Mikroskopia i Obrazowanie Biomedyczne

Mikroskopy towarzyszą człowiekowi w szczegółowej obserwacji świata już od kilku stuleci. Pierwsze, najprostsze tego typu urządzenia powstały w Europie już pod koniec XVI wieku. Ich największy rozwój przypadł na XVII i XIX wiek. Choć wydaje się, że podstawy ich działania są niezmienne i niewiele od tamtych czasów można wymyśleć nowego, to w praktyce mikroskopy ciągle się zmieniają. Każda, kolejna zmiana wprowadzona w ich konstrukcji przynosiła i przynosi nieustanną poprawę jakości, dokładności oraz szybkości badań. Nowoczesne systemy mikroskopowe służą już nie tylko do dostarczenia powiększonego obrazu w skali mikro, czy nawet nano (nanoskopy) ale również oferują wyrafinowane rozwiązania oraz algorytmy umożliwiające analizę i interpretację obrazów oraz dające natychmiastowy wgląd w morfologię oraz procesy zachodzące w próbce. Sam obraz, jako taki, stał się obecnie tylko częścią procesu. Równie ważne są też inne rozwiązania technologiczne oraz algorytmy, w tym także AI (sztuczna inteligencja), dostarczające bezcennych informacji wizualnych i ich automatycznej interpretacji, których tradycyjna analiza byłaby bardzo czasochłonna lub wręcz niemożliwa do wykonania przez człowieka.

Mikroskopy

Obecnie wykorzystujemy wiele różnych technik obrazowania mikroskopowego. Zaczynając od tych najprostszych, stosowanych już na etapie edukacji szkolnej, np. technika jasnego pola, do znacznie bardziej zaawansowanych, używanych w badaniach biomedycznych, materiałowych, inżynieryjnych, chemicznych oraz w przemyśle. Każda z nich ma swoje zalety i wady, dobierane są więc do konkretnych zastosowań aplikacyjnych.

Mikroskopy proste

Mikroskopy proste pozwalają na obrazowanie głównie w świetle przechodzącym, w jasnym polu lub różnych kontrastach (ciemne pole, kontrast fazowy, DIC itp.) oraz we fluorescencji. Cechują się doskonałą optyką oraz, dzięki modułowej budowie, pozwalają na dołączanie wielu akcesoriów zwiększających ich możliwości i poprawiających ergonomię pracy. Doposażenie mikroskopów w dedykowane kamery lub aparaty fotograficzne, umożliwia dokumentację prowadzonych badań. Tego rodzaju urządzenia są stosowane w bardzo szerokiej gamie zastosowań, m.in. w diagnostyce, badaniach biologicznych, medycznych, przemysłowych i materiałowych.

Mikroskopy odwrócone

Współczesne mikroskopy odwrócone umożliwiają szybkie i skuteczne obrazowanie oraz analizę badanych tkanek i materiałów, również przyżyciowo, bez konieczności wykonywania tradycyjnych preparatów na szkiełkach podstawowych. Komórki można oglądać na szalkach Petriego lub płytkach wielodołkowych. Wysoka jakość optyki, mocne oświetlenie LED, intuicyjne elementy sterujące, kamery cyfrowe o wysokiej rozdzielczości i czułości oraz łatwe w obsłudze oprogramowanie pozwalają maksymalnie wykorzystać możliwości mikroskopu przy minimalnym nakładzie czasu potrzebnym na jego obsługę.

Mikroskopy odwrócone Leica to bardzo elastyczne i wydajne urządzenia, które mogą zostać dostosowane do potrzeb każdego laboratorium. Jednocześnie są w stanie sprostać rygorystycznym wymaganiom stawianym przez nauki medyczne, przyrodnicze, a także materiałoznawstwo i zastosowania przemysłowe. Potwierdzeniem tego są choćby certyfikaty IVD.

Mikroskopy stereoskopowe

Manualne lub w pełni zmotoryzowane mikroskopy stereoskopowe umożliwiają obrazowanie i wykonywanie rutynowych badań w naukach przyrodniczych, przemyśle, a także w edukacji. Operują mniejszymi powiększeniami niż wspomniane wcześniej urządzenia, jednak uzyskiwany w nich trójwymiarowy obraz pozwala na wiele prac, niemożliwych do przeprowadzenia pod tradycyjnymi mikroskopami świetlnymi. Doskonała optyka, wygodna, intuicyjna obsługa oraz modułowa konstrukcja pozwalającą dostosować je do konkretnych potrzeb każdego użytkownika. Dostępne są różne typy statywów (np. proste, wysięgnikowe), obiektywów o różnych powiększeniach, różne rodzaje oświetlaczy (np. pierścieniowe, gęsie szyje) oraz możliwość wyboru technik obserwacji (jasne pole, światło skośne, ciemne pole, fluorescencja itp.). Stereoskopy powinny znaleźć się też wszędzie tam, gdzie wymagana jest precyzja przygotowania preparatów do obserwacji pod innymi typami mikroskopów.

Mikroskopy konfokalne

Dzięki unikatowej zasadzie obrazowania jedynie płaszczyzny ogniskowej preparatu (płaszczyzny o najlepszej ostrości) mikroskopy konfokalne pozwalają uzyskać znacznie lepszy kontrast, oraz niespotykaną rozdzielczość obserwowanej próbki. Uchwycone w ten sposób obrazy cechują się niezwykłą jakością w stosunku do tradycyjnych technik fluorescencyjnych. Dodatkowym atutem jest możliwość przetwarzania wynikowych zdjęć w obrazy trójwymiarowe.

Mikroskopy konfokalne są przeznaczone są do prowadzenia najbardziej zaawansowanych badań biomedycznych, gdzie wymagane jest precyzyjne obrazowanie struktur subkomórkowych w rozdzielczościach nanometrowych, a także badanie procesów molekularnych, które zachodzą na tym poziomie organizacji. Są także stosowane w przemyśle i badaniach materiałowych, które wymagają najwyższych możliwych powiększeń osiąganych w mikroskopii świetlnej.

Kamery mikroskopowe

Idealne do dokumentacji i analizy obrazów spod mikroskopów oraz przesyłanie ich celem np. konsultacji. Kamery mikroskopowe charakteryzują się wieloma parametrami, które mogą predysponować je do różnych zastosowań. Duża szybkość przechwytywania obrazów przyda się do uchwycenia dynamicznych procesów lub ruchu żywych organizmów. Wysoka czułość, rozdzielczość, dobre oddanie kolorów czy kontrastów pozwoli na wierne i precyzyjne odwzorowanie badanego obiektu na zdjęciach. Mogą być instalowane w niemal wszystkich mikroskopach i makroskopach oraz stosowane w bardzo różnorodnych aplikacjach: w przemyśle i naukach przyrodniczych, diagnostyce, analizie, kryminalistyce i edukacji.

Dołączane do kamer intuicyjne oprogramowanie pozwala na sprawne sterowanie szeregiem ich parametrów za pomocą zintegrowanego menu. Oferuje też wygodne narzędzia (np. w postaci opcjonalnych modułów) umożliwiające dodawanie adnotacji, przeprowadzanie pomiarów oraz różnych, często automatycznych metod analizy obrazów lub przygotowanie raportów z przeprowadzanych obserwacji.

Makroskopy

Makroskopy znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle, medycynie i badaniach przyrodniczych oferując nie tylko wygodę obsługi, ale przede wszystkim niezwykle precyzyjną optykę ze zmiennym powiększeniem i korekcją aberracji (chromatycznych i planarnych). Zapewniają niezwykle wysoką wierność odwzorowania kolorów, doskonały kontrast, ostrość, jasność oraz maksymalną rozdzielczość, nawet przy dużych odległościach roboczych.

Ze względu na przyjazne dla użytkownika oprogramowanie makroskopy umożliwiają szybkie dokumentowanie i analizę materiału zdjęciowego. Ich modułowa budowa sprawia, że są idealne do zastosowania w wielu rodzajach obserwacji. Można je dostosować do konkretnych potrzeb użytkownika i procedur stosowanych w danym laboratorium. Będą niezastąpione wszędzie tam, gdzie wymagane jest idealne uchwycenie kolorów w świetle spolaryzowanym oraz przeprowadzanie pomiarów bez błędu paralaksy.

Laserowa mikrodysekcja

Mikrodysekcja laserowa to nowoczesna technika mikroskopowa umożliwiająca dokładne, czyste i co najważniejsze, szybkie izolowanie badanego materiału, obserwowanego pod mikroskopem świetlnym.

Metody mikrodysekcji laserowej pozwalają badać przyżyciowo tkanki zwierzęce, jak i roślinne, komórki, a nawet ich fragmenty (np. jądra komórkowe, chromosomy) w niezmienionym stanie. Z tego względu technika ta jest dedykowana głównie szeroko pojętym badaniom molekularnym oraz we wszystkich dziedzinach nauki wymagającym precyzji oraz homogenności badanego materiału, takich jak diagnostyka, genetyka, immunologia, neurobiologia, mikrobiologia, onkologia, wirusologia, czy farmaceutyka.

Oprogramowanie mikroskopowe

Przyjazne dla użytkownika oprogramowanie mikroskopowe zapewnia skuteczną pracę przy akwizycji, obróbce oraz analizie obrazów. Jest ono elementem integrującym w sobie wszystkie podzespoły w jedno: mikroskop oraz jego wszelkie akcesoria, lasery i skanery konfokalne, kamerę cyfrową a także wszelkie, dodatkowe moduły przetwarzania obrazu.

Współczesne oprogramowanie mikroskopowe umożliwia nie tylko dokumentowanie, wizualizację, prowadzenie analiz, interpretację i ich automatyzację, a także przesyłanie obrazów mikroskopowych. Nowoczesne aplikacje, oparte na sztucznej inteligencji, są w stanie poprawić zdolność do przechwytywania i przetwarzania złożonych obrazów dwu- i trójwymiarowych, sprawiając że mikroskop staje się inteligentnym „kombajnem” pozwalającym na pełniejszą wizualizację w bardzo różnych aspektach tego, co dzieje się w badanym materiale.

Mikroskopy, na przestrzeni dziejów, wniosły ogromny wkład w rozwój różnych gałęzi nauki: w medycynie, w szeroko pojętych naukach przyrodniczych, w przemyśle, chemii i w fizyce. Nie ma też żadnych wątpliwości co do tego, że mikroskopia jest i będzie dalej niezbędnym elementem we współczesnych badaniach laboratoryjnych. Dynamiczny rozwój możliwości mikroskopów, pomimo ich teoretycznych ograniczeń związanych z prawami optyki, przekłada się na coraz to nowsze i zupełnie nieoczekiwane zastosowania. Mikroskopia konfokalna, mikrodysekcja laserowa oraz wykorzystanie rozwiązań opartych na sztucznej inteligencji to tylko niektóre z dróg dalszej ewolucji (a może już rewolucji) tych urządzeń.

Rozwój ten wpływa niewątpliwie na nasze postrzeganie otaczającej rzeczywistości, zmianę sposobu myślenia o niej. Rozpala też ciekawość do dalszego poznawania świata, przez odkrywanie kolejnych, wcześniej nie zbadanych przez badaczy obszarów. Stwarza więc zupełnie nowe możliwości w nauce i tworzeniu współczesnych technologii. Wiedza wywodząca się z odkryć w mikroskopii miała i ma wpływ na nasze codzienne życie. Potwierdza to tylko fakt, że mikroskop jest instrumentem, bez którego nasza cywilizacja wyglądałaby zupełnie inaczej.