Laser nefelometrie - diagnosticare cu laser în biologie și medicină

Video: Ultrasunete în St. Petersburg în mijloc "Dr. cu laser"

Capitolul 2
METODE DE DIAGNOSTIC UTILIZATE
Dispersia luminii elastice
Această secțiune se concentrează asupra metodelor de diagnostic a parametrilor particulelor și a țesuturilor biologice prin examinarea caracteristicilor unghiulare și de polarizare a radiației împrăștiate elastic. Iar dacă studiul dependența unghiulară a intensității luminii difuze (așa-numita nefelometrie) are o istorie lungă și este utilizat pe scară largă în diverse domenii ale medicinei și biologiei [P. 20, 1], analiza efectelor de polarizare în împrăștierea luminii este utilizat mult mai puțin frecvent, deși permite pentru a obține mai multe informații despre obiectul imprastiere. De aceea, în acest capitol descrie modul de polarizare cu laser metode nefelometrice indicatrix automate de măsurare a elementelor matricei difuzia luminii și în care capacitățile de diagnosticare operabil. Tratamentul se bazează în principal pe exemplul țesutului ocular, în timp ce în același timp, vă permite să acopere o varietate de aspecte legate de absorbție slab cele mai multe alte obiecte biologice. Aceștia au discutat, de asemenea, probleme de utilizare aplicată a împrăștierii elastice în analiza concentrației particulelor de imprastiere și reacțiile imunologice.

2.1 nefelometrie laser

Video: Tratamentul bolilor organelor ORL cu laser chirurgical

Scattering, împreună cu absorbția, este un proces cheie care determină propagarea luminii în gazos, lichid și solide, inclusiv și în obiecte biologice. Metoda de împrăștiere elastică este de obicei utilizată pentru studiul de bacterii, celule sanguine, țesuturi, ochi, etc ... Aceste bioobjects caracterizate varietate de forme (sfere, cilindri, discuri, elipsoide, etc.) și mărimi (0,1-100 microni). În regiunea vizibilă a spectrului este cel mai adesea studiate particule în suspensie în materialul de bază au o valoare mică ca partea reală a indicelui de refracție relativ m (1,02-1,2) și partea imaginară, și (10-6-10-2), n -m - i% 11, 2].
Soluția de rezolvare a problemei difuziei luminii în ceea ce privește forma, microstructura, polidispersitatea, în funcție de absorbția spectrală a unei singure particule de indicatori furnizează teoria Mie, cu toate acestea, această soluție este destul de greoaie. [3] In cel mai simplu caz planul de difracție a undei electromagnetice pe o particulă sferică omogenă a razei unei decizii Mi pentru intensitatea difuziei luminii la un unghi 0 definit prin expresia
(2.1)
unde / 0 - intensitatea luminii incidente asupra obiectului, p = (2ffa / X), R - distanța din punctul de vedere a particulelor, ii și r2 - coeficienți Mi conțin funcții Bessel și polinoamele Legendre și forma lor explicită este dată în [3 ]. Prin urmare, de obicei, în analiza împrăștierea luminii pe particule „soft“, adică. F. Prin particule cu r&1, satisfacand p<<51, используют приближение Рэлея — Ганса, а при р> 500 — формулы геометрической оптики [4]. В промежуточных случаях обычно используют приближение Хюлста [3], при котором фактор эффективности рассеяния Q, т. е. коэффициент рассеяния, отнесенный к геометрическому поперечному сечению рассеивающей частицы, определяется по формуле
(2.2)
unde% = 2p (t-1).
Deci, procesul de împrăștiere conduce la modificări în distribuția spațială a intensității luminii, astfel încât una dintre principalele caracteristici ale studiului dispersiei luminii este indicatrix, determină intensitatea luminii în funcție de unghiul de împrăștiere. Măsurarea funcției de împrăștiere este de a evidenția fasciculul de lumină obiect și înregistrarea intensității substanței împrăștiate lumină la diferite unghiuri. Prin urmare, baza de nefelometru - dispozitivul pentru măsurarea intensității luminii imprastiate - o sursă de lumină cu o divergență unghiulară mică a receptorului radiații și cu un anumit unghi. Datorită semnificative focalizată și un
sokoy intensitate cu laser, lasere fascicul sunt sursa de lumină cea mai potrivită în acest caz.
În prezent, există destul de câteva tipuri Nephelometers. Când dispozitivele de măsurare „de rutină“ folosesc de obicei un unghi fix, selectat cel mai adesea unghiuri egale cu 45 sau 90 °. Pentru a extinde oportunitățile Nefelometru, în special în cercetare și dezvoltare, cu putin studiate, obiectele sunt utilizate de obicei, dispozitive cu unghi variabil de înregistrare a luminii împrăștiate [5, 6].
Ca un exemplu de împrăștierii elastice a radiației laser, în scopul de a lua în considerare metoda de diagnostic de măsurare a deformabilității eritrocitelor. Această metodă, numită ekmatsitometrii, este utilizat pentru a diagnostica o serie de boli [7]. Când ekmatsitometrii raza laser este trecut printr-o suspensie de celule roșii din sânge, plasat între cilindrul rotativ transparent, și urmăriți diagrama de difracție a ecranului a cărui formă depinde de forma eritrocitului. În același nedeformate hematiile da o imagine de dispersie sub formă de cercuri concentrice, deformat - în formă de elipse. În cazul în care un număr suficient de probe conținute nedeformate celule sanguine roșii, superpoziția observate acestor imagini și pentru estimarea concentrației unei așa-numitul index celule sanguine roșii nedeformate, care este raportul dintre numărul de deformat (N) între nedeformate (= 0 A) eritrocitele:
In = N / N0 = 1 / (I0-I), (2.3)
unde / o, I - intensitatea radiației împrăștiate la marginea modelului de difracție circular de eritrocite și de repaus sub acțiunea tensiunii de forfecare respectiv. Măsurători index nedeformate celule roșii sanguine pentru celulele plasmatice anemie (PC), sferoze ereditar (NS) arată o creștere a concentrației de eritrocite deformate în comparație cu probele normale (HO) PC - / jv = 1,3-2,35- NA - 2.7 și HO - 0,7-1,4 [7].
Mult de lucru cu privire la utilizarea metodelor de dispersare a luminii pentru determinarea parametrilor geometrici ai componentelor sanguine individuale pentru AA. Khairullina et 18-10]. Ca urmare, un set de metode bazate pe fizic de testare de sange in conditii apropiate de nativ. În special, dependența puternică a împrăștierii dimensiunii celulelor roșii din sânge, identificate în intervalul unghiului 0,5-35 °, oferă o funcție a distribuției dimensiunii. În același timp, rugozitatea suprafeței ( „crenate“) eritrocite patologice cu o precizie ridicată sunt determinate de creșterea semnificativă a intensității imprastiere cu laser în unghiuri mai mari de 90 °.
nefelometrie laser utilizate pe scară largă în imunologie, unde este utilizat pentru cuantificarea antigenului - complex anticorp și determinarea concentrației componentelor implicate în reacție. În particular, a studiat influența diferiților factori (temperatura, pH-ul mediului, concentrare, etc.) la viteza de reacție și formarea de antigen - anticorp [11, 12]. Metoda comparare de detectare a unui antigen - anticorp (Sistem globulină uman - ser de iepure împotriva globulină umană) au prezentat un câștig în sensibilitate de cel puțin 10 ori în comparație cu tehnicile convenționale în prezența fenomenului, lipsa din urmă posibil să se obțină un câștig de timp până la 24 de ore [13, 14 ]. Laser Metoda nefelometrie de sânge și urină de proteine ​​este, de asemenea, o metodă mai sensibilă (4-8 ori) decât metodele convenționale [15].
Trebuie remarcat faptul că utilizarea nefelometrie cu laser posibile pentru a simplifica dispozitivul optic reduce cantitatea necesară a probei de testare pentru a crește sensibilitatea.
In prezent, nefelometrie laser este una dintre cele mai comune metode de analiză optică a obiectelor biologice. Pentru a determina dimensiunea particulelor în intervalul 0.02-0.2 microni sunt utilizate asimetrie metoda indicatrix, care este de a înregistra funcția de împrăștiere a abaterii de tip Rayleigh, prin creșterea dimensiunii complete metodei indicatrix chastitsy- utilizată pentru măsurarea dimensiunii particulelor în intervalul de 0,1-10 microni, o metodă prin difuziunea luminii cercetării în unghiuri mici - pentru măsurarea dimensiuni și distribuția dimensiunii particulelor în intervalul de 1-300 microni [16]. Unele dintre nefelometrie cu laser, pe baza acestor metode vor fi descrise mai jos.

Video: Micul dejun la Zhenya. Photodithazine - elixirul vieții?