Od akých hodnôt závisí rozlíšenie mikroskopu? Rozlíšenie a zväčšenie mikroskopu. Optický systém mikroskopu
Rozlíšenie oka je obmedzené. Rozhodnutie charakterizovaný vyriešená vzdialenosť, t.j. minimálna vzdialenosť medzi dvoma susednými časticami, pri ktorej sú ešte viditeľné oddelene. Rozlíšená vzdialenosť voľným okom je asi 0,2 mm. Na zvýšenie rozlíšenia sa používa mikroskop. Na štúdium štruktúry kovov mikroskop prvýkrát použil v roku 1831 P. P. Anosov, ktorý študoval damaškovú oceľ, a neskôr, v roku 1863, Angličan G. Sorby, ktorý študoval meteoritové železo.
Povolená vzdialenosť je určená vzťahom:
Kde l- vlnová dĺžka svetla prichádzajúceho z predmetu štúdia do šošovky, n– index lomu média umiestneného medzi objektom a šošovkou a a- uhlová apertúra rovnajúca sa polovici uhla otvorenia zväzku lúčov vstupujúcich do šošovky, ktorá vytvára obraz. Táto dôležitá charakteristika šošovky je vyrytá na ráme šošovky.
Dobré objektívy majú maximálny uhol otvorenia a = 70° a sina » 0,94. Väčšina štúdií používa suché objektívy fungujúce na vzduchu (n = 1). Na zníženie rozlíšenej vzdialenosti sa používajú imerzné šošovky. Priestor medzi objektom a šošovkou je vyplnený priehľadnou kvapalinou (ponor) s vysokým indexom lomu. Typicky sa používa kvapka cédrového oleja (n = 1,51).
Ak vezmeme l = 0,55 µm pre viditeľné biele svetlo, potom minimálna rozlišovacia vzdialenosť svetelného mikroskopu je:
Rozlišovacia schopnosť svetelného mikroskopu je teda obmedzená vlnovou dĺžkou svetla. Šošovka zväčšuje medziobraz objektu, ktorý sa pozerá cez okulár, ako cez lupu. Okulár zväčšuje medziobraz objektu a nedokáže zvýšiť rozlíšenie mikroskopu.
Celkové zväčšenie mikroskopu sa rovná súčinu zväčšenia objektívu a okuláru. Metalografické mikroskopy sa používajú na štúdium štruktúry kovov s 20- až 2000-násobným zväčšením.
Začiatočníci robia bežnú chybu, keď sa snažia okamžite zobraziť štruktúru pri veľkom zväčšení. Treba mať na pamäti, že čím väčšie je zväčšenie objektu, tým menšia je plocha viditeľná v zornom poli mikroskopu. Preto sa odporúča začať štúdiu s použitím slabej šošovky, aby sa najskôr posúdila všeobecná povaha kovovej štruktúry na veľkej ploche. Ak začnete mikroanalýzu pomocou silnej šošovky, mnohé dôležité vlastnosti kovovej štruktúry si možno nevšimnete.
Po celkovom pohľade na štruktúru pri malých zväčšeniach mikroskopu sa vyberie šošovka s takým rozlíšením, aby bolo možné vidieť všetky potrebné najmenšie detaily štruktúry.
Okulár je zvolený tak, aby boli jasne viditeľné detaily štruktúry, zväčšené šošovkou. Ak zväčšenie okuláru nie je dostatočné, jemné detaily medziobrazu vytvoreného šošovkou nebudú cez mikroskop vidieť, a teda nebude využité plné rozlíšenie šošovky. Pri príliš veľkom zväčšení okuláru sa neodhalia nové štrukturálne detaily, zároveň budú rozmazané kontúry už identifikovaných detailov a zorné pole sa zúži. Vlastné zväčšenie okuláru je vyryté na jeho ráme (napríklad 7 x).
Mikroskop je určený na pozorovanie malých predmetov s väčším zväčšením a väčším rozlíšením ako poskytuje lupa. Optický systém mikroskopu pozostáva z dvoch častí: šošovky a okuláru. Šošovka mikroskopu vytvára skutočný zväčšený inverzný obraz objektu v prednej ohniskovej rovine okuláru. Okulár funguje ako lupa a vytvára virtuálny obraz v najlepšej pozorovacej vzdialenosti. Vo vzťahu k celému mikroskopu sa predmetný objekt nachádza v prednej ohniskovej rovine.
Zväčšenie mikroskopu
Činnosť mikrošošoviek je charakteristická jej lineárnym zväčšením: V ob = -Δ/F\" ob * F\" ob - ohnisková vzdialenosť mikrošošoviek * Δ - vzdialenosť medzi zadným ohniskom šošovky a predným ohniskom šošovky. okulár, nazývaný optický interval alebo optická dĺžka tubusu.
Obraz vytvorený objektívom mikroskopu v prednej ohniskovej rovine okuláru sa pozerá cez okulár, ktorý funguje ako lupa s viditeľným zväčšením:
G ok = ¼ F ok
Celkové zväčšenie mikroskopu sa určí ako súčin zväčšenia objektívu a zväčšenia okuláru: G=V približne *G približne
Ak je známa ohnisková vzdialenosť celého mikroskopu, jeho zdanlivé zväčšenie možno určiť rovnakým spôsobom ako pri lupe:
Zväčšenie moderných mikroskopických šošoviek je spravidla štandardizované a predstavuje sériu čísel: 10, 20, 40, 60, 90, 100 krát. Veľmi špecifické hodnoty majú aj zväčšenia okuláru, napríklad 10, 20, 30 krát. Všetky moderné mikroskopy majú súpravu objektívov a okulárov, ktoré sú špeciálne navrhnuté a vyrobené tak, aby do seba zapadali, aby sa dali kombinovať na dosiahnutie rôznych zväčšení.
Zorné pole mikroskopu
Zorné pole mikroskopu závisí od uhlového poľa okuláru ω , v rámci ktorej sa získa obraz pomerne dobrej kvality: 2y=500*tg(ω)/G *G - zväčšenie mikroskopu
Pre dané uhlové pole okuláru je lineárne pole mikroskopu v objektovom priestore menšie, čím väčšie je jeho zdanlivé zväčšenie.
Priemer výstupnej pupily mikroskopu
Priemer výstupnej pupily mikroskopu sa vypočíta takto:
kde A je predný otvor mikroskopu.
Priemer výstupnej pupily mikroskopu je zvyčajne o niečo menší ako priemer zrenice oka (0,5 - 1 mm).
Pri pozorovaní cez mikroskop musí byť zrenica oka zarovnaná s výstupnou pupilou mikroskopu.
Rozlíšenie mikroskopu
Jednou z najdôležitejších vlastností mikroskopu je jeho rozlišovacia schopnosť. Podľa Abbeho difrakčnej teórie závisí limit lineárneho rozlíšenia mikroskopu, teda minimálna vzdialenosť medzi bodmi na objekte, ktoré sú zobrazené ako samostatné, od vlnovej dĺžky a numerickej apertúry mikroskopu:
Maximálne dosiahnuteľné rozlíšenie optického mikroskopu možno vypočítať na základe výrazu pre apertúru mikroskopu. Ak vezmeme do úvahy, že maximálna možná hodnota sínusu uhla je jednota, potom pre priemernú vlnovú dĺžku môžeme vypočítať rozlíšenie mikroskopu: 
Existujú dva spôsoby, ako zvýšiť rozlíšenie mikroskopu: * Zväčšením apertúry objektívu, * Znížením vlnovej dĺžky svetla.
Ponorenie
Aby sa zväčšila apertúra šošovky, priestor medzi predmetným objektom a šošovkou je vyplnený takzvanou imerznou kvapalinou - priehľadnou látkou s indexom lomu väčším ako jedna. Ako taká kvapalina sa používa voda, cédrový olej, roztok glycerínu a ďalšie látky. Apertúry imerzných objektívov s vysokým zväčšením dosahujú hodnotu , potom bude maximálne dosiahnuteľné rozlíšenie imerzného optického mikroskopu. 
Aplikácia ultrafialových lúčov
Na zvýšenie rozlíšenia mikroskopu používa druhá metóda ultrafialové lúče, ktorých vlnová dĺžka je kratšia ako vlnová dĺžka viditeľných lúčov. V tomto prípade je potrebné použiť špeciálnu optiku, ktorá je priehľadná pre ultrafialové svetlo. Keďže ľudské oko nevníma ultrafialové žiarenie, je potrebné siahnuť buď po prostriedkoch, ktoré premieňajú neviditeľný ultrafialový obraz na viditeľný, alebo odfotografovať obraz v ultrafialových lúčoch. Pri vlnovej dĺžke bude rozlíšenie mikroskopu.
Okrem zvýšeného rozlíšenia má metóda pozorovania ultrafialovým svetlom aj ďalšie výhody. Živé objekty sú zvyčajne priehľadné vo viditeľnej oblasti spektra, a preto sú pred pozorovaním vopred zafarbené. Niektoré objekty (nukleové kyseliny, proteíny) však majú selektívnu absorpciu v ultrafialovej oblasti spektra, vďaka čomu môžu byť „viditeľné“ v ultrafialovom svetle bez zafarbenia.
Kvalita obrazu určený rozlíšenie mikroskopu, t.j. minimálna vzdialenosť, pri ktorej môže optika mikroskopu samostatne rozlíšiť dva blízko seba vzdialené body. rozlíšenie závisí od numerickej apertúry objektívu, kondenzora a vlnovej dĺžky svetla, ktorým je preparát osvetlený. Numerická apertúra (otvor) závisí od uhlovej apertúry a indexu lomu média umiestneného medzi prednou šošovkou objektívu a kondenzorom a preparátom.
Uhlová clona objektívu- toto je maximálny uhol (AOB), pod ktorým môžu lúče prechádzajúce prípravkom vstúpiť do šošovky. Numerická clona objektívu rovná súčinu sínusu polovice uhlovej apertúry a indexu lomu média umiestneného medzi sklíčkom a prednou šošovkou šošovky objektívu. N.A. = n sinα kde, N.A. - numerická apertúra; n je index lomu média medzi vzorkou a šošovkou; sinα je sínus uhla α rovný polovici uhla AOB v diagrame.
Apertúra suchých systémov (medzi predným objektívom a prípravkom vzduchu) teda nemôže byť väčšia ako 1 (zvyčajne nie viac ako 0,95). Médium umiestnené medzi preparátom a objektívom sa nazýva imerzná kvapalina alebo imerzia a objektív určený na prácu s imerznou kvapalinou sa nazýva imerzia. Vďaka ponoreniu s vyšším indexom lomu ako vzduch je možné zvýšiť numerickú apertúru šošovky a tým aj rozlíšenie.
Číselná clona šošoviek je vždy vyrytá na ich rámoch.
Rozlíšenie mikroskopu závisí aj od apertúry kondenzora. Ak považujeme clonu kondenzora za rovnajúcu sa clone objektívu, potom vzorec rozlíšenia má tvar R=λ/2NA, kde R je limit rozlíšenia; λ - vlnová dĺžka; N.A - numerická apertúra. Z tohto vzorca je zrejmé, že pri pozorovaní vo viditeľnom svetle (zelená časť spektra - λ = 550 nm) rozlíšenie (limit rozlíšenia) nemôže byť > 0,2 µm
Vplyv numerickej apertúry objektívu mikroskopu na kvalitu obrazu
Spôsoby zvýšenia optického rozlíšenia
Výber veľkého uhla svetelného kužeľa zo strany objektívu aj zo strany zdroja svetla. Vďaka tomu je možné zbierať viac lomených lúčov svetla z veľmi tenkých štruktúr v šošovke. Prvým spôsobom zvýšenia rozlíšenia je teda použitie kondenzora, ktorého číselná apertúra sa zhoduje s číselnou apertúrou objektívu.
Druhým spôsobom je použitie imerznej kvapaliny medzi šošovku predného objektívu a krycie sklo. Takto ovplyvňujeme index lomu prostredia n, popísaný v prvom vzorci. Jeho optimálna hodnota odporúčaná pre imerzné kvapaliny je 1,51.
Imerzné kvapaliny
Imerzné kvapaliny sú potrebné na zvýšenie numerickej apertúry a tým aj na zvýšenie rozlíšenia imerzných objektívov, špeciálne navrhnutých na prácu s týmito kvapalinami a podľa toho označených. Imerzné kvapaliny umiestnené medzi objektívom a preparátom majú vyšší index lomu ako vzduch. Svetelné lúče vychýlené najmenšími detailmi objektu sa preto pri výstupe z preparátu nerozptyľujú a vstupujú do šošovky, čo vedie k zvýšeniu rozlíšenia.
Existujú šošovky s ponorením do vody (označené bielym krúžkom), šošovky s olejovou imerziou (čierny krúžok), glycerínové imerzné šošovky (žltý krúžok) a monobrómnaftalénové imerzné šošovky (červený krúžok). Pri svetelnej mikroskopii biologických prípravkov sa používajú objektívy s vodnou a olejovou imerziou. Špeciálne quartz glycerolové imerzné objektívy prepúšťajú krátkovlnné ultrafialové žiarenie a sú určené pre ultrafialovú (nezamieňať s fluorescenčnou) mikroskopiu (teda na štúdium biologických objektov, ktoré selektívne absorbujú ultrafialové lúče). Monobromované naftalénové imerzné objektívy sa nepoužívajú v mikroskopii biologických objektov.
Destilovaná voda sa používa ako imerzná kvapalina pre šošovky s ponorením do vody a prírodný (cédrový) alebo syntetický olej s určitým indexom lomu sa používa ako imerzná kvapalina pre šošovky s olejovou imerziou.
Na rozdiel od iných imerzných kvapalín olejová imerzia je homogénna, pretože má index lomu rovnaký alebo veľmi blízky indexu lomu skla. Typicky sa tento index lomu (n) vypočíta pre špecifickú spektrálnu čiaru a špecifickú teplotu a je uvedený na olejovej fľaši. Napríklad index lomu imerzného oleja pre prácu s krycím sklom pre spektrálnu čiaru D v spektre sodíka pri teplote = 20°C je 1,515 (nD 20 = 1,515), pre prácu bez krycieho skla (nD 20 = 1,520 ).
Na prácu s apochromatickými šošovkami sa tiež normalizuje disperzia, to znamená rozdiel v indexoch lomu pre rôzne čiary spektra.
Uprednostňuje sa použitie syntetického imerzného oleja, pretože jeho parametre sú presnejšie štandardizované a na rozdiel od cédrového oleja nezasychá na povrchu prednej šošovky šošovky.
Vzhľadom na vyššie uvedené by ste v žiadnom prípade nemali používať náhrady za imerzný olej a najmä vazelínový olej. Pri niektorých mikroskopických metódach sa na zväčšenie otvoru kondenzátora medzi kondenzátor a vzorku umiestni ponorná kvapalina (zvyčajne destilovaná voda).
Limit rozlíšenia- ide o najmenšiu vzdialenosť medzi dvoma bodmi objektu, v ktorej sú tieto body rozlíšiteľné, t.j. sú v mikroskope vnímané ako dva body.
Rozhodnutie je definovaná ako schopnosť mikroskopu vytvárať samostatné obrazy malých detailov skúmaného objektu. Je daný vzorcom:
kde A je číselná apertúra, l je vlnová dĺžka svetla; , kde n je index lomu prostredia, v ktorom sa predmetný objekt nachádza, U je otvorový uhol.
Na štúdium štruktúry najmenších živých tvorov sú potrebné mikroskopy s veľkým zväčšením a dobrým rozlíšením. Optický mikroskop je obmedzený na 2000-násobné zväčšenie a má rozlíšenie nie lepšie ako 250 nm. Tieto hodnoty nie sú vhodné na štúdium jemných detailov buniek.
118. Ultrafialový mikroskop. Jeden spôsob, ako znížiť
Limitom rozlíšenia mikroskopu je použitie svetla s kratšou vlnovou dĺžkou. V tomto ohľade sa používa ultrafialový mikroskop, v ktorom sa mikroobjekty skúmajú v ultrafialových lúčoch. Keďže oko toto žiarenie priamo nevníma, používajú sa fotografické platne, fluorescenčné obrazovky alebo elektrooptické konvertory. Ďalším spôsobom, ako znížiť rozlišovaciu schopnosť mikroskopu, je zvýšiť index lomu média, v ktorom je mikroskop umiestnený. Na tento účel sa umiestni do ponorná kvapalina napríklad cédrový olej.
119. Luminiscenčná (fluorescenčná) mikroskopia je založená na schopnosti niektorých látok luminiscovať, to znamená žiariť pri osvetlení neviditeľným ultrafialovým alebo modrým svetlom.
Farba luminiscencie je posunutá do časti spektra s dlhšou vlnovou dĺžkou v porovnaní so svetlom, ktoré ju excituje (Stokesovo pravidlo). Keď je luminiscencia excitovaná modrým svetlom, jej farba sa môže pohybovať od zelenej po červenú; ak je luminiscencia excitovaná ultrafialovým žiarením, potom môže byť luminiscencia v ktorejkoľvek časti viditeľného spektra. Táto vlastnosť luminiscencie umožňuje pomocou špeciálnych filtrov, ktoré absorbujú vzrušujúce svetlo, pozorovať relatívne slabú luminiscenčnú žiaru.
Keďže väčšina mikroorganizmov nemá vlastnú luminiscenciu, farbia sa roztokmi fluorescenčných farbív. Táto metóda sa používa na bakterioskopické vyšetrenie pôvodcov určitých infekcií: tuberkulóza (auromín), inklúzie v bunkách tvorené určitými vírusmi atď. Rovnakú metódu možno použiť aj na cytochemické štúdium živých a fixovaných mikroorganizmov. Pri imunofluorescenčnej reakcii s použitím protilátok značených fluorochrómami sa v sére pacientov detegujú antigény mikroorganizmov alebo protilátky
120. Fázová kontrastná mikroskopia. Pri mikroskopovaní nezafarbených mikroorganizmov, ktoré sa od okolia líšia len indexom lomu, nedochádza k zmene intenzity svetla (amplitúdy), ale iba k zmene fázy prechádzajúcich svetelných vĺn. Oko si preto tieto zmeny nemôže všimnúť a pozorované objekty vyzerajú málo kontrastne a priehľadne. Na pozorovanie takýchto predmetov použite mikroskopia s fázovým kontrastom, založené na transformácii neviditeľných fázových zmien zavedených objektom na zmeny amplitúdy viditeľné okom.
Vďaka použitiu tejto metódy mikroskopie sa kontrast živých nesfarbených mikroorganizmov dramaticky zvyšuje a na svetlom pozadí sa javia tmavé alebo na tmavom pozadí svetlé.
Mikroskopia s fázovým kontrastom sa používa aj na štúdium buniek tkanivových kultúr, pozorovanie účinkov rôznych vírusov na bunky atď.
121. Mikroskopia v tmavom poli. Mikroskopia v tmavom poli je založená na schopnosti mikroorganizmov silne rozptyľovať svetlo. Pre mikroskopiu v tmavom poli sa používajú bežné objektívy a špeciálne kondenzory v tmavom poli.
Hlavnou črtou kondenzorov v tmavom poli je to, že ich stredná časť je stmavená a priame lúče z iluminátora nevstupujú do šošovky mikroskopu. Objekt je osvetlený šikmými bočnými lúčmi a do šošovky mikroskopu vstupujú len lúče rozptýlené časticami v prípravku. Mikroskopia v tmavom poli je založená na Tyndallovom efekte, ktorého slávnym príkladom je detekcia prachových častíc vo vzduchu pri osvetlení úzkym lúčom slnečného svetla.
Pri mikroskopii v tmavom poli sa mikroorganizmy javia ako jasne žiariace na čiernom pozadí. Touto metódou mikroskopie je možné detegovať najmenšie mikroorganizmy, ktorých veľkosti sú mimo rozlišovacej schopnosti mikroskopu. Mikroskopia v tmavom poli vám však umožňuje vidieť iba obrysy objektu, ale neumožňuje študovať vnútornú štruktúru.
122. Tepelné žiarenie je najbežnejším typom elektromagnetického žiarenia v prírode. Vyskytuje sa v dôsledku energie tepelného pohybu atómov a molekúl látky. Tepelné žiarenie je vlastné všetkým telesám pri akejkoľvek teplote okrem absolútnej nuly.
Celková emisivita tela E (tiež nazývaná energetická svietivosť) je množstvo energie vyžarovanej z jednotky povrchu telesa za 1 s. Merané v J/m 2 s.
Celková kapacita absorpcie žiarenia v tele A (koeficient absorpcie) je pomer energie žiarenia absorbovaného telesom ku všetkej energii žiarenia, ktorá naň dopadá; A je bezrozmerná veličina.
123. Absolútne čierne telo. Imaginárne teleso, ktoré absorbuje všetku naň dopadajúcu žiarivú energiu pri akejkoľvek teplote, sa nazýva absolútne čierne.
Kirchhoffov zákon. Pre všetky telesá pri danej teplote je pomer emisivity E k schopnosti absorpcie žiarenia A konštantnou hodnotou rovnajúcou sa emisivite absolútne čierneho telesa. e pri rovnakej teplote:
e.
Stefan-Boltzmannov zákon. Celková emisivita čierneho telesa je priamo úmerná štvrtej mocnine jeho absolútnej teploty:
e=sT 4 ,
kde s je Stefanova-Boltzmannova konštanta.
Zákon vína. Vlnová dĺžka zodpovedajúca maximálnemu žiareniu čierneho telesa je nepriamo úmerná jeho absolútnej teplote:
l t × T = V,
kde v je Wienova konštanta.
Na základe zákona o víne optická pyrometria– metóda stanovenia teploty horúcich telies (kov v taviacej peci, plyn v oblaku atómového výbuchu, povrch hviezd a pod.) z ich radiačného spektra. Práve táto metóda ako prvá určila teplotu povrchu Slnka.
124 . Infra červená radiácia. Elektromagnetické žiarenie, ktoré zaberá spektrálnu oblasť medzi červenou hranicou viditeľného svetla (λ = 0,76 μm) a krátkovlnným rádiovým žiarením (λ = 1 - 2 mm), sa nazýva infračervené (IR). Zahriate pevné látky a kvapaliny vyžarujú súvislé infračervené spektrum.
Terapeutické využitie infračerveného žiarenia je založené na jeho tepelnom účinku. Na ošetrenie sa používajú špeciálne lampy.
Infračervené žiarenie preniká do tela do hĺbky asi 20 mm, takže povrchové vrstvy sa ohrievajú vo väčšej miere. Terapeutický účinok je spôsobený výsledným teplotným gradientom, ktorý aktivuje činnosť termoregulačného systému. Zvýšenie prekrvenia ožarovanej oblasti vedie k priaznivým terapeutickým následkom.
125. Ultrafialové žiarenie. Elektromagnetická radiácia,
zaberajúca spektrálnu oblasť medzi fialovým okrajom viditeľného svetla (λ = 400 nm) a dlhovlnnou časťou röntgenového žiarenia (λ = 10 nm) sa nazýva ultrafialové (UV).
Zahriate pevné látky pri vysokých teplotách emitujú
významné množstvo ultrafialového žiarenia. Maximálne však
Spektrálna hustota energetickej svietivosti podľa Wienovho zákona je 7000 K. V praxi to znamená, že za normálnych podmienok tepelné žiarenie sivých telies nemôže slúžiť ako účinný zdroj UV žiarenia. Najsilnejším zdrojom UV žiarenia je Slnko, ktorého 9 % žiarenia na hranici zemskej atmosféry je ultrafialové.
UV žiarenie je nevyhnutné na prevádzku UV mikroskopov, fluorescenčných mikroskopov a na fluorescenčnú analýzu. Hlavné využitie UV žiarenia v medicíne je spojené s jeho špecifickými biologickými účinkami, ktoré sú spôsobené fotochemickými procesmi.
126. Termografia– ide o registráciu žiarenia z rôznych oblastí
povrchu tela na účely diagnostickej interpretácie. Teplota sa určuje dvoma spôsobmi. V jednom prípade sú použité displeje z tekutých kryštálov, ktorých optické vlastnosti sú veľmi citlivé na malé zmeny teploty.
Umiestnením týchto indikátorov na telo pacienta je možné vizuálne určiť lokálny teplotný rozdiel zmenou ich farby.
Ďalšia metóda je založená na použití termokamery, ktoré využívajú citlivé detektory infračerveného žiarenia, ako sú fotorezistory.
127. Fyziologické základy termografie. Fyziologické procesy prebiehajúce v ľudskom tele sú sprevádzané uvoľňovaním tepla, ktoré sa prenáša cirkulujúcou krvou a lymfou. Zdrojom tepla sú biochemické procesy prebiehajúce v živom organizme. Vzniknuté teplo je prenášané krvou po celom tele. Vďaka vysokej tepelnej kapacite a tepelnej vodivosti je cirkulujúca krv schopná intenzívnej výmeny tepla medzi centrálnou a periférnou oblasťou tela. Teplota krvi prechádzajúcej kožnými cievami klesá o 2-3°.
Termografia je založená na fenoméne zvýšenia intenzity infračerveného žiarenia nad patologickými ložiskami (v dôsledku zvýšeného prekrvenia a metabolických procesov v nich) alebo zníženia jeho intenzity v oblastiach so zníženým regionálnym prekrvením a sprievodnými zmenami v tkanivách a orgánoch. . To je zvyčajne vyjadrené výskytom "horúcej zóny". Existujú dva hlavné typy termografie: teletermografia a kontaktná cholesterická termografia.
128. Teletermografia je založená na premene infračerveného žiarenia z ľudského tela na elektrický signál, ktorý je vizualizovaný na obrazovke termokamery. Citlivé fotorezistory sa používajú ako prijímacie zariadenia infračerveného žiarenia v termokamerách.
Termokamera funguje nasledovne. Infračervené žiarenie je zaostrené systémom šošoviek a potom dopadá na fotodetektor, ktorý funguje pri ochladení na –196 °C. Signál z fotodetektora je zosilnený a podrobený digitálnemu spracovaniu s následným prenosom prijatej informácie na obrazovku farebného monitora.
129. Kontaktná termografia tekutých kryštálov spolieha na optické vlastnosti anizotropných cholesterických tekutých kryštálov, ktoré sa prejavujú ako zmena farby na dúhové farby pri aplikácii na tepelne vyžarujúce povrchy. Najchladnejšie oblasti sú červené, najhorúcejšie modré.
Termografia kontaktných doštičiek s tekutými kryštálmi je v súčasnosti široko a úspešne používaná v rôznych oblastiach medicíny, no oveľa väčšie využitie našli vzdialené metódy na zaznamenávanie infračerveného žiarenia ľudského tela.
130. Klinické aplikácie termografie. Termografická diagnostika nespôsobuje pacientovi žiadny vonkajší vplyv ani nepohodlie a umožňuje „vidieť“ abnormality v tepelnom obrazci na povrchu kože pacienta, ktoré sú charakteristické pre mnohé choroby a fyzické poruchy.
Termografia ako fyziologická, neškodná, neinvazívna diagnostická metóda nachádza uplatnenie v praktickej medicíne na diagnostiku širokého spektra patológií: ochorenia mliečnych žliaz, chrbtice, kĺbov, štítnej žľazy, orgánov ORL, ciev, pečene, žlčníka močový mechúr, črevá, žalúdok, pankreas, obličky, močový mechúr, prostata. Termografia vám umožňuje zaznamenať zmeny na samom začiatku vývoja patologického procesu, pred objavením sa štrukturálnych zmien v tkanivách.
131. Rutherfordov (planetárny) model atómu. Podľa tohto modelu je všetok kladný náboj a takmer všetka hmotnosť (viac ako 99,94%) atómu sústredená v atómovom jadre, ktorého veľkosť je zanedbateľná (asi 10 - 13 cm) v porovnaní s veľkosťou atómu. (10-8 cm). Elektróny sa pohybujú okolo jadra po uzavretých (eliptických) dráhach a tvoria elektrónový obal atómu. Náboj jadra sa v absolútnej hodnote rovná celkovému náboju elektrónov.
Nevýhody modelu Rutherford.
a) v Rutherfordovom modeli je atóm nestabilný
vzdelanie, zatiaľ čo skúsenosť naznačuje opak;
b) podľa Rutherforda je spektrum žiarenia atómu spojité, pričom skúsenosť hovorí o diskrétnej povahe žiarenia.
132. Kvantová teória štruktúry atómu podľa Bohra. Na základe myšlienky diskrétnosti energetických stavov atómu Bohr vylepšil Rutherfordov atómový model a vytvoril kvantovú teóriu štruktúry atómu. Vychádza z troch postulátov.
Elektróny v atóme sa nemôžu pohybovať po žiadnych dráhach, ale iba po dráhach s veľmi určitým polomerom. Na týchto dráhach, nazývaných stacionárne, je moment hybnosti elektrónu určený výrazom:
kde m je hmotnosť elektrónu, v je jeho rýchlosť, r je polomer dráhy elektrónu, n je celé číslo nazývané kvantum (n=1,2,3, ...).
Pohyb elektrónov po stacionárnych dráhach nie je sprevádzaný vyžarovaním (absorpciou) energie.
Prenos elektrónu z jednej stacionárnej dráhy na druhú
sprevádzaná emisiou (alebo absorpciou) kvanta energie.
Hodnota hn tohto kvanta sa rovná energetickému rozdielu W 1 – W 2 stacionárnych stavov atómu pred a po ožiarení (absorpcii):
hn=W1 – W2.
Tento vzťah sa nazýva frekvenčná podmienka.
133. Typy spektier. Existujú tri hlavné typy spektier: plné, čiarové a pruhované.
Čiarové spektrá
atómov. Emisia je spôsobená prechodmi viazaných elektrónov na nižšie energetické hladiny.
Pruhované spektrá sú emitované jednotlivcom vzrušením
molekuly. Žiarenie je spôsobené tak elektrónovými prechodmi v atómoch, ako aj vibračnými pohybmi samotných atómov v molekule.
Spojité spektrá emitované zbierkami mnohých molekulárnych a atómových iónov vzájomne interagujúcich.
Hlavnú úlohu v žiarení zohráva chaotický pohyb týchto častíc, spôsobený vysokou teplotou.
134. Koncepcia spektrálnej analýzy. Každý chemický prvok
vyžaruje (a absorbuje) svetlo s veľmi špecifickými vlnovými dĺžkami, ktoré sú jedinečné pre tento prvok. Čiarové spektrá prvkov sa získavajú fotografovaním v spektrografoch, v ktorých sa svetlo rozkladá pomocou difrakčnej mriežky. Čiarové spektrum prvku je akýmsi „odtlačkom prsta“, ktorý vám umožňuje presne identifikovať tento prvok na základe vlnových dĺžok emitovaného (alebo absorbovaného) svetla. Spektrografické štúdie sú jednou z najsilnejších techník chemickej analýzy, ktoré máme k dispozícii.
Kvalitatívna spektrálna analýza– ide o porovnanie získaných spektier s tabuľkovými na určenie zloženia látky.
Kvantitatívna spektrálna analýza uskutočnené fotometriou (určenie intenzity) spektrálnych čiar: jas čiar je úmerný množstvu daného prvku.
Kalibrácia spektroskopu. Aby bolo možné pomocou spektroskopu určiť vlnové dĺžky skúmaného spektra, musí byť spektroskop kalibrovaný, t.j. stanoviť vzťah medzi vlnovými dĺžkami spektrálnych čiar a dielikmi škály spektroskopu, pri ktorých sú viditeľné.
135. Hlavné charakteristiky a oblasti použitia spektrálnej analýzy. Pomocou spektrálnej analýzy môžete určiť atómové aj molekulárne zloženie látky. Spektrálna analýza umožňuje kvalitatívne zistenie jednotlivých zložiek analyzovanej vzorky a kvantitatívne stanovenie ich koncentrácie. Látky s veľmi podobnými chemickými vlastnosťami, ktoré je ťažké alebo dokonca nemožné analyzovať chemickými metódami, sa dajú ľahko určiť spektrálne.
Citlivosť spektrálna analýza je zvyčajne veľmi vysoká. Priama analýza dosahuje citlivosť 10 -3 - 10 -6%. Rýchlosť Spektrálna analýza zvyčajne výrazne prevyšuje rýchlosť analýzy vykonávanej inými metódami.
136. Spektrálna analýza v biológii. Spektroskopická metóda merania optickej aktivity látok je široko používaná na určenie štruktúry biologických objektov. Pri štúdiu biologických molekúl sa merajú ich absorpčné spektrá a fluorescencia. Farbivá, ktoré fluoreskujú pri laserovej excitácii, sa používajú na stanovenie vodíkového indexu a iónovej sily v bunkách, ako aj na štúdium špecifických oblastí v proteínoch. Pomocou rezonančného Ramanovho rozptylu sa skúma štruktúra buniek a určuje sa konformácia molekúl proteínu a DNA. Spektroskopia zohrala dôležitú úlohu pri štúdiu fotosyntézy a biochémie videnia.
137. Spektrálna analýza v medicíne. V ľudskom tele je viac ako osemdesiat chemických prvkov. Ich vzájomné pôsobenie a vzájomné ovplyvňovanie zabezpečuje procesy rastu, vývoja, trávenia, dýchania, imunity, krvotvorby, pamäti, oplodnenia atď.
Na diagnostiku mikro- a makroprvkov, ako aj ich kvantitatívnej nerovnováhy, sú vlasy a nechty najúrodnejším materiálom. Každý vlas uchováva integrálnu informáciu o minerálnom metabolizme celého organizmu počas celého obdobia svojho rastu. Spektrálna analýza poskytuje kompletné informácie o minerálnej bilancii počas dlhého časového obdobia. Niektoré toxické látky sa dajú zistiť iba pomocou tejto metódy. Pre porovnanie: konvenčné metódy umožňujú určiť pomer menej ako desať mikroelementov v čase testovania pomocou krvného testu.
Výsledky spektrálnej analýzy pomáhajú lekárovi diagnostikovať a hľadať príčinu chorôb, identifikovať skryté choroby a predispozície k nim; umožňujú presnejšie predpisovať lieky a rozvíjať individuálne schémy na obnovenie minerálnej rovnováhy.
Je ťažké preceňovať význam spektroskopických metód vo farmakológii a toxikológii. Umožňujú najmä analyzovať vzorky farmakologických liekov pri ich validácii, ako aj identifikovať falšované lieky. V toxikológii umožnila ultrafialová a infračervená spektroskopia identifikáciu mnohých alkaloidov z extraktov Stas.
138. Luminiscencia Nadmerné žiarenie telesa pri danej teplote, ktorého trvanie výrazne presahuje periódu vyžarovaných svetelných vĺn, sa nazýva.
Fotoluminiscencia. Luminiscencia spôsobená fotónmi sa nazýva fotoluminiscencia.
Chemiluminiscencia. Luminiscencia sprevádzajúca chemické reakcie sa nazýva chemiluminiscencia.
139. Luminiscenčná analýza založené na pozorovaní luminiscencie objektov za účelom ich štúdia; slúži na zisťovanie počiatočných štádií kazenia potravín, triedenie farmakologických liečiv a diagnostiku niektorých chorôb.
140. Fotoelektrický jav nazývaný pullout fenomén
elektróny z látky pod vplyvom svetla dopadajúceho na ňu.
O vonkajší fotoelektrický efekt elektrón opúšťa povrch látky.
O vnútorný fotoelektrický efekt elektrón sa uvoľní zo svojich väzieb s atómom, ale zostane vo vnútri látky.
Einsteinova rovnica:
kde hn je energia fotónu, n je jeho frekvencia, A je pracovná funkcia elektrónu, je kinetická energia emitovaného elektrónu, v je jeho rýchlosť.
Zákony fotoelektrického javu:
Počet fotoelektrónov emitovaných z povrchu kovu za jednotku času je úmerný svetelnému toku dopadajúcemu na kov.
Maximálna počiatočná kinetická energia fotoelektrónov
určuje frekvencia dopadajúceho svetla a nezávisí od jeho intenzity.
Pre každý kov existuje červená hranica fotoelektrického javu, t.j. maximálna vlnová dĺžka l 0, pri ktorej je ešte možný fotoelektrický efekt.
Vonkajší fotoelektrický efekt sa používa vo fotonásobičoch (PMT) a elektrónovo-optických konvertoroch (EOC). PMT sa používajú na meranie svetelných tokov s nízkou intenzitou. S ich pomocou možno zistiť slabú bioluminiscenciu. Rúry na zosilnenie obrazu sa používajú v medicíne na zvýšenie jasu röntgenových snímok; v termografii – na premenu infračerveného žiarenia tela na viditeľné žiarenie. Okrem toho sa fotobunky používajú v metre pri prechode turniketmi, v moderných hoteloch, na letiskách a pod. na automatické otváranie a zatváranie dverí, na automatické zapínanie a vypínanie pouličného osvetlenia, na určenie osvetlenia (luxmeter) atď.
141. Röntgenové žiarenie je elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou od 0,01 do 0,000001 mikrónov. Spôsobuje, že fosforom pokrytá obrazovka svieti a emulzia sčernie, vďaka čomu je vhodná na fotografovanie.
Röntgenové lúče vznikajú, keď sa elektróny náhle zastavia pri dopade na anódu v röntgenovej trubici. Po prvé, elektróny emitované katódou sú urýchlené zrýchľovacím potenciálovým rozdielom na rýchlosti rádovo 100 000 km/s. Toto žiarenie, nazývané brzdné žiarenie, má spojité spektrum.
Intenzita röntgenového žiarenia je určená empirickým vzorcom:
kde I je sila prúdu v trubici, U je napätie, Z je poradové číslo atómu antikatódovej látky, k je konšt.
Röntgenové žiarenie, ktoré je výsledkom spomalenia elektrónov, sa nazýva „bremsstrahlung“.
Krátkovlnné röntgenové lúče sú vo všeobecnosti prenikavejšie ako dlhovlnné röntgenové lúče a sú tzv tvrdý a dlhé vlny - mäkké.
Pri vysokých napätiach v röntgenovej trubici spolu s
röntgenové lúče so spojitým spektrom vytvárajú röntgenové lúče s čiarovým spektrom; posledná uvedená je superponovaná na spojité spektrum. Toto žiarenie sa nazýva charakteristické, keďže každá látka má svoje vlastné, charakteristické čiarové röntgenové spektrum (súvislé spektrum z anódovej látky a je určené len napätím na röntgenovej trubici).
142. Vlastnosti röntgenového žiarenia. Röntgenové lúče majú všetky vlastnosti, ktoré charakterizujú svetelné lúče:
1) neodchyľujú sa v elektrických a magnetických poliach, a preto nenesú elektrický náboj;
2) majú fotografický efekt;
3) spôsobiť ionizáciu plynu;
4) schopné spôsobiť luminiscenciu;
5) sa môžu lámať, odrážať, majú polarizáciu a spôsobujú jav interferencie a difrakcie.
143. Moseleyho zákon. Keďže atómy rôznych látok majú rôzne energetické hladiny v závislosti od ich štruktúry, spektrá charakteristického žiarenia závisia od štruktúry atómov látky anódy. Charakteristické spektrá sa posúvajú smerom k vyšším frekvenciám so zvyšujúcim sa jadrovým nábojom. Tento vzorec je známy ako Moseleyho zákon:
kde n je frekvencia spektrálnej čiary, Z je poradové číslo emitujúceho prvku, A a B sú konštanty.
144. Interakcia röntgenového žiarenia s hmotou. V závislosti od pomeru energie fotónu e a ionizačnej energie A prebiehajú tri hlavné procesy.
Koherentný (klasický) rozptyl. Rozptyl dlhovlnného röntgenového žiarenia sa vyskytuje hlavne bez zmeny vlnovej dĺžky a nazýva sa koherentný . Vzniká, ak je energia fotónu menšia ako ionizačná energia: hn<А. Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяются, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия.
Nekoherentný rozptyl (Comptonov efekt). V roku 1922 A.Kh. Compton pri pozorovaní rozptylu tvrdých röntgenových lúčov objavil pokles prenikavej sily rozptýleného lúča v porovnaní s dopadajúcim. To znamenalo, že vlnová dĺžka rozptýlených röntgenových lúčov bola dlhšia ako dopadajúce röntgenové lúče. Rozptyl röntgenového žiarenia so zmenou vlnovej dĺžky sa nazýva nekoherentný a samotný jav sa nazýva Comptonov jav.
Fotografický efekt. Pri fotoelektrickom jave sú röntgenové lúče absorbované atómom, čo spôsobuje vyvrhnutie elektrónu a ionizáciu atómu (fotoionizácia). Ak je energia fotónu nedostatočná na ionizáciu, potom sa fotoelektrický efekt môže prejaviť excitáciou atómov bez emisie elektrónov.
Ionizujúci účinok Röntgenové žiarenie sa prejavuje zvýšením elektrickej vodivosti pod vplyvom röntgenového žiarenia. Táto vlastnosť sa využíva v dozimetrii na kvantifikáciu účinku tohto typu žiarenia.
145. Röntgenová luminiscencia nazývaná žiara množstva látok pri röntgenovom ožiarení. Táto žiara platinovo-synoxidového bária umožnila Roentgenovi objaviť lúče. Tento jav sa využíva na vytváranie špeciálnych svietiacich obrazoviek za účelom vizuálneho pozorovania röntgenových lúčov, niekedy na zosilnenie účinku röntgenových lúčov na fotografickú platňu, ktorá umožňuje tieto lúče zaznamenať.
146. Absorpcia röntgenového žiarenia popísané Bouguerovym zákonom:
F = F 0 e - m x,
kde m je koeficient lineárneho útlmu,
x je hrúbka vrstvy látky,
F 0 – intenzita dopadajúceho žiarenia,
F je intenzita prenášaného žiarenia.
147. Vplyv röntgenového žiarenia na organizmus. Aj keď je radiačná záťaž pri RTG vyšetreniach malá, môžu viesť k zmenám v chromozomálnom aparáte buniek – radiačným mutáciám. Preto musia byť röntgenové vyšetrenia regulované.
148. Röntgenová diagnostika. Röntgenová diagnostika je založená na selektívnej absorpcii röntgenového žiarenia tkanivami a orgánmi.
149. RTG. Počas fluoroskopie sa na fluoroskopickej obrazovke získa obraz presvetleného objektu. Technika je jednoduchá a ekonomická, umožňuje sledovať pohyb orgánov a pohyb kontrastnej látky v nich. Má však aj nevýhody: po ňom nezostane žiadny dokument, o ktorom by sa dalo v budúcnosti diskutovať alebo o ňom uvažovať. Malé detaily obrazu sú na obrazovke ťažko viditeľné. Fluoroskopia je spojená s oveľa vyššou radiačnou záťažou pacienta a lekára ako rádiografia.
150. Rádiografia. Pri rádiografii je lúč röntgenových lúčov nasmerovaný na skúmanú časť tela. Žiarenie prechádzajúce ľudským telom dopadá na film, na ktorom sa po spracovaní získa obraz.
151. Elektrorádiografia. V ňom lúč röntgenového žiarenia prechádzajúci pacientom narazí na selénovú platňu nabitú statickou elektrinou. V tomto prípade doska zmení svoj elektrický potenciál a objaví sa na nej latentný obraz elektrických nábojov.
Hlavnou výhodou metódy je schopnosť rýchlo získať veľké množstvo vysokokvalitných snímok bez spotreby röntgenového filmu obsahujúceho drahé zlúčeniny striebra a bez „mokrého“ fotografického procesu.
152. Fluorografia. Jeho princípom je odfotografovať röntgenový obraz z obrazovky na maloformátový kotúčový film. Používa sa na hromadné prieskumy obyvateľstva. Výhodou metódy je rýchlosť a účinnosť.
153. Umelý kontrast orgánov. Metóda je založená na
zavedenie do tela neškodných látok, ktoré absorbujú
Röntgenové žiarenie je oveľa silnejšie alebo, naopak, oveľa slabšie ako vyšetrovaný orgán. Pacientovi sa napríklad odporúča užiť vodnú suspenziu síranu bárnatého. V tomto prípade sa na obrázku objaví tieň kontrastnej hmoty umiestnenej v dutine žalúdka. Podľa polohy, tvaru, veľkosti a obrysu tieňa je možné posúdiť polohu žalúdka, tvar a veľkosť jeho dutiny.
Jód sa používa na kontrast štítnej žľazy. Plyny používané na tento účel sú kyslík, oxid dusný a oxid uhličitý. Do krvného obehu sa môže vstreknúť iba oxid dusný a oxid uhličitý, pretože na rozdiel od kyslíka nespôsobujú plynovú embóliu.
154. Zosilňovače röntgenového obrazu. Jas žiary, ktorá premieňa röntgenové žiarenie na viditeľné svetlo fluorescenčnej clony, ktorú rádiológ používa pri fluoroskopii, je stotiny kandel na meter štvorcový (kandely - sviečka). To zhruba zodpovedá jasu mesačného svetla za bezoblačnej noci. Pri takomto osvetlení funguje ľudské oko v režime videnia za šera, v ktorom sa mimoriadne zle rozlišujú malé detaily a slabé kontrastné rozdiely.
Nie je možné zvýšiť jas obrazovky v dôsledku úmerného zvýšenia dávky žiarenia pacienta, čo aj tak nie je neškodné.
Schopnosť eliminovať túto prekážku poskytujú röntgenové zosilňovače obrazu (XI), ktoré sú schopné tisícnásobne zvýšiť jas snímok opakovaným urýchľovaním elektrónov pomocou vonkajšieho elektrického poľa. Okrem zvýšenia jasu môžu URI výrazne znížiť dávku žiarenia počas výskumu.
155. Angiografia– metóda kontrastnej štúdie krvných ciev
systém, v ktorom rádiológ pod vizuálnou kontrolou röntgenového žiarenia pomocou URI a televízie vloží do žily tenkú elastickú hadičku – katéter – a nasmeruje ju spolu s prietokom krvi do takmer akejkoľvek oblasti tela, dokonca aj do srdce. Potom sa v správnom momente cez katéter vstrekne kvapalina nepriepustná pre žiarenie a súčasne sa zhotoví séria snímok, ktoré nasledujú za sebou vysokou rýchlosťou.
156. Digitálna metóda spracovania informácií. Elektrické signály sú najvhodnejšou formou pre následné spracovanie obrazu. Niekedy je výhodné zvýrazniť čiaru na obrázku, zvýrazniť kontúru alebo niekedy zvýrazniť textúru. Spracovanie sa môže vykonávať pomocou elektronických analógových aj digitálnych metód. Na účely digitálneho spracovania sa analógové signály konvertujú do diskrétnej formy pomocou analógovo-digitálnych prevodníkov (ADC) a v tejto forme sa odosielajú do počítača.
Svetelný obraz získaný na fluoroskopickej obrazovke je zosilnený elektrónovo-optickým prevodníkom (EOC) a vstupuje cez optický systém na vstup TT televíznej trubice a mení sa na sekvenciu elektrických signálov. Pomocou ADC sa vykoná vzorkovanie a kvantovanie a následne záznam do digitálnej pamäte s priamym prístupom - RAM a spracovanie obrazových signálov podľa špecifikovaných programov. Konvertovaný obraz je opäť konvertovaný do analógovej formy pomocou DAC digitálno-analógového prevodníka a zobrazený na obrazovke zariadenia na ovládanie videa VKU v odtieňoch šedej.
157. Farebné kódovanie čiernobielych obrázkov. Väčšina introskopických obrazov je monochromatická, to znamená bez farby. Ale normálne ľudské videnie je farebné. Aby sme naplno využili sily oka, má v niektorých prípadoch zmysel umelo prifarbovať naše introskopické obrazy v poslednej fáze ich premeny.
Keď oko vníma farebné obrazy,
ďalšie funkcie obrazu, ktoré uľahčujú analýzu. Toto
odtieň, sýtosť farieb, farebný kontrast. Vo farbe sa mnohonásobne zvyšuje viditeľnosť detailov a kontrastná citlivosť oka.
158. Röntgenová terapia. Röntgenové žiarenie sa používa na radiačnú terapiu pri liečbe mnohých chorôb. Indikácie a taktiky rádioterapie sú v mnohom podobné metódam gama terapie.
159. Tomografia. Obraz orgánu alebo patologického útvaru, ktorý je pre lekára zaujímavý, je prekrytý tieňmi susedných orgánov a tkanív umiestnených pozdĺž röntgenového lúča.
Podstatou tomografie je, že počas procesu natáčania
Röntgenová trubica sa pohybuje relatívne k pacientovi a poskytuje ostré snímky len tých detailov, ktoré ležia v danej hĺbke. Tomografia je teda röntgenová štúdia po vrstvách.
160. Laserové žiarenie– je koherentný identicky smerovaný
žiarenie z mnohých atómov vytvárajúce úzky lúč monochromatického svetla.
Aby laser začal pracovať, je potrebné previesť veľké množstvo atómov jeho pracovnej látky do excitovaného (metastabilného) stavu. Na tento účel sa elektromagnetická energia prenáša na pracovnú látku zo špeciálneho zdroja (spôsob čerpania). Potom začnú v pracovnej látke takmer simultánne nútené prechody všetkých excitovaných atómov do normálneho stavu s emisiou silného zväzku fotónov.
161. Aplikácia lasera v medicíne.Vysokoenergetické lasery
používa sa ako laserový skalpel v onkológii. V tomto prípade sa dosiahne racionálna excízia nádoru s minimálnym poškodením okolitých tkanív a operácia môže byť vykonaná v blízkosti mozgových štruktúr s veľkým funkčným významom.
Strata krvi pri použití laserového lúča je oveľa menšia, rana je úplne sterilizovaná a opuch v pooperačnom období je minimálny.
Lasery sú obzvlášť účinné pri mikrochirurgii oka. Umožňuje liečbu glaukómu „prepichnutím“ mikroskopických otvorov svojim lúčom pre odtok vnútroočnej tekutiny. Laser sa používa na nechirurgickú liečbu odlúčenia sietnice.
Nízkoenergetické laserové žiarenie má protizápalový, analgetický účinok, mení cievny tonus, zlepšuje metabolické procesy atď.; používa sa v špeciálnej terapii v rôznych oblastiach medicíny.
162. Účinok lasera na organizmus. Vplyv laserového žiarenia na telo je v mnohom podobný vplyvu elektromagnetického žiarenia vo viditeľnej a infračervenej oblasti. Na molekulárnej úrovni takýto účinok vedie k zmene energetických hladín molekúl živej hmoty, ich stereochemickému preskupovaniu a koagulácii proteínových štruktúr. Fyziologické účinky laserovej expozície sú spojené s fotodynamickým efektom fotoreaktivácie, efektom stimulácie alebo inhibície biologických procesov, zmenami funkčného stavu ako jednotlivých systémov, tak aj organizmu ako celku.
163. Využitie laserov v biomedicínskom výskume. Jednou z hlavných oblastí laserovej diagnostiky je spektroskopia kondenzovaných látok, ktorá umožňuje analýzu biologických tkanív a ich vizualizáciu na bunkovej, subcelulárnej a molekulárnej úrovni.
Svetelná mikroskopia
Svetelná mikroskopia poskytuje zväčšenie až 2-3 tisíc krát, farebný a pohyblivý obraz živého objektu, možnosť mikrofilmovania a dlhodobého pozorovania toho istého objektu, posúdenie jeho dynamiky a chémie.
Hlavnými charakteristikami každého mikroskopu sú rozlíšenie a kontrast. Rozlíšenie je minimálna vzdialenosť, v ktorej sa nachádzajú dva body, demonštrovaná samostatne mikroskopom. Rozlíšenie ľudského oka v režime najlepšieho videnia je 0,2 mm.
Kontrast obrazu je rozdiel v jase medzi obrázkom a pozadím. Ak je tento rozdiel menší ako 3 - 4%, potom ho nemôže zachytiť ani oko, ani fotografická doska; potom obraz zostane neviditeľný, aj keď mikroskop rozlíši jeho detaily. Kontrast je ovplyvnený jednak vlastnosťami objektu, ktoré menia svetelný tok oproti pozadiu, jednak schopnosťou optiky zachytiť výsledné rozdiely vo vlastnostiach lúča.
Možnosti svetelného mikroskopu sú obmedzené vlnovou povahou svetla. Fyzikálne vlastnosti svetla - farba (vlnová dĺžka), jas (amplitúda vlny), fáza, hustota a smer šírenia vlny sa menia v závislosti od vlastností objektu. Tieto rozdiely sa používajú v moderných mikroskopoch na vytvorenie kontrastu.
Zväčšenie mikroskopu je definované ako súčin zväčšenia objektívu a zväčšenia okuláru. Typické výskumné mikroskopy majú zväčšenie okuláru 10 a zväčšenie objektívu 10, 45 a 100. Podľa toho sa zväčšenie takéhoto mikroskopu pohybuje od 100 do 1 000. Niektoré mikroskopy majú zväčšenie až 2 000. Ani vyššie zväčšenie nie je možné. dáva zmysel, pretože rozlíšenie sa nezlepšuje. Naopak, kvalita obrazu sa zhoršuje.
Numerická clona sa používa na vyjadrenie rozlišovacej schopnosti optického systému alebo pomeru clony objektívu. Clona šošovky je intenzita svetla na jednotku plochy obrazu, približne rovná štvorcu NA. Hodnota NA je pre dobrý objektív približne 0,95. Mikroskop je zvyčajne dimenzovaný tak, že jeho celkové zväčšenie je asi 1000 NA. Ak sa medzi objektív a vzorku zavedie kvapalina (olej alebo zriedkavejšie destilovaná voda), získa sa „ponorný“ objektív s hodnotou NA až 1,4 a zodpovedajúcim zlepšením rozlíšenia.
Metódy svetelnej mikroskopie
Metódy svetelnej mikroskopie (osvetlenie a pozorovanie). Mikroskopické metódy sa vyberajú (a poskytujú konštruktívne) v závislosti od povahy a vlastností študovaných objektov, pretože tieto, ako je uvedené vyššie, ovplyvňujú kontrast obrazu.
Metóda svetlého poľa a jej odrody
Metóda svetlého poľa v prechádzajúcom svetle sa používa na štúdium transparentných prípravkov s absorbujúcimi (svetlo absorbujúcimi) časticami a časťami v nich obsiahnutými. Môžu to byť napríklad tenké farebné rezy živočíšnych a rastlinných tkanív, tenké rezy minerálov atď. V neprítomnosti prípravku vytvára lúč svetla z kondenzora, prechádzajúci cez šošovku, rovnomerne osvetlené pole v blízkosti ohnisková rovina okuláru. Ak sa v prípravku nachádza absorpčný prvok, dochádza k čiastočnej absorpcii a čiastočnému rozptylu svetla naň dopadajúceho, čo spôsobuje vzhľad obrazu. Metódu je možné použiť aj pri pozorovaní nepohlcujúcich predmetov, avšak len vtedy, ak rozptyľujú osvetľujúci lúč tak silno, že jeho podstatná časť nedopadne do objektívu.
Metóda šikmého osvetlenia je variáciou predchádzajúcej metódy. Rozdiel medzi nimi je v tom, že svetlo smeruje na objekt pod veľkým uhlom k smeru pozorovania. Niekedy to pomáha odhaliť „reliéf“ objektu v dôsledku vytvárania tieňov.
Metóda jasného poľa v odrazenom svetle sa používa pri štúdiu nepriehľadných predmetov, ktoré odrážajú svetlo, ako sú leštené časti kovov alebo rúd. Prípravok je osvetlený (z iluminátora a priesvitného zrkadla) zhora cez šošovku, ktorá súčasne plní úlohu kondenzora. Na obrázku vytvorenom v rovine šošovkou spolu s tubusovou šošovkou je viditeľná štruktúra prípravku v dôsledku rozdielu v odrazivosti jeho prvkov; Vo svetlom poli vyniknú aj nehomogenity, ktoré rozptyľujú na ne dopadajúce svetlo.
Metóda tmavého poľa a jej variácie
Metóda mikroskopie v tmavom poli sa používa na získanie snímok priehľadných, neabsorpčných predmetov, ktoré nie je možné vidieť pomocou metódy svetlého poľa. Často sú to biologické objekty. Svetlo z iluminátora a zrkadla smeruje na prípravok špeciálne navrhnutým kondenzorom - tzv. kondenzátor tmavého poľa. Hlavná časť svetelných lúčov, ktorá pri prechode cez priehľadný prípravok na výstupe z kondenzora nemenila svoj smer, vytvára lúč vo forme dutého kužeľa a nevstupuje do šošovky (ktorá sa nachádza vo vnútri tohto kužeľa). . Obraz v mikroskope je tvorený len pomocou malej časti lúčov rozptýlených mikročasticami liečiva umiestnenými na sklíčku do kužeľa a prechádzajúcich šošovkou. Mikroskopia v tmavom poli je založená na Tyndallovom efekte, ktorého slávnym príkladom je detekcia prachových častíc vo vzduchu pri osvetlení úzkym lúčom slnečného svetla. V zornom poli na tmavom pozadí sú viditeľné svetlé obrazy štruktúrnych prvkov liečiva, ktoré sa od okolitého prostredia líšia indexom lomu. Veľké častice majú len svetlé okraje, ktoré rozptyľujú svetelné lúče. Pomocou tejto metódy nie je možné podľa vzhľadu obrazu určiť, či sú častice priehľadné alebo nepriehľadné, alebo či majú vyšší alebo nižší index lomu v porovnaní s okolitým prostredím.
Vykonávanie štúdie v tmavom poli
Sklíčka by nemali byť hrubšie ako 1,1-1,2 mm, krycie sklíčka 0,17 mm, bez škrabancov a nečistôt. Pri príprave lieku by ste sa mali vyhnúť prítomnosti bublín a veľkých častíc (tieto chyby budú viditeľné s jasnou žiarou a neumožnia vám pozorovať liek). Pre tmavé pole sa používajú výkonnejšie iluminátory a maximálna intenzita lampy.
Nastavenie osvetlenia tmavého poľa je v podstate nasledovné:
Nainštalujte svetlo podľa Koehlera;
Vymeňte kondenzor pre svetlé pole za kondenzor s tmavým poľom;
Na hornú kondenzorovú šošovku sa aplikuje imerzný olej alebo destilovaná voda;
Zdvihnite kondenzátor, kým sa nedotkne spodného povrchu posúvača;
Na preparát je zaostrená šošovka s malým zväčšením;
Pomocou centrovacích skrutiek sa svetlý bod (niekedy so stmavenou stredovou oblasťou) prenesie do stredu zorného poľa;
Zdvíhaním a spúšťaním kondenzora zmizne stmavená stredová oblasť a získa sa rovnomerne osvetlený svetelný bod.
Ak to nie je možné, musíte skontrolovať hrúbku podložného skla (tento jav sa zvyčajne pozoruje pri použití príliš hrubých podložných sklíčok - kužeľ svetla je zaostrený v hrúbke skla).
Po správnom nastavení svetla nainštalujte šošovku s požadovaným zväčšením a prezrite si preparát.
Metóda ultramikroskopie je založená na rovnakom princípe – preparáty v ultramikroskopoch sú osvetlené kolmo na smer pozorovania. Touto metódou je možné detegovať (nie však doslova „pozorovať“) extrémne malé častice, ktorých veľkosti sú ďaleko za rozlíšením najvýkonnejších mikroskopov. Pomocou ponorných ultramikroskopov je možné v prípravku registrovať prítomnosť častíc × častíc veľkosti až 2 × 10 až -9. stupeň m. Pomocou tejto metódy však nie je možné určiť tvar a presné rozmery takýchto častíc. . Ich obrazy sa pozorovateľovi javia vo forme difrakčných škvŕn, ktorých rozmery nezávisia od veľkosti a tvaru samotných častíc, ale od apertúry šošovky a zväčšenia mikroskopu. Keďže takéto častice rozptyľujú veľmi málo svetla, na ich osvetlenie sú potrebné extrémne silné svetelné zdroje, ako napríklad uhlíkový elektrický oblúk. Ultramikroskopy sa používajú najmä v koloidnej chémii.
Metóda fázového kontrastu
Metóda fázového kontrastu a jej rozmanitosť – tzv. Metóda „anoptrálneho“ kontrastu je navrhnutá na získanie obrázkov priehľadných a bezfarebných objektov, ktoré sú neviditeľné pri pozorovaní pomocou metódy jasného poľa. Patria sem napríklad živé nezafarbené tkanivá zvierat. Podstatou metódy je, že aj pri veľmi malých rozdieloch v indexoch lomu rôznych prvkov prípravku prechádza svetelná vlna cez ne rôzne zmeny vo fáze (nadobúda tzv. fázový reliéf). Tieto fázové zmeny, ktoré nie sú priamo vnímané okom ani fotografickou platňou, sa pomocou špeciálneho optického zariadenia premieňajú na zmeny amplitúdy svetelnej vlny, t. j. na zmeny jasu („amplitúdový reliéf“). už viditeľné okom alebo zaznamenané na fotocitlivej vrstve. Inými slovami, vo výslednom viditeľnom obraze distribúcia jasu (amplitúda) reprodukuje fázový reliéf. Takto získaný obraz sa nazýva fázový kontrast.
Zariadenie na fázový kontrast je možné nainštalovať na akýkoľvek svetelný mikroskop a pozostáva z:
Sada šošoviek so špeciálnymi fázovými doskami;
Kondenzátor s otočným kotúčom. Obsahuje prstencové membrány zodpovedajúce fázovým doskám v každej zo šošoviek;
Prídavný ďalekohľad na nastavenie fázového kontrastu.
Nastavenie fázového kontrastu je nasledovné:
Vymeňte šošovky a kondenzor mikroskopu za fázové (označené písmenami Ph);
Nainštalujte šošovku s nízkym zväčšením. Otvor v kondenzačnom kotúči musí byť bez prstencovej membrány (označený číslom "0");
Nastavte svetlo podľa Koehlera;
Vyberte fázovú šošovku s vhodným zväčšením a zaostrite ju na preparát;
Otočte kondenzačný disk a nainštalujte prstencovú clonu zodpovedajúcu šošovke;