Показатели функции диафрагмы у пациентов с COVID-19 тяжелого течения | Яковлев
1. Ahn D.G., Shin H.J., Kim M.H., Sunhee Lee S., Hae-Soo Kim H-S., Myoung J., Kim B-T., Kim S-J. Current Status of Epidemiology, Diagnosis, Therapeutics, and Vaccines for Novel Coronavirus Disease 2019 (COVID-19). J Microbiol Biotechnol. 2020; 30 (3): 313–324. DOI: 10.4014/jmb.2003.03011.
2. Зайратьянц О.В., Самсонова М.В., Михалева Л.М., Черняев А.Л., Мишнев О.Д., Крупнов Н.М., Калинин Д.В. Патологическая анатомия COVID-19: Атлас. Под общей ред. О.В. Зайратьянца. — Москва, ГБУ «НИИОЗММ ДЗМ», 2020.
3. Орлов Ю.П., Долгих В.Т., Верещагин Е.И., Лукач В.Н., Говорова Н.В., Кохно В.Н., Шмаков А.Н., Патюков Я.Н. Eсть ли связь обмена железа с течением СOVID-19?. Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2020; 17 (4): 6–13.
4. Lupu L., Palmer A., Huber-Lang M. Inflammation, Thrombosis, and Destruction: The Three-Headed Cerberus of Trauma- and SARSCoV-2-Induced ARDS. Front Immunol. 2020 Sep 25; 11: 584514.
DOI: 10.3389/fimmu.2020.584514. PMID: 33101314; PMCID: PMC7546394.
5. Bösmüller H., Matter M., Fend F., Tzankov A. The pulmonary pathology of COVID-19. Virchows Arch. 2021; 478 (1): 137–150. DOI: 10.1007/s00428-021-03053-1. Epub 2021 Feb 19. PMID: 33604758; PMCID: PMC7892326.
6. Zhang T., Sun L.X., Feng R.E. [Comparison of clinical and pathological features between severe acute respiratory syndrome and coronavirus disease 2019]. Zhonghua Jie He He Hu Xi Za Zhi. 2020; 43 (6): 496–502. Chinese. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20200311-00312. PMID: 32241072.
7. Бабаев М.А., Быков Д.Б., Бирг Т.М., Выжигина М.А., Еременко А.А. ИВЛ-индуцированная дисфункция диафрагмы (обзор). Общая реаниматология. 2018; 14 (3): 82–103. DOI: 10.15360/1813-9779-2018-3-82-103.
8. Shi Z., de Vries H.J., Vlaar A.P.J., van der Hoeven J., Boon R.A., Heunks L.M.A., Ottenheijm C.A.C., Dutch COVID-19 Diaphragm Investigators. Diaphragm Pathology in Critically Ill Patients With COVID-19 and Postmortem Findings From 3 Medical Centers.
JAMA Intern Med. 2021; 181 (1): 122–124. DOI: 10.1001/jamainternmed.2020.6278.
9. Заболотских И.Б., Киров М.Ю., Лебединский К.М., Проценко Д.Н., Авдеев С.Н., Андреенко А.А., Арсентьев Л.В., Афончиков В.С., Афуков И.И., Белкин А.А., Боева Е.А., Буланов А.Ю., Васильев Я.И., Власенко А.В., Горбачев В.И., Григорьев Е.В., Григорьев С.В., Грицан А.И., Еременко А.А., Ершов Е.Н., Замятин М.Н., Иванова Г.Е., Кузовлев А.Н., Куликов А.В., Лахин Р.Е., Лейдерман И.Н., Ленькин А.И., Мазурок В.А., Мусаева Т.С., Николаенко Э.М., Орлов Ю.П., Петриков С.С., Ройтман Е.В., Роненсон А.М., Смёткин А.А., Соколов А.А., Степаненко С.М., Субботин В.В., Ушакова Н.Д., Хороненко В.Э., Царенко С.В., Шифман Е.М., Шукевич Д.Л., Щеголев А.В., Ярошецкий А.И., Ярустовский М.Б. Анестезиолого-реанимационное обеспечение пациентов с новой коронавирусной инфекцией COVID-19. Методические рекомендации Общероссийской общественной организации «Федерация анестезиологов и реаниматологов». Вестник интенсивной терапии им. А.И.
Салтанова. 2021; S1: 9–143. DOI: 10.21320/1818-474X-20.
10. Рафмелл Д.П., Нил Д.М., Вискоуми К.М. Регионарная анестезия: Самое необходимое в анестезиологии / пер. с англ.; под общ. ред. А. П. Зильбера, В. В. Мальцева. — 4-е изд. — М.: МЕДпрессинформ, 2015: 272 c.
11. Ricoy J., Rodríguez-Núñez N., Álvarez-Dobaño J.M., Toubes M.E., Riveiro V., Valdés L. Diaphragmatic dysfunction. Pulmonology. 2019; 25 (4): 223–235. DOI: 10.1016/j.pulmoe.2018.10.008. Epub 2018 Dec 1. PMID: 30509855.
12. Rudrappa M, Kokatnur L, Chernyshev O. Neurological Respiratory Failure. Diseases. 2018; 6 (1): 7. DOI: 10.3390/diseases6010007. PMID: 29320394. PMCID: PMC5871953.
13. Li Y-C., Bai W-Z., Hashikawa T. The neuroinvasive potential of SARSCoV2 may play a role in the respiratory failure of COVID-19 patients. J Med Virol. 2020; 92 (6): 552–555. PMID: 32104915. PMCID: PMC7228394 DOI: 10.1002/jmv.25728.
14. Рахимов Р.Т., Лейдерман И.Н., Белкин А.А. Респираторная нейромиопатия как важный компонент полинейромиопатии критических состояний.
Журнал им. Н. В. Склифосовского Неотложная медицинская помощь. 2020; 9 (1): 108–122. DOI: 10.23934/2223-9022-2020-9-1-108-122.
15. Huh S., Chung J.H., Kwon H.J., Ko H.Y. Unilateral Diaphragm Paralysis Associated With Neurosyphilis: A Case Report. Ann Rehabil Med. 2020; 44 (4): 338–341. DOI: 10.5535/arm.19216.
16. Gong J., Ou J., Qiu X., Jie Y., Chen Y., Yuan L., Cao J., Tan M., Xu W., Zheng F., Shi Y., Hu B. A Tool for Early Prediction of Severe Coronavirus Disease 2019 (COVID-19): A Multicenter Study Using the Risk Nomogram in Wuhan and Guangdong, China. Clinical Infectious Diseases. 2020; 71 (15): 833–840. DOI: 10.1093/cid/ciaa443.
17. Неклюдова Г.В., Авдеев С.Н. Возможности ультразвукового исследования диафрагмы. Терапевтический архив. 2019; 91 (3): 86–92. DOI: 10.26442/00403660.2019.03.000129.
18. Vetrugno L., Guadagnin G.M., Barbariol F., Langiano N., Zangrillo A., Bove T. Ultrasound Imaging for Diaphragm Dysfunction: A Narrative Literature Review. J Cardiothorac Vasc Anesth.
2019; 33 (9): 2525–2536. DOI: 10.1053/j.jvca.2019.01.003. Epub 2019 Jan 4. PMID: 30686657.
19. Boussuges A., Gole Y., Blanc P. Diaphragmatic motion studied by Mmode ultrasonography: methods, reproducibility, and normal values. Chest. 2009; 135: 391–400. DOI: 10.1378/chest.08-1541.
20. Kendall J.L., Hoffenberg S.R., Smith R.S. History of emergency and critical care ultrasound: the evolution of a new imaging paradigm. Crit Care Med. 2007; 35 (5 Suppl): S126–130. DOI: 10.1097/01.CCM.0000260623.38982.83. PMID: 17446770.
Ученые восстановили функции дыхания и передних конечностей у крыс с травмой спинного мозга
1600
Добавить в закладки
Новое исследование показало, что нарушение функций дыхания и конечностей в результате травмы спинного мозга могут быть обратимыми, — пишет sciencedaily.com со ссылкой на Nature Communications.
Миллионы людей во всем мире живут с хроническими травмами
спинного мозга, и каждый год происходит от 250 000 до 500 000
новых случаев травматизации — чаще всего из-за аварий или
падений.
Наиболее тяжелые травмы спинного мозга полностью
парализуют людей и более чем наполовину нарушают способность
дышать. Новое исследование продемонстрировало на животных с
хронической травмой, что долгосрочные разрушительные последствия
травмы спинного мозга могут быть обратимыми.
В новом исследовании описывается режим лечения, который помогает пробуждать определенные типы нервных клеток, которые могут регенерировать расширения, называемые аксонами, в поврежденном спинном мозге. Крысе с частичным разрывом на втором шейном позвонке (C2), полностью восстановили диафрагму и частично функцию передних конечностей на поврежденной стороне. Эффекты терапии в полной мере сохранялись через шесть месяцев после окончания лечения.
«Впервые мы полностью восстановили как дыхание, так и некоторые
функцию передней конечности, парализованной в результате травмы
спинного мозга. Полное восстановление, особенно дыхания,
происходит быстро после недолгого периода паралича у грызунов», —
объяснил старший автор Джерри Силвер — доктор философии,
профессор нейронауки в Медицинской школе Университета Кейса
Западного Резерва.
Лечение усиливает врожденную способность организма очень медленно проращивать новые ветви аксона из субпопуляции нервных клеток, которые остаются незатронутыми травмой. Активность этих новых ветвей полностью подавляется мощными ингибирующими молекулами, называемыми протеогликанами. Сильвер объяснил: «Стратегия заключалась в использовании простой одноразовой инъекции фермента хондроитиназы, которая разрушает ингибирующие молекулы протеогликана. Фермент вводили не прямо в место поражения, а ниже в спинном мозге, где действуют нервные клетки, которые посылают аксоны на диафрагму и предплечье».
У животных, которых лечили сразу после повреждения спинного
мозга, фермент лишь незначительно помогал восстанавливать рост
нервов с минимальным восстановлением функций. Однако у животных,
получавших лечение спустя продолжительный период времени после
травмы, терапевтические эффекты фермента были значительно лучше.
Всего за одну неделю после лечения крыс новые нервные расширения
начали восстанавливать функцию диафрагмы.
«Удивительно, но эта техника работала намного лучше тогда, когда травма уже перешла из острой к хронической стадии, — сказал Сильвер. — Чем дольше животные были парализованы, тем более эффективны были ферменты. Команда обнаружила, что даже после полутора лет жизни с травмой спинного мозга лечение может восстановить полную активность диафрагмы крысы. Через неделю после лечения у 60% животных была улучшена функция диафрагмы. Две недели спустя каждая крыса показала улучшение – хотя они прожили с параличом большую часть жизни.
Интересно, что, подвергая крыс кратковременным периодам с низким
уровнем кислорода (респираторная терапия, известная как острая
прерывистая гипоксия), ученые смогли укрепить растущие нервные
расширения, что принесло дополнительную пользу.
«Наши данные иллюстрируют относительную легкость, с которой можно
восстановить функции важнейших двигательных систем как через
несколько месяцев, так и через годы после получения тяжелой
травмы спинного мозга, — сказал Сильвер. — Режим лечения в нашем
исследовании имеет отношение к нескольким типам хронических
неполных травм спинного мозга, и мы надеемся, что работа поможет
восстановить двигательную функцию после травмы спинного мозга у
людей».
[Фото: sustavi.guru]
восстановление двигательных функций восстановление функций диафрагмы травма спинного мозга
Источник: www.sciencedaily.com
Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.
НАУКА ДЕТЯМ
Ученые создали фильтр из яичного белка для очистки морской воды от микропластика
15:00 / Экология
Разработка Пермского Политеха поможет выращивать кожу
14:00 / Медицина
«Не на себя пчела работает». Как пчелы помогают людям?
13:00 / Биология
Химики СПбГУ объяснили связь состава и свойств наноматериалов для инновационной медицины
12:00 / Химия
Ученые раскрыли «электрический язык» клеток рака молочной железы
11:00 / Медицина
Михаил Кирпичников переизбран академиком-секретарем отделения биологических наук РАН
10:30 / Наука и общество
Творец луноходов.
Более века назад родился советский инженер-конструктор Георгий Бабакин
10:00 / Космонавтика
Объявлен старт 68-й Российской антарктической экспедиции
14:00 / География, Науки о земле
Ученые Пермского Политеха увеличили срок жизни зеркальной системы
12:00 / Инженерия
Президент ИМЭМО РАН Александр Дынкин переизбран на должность академика-секретаря отделения глобальных проблем и международных отношений РАН
10:30 / Экономика, Общее собрание РАН 2022
Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008
04.03.2019
Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002
04.03.2019
Вспоминая Сергея Петровича Капицу
14.02.2017
Смотреть все
Optics: Веб-сайт — Дифракционная прямоугольная апертура
При попытке выполнить вычисления с использованием указанных входных данных произошла ошибка.
Скорее всего, это связано с тем, что алгоритм возвращает «NaN» из-за бессмысленных или экстремальных входных значений. Попробуйте еще раз с более разумными входными значениями.
Оптика: веб-сайт больше не поддерживает браузер Internet Explorer. Большинство страниц должны по-прежнему работать, однако я не могу указать или гарантировать, какие из них работают, а какие нет. Используйте буквально любой другой браузер, чтобы гарантировать функциональность.
В приведенных ниже уравнениях используются следующие символы:
| $\лямбда$ | Длина волны | $z$ | От диафрагмы до изображения/расстояния наблюдения | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| $U_1$ | $U_2$ | Поле изображения/наблюдения | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| $x_1,y_1$ | Координаты плоскости апертуры | $x_2,y_2$ | 9{2} \left ( \frac{\pi Hy}{\lambda z} \right )$$ где $W$ — ширина прямоугольника, $H$ — высота прямоугольника, $\lambda$ — длина волны, $z$ — расстояние от апертуры до изображения, $x$ и $y$ — координаты плоскости наблюдения.||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2) \Im \left (I_g(x_2,y_2) \right ) \right) $$
где $I_g(x_2,y_2)$ — идеальное поле изображения, а $H(x_2,y_2)$ — передаточная функция
$$H(x_2,y_2)=P(-\lambda z x_2,-\lambda z y_2)$$
нормированная на площадь передаточной функции, где $P$ — функция зрачка 
Световые волны, формирующие изображение, проходят через образец и входят в объектив в перевернутом конусе, как показано на рисунке 1. Продольный срез этого светового конуса показывает угловую апертуру, значение которой определяется фокусным расстоянием объектива.
Таким образом, sin угла µ имеет максимальное значение 1,0 (sin(90°) = 1), что является теоретической максимальной числовой апертурой объектива, работающего с воздухом в качестве среды изображения (при использовании «сухого» микроскопа). цели).
Поэтому для получения более высоких рабочих числовых апертур необходимо увеличивать показатель преломления среды между передней линзой объектива и образцом. Теперь доступны объективы для микроскопов, которые позволяют получать изображения в альтернативных средах, таких как вода (показатель преломления = 1,33), глицерин (показатель преломления = 1,47) и иммерсионное масло (показатель преломления = 1,51). С этими объективами следует обращаться осторожно, чтобы предотвратить нежелательные артефакты, возникающие при использовании объектива с иммерсионной средой, отличной от той, для которой он был разработан. Мы советуем микроскопистам никогда не использовать объективы, предназначенные для погружения в масло с глицерином или водой, хотя недавно было представлено несколько новых объективов, которые будут работать с несколькими средами. Вы должны уточнить у производителя, если есть какие-либо сомнения.
Исследуя приведенное выше уравнение числовой апертуры, мы обнаруживаем, что самая высокая теоретическая числовая апертура, которую можно получить с иммерсионным маслом, составляет 1,51 (когда sin ( µ ) = 1). На практике, однако, большинство масляных иммерсионных объективов имеют максимальную числовую апертуру 1,4, причем наиболее распространенная числовая апертура находится в диапазоне от 1,0 до 1,35.
Если мы возьмем в качестве примера ряд типичных 10-кратных объективов, то увидим, что для объективов с коррекцией плоского поля увеличение числовой апертуры соответствует коррекции хроматической и сферической аберрации : план-ахромат, числовая апертура = 0,25; плановый флюорит, N.A. = 0,30; и планохромат, числовая апертура = 0,45.| Magnification | Plan Achromat (NA) | Plan Fluorite (NA) | Plan Apochromat (NA) |
|---|---|---|---|
| 0,5x | 0,025 | н/д | n/a |
| 1x | 0.04 | n/a | n/a |
| 2x | 0.06 | n/a | 0. 10 |
| 4x | 0.10 | 0.13 | 0.20 |
| 10x | 0.25 | 0.30 | 0.45 |
| 20x | 0.40 | 0.50 | 0.75 |
| 40x | 0.65 | 0.75 | 0.95 |
| 40x (oil) | n/a | 1.30 | 1.00 |
| 60x | 0.75 | 0.85 | 0.95 |
| 60x (oil) | n/a | n/a | 1.40 |
| 100x (oil) | 1. 25 | 1.30 | 1.40 |
| 150x | н/д | н/д | 0,90 |
диапазон увеличений, как показано в Таблице 1. Большинство производителей стремятся к тому, чтобы их объективы имели максимально возможную коррекцию и числовую апертуру для каждого класса объективов.
Разрешение объектива микроскопа определяется как наименьшее расстояние между двумя точками на образце, которые еще можно различить как два отдельных объекта. Разрешение является несколько субъективной величиной в микроскопии, потому что при большом увеличении изображение может казаться нерезким, но все же разрешаться с максимальным разрешением объектива. Числовая апертура определяет разрешающую способность объектива, но общее разрешение системы микроскопа также зависит от числовой апертуры конденсора предметного столика. Чем выше числовая апертура всей системы, тем лучше разрешение.
Правильная настройка оптической системы микроскопа также имеет первостепенное значение для обеспечения максимального разрешения. Конденсор предметного столика должен быть согласован с объективом в отношении числовой апертуры и регулировки апертурной ирисовой диафрагмы для точного формирования светового конуса. Спектр длин волн света, используемого для изображения образца, также является определяющим фактором разрешения. Более короткие волны способны лучше различать детали, чем более длинные волны. Существует несколько уравнений, которые были выведены для выражения связи между числовой апертурой, длиной волны и разрешением :
| R = λ / 2NA | (1) |
| R = 0.61λ / NA | (2) |
| R = 1.22λ / (NA(obj) + NA(cond)) | (3) |
Где R — разрешение (наименьшее разрешаемое расстояние между двумя объектами), NA равно числовой апертуре 9, λ2,
равно длине волны, NA(obj) соответствует числовой апертуре объектива, а NA(Cond) — числовой апертуре конденсора.
Обратите внимание, что уравнения (1) и (2) отличаются коэффициентом умножения, который равен 0,5 для уравнения (1) и 0,61 для уравнения (2) . Эти уравнения основаны на ряде факторов (включая различные теоретические расчеты, сделанные физиками-оптиками) для объяснения поведения объективов и конденсоров, и их не следует рассматривать как абсолютную величину какого-либо одного общего физического закона. В некоторых случаях, таких как конфокальная и флуоресцентная микроскопия, разрешение может фактически превышать пределы, установленные любым из этих трех уравнений. Другие факторы, такие как низкий контраст образца и неправильное освещение, могут привести к более низкому разрешению и, чаще всего, к реальному максимальному значению 9.0092 R (около 0,25 мкм с использованием длины волны среднего спектра 550 нанометров) и числовой апертуры от 1,35 до 1,40 на практике не реализуются. В таблице 2 приведены разрешение списка ( R ) и числовая апертура ( NA ) при увеличении и коррекции объектива.
Разрешение и числовая апертура
по типу объектива
| ТИП ОБЪЕКТИВА | ||||||
| 909827 План-хромат0093 | Plan Fluorite | Plan Apochromat | ||||
| Magnification | N.A | Resolution (µm) | N.A | Resolution (µm) | N.A | Resolution (µm) |
| 4x | 0.10 | 2.75 | 0.13 | 2.12 | 0.20 | 1.375 |
| 10x | 0.25 | 1.10 | 0.30 | 0. 92 | 0.45 | 0.61 |
| 20x | 0.40 | 0.69 | 0.50 | 0.55 | 0.75 | 0.37 |
| 40x | 0.65 | 0.42 | 0.75 | 0.37 | 0.95 | 0.29 |
| 60x | 0.75 | 0.37 | 0.85 | 0.32 | 0.95 | 0.29 |
| 100x | 1.25 | 0.22 | 1.30 | 0.21 | 1.40 | 0.20 |
| N.A. = числовая апертура | ||||||
Таблица 2
Когда микроскоп находится в идеальной юстировке и объективы правильно согласованы с конденсором предметного столика, тогда мы можем подставить числовую апертуру объектива в уравнения (1) и (2) , с дополнительным результатом, что уравнение (3) сводится к уравнению (2) .
Важно отметить, что увеличение не появляется как фактор ни в одном из этих уравнений, потому что только числовая апертура и длина волны освещающего света определяют разрешение образца. Как мы уже упоминали (и это видно из уравнений), длина волны света является важным фактором разрешения микроскопа. Более короткие длины волн дают более высокое разрешение (более низкие значения для R ) и наоборот. Наибольшая разрешающая способность в оптической микроскопии достигается при ближнем ультрафиолетовом свете, самой короткой эффективной длине волны изображения. За ближним ультрафиолетовым светом следует синий, затем зеленый и, наконец, красный свет, позволяющий различать детали образца. В большинстве случаев для освещения образца микроскописты используют белый свет, генерируемый вольфрамово-галогенной лампой. Спектр видимого света сосредоточен на длине волны около 550 нанометров, преобладающей длине волны зеленого света (наши глаза наиболее чувствительны к зеленому свету). Именно эта длина волны использовалась для расчета значений разрешения в таблице 2.
Значение числовой апертуры также важно в этих уравнениях, и чем выше числовая апертура, тем выше разрешение, как видно из таблицы 2. Влияние длины волны света на разрешение при фиксированной числовой апертуре (0,95), is listed in Table 3.
Resolution versus Wavelength
| Wavelength (nanometers) | Resolution (micrometers) |
|---|---|
| 360 | .19 |
| 400 | .21 |
| 450 | .24 |
| 500 | .26 |
| 550 | .29 |
| 600 | .32 |
| 650 | .34 |
| 700 | . 37 |
Таблица 3
Когда свет от различных точек образца проходит через объектив и воссоздается в виде изображения, различные точки образца появляются на изображении в виде известных узоров (не точек). как Воздушные узоры . Это явление вызвано дифракцией или рассеянием света, когда он проходит через мельчайшие части и пространства в образце и через круглую заднюю апертуру объектива. Центральный максимум паттернов Эйри часто называют диском Эйри , который определяется как область, окруженная первым минимумом паттерна Эйри и содержащая 84 процента световой энергии. Эти диски Эйри состоят из небольших концентрических светлых и темных кругов, как показано на рисунке 3. На этом рисунке показаны диски Эйри и распределение их интенсивности в зависимости от расстояния между ними.
Рисунок 3(a) иллюстрирует гипотетический диск Эйри, который по существу состоит из дифракционной картины, содержащей центральный максимум (обычно называемый максимумом нулевого порядка ), окруженный концентрическими максимумами 1-го, 2-го, 3-го и т.
д. последовательно уменьшающиеся яркости, составляющие распределение интенсивности. Два диска Эйри и распределение их интенсивности на пределе оптического разрешения показаны на рис. 3(b). В этой части рисунка расстояние между двумя дисками превышает их радиусы, и они разрешимы. Предел, при котором два диска Эйри могут быть разделены на отдельные объекты, часто называют Критерий Рэлея . На рис. 3(в) показаны два диска Эйри и их распределения интенсивности в ситуации, когда межцентровое расстояние между максимумами нулевого порядка меньше ширины этих максимумов, и два диска по отдельности неразрешимы по критерию Рэлея. .
Размер и разрешение диска Эйри
Узнайте, как длина волны и числовая апертура влияют на размер и разрешение диска Эйри.
Начало обучения
Чем меньше диски Эйри, спроецированные объективом при формировании изображения, тем больше деталей образца становится различимым. Объективы с более высокой коррекцией (флюориты и апохроматы) дают меньшие диски Эйри, чем объективы с более низкой коррекцией.
Точно так же объективы с более высокой числовой апертурой также способны создавать диски Эйри меньшего размера. Это основная причина того, что объективы с высокой числовой апертурой и полной коррекцией оптической аберрации могут различать более мелкие детали в образце.
На рис. 4 показано влияние числовой апертуры на размер дисков Эйри, полученных с помощью ряда гипотетических объективов с одинаковым фокусным расстоянием, но с разными числовыми апертурами. При малых числовых апертурах размер диска Эйри велик, как показано на рис. 4(а). Однако по мере увеличения числовой апертуры и угла светового конуса объектива размер диска Эйри уменьшается, как показано на рис. 4(b) и рис. 4(c). Результирующее изображение на уровне диафрагмы окуляра на самом деле представляет собой мозаику из дисков Эйри, которые мы воспринимаем как светлые и темные. Там, где два диска расположены слишком близко друг к другу, так что их центральные пятна значительно перекрываются, две детали, представленные этими перекрывающимися дисками, не разрешаются или не разделяются и, таким образом, выглядят как одно целое, как показано выше на рисунке 3.
Основы Airy Disk
Узнайте, как диски Airy реагируют на близкое приближение при изменении их размера.
Начать обучение
Важным понятием, которое необходимо понимать при формировании изображения, является природа дифрагированных световых лучей, перехватываемых объективом. Только в тех случаях, когда улавливаются более высокие (1-й, 2-й, 3-й и т. д.) порядки дифрагированных лучей, интерференция может работать для воссоздания изображения в плоскости промежуточного изображения объектива. Когда захватываются только лучи нулевого порядка, практически невозможно восстановить узнаваемое изображение образца. Когда световые лучи 1-го порядка добавляются к лучам нулевого порядка, изображение становится более когерентным, но ему все еще не хватает достаточной детализации. Только когда рекомбинируются лучи более высокого порядка, изображение будет представлять истинную архитектуру образца. Это является основой для необходимости больших числовых апертур (и последующих меньших дисков Эйри) для получения изображений с высоким разрешением с помощью оптического микроскопа.
В повседневных рутинных наблюдениях большинство микроскопистов не пытаются получить изображение с максимально возможным разрешением на своем оборудовании. Только в специальных условиях, таких как светлое поле с большим увеличением, флуоресценция, ДИК и конфокальная микроскопия, мы стремимся достичь пределов возможностей микроскопа. В большинстве случаев использования микроскопа нет необходимости использовать объективы с высокой числовой апертурой, поскольку образец легко разрешается с помощью объективов с более низкой числовой апертурой. Это особенно важно, поскольку высокая числовая апертура и большое увеличение сопровождаются недостатками очень малой глубины резкости (имеется в виду хорошая фокусировка в области чуть ниже или чуть выше исследуемой области) и короткого рабочего расстояния. Таким образом, в образцах, где разрешение менее критично и увеличения могут быть ниже, лучше использовать объективы с меньшим увеличением и скромной числовой апертурой, чтобы получить изображения с большим рабочим расстоянием и большей глубиной резкости.