Микроскопы сопровождают человека всю его жизнь – от дошкольного детства до глубокой старости.
Детям они открывают тайные миры в капле воды или позволяют увидеть внешнюю структуру глаза мухи. Студентам университетов они помогают идентифицировать части клетки или исследовать образцы тканей. Как любители, так и профессиональные исследователи могут взять с собой портативные цифровые микроскопы для удобства анализа растительных, животных или минеральных вещества в полевых условиях.
Микроскопы имеют широкий спектр своей полезности, но один из самых важных аспектов, которым они касаются нашей жизни, – это медицина.
Первые микроскопы
В 17 веке нидерландский натуралист Антуан ван Левенгук усовершенствовал примитивные версии микроскопа, поместив небольшую сферическую стеклянную линзу в регулируемый стержень, который можно было смещать, чтобы сфокусироваться на мельчайших образцах. Таким способом он смог увидеть эритроциты и микроорганизмы, благодаря чему его признали «отцом микробиологии».
Хотя микроскопам, безусловно, предстоит пройти долгий путь от устройств Левенгука до того, что мы используем сегодня, их значение в здравоохранении стало очевидным почти с момента их появления. Левенгук и его коллеги могли видеть и изучать бактерии, одноклеточные организмы, эпителиальные клетки и другие загадки того времени, внося свои открытия в медицинские справочники.
Тем не менее, пройдет еще сто лет, прежде чем значение микроскопов в медицине станет общепризнанным, и они станут незаменимыми как в клинических условиях, так и в среде ученых-исследователей по всему миру.
Медицинское образование
Когда вы думаете о микроскопе, одним из первых изображений, которые приходят на ум, может быть ученый в белом лабораторном халате, склонившийся над окуляром. Это не слишком далеко от истины. Медицинское образование в значительной степени опирается на использование медицинских микроскопов для обучения студентов выявлению болезней, обнаруживаемых в образцах крови или тканей.
Обучение студентов тому, как использовать микроскопы ЛОМО, помогает им в дальнейшей профессиональной деятельности по идентификации вирусов, вызывающих инфекции. Но научиться пользоваться микроскопом – это только одна сторона медали. Педагоги могут также использовать цифровые микроскопы с камерами, проецирующими изображение для всей аудитории.
Цифровые микроскопы, использующие оптику и цифровую камеру, передают изображения на компьютер. Неподвижные изображения и видео можно проецировать в режиме реального времени. При этом вся аудитория следит за одним и тем же образцом. Преподавателям нравится такой вариант, так как в этом случае не может быть различий, часто возникающих у студентов, которые смотрят в окуляр по очереди.
Типы микроскопов, используемых в больницах
Существует множество причин, по которым врачу может понадобиться микроскоп. Мало того, в ряде случаев требуется не один такой прибор, поэтому в больничных лабораториях и врачебных кабинетах часто имеется набор из нескольких типов микроскопов.
Одним из наиболее распространенных приборов является оптический микроскоп, который использует свет для освещения изображения, в то время как одна или несколько линз увеличивают образец. Оптические микроскопы используют для того, чтобы исследовать ткани или идентифицировать одноклеточные организмы, которые могут быть найдены в крови пациента и указывать на болезнь.
Флуоресцентные микроскопы используют ультрафиолетовый свет для подсветки большой клеточной детали. Блокируя внешний свет, эти микроскопы могут увеличить разрешение изображения и показать образец в трех измерениях. Эти устройства отлично подходят для идентификации бактерий в образце.
Электронные микроскопы используют концентрированные пучки электронов и красители образцов. Электронные лучи имеют очень короткую длину волны, что означает, что они способны создавать изображения очень высокого разрешения. Клиники могут использовать эти возможности для выявления и изучения вирусов в крови.
Рентгеновские микроскопы по своим возможностям находятся где-то посередине между оптическими и электронными микроскопами. Рентгеновские лучи имеют очень короткую длину волны. Они не могут быть обнаружены человеческим глазом, плохо отражаются и преломляют. Это означает, что рентгеновские микроскопы могут создавать очень четкие, детальные изображения. Они имеют высокое разрешение, достаточное для того, чтобы наблюдателю отличить отдельные атомы. Их преимущество в клинических условиях заключается в способности показывать живые клетки, в отличие от других микроскопов, которые требуют окрашивания образцов и их закрепления на предметном стекле.
Хирургия
Врачи-хирурги, как и ученые-исследователи, для получения информации о состоянии организма часто используют стереомикроскопы. Крупный план, который дают эти приборы облегчает задачу хирургу при выполнении надрезов, швов и других тонких манипуляций. В ряде ситуаций хирургам оказывают неоценимую помощь ручные камеры USB-микроскопа. Эти камеры проецируют большие изображения области тела, над которой работает врач, предоставляя ему доступ к деталям.
Микроскопия в диагностике
Электронная микроскопия стала бесценным инструментом в диагностике. Электронные микроскопы намного превосходят оптические микроскопы при оценке отдельных клеток и даже более мелких структур. Органеллы, цитоскелеты и другие части клетки наиболее четко видны под электронным пучком. Даже опухолевые клетки, которые трудно идентифицировать, обнаруживаются с помощью электронного микроскопа. Биопсия почек и других органов также выигрывает от того, что ее проводят с точки зрения ясности и точности электронных микроскопов.
Совмещение электронных микроскопов с технологией цифровых приборов позволяет сохранять и совместно использовать максимальное количество данных. Сохраняя изображения и видеозаписи, сделанные с помощью камер микроскопа, врачи могут легче отслеживать прогресс, наблюдаемый у пациента с течением времени.
Чем лучше будут совершенствоваться электронные системы медицинской документации, тем легче будет происходить обмен данными между госпиталями и научно-исследовательскими организациями. Это означает, что изображения, полученные с помощью микроскопа могут использоваться всеми врачами в качестве эталона для отслеживания прогрессирования заболевания и принятия обоснованных решений о лечении и уходе.
Исследовательская работа
Медицинские и фармацевтические научно-исследовательские организации используют для своих исследований все виды перечисленных выше микроскопов. Медицинские микроскопы здесь в основном используют на поиск лекарств от болезней или для разработки методов лечения инфекционных патогенов.
В процессе научно-медицинских исследований часто применяют стереомикроскопы. Они нужны при рассечении тканей. Например, лаборатории, которые занимаются исследованиями в области иммунологии и рака, зачастую в ходе одного исследования используют сотни мышей. Этих мышей умерщвляют и препарируют, чтобы проанализировать, как их организм отреагировал на различные методы лечения опухолей.
Стереомикроскопы позволяют ученым просматривать органы и опухоли при увеличениях, которые облегчают выполнение необходимых протоколов вскрытия и анализа.