Локальная дифракционная томография биологических микрообъектов

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.