang, Y.-H. Xie. Multidisciplinary Cancer Investigation, 5, N 1 (2021) 1—12O. Liang, Y.-H. Xie. Multidisciplinary Cancer Investigation, 5, N 1 (2021) 1—12M. A. Tahir, N. E. Dina, H. Cheng, V. K. Valev, L. Zhang. Nanoscale, 13, N 27 (2021) 11593—11634M. A. Tahir, N. E. Dina, H. Cheng, V. K. Valev, L. Zhang. Nanoscale, 13, N 27 (2021) 11593—11634S. Hu, D. Brooks, D. Nemirovsky, P. Gupta, B. Chiu, M. Razavi. Ann. Esophagus, 7 (2023)S. Hu, D. Brooks, D. Nemirovsky, P. Gupta, B. Chiu, M. Razavi. Ann. Esophagus, 7 (2023)R. R. Jones, D. C. Hooper, L. Zhang, D. Wolverson, V. K. Valev. Nanoscale Res. Lett., 14, N 1 (2019)R. R. Jones, D. C. Hooper, L. Zhang, D. Wolverson, V. K. Valev. Nanoscale Res. Lett., 14, N 1 (2019)B. G. Saar, R. S. Johnston, C. W. Freudiger, X. S. Xie, E. J. Seibel. Opt. Lett., 36, N 13 (2011) 2396B. G. Saar, R. S. Johnston, C. W. Freudiger, X. S. Xie, E. J. Seibel. Opt. Lett., 36, N 13 (2011) 2396J. Lin, D. Lin, S. Qiu, Z. Huang, F. Liu, W. Huang, Y. Xu, X. Zhang, S. Feng. Talanta, 257 (2023) 124330J. Lin, D. Lin, S. Qiu, Z. Huang, F. Liu, W. Huang, Y. Xu, X. Zhang, S. Feng. Talanta, 257 (2023) 124330

The authors declare that there are no conflicts of interest present.