Вышедшие номера
Локальная дифракционная томография биологических микрообъектов
Левин Г.Г.1, Самойленко А.А.1, Горяинова И.В.1, Максимов Г.В.2
1Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений, Москва, Россия
2МГУ им М.В. Ломоносова, Москва, Россия e-mail:
Email: levin@vniiofi.ru
Поступила в редакцию: 20 июня 2025 г.
В окончательной редакции: 20 июня 2025 г.
Принята к печати: 15 августа 2025 г.
Выставление онлайн: 5 ноября 2025 г.

Разработана методика использования локальной томографии для исследования морфологии и динамики клеток и субклеточных структур, распространение оптического излучения в которых описывается уравнениями дифракционной томографии. Доказано, что преимущество локальной томографии заключается в том, что возможно быстрое вычисление искомого распределения в интересующей точке или области объекта без проведения полной реконструкции всего сечения, а также исследование биологических клеток, размер которых превышает поле зрения томографа. Разработан алгоритм обнаружения координат локальных изменений плотности внутри объекта. Методами математического моделирования проведен анализ чувствительности локальных алгоритмов к изменениям внутри модели клетки, параметры которой были выбраны близкими к характеристикам нативной клетки. Особое внимание было уделено сравнению локальных алгоритмов обратного проецирования (Радон) и обратного распространения (Деваней) для дифракционных проекций. Исследована чувствительность алгоритмов к фазовым шумам прибора и микросмещению объекта для различных моментов времени наблюдения. Приведены результаты экспериментальной апробации алгоритмов на примере набора локальных дифференциальных томограмм, полученных при исследовании изменений Retzius-нейрона пиявки под воздействием нейромедиатора - глутамата. Измерения проводились на дифференциальном томографе в течении 10 min. Анализ результатов показал, что разработанная методика позволяет исследовать локальные изменения внутри клетки. Ключевые слова: дифракционная томография, локальные алгоритмы, живая клетка, динамическое изменение плотности.
  1. Г.Н. Вишняков, Г.Г. Левин. Опт. и спектр., 85 (1), 82 (1998) G.N. Vishnyakov, G.G. Levin. Opt. Spectrosc., 85, 73 (1998)]
  2. C.G. Pack. Biophysics and Physicobiology, 18, 244 (2021)
  3. K. Kim K. et al. Optics express, 21 (26), 32269 (2013)
  4. G. Kim et al. Scientific Reports, 8 (1), 9192 (2018)
  5. C. Zuo et al. Optics and Lasers in Engineering, 128, 106003 (2020)
  6. A.J. Lee et al. Biomedical Optics Express, 12 (11), 6928 (2021)
  7. G.N. Vishnyakov, G.G. Levin, V.L. Minaev, V.V. Pickalov, A.V. Likhachev. Microscopy and Analysis, 18 (1), 19 (2004)
  8. R. Clackdoyle, M. Defrise. IEEE Signal Processing Magazine, 27 (4), 60(2010)
  9. A.G. Ramm, A.I. Katsevich. The Radon Transform and Local Tomography, 1st ed. (CRC Press, Boca Raton,1996)
  10. Г.Н. Вишняков, Г.Г. Левин, В.Л. Минаев, Н.А. Некрасов. Опт. и спектр., 121 (6), 1020 (2016)
  11. E. Wolf. Opt. Commun., 1 (4), 153 (1969)
  12. A.J. Devaney. Ultrasonic Imaging, 4 (4), 1982, 336 (1982). DOI: 10.1016/0161-7346(82)90017-7
  13. Г.Г. Левин. Способ определения координат изменения структуры клетки по фазовым изображениям, патент RU 2761480 C1 ( заявка 15.02.2021; опубл. 08.12.2021 )
  14. Б.А. Фихман. Микробиологическая рефрактометрия (Медицина, М., 1967)
  15. В.Я. Бродский, Н.В. Нечаева. Ритм синтеза белка (Наука, М., 1988)
  16. A. Kus et al. J. Biomed. Optics, 19 (4), 046009 (2014)
  17. Г.Г. Левин, А.А. Самойленко., Т.А. Казакова, Т.А. Маракуца, Г.В. Максимов. Биофизика, 68 (1), 57 (2023)
  18. G.N. Vishnyakov, G.G. Levin, V.L. Minaev, M.I. Latushko, N.A. Nekrasov, V.V. Pickalov. Optics Letters, 41 (13), 3037 (2016). DOI: 10.1364/OL.41.003037
  19. Г.Н. Вишняков, Г.Г. Левин, В.Л. Минаев, М.М. Ермаков. Опт. и спектр., 125 (12), 864 (2018).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.