Деформацияның басты сипаттамалары

Созылу (сығылу) деформациясы дененің осі бойымен бағытталған күштің әсерінен пайда болады.

Деформация мынадай теңдеумен анықталады: ;

ε- деформация (салыстырмалы ұзару), ε – өлшемі шексіз шама.

мұндағы - дененің бастапқы ұзындығы, -дененің ұзару мәні, таңбасын өзгертуі мүмкін.

Атомдар мен молекулаларды бастапқы жағдайға келтіруге тырысатын күштің өлшемі кернеу деп аталады (σ).

Созылу деформациясы кезінде кернеуді (σ) сыртқы күштің дененің көлденең қима ауданына қатынасымен анықтауға болады:

Серпімді деформация Гук заңына бағынады, осы заң бойынша кернеу салыстырмалы деформацияға пропорционал:

мұндағы Е - серпімділік (Юнг) модулі, ол заттың табиғатымен анықталады. Юнг модулі салыстырмалы деформация 1-ге тең болғандағы кернеуге тең.

Егер тірі тіндер аз деформацияланса, онда олардағы Юнг модулді емес, қатаңдық коэффициентін анықтаған дұрыс. Қатаңдық- деформацияның пайда болуына физикалық ортаның кедергі жасау қабілеті.

Созылудың тәжірибе жүзінде алынған қисығын қарастырайық.

А- Гук заңына бағынатын серпімді деформация.

В нүктесі- серпімділік шегі, яғни деформация болмаған кездегі максимал кернеу.

ВД- аққыштық (кернеу артпай деформацияның артуы басталатын кернеу).

Полимерлерге тән серпімділік эластикалық (майысқақтық) деп аталады.

Биологиялық құрылымдар, мысалы, бұлшық еттер, сіңірлер, қан тамырлары, өкпе тіні т.т. серпімді тұтқыр не тұтқыр серпімді жүйелер болып табылады. Олардың пассивті механикалық қасиеттерін, яғни сыртқы күштің әсерінен болатын қасиеттерін тұтқыр және серпімді элементтерді үйлестіре отырып модельдеуге болады.

Таза серпімді элемент ретінде деформация «лезде» жүретін және Гук заңына бағынатын идеал серпімді серіппені (пружина) алуға болады:

- кернеу; F – көлденең “S” қима ауданына перпендикуляр түсірілген сыртқы күшке

(жүктемеге) тең серпімді күш.

х және Dх – дененің бастапқы ұзындығы пен деформация кезіндегі ұзаруы.

• салыстырмалы деформация

Адамның барлық тіндері тұтқыр серпімді және тұтқыр пластикалы қасиетке ие. Биологиялық тіндердің механикалық қасиеті жеке сипатта болады және ол көптеген параметрлерге тәуелді- адамның жасына, тамақтану тәсіліне, ортасы т.т. Мысалы, тіндер мен мүшелердің беріктігі 20 жасқа дейін артып, одан кейін төмендейтіндігі, тістер мен терінің беріктігі 50 жасқа дейін артатындығы дәлелденген.

Жұмсақ тіндердің механикалық қасиеті көбінесе оның құрылымымен анықталады.

Омыртқалы жануарлардың үш түрлі бұлшық еті болады: қуыс мүшелердің қабырғасында болатын бірыңғай салалы, жүректегі көлденең- жолақты және көлденең- жолақты қаңқа бұлшық еттері.

Бұлшық еттердің құрылымды талшықты. Кәдімгі микроскоппен еш қиындықсыз бұлшық ет талшықтарының көлденең- жолақты құрылымы көрінеді. Жеке бұлшық ет талшығының диаметрі 0,02-0,08 мм. Ол қалыңдығы 10 мм-дей мембранамен қоршалған. Талшық диаметрі 1-2 мкм болатын 1000-2000 жіңішке талшықтардан (миофибриллалар) тұрады. Фибриллалардың түтікшелер мен саркоплазмалы ретикулум көпіршіктерінен құралған қабықшасы бар. Бұлшық етте фибриллалар аралығында орналасқан митохондриялар бар. Сонымен қатар миофибрилла ақуыз жіпшелерінің қатарынан тұрады- жуан және жіңішке.

Бұлшық ет қозған кезде оның механикалық күйі өзгереді; осы өзгерістер жиырылу (қысқару) деп аталады. Осы қасиеті бұлшық еттің керілісінің өзгерісімен және ұзындығының өзгерісімен, бұлшық еттің басқа да механикалық қасиеттерімен (серпімділік, қаттылық т.т.) айқындалады.

Бұлшық еттің механикалық қасиеті күрделі және ол бұлшық етті құрайтын элементтердің (бұлшық ет талшығы, дәнекер құрылымдар т.т.) механикалық қасиеттеріне және бұлшық еттің күйіне (қозу, шаршау т.б.) байланысты. Бұлшық еттің механикалық қасиеттерінің көбін ұғынуда оның ықшамдалған моделі көмектеседі, оның моделі- серпімді және тұтқырлы құраушыларының жиынтығы. Бұлшық еттің серпімді құраушылары механикалық қасиеті жағынан серіппеге ұқсас: оларды созу үшін күш әсер ету керек. Күштің жұмысы серпімді деформацияның энергиясына тең, Осы энергия қозғалыстың келесі фазасында механикалық жұмысқа айналуы мүмкін.

Бұлшық еттің серпімді құраушылары:

а) параллель серпімді құраушылары (ПарҚ)- бұлшық ет талшықтарының шоғырының қабықшасы мен бұлшық ет талшықтарының қабықшасын құрайтын дәнекер ұлпалы құрылымдар,

б) тізбекті серпімді құраушылары (ТізҚ)- бұлшық ет сіңірлері, миофибриллалардың дәнекер ұлпаға өтетін жерлері, саркомердің жеке бөліктері (бұның нақты орны қазіргі уақытта белгісіз).

Жиырылғыш (контртактильді) құраушылары саркомердегі актин мен миозин миофиламенттерінің бірін- бірі жабатын жерлеріне сәйкес келеді. Осы бөліктерде бұлшық еттің қозуы кезінде актин мен миозин миофиламенттерінің арасында механикалық өзара әсерлесу жүреді, бұл керіліс пен бұлшық ет ұзындығының өзгерісіне әкеліп соғады.

Әр миофибрилла көптеген тізбектей орналасқан (п) саркомерлерден тұрғандықтан, миофибрилланың шамасы мен ұзындығының өзгеру жылдамдығы бір саркомердің мәнінен п есе артық болады. Тыныштықтағы бұлшық етке серпімділік қасиет тән: егер оның бір ұшына сырттан күш әсер етсе, ол созылады (оның ұзындығы ұзарады), сыртқы күштің әсері тоқтағанда бастапқы ұзындығына қайтып оралады. Жүктеме мен бұлшық еттің ұзындығының байланысы пропорционал емес (Гук заңына бағынбайды). Алдымен бұлшық ет жеңіл созылады, одан соң біраз ғана ұзарту үшін көбірек күш жұмсауға тура келеді (кейде осындай жағдайда бұлшық етті тоқылған нәрсемен салыстырады: трикотаж шарф мысалы, алдында өзінің ұзындығын жақсы өзгертеді, артынан мүлдем созылмайтындай күйге келеді). Егер бұлшық етті кішкене уақыт интервалдары аралығында қайтадан созса, оның ұзындығы бір рет созғандағыдан да үлкен ұзарады. Бұлшық еттің осы қасиеті практикада иілгіштік жаттығуларын орындағанда кең қолданады (серіппелі қозғалыстар т.т.) Кез келген жүктемеден арылғаннан кейін бұлшық еттің қабылдауға тырысатын ұзындығы тепе- теңдік (еркін, бос) ұзындық деп аталады. Осындай ұзындықта оның серпімділік күштері 0-ге тең. Тірі ағзада бұлшық еттің ұзындығы әрқашан тепе- теңдік ұзындықтан біршама ұзын болады, сол себепті босаңсыған бұлшық еттің өзі де біршама керілуді сақтайды. Бұлшық етке релаксация деген қасиет те тән. Релаксация- уақытқа байланысты серпімді деформация күшінің кемуі. Кідірістен (пауза) кейін төменірек отырып секіргенге қарағанда жылдам отырыңқырап орнынан секіргенде секіріс жоғары болады: жылдам отырыңқырағанда пайда болған серпімділік күштері кідірістен кейін релаксация салдарынан пайдаланылмайды.

Поляризациялық жарықта микроқұрылымдарды зерттеу Поляризацияланған жарықта зерттеулер жүргізуге арналған құралдардың негізі поляризатор мен анализатордан тұратын жүйе болып табылады. Олар жарық сәулесінің бағыты бойы-мен орналасады және олардың арасына зерттелетін объект қойылады. Анализатордың құрылысы поляризатордың құрылысындай, бірақ жүйенің көлденең осін айналатындай жасалған. Егер поляризатор (П) мен анализатор (А) жазықтықтары сәйкес келсе, онда жарық анализатор арқылы толық өтіп, экранда (Э) жарық дақ пайда болады (сурет 6,а; поляризатор (П) мен анализатор (А)- поляроидты пленкалар, тербеліс жазықтықтары бағытпен белгіленген). Анализаторды бұрғанда дақтың айқындылығы кемиді. Анализатор арқылы өткен жарықтың интенсивтілігі мына қатынаспен анықталады (Мозли заңы): , мұндағы - анализатор мен поляризатор арқылы өткен жарықтардың интенсивтілігі, - анализатор жазықтығының бұрылу бұрышы (сурет 6,б). Поляризатор мен анализатор жазықтықтары өзара перпендикуляр орналасса, жарық толық өшеді. Сөйтіп, анализатордың толық бір айналымында (360°) экран екі рет толық жарықталып, екі рет толық қараңғыланады.

8.3 Интроскопия-(лат.intro-ішкі) объектінің ішкі құрылысын және онда жүріп жатқан құбылыстарды дыбыс толқынының (оның ішінде ультрадыбыстық және сейсмикалық), түрлі диапозондағы электромагниттік сәулелердің, тұрақты және айнымалы электромагниттік өрістің, элементар бөлшектердің ағыны көмегімен бұзбай зерттеу.

Негізгі тәсілдері.

1) проекциялық (кескінді) – объектінің көлеңкелі көрінісін алу;

2) томографиялық – объектінің томографиялық көрінісін алу;

3) эхозондтау,оның ішінде доплерлік.

Кескіндеу тәсілдері.

Кескіндеу тәсілінде объектіні қандайда бір жағынан зондтап (сәулелендіріп), оның көлеңкелі кескіні (проекциясы) алынады. Көбінесе зондтаушы ретінде рентген сәулелері (рентгенография) пайдаланылады. Басқа кескіндеу тәсілдерінің ішінде оптикалық сәулелендіруді қолданатын әдістерді атап көрсетуге болады. Мысалы, апельсиндерді ”сүйекті” және “сүйексіз” сұрыптау, жұмырқадан жасалған өнімдерді сұрыптау.

Кескіндеу тәсілдері «бір ракурс – бір кескін» принципімен жұмыс істейді. Осы кезде кескінді алу үшін ешқандай математикалық түрлендірулер жүргізілмейді, тек қайтадан өңдеу әдістері (жарықтылықты, түстілікті реттеу, сегментация және т.б.). Ракурстар санын арттырған кезде, соған сәйкес кескіндер (суреттер) саны артқанда (көпракурсты кескін) қайта құрудың томографиялық алгоритмін қолдануға болады және соның нәтижесінде көлеңкелі емес томографиялық кескін алуға болады. Сонымен кескіндеу тәсілінің күрделілігінің иерархиясын мына төмендегідей түрде көрсетуге болады:

- бір ракурс – бір көлеңкелі кескін (екі өлшемді кескін);

- көп ракурстар – көлеңкелі кескіндердің жинағы;

- көп ракурстар және математикалық өңдеу – үш өлшемді томограмма (томографиялық кескіндер жиыны) – қандайда бір физикалық сипаттаманың үш өлшемді үлестірілуі (берілуі). Томография (грек. - қима ) әртүрлі қиылысатын бағыттарда объектінің ішкі құрылымын көп қайтара жарықтандыру арқылы бұзбай, қабатты зерттеу әдісі.

9.1 1 ұлпасы- тірек-қимыл аппаратының негізгі материалы. Оның мықтылығы (беріктігі) оның жалпы құрылымдарының химиялық құрамына, ішкі беріктілігін арттыру жүйесіне, құраушылардың саны мен беріктігіне, сүйектің бойлық осіне қатысты негізгі құраушыларының бағытталуына, тығыздығына, адамның жасына, даму ерекшеліктеріне т.б. байланысты болады.

Жинақты сүйек ұлпасы 5 құрылымдық деңгейден тұратын орта болып табылады.

Сүйек ұлпасы деформацияланғанда онда пьезоэлектрлік эффект пайда болады. Сүйектен жолақ кесіп алып, бір ұшын бекітіп, иілу деформациясын орындаса, онда оның дөңес жағында "+" заряд , ойыс бетінде "-" заряд пайда болады, яғни потенциалдар айырмасы пайда болады.

Пьезоэлектрлік ағзадағы сүйекке механикалық жүктеме кезінде пайда болады және пайда болған электр токтары жаңа сүйек ұлпасының пайда болуына не сүйек ұлпасының жойылуына түрткі береді деп есептеуге болады.

9+.2

. Поляризацияланған жарықтың тербелістер жазықтығының айналуы. Поляриметрия

Кейбір кристалдардың, көптеген органикалық заттардың ерітінділерінің (қант, қышқылдар, алколоидтер және т.б.), және де кейбір сұйықтықтардың поляризацияланған жарықтың тербелістер жазықтығын бұру (айналдыру) қасиеті бар. Осындай заттар оптикалық активті деп аталады. Бұл құбылыстың мәні мынада: осындай зат арқылы өткен поляризацияланған жарықтың тербелістер жазықтығы жарық шоғының осін біртіндеп айналады, бұрылу бұры-шы жарықтың заттан өткен қалыңдығына пропорционал болады

Поляризацияланған жарықтың тербелістер жазықтығының айналу құбылысын пайдалана-тын әдіс поляриметрия деп аталады

9.3

74 Компьютерлік томограф (КТ) . Компьютерлік томограф, қысқаша айтқанда – ренгендік қондырғы мен компьютердің жиынтығы. Ренгендік қондырғы әртүрлі бұрышпен түсірілген аурудың суретін (кесігін) береді, оларды компьютер өңдеп, жинақтайды – содан шыққан сурет дәрігерлерге ауру адамның денесінің ішіне терең үңіліп, зерттеуге мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта компьютерлік томография жиі қолданылады. Бұл әдіс инвазивті емес (оперативтік араласуды қажет етпейді), қауіпсіз және көп аурудың түрін анықтауға қолданылады, КТ әсіресе сүйектің зақымдануын және жарақаттарды диагностикалауда қолданылады. Сонымен қатар КТ-да қан кету жақсы көрінеді, сондықтан КТ басынан жарақат алған адамдарды, кеуде, құрсақ және жанбас қуысы жарақаттарын, сол сияқты инсульттың алғашқы кезеңдерін зерттеуде қолданылады. Контрасты (түсті) заттарды қолдану тамырлардың, бүйрек және ішектің сапалы суретін алуға мүмкіндік береді.

Компьютерлік томографияның көмегімен кезкелген мүшені зерттеуге болады – мидан сүйекке дейін. Компьютерлік томография басқа әдістермен анықталған потологияны анықтауда жиі қолданылады. Мысалы, гайморит кезінде, алдымен танаудың қуыстарының рентгенографиясын жасап, ал содан кейін диагнозды анықтау үшін компьютерлік томографияны жүргізеді. Кәдімгі рентгенде сүйектер, ауа тасымалдаушы құрылымдар (өкпе) жақсы көрінсе, КТ-да жұмсақ ұлпалар да (ми, бауыр және басқа) өте жақсы көрінеді, бұл ауруды алғашқы кезеңде диагностикалауға мүмкіндік береді, мысалы, өлшемі әлі кішкене және хирургиялық емдеуге әлі болатын ісікті табу.

Спиральдық және мультиспиральдық томографтардың пайда болуына байланысты тамырлардың компьютерлік томографиясы қазіргі уақытта жиі қолданылады. Ол үшін көктамырға контрасты заттар жіберілуі қажет. Бас миы мен бас сүйегінің компьютерлік томографиясы дәрігерге ісікті, инсульт бөліктерін, гемотоманы, қантамырларының потологиясын және сынықтарды көруге мүмкіндік береді. Мойынның компьютерлік томографиясы ісіктерді, мойынның лимфа түйіндерінің үлкею себептерін анықтауда қолданылады. Кеуденің компьютерлік томографиясы көбінесе флюорография немесе рентгенографияда анықталған өкпедегі өзгерістерді анықтау үшін жиі қолданылады. Құрсақ қуысы мен жанбастың компьютерлік томографиясы қарынның жарақаты кезінде жиі қолданылады, операция алдында күдіктенген патологияны дәл диагностикалау үшін қолданылады. Омыртқалардың КТ- сы дискідегі жарықтарды (грыжалар), жұлын каналының тарылуын анықтауға көмектеседі. КТ жарақаттар кезінде жиі қолданылады. КТ сондай-ақ жүректің ишемиялық ауруында қолданылады, соның нәтижесінде инвазивті (хирургиялық) диагностикалау әдісін қолдануға мүмкіндік болмайды.

10.1

Түрлендіргіштер.

Электр өлшеуіш және тіркегіш құралдардың жоғары сезімталдығы мен аз инерциялдығы электрлік емес шамаларды электрлік өлшеуде пайдаланылады. Осы әдістер техникада, биологияда, медицинада- мүшелердің не ағзаның күйі мен қызметін сипаттайтын түрлі параметрлерді (температура, қысым, түрлі қозғалыстарды, тербелмелі үрдістерді т.т.) өлшеп, тіркеу үшін қолданылады. Осындай құралдардың барлығы 3 негізгі бөліктен тұрады:

1. зерттелетін шаманы электрлік сигналға түрлендіргіш (Д- датчик),

2. осы сигналдарды күшейткіш (К),

3. тіркегіш қондырғысы (Т) (сурет 1).

Көптеген жағдайда күшейткіш пен тіркегіш қондырғысының орнына электрокардиограф каналының біреуі қолданылады. Осы электрокардиографқа датчик ерекше бір қондырғы (П) арқылы қосылады

Датчиктер жүйенің биологиялық сигналдарын электр сигналдарына түрлендіргіштер. Олар медика- биологиялық сипаттамаларды электродтар көмегімен алуға мүмкін болмайтын жағдайларда қолданылады. Оларға мысалы, қан қысымы, дененің, оның бөліктерінің температурасы, жүректегі дыбыстар, шулар т.с.с. жатқызуға болады. Датчиктер түрлері

Түрлендіретін шамаларына байланысты датчиктер бөлінеді: механикалық, дыбыстық, температуралық, оптикалық және т.б. Механикалық датчиктер медицинада жүрек- қантамырлар жүейсінің қызметін зерттеудің әртүрлі әдістерінде қолданылады. Мысалы, электрлі манометрмен жүрек қуыстарындағы қан қысымы анықталады, электросфигмография мен электрофлебография арқылы артерия және көктамыр пульстерінің қисығы алынады. Барлық датчиктер генераторлық және параметрлік болып бөлінеді.

А) Генераторлық датчиктер.

Генераторлық датчиктер өлшенетін сигналға механикалық әсер кезінде кернеу мен токты тікелей өндіретін түрлендіргіштер. Датчиктер белгілі бір құбылыстарға негізделуіне байланысты аталады:

1) пьезоэлектрлік - пьезоэлектрлік эффект;

2) термоэлектрлік - термоэлектрлік эффект;

3) индукциялық - электромагнитті индукция;

4) фотоэлектрлік – вентильді фотоэффект.

Пьезоэлектрлік датчиктер жүрек- қанайналым жүйесінің күйін (пульс, систолалық, диастолалық қысым, жүректің тоны, шуы), тыныс алу жиілігі мен көлемін анықтауға қолданылады. Бұндай датчиктер пьезоэлектрлік эффект құбылысына негізделген. Бұл құбылыс кристалл диэлектриктердің механикалық деформациясы кезінде пайда болады, яғни сыртқы күш әсер еткенде (қысқанда не созғанда) механикалық деформацияның нәтижесінде кейбір кристалдардың молекулалары поляризацияланады. Кристалдың қарама- қарсы беттерінде қарама- қарсы электр зарядтары пайда болады да олардың арасында потенциалдар айырымы туындайды. Сыртқы күштің әсері тоқтағанда электрлік зарядтары «жоғалады», кристалл бастапқы күйіне келеді. Осы құбылыс пьезоэлектрлік эффект деп аталады. Бұл эффект кварц кристалында, сегнет тұздарында т.б. пайда болады. Осындай кристалға қысатын күшпен әсер еткенде жоғарыда айтылғандай поиенциалдар айырымы пайда болады, осындай пьезоэлектрлік эффект тура пьезоэлектрлік эффект деп аталады. Егер пьезоэлектрлі қасиеті бар кристалға неон лампасымен тұйықталған пластиналар қойылса, онда кристалға соғылғанда, пластина қабырғаларында және кристалл қырларында кернеу пайда болып, неон лампасы жарқ ете түседі. Бұл да тура пьезоэлектрлік эффект. 4- суретте датчиктер түрлері көрсетілген.

Электр өрісіне енгізілген кристалл механикалық деформацияға ұшырауы мүмкін. Мұны кері пьезоэлектрлік эффект деп атайды.

Индукциялық датчиктің жұмыс принципі қозғалмайтын екі катушканың (немесе керісінше) арасындағы тұрақты магнит механикалық қозғалысқа келгенде тізбекте индукциялық токтың пайда болуына негізделген. Индукциялық ток магнит қозғалмай катушка қозғалысқа келгенде де пайда болады. Катушка магнитке салыстырмалы қозғалған кездегі индкуциялық ток күшейткішке және тіркегіш қондырғыға беріледі. Осы датчиктер баллистокардиографияда қолданылады.

Термоэлектрлік датчик ретінде термопара қолданылады, ол әртүрлі металдан жасалған жабысқан екі өткізгіш болып табылады. Олар температураны өлшеуге қолданылады. Ол өткізгіштігі әртүрлі болатын жартылай өткізгіштерден жасалады. Термопараның бос ұштарына жалғанған өлшеуіш құралдың көрсетуі осы жабысқан ұштарындағы температуралардың айырымына пропорционал болады. Термопараның сынапты термометрге қарағанда артықшылығы бар. Бірақ ыңғайлылығына қарағанда ол термисторға жетпейді.

Фотоэлектрлік датчиктердің әсер ету принципі олардың кедергісінің жарық пен радиациялық сәулеленуге байланысты болуына негізделген.

Б) Параметрлік датчиктер.

Мұндай датчиктерде механикалық әсердің нәтижесінде электрлік параметрлері өзгереді. Осындай датчиктерге жеке ток көзі қажет.

Кедергі (резистивті) датчиктер тыныс алу жиілігін және көлемін анықтауға арналған. Осындай датчиктер жіңішке сымнан не заттан баған түрінде жасалады, олардың кедергісі созылу мен сығылу кезінде қатты өзгереді. Сымның не бағанның ұштары датчиктің табаны- мен және қозғалғыш элементімен жалғанады. Датчиктің кедергісінің артуы тізбектегі электр тогының шамасын азайтады. Тыныс алу көлемі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым кедергі де үлкен болады, ендеше ток соған сәйкес кемиді және керісінше. Тізбектегі токтың амплитудасы, оның өзгеру жиілігі тыныс алу жиілігін сипаттайды.

Сыйымдылық датчиктерде конденсатор пластиналарының өзара ығысуы кезінде өлшеуіш тізбекке қосылған конденсатордың сыйымдылық кедергісі өзгереді.

Индуктивтік датчиктер тұйықталмаған өзекшесі бар катушкадан (электромагниттен) және өзекшені тұйықтайтын қозғалатын якорьден тұрады. Якорьдің қозғалысы кезінде катушканың индуктивтік кедергісі өзгереді. Катушка айнымалы токпен қоректенетін өлшеу тізбегіне (көпір) қосылады.

10.2

Оптикалық микроскопия.

Жасушаның құрылымын зерттеу оптикалық микроскопты қолданылуымен басталды.

Кәдімгі жарық микроскопиясымен қатар қараңғы өрісті, интерференциялы, фазалы- контрасты, поляризациялық, ультракүлгін, электрондық микроскопия және т.б. кең түрде қолданылады.

Жарық жұмыс істеу принципі жарықтың сыну құбылысына және линзалардың оптикалық жүйесінің көмегімен кескіннің қалыптасуына негізделген. Микроскоптың айыру қабілеттілігі жарықтың толқын ұзындығына, объектив линзаларының сандық апертурасына байланысты болады.

Мембрананың құрылысын кәдімгі оптикалық микроскоппен көру мүмкін емес. Оны түсіну үшін құралдың айыру шегін Z еске түсірейік. Айыру шегі дегеніміз кескіндерін жеке көре алатындай екі нүктенің ең кіші арақашықтығы. Шынында Z тым кіші болса, соғұрлым құрал сапалы болады да, ол өте ұсақ құрылымдарды көруге мүмкіндік береді. Оптикалық микроскоптың айыру шегін өрескел бағалау үшін мына қатынасты пайдаланамыз: ;

Формуладағы орнына көрінетін жарықтың толқын ұзындығының ең кіші мәнін ( ) қойып, айыру шегін аламыз: Z =200 нм.

Бұл шама мембрананың қалыңдығынан 20 есе артық, сондықтан оптикалық микроскоппен мембрананы бақылаудың мәні жоқ. Бұл жарық микроскопының бір кемшілігі.

Сонымен қатар микропроекция мен микрофотография да қолданылуы мүмкін. Осы әдістерде микроскопиялық кескінді алу адамның қатысуымен орындалады және көзде нақты (дәл) кескін алынады. Әдетте кәдімгі микроскоп өздігінен нақты кескін бере алмайды. Бірақ объектіні суретке түсіру (микрофотография) үшін және экранда оның микроскопиялық кескінін проекциялау (микропроекция) үшін нақты кескін алыну керек. Ол үшін объектив (Об) беретін кескінді окулярдың (Ок) фокус аралығынан тыс алысырақ орналастыру керек (сурет 1).

Кәдімгі микроскоптың тағы бір кемшілігі оның жеткілікті контрасты кескін бере алмауы.

Ондай кескін алу үшін бекітілмеген жасушаларды зерттеуге мүмкіндік беретін микроскопияның фазалы- контрасты және интерференциялы әдістері қолданылады.

Бекітілген және боялған препараттарды өтетін жарықта бақылау оптикалық микроскопияның кең тараған әдістерінің бірі болып табылады. Осы әдіс жарық өріс әдісі деп аталады (сурет 2 а).

Соңғы уақытта практикаға бекітілмеген және боялмаған объектілерді микроскопиялау әдісі кең түрде енуде. Осындай объектілерді өтетін жарықта бақылау объектінің құрылымдарының элементтері арасында және объект мен қоршаған орта арасында контрастылықтың болмауынан қажетті нәтиже бермейді. Осындай жағдайларда қараңғы өрісте бақылау әдісі қолданылады (Сурет 2 б). Қараңғы өрісті микроскопия оптикалық қасиеттері бойынша қоршаған ортадан айырмашылығы бар, жарықты жұтпайтын, жарық өріс әдісімен көрінбейтін мөлдір объектілерді микроскопиялық зерттеу әдісі болып табылады. Осындай объектілерге биообъектілер жатады. Осы әдістің принципінің мәні мынада: объект қисық не қырынан жарық шоғырымен жарықтандырылады. Осы кезде микроскоп объективіне көру аймағындағы объектілерден шағылған сәулелер ғана түседі. Сондықтан бақылаушы оларды қараңғы фонда ашық жарқыраған түрінде көреді. Қараңғы өріс әдісі жарық фондағы микроскопиямен салыстырғанда аса ұсақ микрообъектілерді көруге мүмкіндік береді. Осы әдіспен объектінің ұсақ бөліктерінің нақты пішінін анықтау мүмкін емес, өйткені оның қараңғы өрісті кескіні объектінің айналасындағы жарқыраған ореол түрінде болады.

Қараңғы өріс әдісі кәдімгі биологиялық микроскопта ерекше бір конденсорды қолдану арқылы орындалады. Қараңғы өрістің конденсоры еңкіш жарық шоғырларын беретіндей ерекше пішінді бірнеше линзадан тұрады, ал осы жарық шоғырлары препаратты жарықтандырады. Объектінің құрылымдарының ұсақ элементтеріне түсе отырып, жарық оларда шашырап, бір бөлігі объективке түседі. Соның әсерінен микроскоптың жалпы қараңғы көру өрісінде объект көрінеді. Қараңғы өрісті микроскопия жеке жасушаларға микрохирургиялық операциялар жасауда, жасуша элементтерінің түрлі күйлерін тіркеу үшін т.с.с. қолданылады.

10.3

Магнитті – резонансты томография. Магнитті – резонансты томография (МРТ, MRT)- ядролық- магнитті резонансты атты физикалық құбылысты қолданып, адамның ішкі мүшелерін зерттеудің томографиялық әдісі болып табылады. Бұл әдіс сутегі атомының жоғары кернеулі тұрақты магнит өрісіндегі электромагниттік толқындардың белгілі бір комбинациясымен қозуына сутегі атомының электромагнитті әсерге жауабын өлшеуге негізделген. ЯМР- томография біраз уақыт өмір сүрген, Чернобыльдағы авариядан кейін адамдарда радиофобияның дауына байланысты 1986 жылы ол МРТ деген атқа өзгертілді. Жаңа атауда оның әдістің “ядролық” деген табиғаты жоғалды, бұл оның ешқандай қиындықсыз күнделікті медициналық практикада кең қолдануына мүмкіндік тудырды, бірақ оның алғашқы атауы да қолданылады. Ядролық магнитті резонанс әдісі (ЯМР) сыртқы магнит өрісінің магнит моменттері бар, яғни нөлдік емес спиндері бар ядролармен өзара әсерлесуіне негізделген. Оларға 1Н, 13С, 15N, 31P және басқалар жатады. Қазіргі кезде ¹Н ядросының ЯМР спектроскопиясы аса дамыған және ол протонды магнитті резонанс (ПМР) деп аталады. Молекуладағы әртүрлі қоршаудағы атомдардың бірдей ядролары ЯМР- тің әртүрлі сигналдарын береді. ЯМР-дің осындай сигналдарының стандартты заттардың сигналдарынан өзгешелігі зерттелетін заттың химиялық құрылысымен анықталатын химиялық ығысуды анықтауға мүмкіндік береді. ЯМР әдістемесінде заттардың химиялық құрылысын, молекулалардың пішіндерін, өзара әсердің эффектілігін, молекула ішіндегі түрлендірулерді анықтауда мүмкіндіктер көп.

Магнитті – резонансты томографтың жұмыс істеу принципі күшті магнит өрісіндегі зат атомдарының ядролық – магниті резонансына негізделген. Рентгендік әдістермен, компьтерлік томография немесе кәдімгі рентгенмен салыстырғанда, бұл әдіс өтімді сәулеленумен байланысты емес, сондықтан ол қазіргі уақытта аса қауіпсіз инвазивті емес зерттеу әдісі болып саналады. МР-ты кескіндерді алудың физикалық принциптері тек сүйек ұлпасының ғана емес, сондай-ақ буындардың жұмсақ ұлпаларының, сіңірлердің, шеміршектердің, гиалинді қабаттың және бұлшықет ұлпаларының суреттерін алуға мүмкіндік береді.

Бұл әдіс қабатының кезкелген кеңістікті орналасуы бойынша зерттелетін дене бөлігінің қабатты кескіндерін алуға мүмкіндік береді. Науқасты күшті магнит өрісіне орналастырады, соның нәтижесінде денедегі барлық сутегі атомдары магнит өрісінің бағытына параллель орналасады. Осы мезетте аппарат негізгі магнит өрісіне перпендикуляр болатын электромагнитті сигнал жібереді. Жиілігі сигналдың жиілігіндей болатын сутегі атомдары «қозып», өз сигналын өндіреді, осы сигнал аппаратпен қабылданады. Әртүрлі ұлпалардағы (сүйектер, бұлшықеттер, қантамырлары және т.б.) сутек атомдарының саны әртүрлі болады, сондықтан олар сипаты әртүрлі сигналдарды өндіреді. Томограф осы сигналдарды анықтап, оларды оқып, кескінін (суретін) жасайды.

Магнитті – резонансты томография – жілік майын (кемігін) зерттеудегі аса бағалы әдіс, себебі бұл жілік майындағы ісікті, некрозды және инфаркты анықтау жолдарын ашты және қаңқадағы патологиялық үрдістердің алғашқы көріністерін анықтауға көмектеседі. Магнитті – резонансты томография дәрігерлерге тірі адамдардың қимыл- тіреу жүйесінің жұмсақ ұлпаларындағы құрылымдардың, шеміршектің биохимиясы мен морфологиясын зерттеуге мүмкіндік береді. МРТ, мысалы, сіңір үзілді деп күдіктенгенде немесе омыртқааралық дискідегі жарықтың (грыжа) бар- жоғын көрсетеді. МРТ нейрохирургия мен неврологияда ( бұрын болған бастағы ми жарақаттарын, соңғы кезеңдердегі (!) инсультты, жұлын және бас миындағы ісіктердің бар- жоқтығының күдіктілігі) өте кең қолданылады.

МРТ клаустрофобиямен ауыратын адамдарға, бөгде металл құрылымдары бар (жасанды металл буындары, оқ жарықшағы) адамдарға қарсы көрсетілген.Тізе буынының рентгенді суреті мен МР томограммасын салыстыру.

11.1 Радиоактивтілік- белгілі бір элементтердің орнықсыз ядроларының өздігінен (ешбір сыртқы әсерсіз) ерекше бір сәулелер шығарып басқа элементтердің ядроларына айналу қасиеті. Осы ерекше сәулелерді радиоактивті сәулелер деп атайды. Радиоактивті сәулеленудің иондаушы әсері осы сәулелену жылулық қозғалыс энергиясына жеткенде аяқталады. Ал осы құбылыстың өзі радиоактивті

ыдырау деп аталады. Радиоактивті ыдырау біраз жылу бөлінумен қатар жүреді.

Изотоптар дегеніміз химиялық қасиеттері бір, физикалық қасиеттері әртүрлі заттар.

Табиғатта кездесетін изотоптарда жүретін радиоактивті кұбылыстар табиғи радиоактивтілік деп аталады, ал жасанды алынған изотоптардағы радиоактивті кұбылыстар- жасанды радиоактивтілік деп аталады. Радиоизотоптардын медицинада кен қолданылуының басты себебі-олардың таңдаулығы.

Радиоактивті сәулелер.

Жалпы радиоактивті сәулеленуге табиғаттары әртүрлі, кейбір ұқсас қасиеттері бар

^- үш сәулелену түрі жатады.

1) Альфа-сәулелену- гелий ядросы болып табылатын жоғары кинетикалық энериясы бар -бөлшектердін ағыны. Альфа-сәулеленудін өтімділік қабілеттілігі төмен. Радиоактивті препарат шығаратын альфа бөлшектің иондаушы қабілеті жоғары.

Альфа-бөлшек екі протон мен екі нейтроннан тұрады және былайша белгіленеді:

2) Бета-сәулелену- жоғары кинетикалық энергиясы бар-бөлшектер. Олар не электрондар (радиоактивті элементтердің көпшілігіндегі) не позитрондар (кейбір жасанды алынған изотоптардағы) болып табылады. Бета-сәулелену магнит және электр өрістерінде көп ауытқиды. Бета бөлшек былайша белгіленеді:

немесе (электрон) және немесе- (позитрон).

3) Гамма- сәулелену-электромагнитті табиғаты бар, энергиясы жоғары (шамамен 1-ден 2-3 МэВ дейін), әртүрлі ұзындықтағы (0,1 нм және кіші) фотондар ағыны болып табылады. Гамма- сәулеленуден қорғану үшін судың, жердің, бетонның, кірпіштің қалың қабатын қолдануға болады. Радиоактивті препарат шығаратын гамма квант бөлшегінің өтімділік қабілеті жоғары.

Радиоактивті сәулеленудің сипаттамалары:

- белшектердің заряды және массасы,

- бөлшектердің ядродан ыршып шыққандағы жылдамдығы мен соған сәйкес кинетикалық энергиясы,

- радиоактивті сәулелену спектрі деп аталатын энергиялар бойынша бөлшектердің орналасуы (таралуы).