Начало >> Статьи >> Архивы >> Лазерная диагностика в биологии и медицине

Голографические методы диагностики - Лазерная диагностика в биологии и медицине

Оглавление
Лазерная диагностика в биологии и медицине
Взаимодействие лазерного излучения с биологическими системами
Лазеры для диагностики биологических объектов
Техника безопасности
Лазерная нефелометрия
Лазерная поляризационная нефелометрия
Индикатор иммунологических реакций
Проточные анализаторы микрочастиц
Лазерная спектроскопия квазиупругого рассеяния
Методы обработки сигнала
Диагностика биологических объектов на основе измерения коэффициентов диффузии
Диагностика на основе регистрации скоростей направленного движения
Лазерная доплеровская спектроскопия живых клеток
Лазерная интерферометрия
Голографические методы диагностики
Абсорбционно-трансмиссионный анализ с использованием перестраиваемых лазеров
Абсорбционная спектроскопия быстропротекающих процессов
Калориметрические методы диагностики
Экспериментальные исследования оптико-акустическим методом
Конструкции спектрофонов и зондов
Области применения калориметрических методов
Физические основы спектроскопии КР
Применение спектроскопии КР в биохимических исследованиях
КР-микроскопия биологических структур
Применение спектроскопии КР в офтальмологии
Лазерный флуоресцентный анализ
Микроскопия и микроспектрофлуориметрия
Примеры применения лазерной флуоресцентной диагностики
Дистанционная флуоресцентная диагностика растений
Заключение

Голографические методы диагностики
Так же как и интерферометрические, голографические методы наиболее широко используются в офтальмологии, хотя и здесь трудно говорить о разработке приборов — большинство исследований относятся пока к развитию принципов голографирования биообъектов и соответствующих методик измерений. Очевидно, наиболее перспективны следующие основные направления использования голографических методов в офтальмологии: получение трехмерных изображений всего глаза или его частей, исследование оптических постоянных глаза и измерение внутренних структур глаза с высоким разрешением [16, 17].
Наибольшее число известных исследований относится к получению изображения внутреннего объема глаза, разработке оптических схем для широкоугольной голографической фотографии. Одна из голограмм глаза животного in vivo получена в [18] при использовании излучения Не — Не лазера (λ=632,8 нм) мощностью 58 мВт при экспозиции 1/250 с. Авторы работы применили роговичную контактную линзу для предотвращения высушивания роговицы и исключили «паразитные» зеркальные отражения от структур глаза и контактной линзы благодаря ортогональным поляризациям «паразитных» и интерферирующих пучков. Были получены фотографии кровеносных сосудов, однако основное преимущество голографических методов исследования— трехмерное изображение объектов — не было реализовано. Это связано в основном с тем, что при записи голограмм авторы не использовали стандартную офтальмологическую аппаратуру с достаточным разрешением, и поэтому наблюдались значительные аберрационные искажения полученных изображений.
Для получения голограмм глазного дна с помощью двухлучевой схемы в [19, 20] применялась стандартная фундус-камера с заменой ксеноновой лампы аргоновым лазером, излучение которого использовалось для освещения тканей глазного дна и получения опорного пучка. Проведенные исследования на животных показали, что голографические методы обладают сравнительно низкой разрешающей способностью (около 100 мкм) и невысокой контрастностью получаемых изображений (2 : 1), что объясняется присутствием спекл-структуры, замазывающей микроструктуру основного изображения.
Для получения голографического изображения тканей глазного дна использовался также импульсный лазер на
стекле с неодимом с преобразованием длины волны во вторую гармонику (А.=530 нм) [21]. Восстановление голограмм осуществлялось с помощью аргонового лазера (к= =514,5 нм). Оптическая схема установки представлена на рис. 4.7. Излучение лазера 1 (степень пространственной когерентности которого близка к единице, длина когерентности больше 30 см, выходная энергия до 2 Дж при длительности импульса 3-10-8 с) после прохождения телескопической системы, образованной линзами 2 и 3, направляется под углом г|э на стекловидную пластинку 4, состоящую из цилиндрических волокон, из которой излучение выходит двумя коническими поверхностями с углом при вершине 2я|).
Схема установки для голографического исследования тканей глазного дна
Рис. 4.7, Схема установки для голографического исследования тканей глазного дна
Объектив 7 офтальмоскопа проецирует кольцевое отверстие диафрагмы 5 на роговицу глаза 11. Отраженное от исследуемых тканей глаза излучение попадает на фотопластинку 6, опорный пучок также направляется на фотопластинку 6 с помощью светоделительного клина 8, блока призм и зеркала 10.
В этом устройстве угол зрения составляет 85°, что является существенным прогрессом для аналогичных устройств, и, как отмечают авторы, может быть увеличен. Как показали проведенные исследования на глазах кроликов in vivo, используемые уровни энергии (от 0,3 до 1,3 Дж на входе в офтальмоскоп) не вносят органических изменений в облучаемые ткани, несмотря на то что они значительно превышают ПДУ (гл. 1). Хотя контраст картины был пока недостаточным, тем не менее метод особенно перспективен при локализации внутриглазных инородных тел, а также при изучении различных объемных процессов, таких как опухоли, отеки, отслойки и др.
В [17] существенное повышение качества объемных изображений было достигнуто также с использованием однопроходной голографической регистрации, в качестве базового метода которой использовался метод флуоресцентной ангиографии, состоящий в возбуждении люминесценции красителя (раствор флюоресцеина-Nа), введенного в кровь, и фоторегистрации изображения глазного дна. В результате были получены голографические изображения сосудов диаметром до 10 мкм и с контрастом 25 : 1. По-видимому, предложенный метод является одним из наиболее перспективных.
Таким образом, полезность использования методов оптической голографии для биомедицинской диагностики, в частности в офтальмологии, не вызывает сомнений, однако имеется целый ряд трудностей, препятствующих переходу от экспериментов на животных к клиническому их применению. Преодоление этих трудностей связано с дальнейшей оптимизацией параметров лазерного излучения и схем регистрации голограмм.



 
« Кровохарканье и легочное кровотечение   Лапароскопическая аппендэктомия у детей »