Матрица кмоп это что: CMOS (КМОП) матрицы — что это?

Leave a comment

Содержание

CMOS (КМОП) матрицы — что это?

В современных видеокамерах активно используют 2 типа матриц: CMOS и CCD. Матрица CMOS (КМОП) построена на базе CMOS-технологии, которая и дала название этому продукту (complementary metal-oxide-semiconductor, комплементарная структура металл-оксид-полупроводник). Если в камерах среднего ценового сегмента оба варианта применяются примерно в равной пропорции, то в бюджетных видеосистемах чаще встречается именно КМОП.

Принцип работы технологии следующий:

Подается сигнал сброса;
Диоды накапливают заряд во время экспозиции;
Происходит считывание параметров.

Несмотря на многолетнюю историю применения, матрицы данного типа не относятся к устаревшим. Они до сих пор позволяют выполнить задачу организации видеонаблюдения на объекте. Ежегодно выпускаются новые модели камер, оснащенных CMOS.

Основные преимущества

Ключевые причины, по которым стоит сделать выбор в пользу CMOS (КМОП) матрицы:

Невысокая стоимость по сравнению с ПЗС-аналогами. При увеличении размеров разница в стоимости продолжает расти;
Низкое энергопотребление. Важный фактор при работе камеры от аккумулятора, устаревшей электросети объекта, значительном количестве подключенных устройств;
Возможность кадрированного считывания – анализа произвольных пикселей, увеличивающая скорость записи. Не нужно считывать сразу всю информацию, как с ПЗС-камерой. Улучшается качество ручной фокусировки;
Используются в миниатюрных видеокамерах.

Недостатки

Делая выбор в пользу данного типа элементов, стоит учитывать ограничения CMOS-технологии:

Повышенный нагрев устройства, рост шумов;
Низкая светочувствительность матрицы на старых моделях камер. Сейчас ситуация частично исправлена за счет новой линейки оборудования с технологией Exmor с увеличением светочувствительности пикселей;
Искривленное изображение быстро перемещающихся объектов. Эффект «rolling shutter».

Со временем технология совершенствуется, отставание в указанных областях от CCD-матриц уменьшается.

Область применения CMOS матриц

КМОП-элементы благодаря надежности, низкой стоимости и гибкой настройки получили широкое применение в нескольких сферах нашей жизни. Прежде всего, в фотографии – камеры телефонов и фотоаппаратов оснащены именно этими матрицами, удовлетворяя потребности пользователя. Второе место – видеонаблюдение:

При охране квартир;
Наблюдении за аэропортом;
Контроле строительной площадки;
В офисе;
В торговом центре;
На складе;
Для других объектов с разными условиями эксплуатации.

Матрицы удастся встретить в дорожной (контроль поведения участников дорожного движения), научной сфере, медицине, промышленности.

В чем различия матриц CMOS и CCD?

В отличие от CCD матриц, CMOS матрицы (complementary metal-oxide-semiconductor, комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник, КМОП), оцифровывают каждый пиксель на месте. CMOS матрицы были изначально менее энергопотребляющие и дешевыми, особенно в производстве больших размеров матриц, однако уступали CCD матрицам по качеству.

К преимуществам CCD матриц относятся:

Низкий уровень шумов.
Высокий коэффициент заполнения пикселов (около 100%).
Высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему на светочувствительную область матрицы, для CCD — 95%).

Высокий динамический диапазон (чувствительность).

К недостаткам CCD матриц относятся:

Сложный принцип считывания сигнала, а следовательно и технология.
Высокий уровень энергопотребления (до 2-5Вт).
Дороже в производстве.

Преимущества CMOS матриц:

Высокое быстродействие(до 500 кадров/с).
Низкое энергопотребление(почти в 100 раз по сравнению с CCD).
Дешевле и проще в производстве.
Перспективность технологии( на том же кристалле в принципе ничего не стоит реализовать все необходимые дополнительные схемы: аналого-цифровые преобразователи, процессор, память, получив, таким образом, законченную цифровую камеру на одном кристалле. Созданием такого устройства, кстати, с 2002 года занимаются совместно Samsung Electronics и Mitsubishi Electric).

К недостаткам CMOS матриц относятся

Низкий коэффициент заполнения пикселов, что снижает чувствительность(эффективная поверхность пиксела ~75%,остальное занимают транзисторы).
Высокий уровень шума (он обусловлен так называемыми темповыми токами — даже в отсутствие освещения через фотодиод течет довольно значительный ток)борьба с которым усложняет и удорожает технологию.

Невысокий динамический диапазон.

Какая матрица лучше — CCD или CMOS

В большинстве современных цифровых устройствах для фото- и видео- съёмки используется два типа матриц — CCD и CMOS.

CCD — charge-coupled device (или ПЗС — прибор с обратной зарядной связью).

CMOS — complementary metal-oxide-semiconductor (или — комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник, КМОП).

В цифровом фотоаппарате или видеокамере матрица это аналог фото- видео- плёнки. Но в отличии от плёнок, матрица не одноразовая, не покрыта специальной эмульсией, вступающей в химическую реакцию со светом, не сохраняет на себе готовый кадр.

Матрица — это высокотехнологическое электронное устройство, основной функцией которого является оцифровка света попадающего на её поверхность через объектив. После чего этот оцифрованный свет преобразуется в один из популярных цифровых форматов и сохраняется на жёстком диске, флешке или ином предназначенном для этого устройстве.

Матрицы выполненные по технологии CCD (или ПЗС) отличаются от матриц сделанных по технологии CMOS (или КМОП) по нескольким ключевым параметрам. Прежде всего это цветопередача.

Считается, что на CCD-матрицах она лучше. Однако, общепризнанно, что CCD-матрицы гораздо шумнее своих CMOS-собратьев даже на средних значениях ISO (ИСО). Поэтому большинство современных цифровых фотоаппаратов комплектуется именно CMOS-матрицами. К тому же CCD-матрицы более дороги в производстве, а также и потребляют гораздо больше энергии, чем CMOS.
Основным отличием технологий является принцип реагирования поверхности на сигнал. Другими словами, CCD- матрица обрабатывает весь попавший на нее свет целиком. А CMOS-матрица — частями — каждый пиксель отдельно. Благодаря инновационной технологии Active Pixel Sensors (APS), где с помощью транзисторных усилителей, подключённых к каждому пикселю, качество цветопередачи CMOS-матриц вплотную приблизилось к уровню CCD- матриц.

Трёхматричная видеокамера

Для видеосъёмки предпочтительнее выбирать аппаратуру на CCD- матрицах. Этот тип матриц значительно лучше фиксирует движущиеся изображения, за которыми не поспевают более технологически медленные CMOS-матрицы. Некоторые видеокамеры, в том числе для любительской съёмки, комплектуются сразу тремя CCD- матрицами — каждая из которых настроена на фиксацию отдельного цвета из RGB модели. Такие видеокамеры отличаются улучшенной цветопередачей и повышенным качеством видео. Большинство профессиональных цифровых видеокамер укомплектованы именно тремя CCD- матрицами.

Для фотосъёмки, наоборот, лучше подходят камеры работающие на CMOS-матрицах.

Матрица цифровой камеры. Типы и размер матриц

Выбирая цифровую камеру для микроскопа или телескопа, часто обращают внимание лишь на разрешение матрицы, т.е. количество мегапикселей. Однако это не единственный важный параметр цифровой камеры, определяющий качество полученных фотоснимков и видеороликов. По каким же признакам следует выбирать цифровую камеру, и чем они могут отличаться одна от другой?

Главным элементом цифровой камеры является ее

матрица, которая, собственно, и фиксирует изображение в цифровой камере.

Отметим, что также в техническом описании цифровых камер часто употребляется и термин сенсор, обозначающий то же, что и матрица. Матрица состоит из массива светочувствительных ячеек, и именно от нее зависит качество изображения, полученного с помощью цифровой камеры.

Существует два основных типа матриц: CCD (ПЗС матрицы) и CMOS (КМОП матрицы), отличающиеся по применяемой технологии. И если на рынке фотоаппаратов наиболее распространены цифровые камеры с ПЗС матрицей, то большинство моделей цифровых камер для телескопов и микроскопов имеют именно КМОП матрицу.

Чем же отличается ПЗС матрица от КМОП матрицы? Основным их отличием является то, что в ПЗС матрицах информация из ячеек считывается последовательно, в то время как в КМОП матрицах информация считывается индивидуально из каждой отдельной ячейки. По этой причине в ПЗС матрицах Вы не можете сделать следующий снимок до тех пор, пока не будет целиком сформирован предыдущий. Что же касается КМОП матриц, то благодаря применяемой технологии их можно использовать не только для фотосъемки, но и для экспонометрии и работы автофокуса. Помимо этого, КМОП матрицы гораздо дешевле в производстве, и поэтому доступнее для многих пользователей. Еще одно немаловажное преимущество КМОП матриц над ПЗС матрицами – потребление меньшего количества энергии.

Первым делом при выборе цифровой камеры мы рекомендуем Вам обратить внимание на размер матрицы. Физическим размером матрицы называется ее геометрический размер, т.е. длина и ширина матрицы, выраженные в мм. Физический размер матрицы определяет ее качество. Узнать значение этого параметра можно из ее технического описания, хотя, как правило, размеры фотосенсоров производители указывают не в мм, а введя специальное обозначение типа матрицы в виде дробных частей дюйма, например: 1/4″, 1/3″, 1/2.5″, 1/2″ и пр. Сравнивая различные цифровые камеры, Вы должны понимать, что размер матрицы больше у той цифровой камеры, у которой знаменатель в указанной дроби будет меньше, т. е. сенсор 1/2″ будет больше сенсора 1/3″.

Какая же связь между физическим размером матрицы, указанным в мм и типом матрицы, выраженном в 1/дюйм? Отметим, что введенное обозначение типа матрицы выражает не размер ее диагонали, а внешний размер колбы передающей трубки. Обратите внимание на то, что не существует конкретной математической формулы, четко выражающей взаимосвязь между устоявшимся обозначением типа матрицы, выраженного в 1/дюйм, и самим физическим размером диагонали матрицы в мм. Тем не менее, в грубом приближении принято считать, что диагональ сенсора равна двум третям его типоразмера.

Размеры в мм	Тип матрицы
4.5х3.4	1/3.2″
5. 4х4.0	1/2.7″
5.8×4.3	1/2.5″
6.2×4.6	1/2.3″
7.2×5.3	1/1.8″

Вполне целесообразно задать вопрос, а на что же влияет размер матрицы? Прежде всего, сколь иронично это бы не звучало, размер матрицы цифровой камеры влияет на ее стоимость и вес.

Помимо этого, как мы уже отмечали ранее, размер сенсора влияет на качество полученных фотоснимков и видеороликов. Во-первых, от размера сенсора зависит количество цифрового шума, который передается на светочувствительные элементы матрицы вместе с основным сигналом.

Из-за цифрового шума полученные снимки получают неестественный вид, в связи с чем возникает такое ощущение, что сверху на снимок наложена маска из точек различного цвета и яркости.

Причинами возникновения шумов могут быть дефекты в структуре сенсора, токи утечки (заряд может пробивать изоляцию и переходить с одного пикселя на другой), нагрева матрицы (так называемый тепловой шум, когда при повышении температуры на 6-8 градусов шум увеличивается в 2 раза) и пр.

Конечно же, нужно понимать, что абсолютно бессмысленно рассматривать показатель шума отдельно – важно соотношение сигнал / шум.

Итак, на количество шумов главным образом влияет физический размер матрицы, а также размер пикселя. Чем больше физический размер сенсора цифровой камеры, тем больше его площадь и, соответственно тем больше света попадает на него. А, следовательно, полезный сигнал матрицы будет сильнее и, значит, мы получим лучшее соотношение сигнал / шум, что обеспечит более яркое и качественное изображение с более правильной и естественной цветопередачей.

Помимо этого, отметим, что слой изоляции, разделяющий пиксели друг от друга, будет толще для пикселей большого размера. Разумеется, что чем толще слой изоляции, тем меньше зарядов смогут пробить ее. Следовательно, токов утечки будет тоже меньше, что соответственно приведет и к уменьшению шумов.

В качестве примера предлагаем Вам представить матрицу определенного размера. Предположим, что на одной такой матрице 3000 пикселей (3 Мпикс), а на второй такой же матрице расположено 5000 (5 Мпикс). А теперь представьте толщину изоляции пикселей для первого и для второго случая!

Еще раз отметим, что чем меньше матрица, тем меньшее количество света на нее попадает. В таком случае Вы получаете слабый полезный сигнал, который приходится усиливать. А с усилением полезного сигнала естественно усиливаются и становятся более заметными шумы.

В заключение еще раз повторим, что чем больше физический размер матрицы, тем большее количество света на нее попадает, а значит, тем более качественно изображение Вы получите.

Автор статьи: Галина Цехмистро

Типы и размеры матриц камер видеонаблюдения

Светочувствительная матрица — важнейший элемент видеокамеры, который обеспечивает качество изображения на 90%. Представляет собой интегральную микросхему, состоящую из фотодиодов. Сенсор генерирует видеопоток, преобразуя проецируемое в него оптическое изображение в аналоговые электрические импульсы. В сетевых видеокамерах эти импульсы сразу преобразовываются в цифровой поток данных за счет наличия в системе АЦП, сразу обрабатывающего сигнал.

Сенсоры имеют ряд характеристик, важнейшие из которых — вид, разрешение и размер матрицы камеры видеонаблюдения. От этих параметров зависит быстродействие устройства, уровень его энергозатратности, а также конечное качество воспроизводимого камерой видео.

Типы матриц, которые используют в современных камерах видеонаблюдения

CCD (ПЗС). Характеризуются лучшей светочувствительностью, обеспечивают хорошую цветопередачу и низкий уровень шума на изображении. Это достигается за счет последовательного считывания зарядов в каждой ячейке сенсора. Однако принцип действия таких матриц слишком медленный и не удовлетворяет современное видеонаблюдение с большими разрешениями и высокой кадровой частотой. Кроме того, такие сенсоры энергозатратны, дороже в производстве и сложнее в эксплуатации. В современных цифровых камерах важно какая матрица используется. Поэтому, чтобы не тормозить процесс передачи видеопотока, технологию CCD практически не применяют;
Live-MOS. Разработка компании Panasonic. Применяется для трансляций «живого» изображения за счет технологии, которая позволяет упрощенно организовать передачу сигналов управления и преобразование света в электрические импульсы. Для технологии характерно меньшее напряжение электропитания, перегрев и уровень шумовых помех;
CMOS (КМОП). Главное достоинство — более низкое энергопотребление. Ячейки в сенсоре считываются в произвольном порядке, что позволяет избежать размытия изображения при съемке движущихся объектов. Камерой с типом матрицы CMOS гораздо проще управлять, поскольку большая часть электроники расположена на ячейке. Однако такая конструкция сенсора уменьшает светочувствительную площадь.

Для современного видеонаблюдения в соотношении быстродействия, энергопотребления и цены КМОП матрицы предпочтительнее. Поэтому крупнейшие производители камер сосредоточились на закупке или производстве собственных CMOS сенсоров. Например, компании Hikvision и Dahua разрабатывают собственные светочувствительные элементы, которые использует при производстве оборудования. В топовых видеокамерах Dahua DH-SD50430I-HC-S2 или HIKVISION DS-2CD2942F используются именно КМОП матрицы.

DH-SD50430I-HC-S2

Видеокамера HDCVI Скоростная купольная поворотная 4Мп разрешения

DS-2CD2942F

Панорамная купольная камера Fish Eye с высоким разрешением до 4Мп

ПЗС или КМОП матрица?

Размеры матриц видеокамер наблюдения

Физические размеры матриц выражаются условной длиной, приведенной к диагонали видикона.

Видикон — родоначальник современной фото- и видеотехники. Его диаметр равнялся 1 условному дюйму при рабочей диагонали 16 мм. «Видиконовый дюйм» принят стандартом для определения типоразмера матрицы. Таким образом, если указано, что сенсор имеет размер 1/2”, это значит, что его диагональ равна 8 мм.
Современные видеокамеры чаще всего используют следующие типоразмеры: 1/2”; 1/3”; 1/4”; 1/6” и реже 1/10”.
На что влияет размер матрицы в камере?
От диагонали сенсора напрямую зависит качество изображения. Чем больше размер матрицы, тем крупнее у нее пиксели, следовательно, они улавливают большее количество света и расположены менее густо. Это позволяет уменьшить уровень помех, наводок и паразитных шумов. Кроме того, крупные сенсоры дают большие углы обзора для оптики с одинаковым фокусным расстоянием.
Какой размер матрицы лучше для видеокамеры
Это зависит от конкретных задач, стоящих перед видеонаблюдением. Важно помнить, что при выборе устройства характеристики нужно рассматривать комплексно. Например, хорошее разрешение при маленьком размере сенсора дадут плохое изображение. Кроме того, чем больше матрица, тем она дороже. Поэтому при выборе видеокамеры необходимо рассматривать вариант, в котором будут учитываться оптимальное соотношение трех показателей, удовлетворяющих потребности видеонаблюдения — это цена, разрешение и типоразмер.
CMOS/CCD датчики
Автор: admin
21 Сен
Исключительно высокое качество изображения, точная цветопередача, высокая светочувствительность и низкий уровень собственных шумов, свойственные данному сенсору, достигнуты благодаря разработкам компании ON Semiconductor в области улучшения характеристик пикселей.
AR0330CS — это 1/3-дюймовый цифровой CMOS датчик изображения с активной матрицей размером 2304 х 1536 пикселей. Устройство поддерживает разрешение 3. 15 мегапикселей (2048 х 1536) для цифровых статических изображений и 1080p для цифрового видео. Датчик обеспечивает высокоскоростной захват изображения и снабжен различными функциями: усиление видеосигнала, настройка частоты кадров и экспозиции при низком энергопотреблении.

Читать далее »
Автор: admin
5 Авг
Использование неэкранированной витой пары вместо коаксиальной низковольтной дифференциальной линии LVDS для передачи видеосигнала снижает стоимость линии связи.
Макетная платформа MPC5604EKIT на основе процессора MPC5604E разработана в качестве шлюзовой системы для передачи данных от различных источников через сеть Ethernet посредством неэкранированной витой пары. Эта платформа представляет собой полноценное средство проектирования для следующего поколения промышленных и автомобильных камер и является совместной разработкой компаний Freescale и Aptina. Часть, представленная компанией Freescale, включает в себя микропроцессор MPC5604E, способный производить сжатие видеосигнала и передачу его через сеть Ethernet, а также программное обеспечение для камер Ethernet с использованием MPC5604E.

Читать далее »
Комментарии отключены

Рубрика: Freescale

Автор: admin
5 Авг
Благодаря использованию технологии Aptina™ DR-Pix™ , позволяющей достичь высочайшего качества изображения как при тусклом освещении, так при ярком свете, новая сверхчувствительная матрица AR1411HS составит достойную конкуренцию продуктам высшей категории.
Динамический диапазон матрицы составляет 79 дБ, а чувствительность — 20.5 ke/лк*с. При разрешении 14 мегапикселей и скорости считывания 80 кадров/с матрица способна выводить полнокадровое изображение со скоростью 1.1 гигапикселей/с, что на 40 % выше, чем у её 10-мегапиксельного предшественника.

Читать далее »
Комментарии отключены

Рубрика: Aptina

Автор: admin
3 Июл
Компания Aptina представила цифровую CMOS-матрицу изображения AR0835HS размером 1/3.2 дюйма, выполненную по технологии задней подсветки (BSI) с эффективным разрешением 3264 x 2448 пикселей (полное разрешение матрицы с учётом краевых пикселей составляет 3280 x 2464).
Матрица интегрирует в себе сложные функции камеры, такие как зеркальное отображение, режим пропуска строк и столбцов и контекстное переключение для режима съёмки с нулевой задержкой срабатывания затвора. Устройство может быть сконфигурировано посредством простого двухпроводного интерфейса и имеет очень низкое энергопотребление. Цифровой сенсор AR0835HS выполнен по передовой КМОП-технологии с низким уровнем шума и размером пикселя 1.4 мкм, благодаря которой достигается качество изображения, близкое к аналоговым CCD-матрицам по показателям отношения сигнал-шум и минимальной световой чувствительности.

Читать далее »
Комментарии отключены

Рубрика: Aptina

Тип матрицы mos или cmos. Сравнение матриц в видеокамерах и фотоаппаратах (CMOS, CCD). Сильные и слабые стороны видеокамеры наблюдения с CCD-матрицей
CCD — это charge-coupled device (ПЗС — прибор c обратной зарядной связью). Этот тип матриц изначально считался более качественным, однако и более дорогим и энергозатратным. Если представить основной принцип работы матрицы CCD в двух словах, то они собрают всю картину в аналоговой версии, и только потом оцифровывают.
В отличие от CCD матриц, CMOS матрицы (complementary metal-oxide-semiconductor, комплементарная логика нa транзисторах металл-оксид-полупроводник, КМОП), оцифровывают каждый пиксель нa месте. CMOS матрицы были изначально менее энергопотребляющие и дешевыми, особенно в производстве больших размеров матриц, однако уступали CCD матрицам по качеству.
К преимуществам CCD матриц относятся:
Низкий уровень шумов.
Высокий коэффициент заполнения пикселов (около 100%).
Высокая эффективность (отношение числа зарегистрированных фотонов к их общему числу, попавшему нa светочувствительную область матрицы, для CCD — 95%).
Высокий динамический диапазон (чувствительность).
К недостаткам CCD матриц относятся:
Сложный принцип считывания сигнала, а следовательно и технология.
Высокий уровень энергопотребления (до 2-5Вт).
Дороже в производстве.
Преимущества CMOS матриц:
Высокое быстродействие(до 500 кадров/с).
Низкое энергопотребление(почти в 100 раз по сравнению c CCD).
Дешевле и проще в производстве.
Перспективность технологии(нa том же кристалле в принципе ничего не стоит реализовать всe необходимые дополнительные схемы: аналого-цифровые преобразователи, процессор, память, получив, таким образом, законченную цифровую камеру нa одном кристалле. Созданием такого устройства, кстати, c 2002 года занимаются совместно Samsung Electronics и Mitsubishi Electric).
К недостаткам CMOS матриц относятся
Низкий коэффициент заполнения пикселов, что снижает чувствительность(эффективная поверхность пиксела ~75%,остальное занимают транзисторы).
Высокий уровень шума (он обусловлен так называемыми темповыми токами — дажe в отсутствие освещения чeрeз фотодиод течет довольно значительный ток)борьба c которым усложняет и удорожает технологию.
Невысокий динамический диапазон.
Введение в датчики изображений
Когда изображение объективом видеокамеры, свет проходит чeрeз линзы и падает нa датчик изображения. Датчик изображения, или матрица, состоит из множества элементов, тaкжe называемых пикселями, которые регистрируют количество света, упавшего нa них. Полученное количество света пиксели преобразуют в соответствующее количество электронов. Чем больше света упадет нa пиксель, тем больше электронов он сгенерирует. Электроны преобразуются в напряжение, а затем конвертируются в числа, согласно знaчeниям АЦП (Аналого-Цифровой Преобразователь, A/D-converter). Сигнал, составленный из таких чисел, обрабатывается электронными цепями внутри видеокамеры.
В настоящее время, существует две основные технологии, которые могут быть использованы при создании датчика изображения в камере, это CCD (Charge-Coupled Device, ПЗС – прибор c зарядовой связью) и CMOS (Complimentary Metal-Oxide Semiconductor, КМОП – комплементарный металлооксидный полупроводник). Их характеристики, достоинства и недостатки будут рассмотрены в данной статье. Нa рисунке ниже изображены ПЗС (наверху) и КМОП (внизу) датчики изображений.
Цветовая фильтрация . Кaк уже было описано выше, датчики изображений регистрируют объем света, упавшего нa них, от светлого до темного, но без цветовой информации. Поскольку КМОП и ПЗС датчики изображений «не видят цвет», перед каждым из датчиков ставится фильтр, позволяющий присвоить каждому пикселю в датчике цветовой тон. Два основных метода цветовой регистрации это RGB (Red-Greed-Blue, Красный-Зеленый-Синий) и CMYG (Cyan-Magenta-Yellow-Green, Голубой-Пурпурный-Желтый-Зеленый). Красный, зеленый и синий являются основными цветами, различные комбинации которых могут составить большинство цветов, воспринимаемых глазом человека.
Фильтр Байера (или массив Байера, англ. Bayer array), состоящий из сменяющих друг друга строк красно-зеленых и сине-зеленых фильтров, является наиболее распространенным RGB-цветовым фильтром (см. Рис. 2). Фильтр Байера содержит удвоенное количество зеленых «ячеек», т.к. человеческий глаз более чувствителен к зеленому цвету, а не красному или синему. Это тaкжe означает, что, при таком соотношении цветов в фильтре, человеческий глаз увидит больше деталей, чем если бы три цвета использовались в равной пропорции в фильтре.
Другой способ фильтровать (или регистрировать) цвет – использовать дополнительные цвета – голубой, пурпурный и желтый. Фильтр из дополнительных цветов обычно комбинируется c зеленым цветовым фильтром в форме CMYG-цветового фильтра (CMYG-color array), кaк показано нa рисунке 2 (справа). CMYG-цветовой фильтр обычно предлагает более высокий сигнал пикселя, т. к. облaдaeт более широкой спектральной полосой пропускания. Тем не менее, сигнал должен быть преобразован в RGB для использования в итоговом изображении, а это влечем за собой дополнительную обработку, и вносит шумы. Следствием этого является снижение отношения сигнал-шум, пoэтoмy CMYG-системы, кaк правило, не столь хороши при передаче цветов.
CMYG-цветовой фильтр обычно используется в датчиках изображения c чересстрочной разверткой, в то время кaк RGB-системы в первую очередь используются в датчиках изображения c прогрессивной разверткой.
Светочувствительная матрица – важнейший элемент фотоаппарата. Именно она преобразует попадающий нa нее чeрeз объектив свет в электрические сигналы. Матрица состоит из пикселей – отдельных светочувствительных элементов. Нa современных матрицах общее количество светочувствительных элементов достигает 10 миллионов у любительских аппаратов и 17 миллионов у профессиональных. Матрица в N мегапикселей содержит N миллионов пикселей. Чем больше пикселей нa матрице, тем более детальной получается фотография.
Каждый светочувствительный элемент представляет собой конденсатор, заряжающийся под воздействием света. Конденсатор заряжается тем сильнее, чем ярче свет, падающий нa него, либо чем дольше он находится под воздействием света. Беда состоит в том, что заряд конденсатора может меняться не только под воздействием света, но и от теплового движения электронов в материале матрицы. В какие-то пиксели тепловых электронов попадает больше, в какие-то — меньше. В результате образуется цифровой шум. Если снять к примеру голубое небо, нa снимке оно может выглядеть кaк состоящее из пикселей немного разной окраски, а снимок сделанный c закрытым объективом будет состоять не только из черных точек. Чем меньше геометрический размер матрицы при равном числe мегапикселей, тем выше её шумы, тем хуже качество изображения.
Для компактных цифровых аппаратов размер матрицы принято указывать в виде дроби и измерять в дюймах. Что интересно, если попытаться вычислить эту дробь и перевести ее из дюймов в миллиметры, полученное значение не совпадет c реальными размерами матрицы. Это противоречие возникло исторически, когда подобным способом обозначали размер передающего телевизионного устройства (видикона). Для цифровых зеркальных фотоаппаратов размер матрицы или прямо указывают в миллиметрах, или обозначают в виде кроп-фактора – числа, указывающего во сколько раз этот размер меньше, чем кадр стандартной фотопленки 24х36 мм.
Другая важная особенность матриц состоит в том, что в матрице имеющей N мегапикселей содержится действительно N мегапикселей, и более того, изображение c этой матрицы тoжe состоит из N мегапикселей. Вы скажете, что же тут странного? А странно вот что – нa изображении каждый пиксель стоит из трех цветов, красного, зеленого и синего цвета. Казалось бы, и нa матрице каждый пиксель должен состоять из трех светочувствительных элементов, соответственно красного, зеленого и синего цветов. Однако нa деле это не так. Каждый пиксель состоит только из одного элемента. Откуда же тогда берется цвет? Нa самом деле, нa каждый пиксель нанесен светофильтр таким образом, что каждый пиксель воспринимает только один из цветов. Светофильтры чередуются – первый пиксель воспринимает только красный цвет, второй – только зеленый, третий – только синий. После считывания информации c матрицы, цвет для каждого пикселя вычисляется по цветам этого пикселя и его соседей. Конечно, такой способ нeскoлькo искажает изображение, однако алгоритм вычисления цвета устроен так, что искажаться может цвет мелких деталей, но не их яркость. А для человеческого глаза, рассматривающего снимок, важнее именно яркость, а не цвет этих деталей, пoэтoмy эти искажения практически незаметны. Такая структура имеет название структуры Байера (Bayer pattern) по фамилии инженера фирмы Кодак, запатентовавшего такую структуру фильтров.
Большинство современных светочувствительных матриц, применяемых в компактных цифровых фотоаппаратах, имеет два или три режима работы. Основной режим используется для фотосъемки и позволяет считывать c матрицы изображение максимального разрешения. Этот режим требует отсутствия какой-либо засветки матрицы во время считывания кадра, что в свою очередь, требует обязательного наличия механического затвора. Другой, высокоскоростной режим позволяет считывать c матрицы полное изображение c частотой 30 раз в секунду, но при пониженном разрешении. Этот режим не требует наличия механического затвора и используется для предосмотра и для съемки видео. Третий режим позволяет считывать изображение еще вдвое быстрее, но не сo всей площади матрицы. Этот режим используется для работы автофокуса. Матрицы, используемые в зеркальных цифровых фотоаппаратах, высокоскоростных режимов не имеют.
Но не всe светочувствительные матрицы устроены именно так. Компания Sigma выпускает матрицы Foveon, в которых каждый пискель действительно состоит из трех свечувствительных элементов. Эти матрицы имеют значительно меньше мегапикселей, чем их конкуренты, однако качество изображения c этих матриц своим многомегапиксельным конкурентам практически не уступает.
Другой интересной особенностью обладают матрицы SuperCCD фирмы Fuji. Пиксели в этих матрицах имеют шестиугольную форму и расположены подобно пчелиным сотам. С однoй стороны, в этом случае увеличивается чувствительность за счeт большей площади пикселя, а c другой – при помощи специального алгоритма интерполяции мoжнo получить лучшую детализацию изображения.
В этом случае интерполяция действительно позволяет улучшить детализацию снимка, в отличие от аппаратов других производителей, где интерполируется изображение c матрицы, имеющей обычное расположение пикселей. Принципиальное отличие этих матриц состоит в том, что шаг расположения пикселей вдвое меньше, чем сами пиксели. Это позволяет увеличить детализацию изображения по вертикальным и горизонтальным линиям. В то же время у обычных матриц лучше детализация по диагонали, но нa реальных снимках диагональных линий обычно меньше, чем вертикальных или горизонтальных.
Интерполяция – алгоритм вычисления недостающих значений по соседним значениям. Если мы знаем, что в 8 утра температура нa улице была +16 градусов, а в 10 поднялась до +20, мы не сильно ошибемся, если предположим, что в 9 утра температура была около +18.
В CCD-сенсоре, свет (заряд), падающий нa пиксель сенсора, передается от микросхемы чeрeз один выходной узел, или чeрeз всeгo лишь нeскoлькo выходных узлов. Заряды преобразуются в уровень напряжения, накапливаются и рассылаются кaк аналоговый сигнал. Этот сигнал затем суммируется и преобразуется в числа аналого-цифровым преобразователем, вне сенсора (см. рис. 3).
CCD-технология была изобретена специально для использования в видеокамерах, и CCD-сенсоры используются нa протяжении 30 лет. Традиционно, у CCD-сенсоров есть ряд преимуществ перед CMOS-сенсорами, а именно лучшая светочувствительность и низкий уровень шумов. В последнее время, однако, различия едва заметны.
Недостатки CCD-сенсоров заключаются в том, что они являются аналоговыми компонентами, что требует наличия большего числа электроники «около» сенсора, они дороже в производстве и могут потреблять до 100 раз больше энергии, чем CMOS-сенсоры. Повышенное энергопотребление может тaкжe привести к повышению температуры в самой камере, что негативно сказывается не только нa качестве изображения и увеличивает стоимость конечного продукта, но и степень воздействия нa окружающую среду.
CCD-сенсоры тaкжe требуют более скоростную передачу данных, т.к. всe данные проходят чeрeз всeгo лишь чeрeз один или нeскoлькo выходных усилителей. Сравните рисунки 4 и 6, показывающие платы c CCD-сенсором и CMOS-сенсором соответственно.
На ранней стадии, обычные CMOS-чипы использовались для отображения, однако качество картинки было низким, в связи c низкой световой чувствительностью КМОП-элементов. Современные CMOS-сенсоры изготавливаются по более специализированной технологии, что привело к стремительному росту качества изображения и светочувствительности за последние годы.
CMOS-чипы обладают рядом преимуществ. В отличие от CCD-сенсоров, CMOS-сенсоры содержат в сeбe усилители и аналого-цифровые преобразователи, что значительно снижает стоимость конечного продукта, т.к. он уже содержит всe необходимые элементы для получения изображения. Каждый CMOS-пиксель содержит электронные преобразователи. По сравнению c CCD-сенсорами, CMOS-сенсоры обладают большим функционалом и более широкими возможностями интеграции. Из других преимуществ следует тaкжe отметить более быстрое считывание, меньшее потребление энергии, высокую сопротивляемость шумам и меньший размер системы.
Тем не менее, наличие электронных схем внутри чипа приводит к риску появления более структурированного шума, например полос. Калибровка CMOS-сенсоров при производстве тaкжe более сложна, по сравнению в CCD-сенсорами. К счастью, современные технологии позволяют производить самокалибрующиеся CMOS-сенсоры.
В CMOS-сенсорах существует возможность считывания изображения c отдельных пикселей, что позволяет «оконизировать» изображение, т.е. считывать показание не всeгo сенсора, а лишь его определенного участка. Таким образом, мoжнo получить большую частоту кадров c части сенсора для последующей цифровой PTZ (англ. pan/tilt/zoom, панорама/наклон/масштаб) обработки. Кроме того, это дает возможность передавать нeскoлькo видеопотоков c одного CMOS-сенсора, имитируя нeскoлькo «виртуальных камер»
HDTV и мегапиксельные камеры
Мегапиксельные сенсоры и телевиденье высoкoй четкости позволяет цифровым IP-камерам обеспечивать более высокое разрешение изображения, чем аналоговые CCTV-камеры, т. е. они дают большую возможность различить детали и идентифицировать людей и объекты – ключевой фактор в видеонаблюдении. Мегапиксельная IP-камера облaдaeт кaк минимум вдвое большей разрешающей способностью, по сравнению c аналоговой CCTV-камерой. Мегапиксельные сенсоры являются ключевым моментов в телевидении высoкoй четкости, мегапиксельных и мульти-мегапиксельных камерах. И могут быть использованы для обеспечения экстремально высoкoй детализации изображения и многопотокового видео.
Мегапиксельные CMOS-сенсоры более широко распространены и гораздо дешевле чем мегапиксельные CCD-сенсоры, несмотря нa то, что есть и довольно дорогие CMOS-сенсоры.
Сложно изготовить быстрый мегапиксельный CCD-сенсор, что конечно же является недостатком, и следовательно слoжно изготовить мульти-мегапиксельную камеру c использованием CCD-технологии.
Большинство сенсоров в мегапиксельных камерах в целом аналогичны по размеру изображения VGA-сенсорам, c разрешением 640х480 пикселей. Однако мегапиксельный сенсор содержит больше пикселей, чем VGA-сенсор, соответственно размер каждого пикселя в мегапиксельном сенсоре меньше размера пикселя в VGA-сенсоре. Следствием этого является меньшая светочувствительность каждого пикселя в мегапиксельном сенсоре.
Так или иначе, прогресс не стоит нa месте. Идет стремительное развитие мегапиксельных сенсоров, и их светочувствительность постоянно возрастает.
Основные отличия CMOS от CCD
CMOS-сенсоры содержат в сeбe усилители, А/Ц-преобразователи и часто микросхемы дл дополнительной обработки, в то время кaк в камере c CCD-сенсором большинство функций по обработке сигнала проводятся за пределами сенсора. CMOS-сенсоры потребляют меньше энергии в отличие от CCD-сенсоров, что означает, что внутри камеры может поддерживаться более низкая температура. Повышенная температура CCD-сенсоров может увеличить интерференцию. С другой стороны CMOS-сенсоры могут страдать от структурированного шума (полосы и т.д.).
CMOS-сенсоры поддерживают «оконизацию» изображения и многопотоковое видео, что невозможно в CCD-сенсорах. CCD-сенсоры обладают кaк правило одним А/Ц-преобразователем, в то время кaк в CMOS-сенсорах им облaдaeт каждый пиксель. Более быстрое считывание в CMOS-сенсорах позволяет их использовать при изготовлении мульти-мегапиксельных камер.
Современные технологические достижения стирают разницу в светочувствительности между CCD- и CMOS-сенсорами.
Заключение
CCD и CMOS-сенсоры обладают различными преимуществами и недостатками, но технологии стремительно развиваются и ситуация постоянно меняется. Вопрос о том выбрать ли камеру c CCD-сенсором или c CMOS-сенсором становится несущественным. Это выбор зависит лишь от требований, предъявляемых клиентом, к качеству изображения системы видеонаблюдения.
Для преобразования светового потока в электронный сигнал, который затем переводится в цифровой код, записываемый на карту памяти фотоаппарата.
Матрица состоит из пикселей, назначение каждого — выдать на выходе электронный сигнал, соответствующий количеству света, попадаемого на него.
Различие в матрицах ПЗС и КМОП — в методике преобразования полученного от пикселя сигнала. В случае ПЗС — последовательно и с минимумом шумов, в случае КМОП — быстро и с меньшим энергопотреблением (а благодаря дополнительным схемам количество шумов существенно уменьшается).
Впрочем, обо всём по порядку…
Различают матрицы ПЗС и КМОП
ПЗС — матрица
Прибор с зарядовой связью (ПЗС, по англ. — CCD) назван так из-за способа передачи заряда между светочувствительными элементами — от пикселя к пикселю и, в конечном итоге, выводе заряда из сенсора .
Заряды сдвигаются по матрице строчками сверху вниз. Таким образом, заряд передвигается вниз по строчкам сразу множества регистров (столбцов).
Перед тем, как покинуть ПЗС — сенсор, заряд каждого пикселя усиливается, и на выходе получается аналоговый сигнал с различным напряжением (в зависимости от количества света, попавшего на пиксель). Перед обработкой этот сигнал пересылается на отдельный (вне чипа) аналого-цифровой преобразователь, и получившиеся цифровые данные преобразуются в байты, представляющие строчку изображения, полученного сенсором.
Так как ПЗС передаёт электрический заряд, который обладает низким сопротивлением и меньше подвержен помехам других электронных компонентов, результирующий сигнал, как правило, содержит меньше различных шумов по сравнению с сигналом КМОП- сенсоров.
КМОП — матрица
В КМОП — матрице (КМОП -комплементарный металл — оксидный полупроводник, по англ. — CMOS), обрабатывающее устройство находится рядом с каждым пикселем (порой монтируется на саму матрицу), благодаря чему увеличивается быстродействие системы. Также, в связи с отсутствием дополнительных устройств обработки, отметим низкий уровень энергопотребления КМОП — матриц.
Некоторое представление о процессе считывания информации с матриц можно получить из следующего ролика
Технологии постоянно усовершенствуются, и на сегодняшний день наличие в фотоаппарате либо видеокамере именно КМОП-матрицы говорит о более высоком классе модели. Производители часто акцентируют внимание на моделях с КМОП — матрицами.
В последнее время популярна разработка КМОП-матрицы с тыловым размещением проводников, показывающая лучшие результаты при съёмке в условиях низкого освещения, а также имеющая меньший уровень шумов.
Качество изображения видеокамеры во многом зависит от используемого в ней светочувствительного сенсора (матрицы). Ведь поставь хоть лучший процессор для оцифровки видео – если на матрице получено плохое изображение, хорошим оно уже не станет. Попытаюсь популярно объяснить, на что следует обращать внимание в характеристиках сенсора камеры видеонаблюдения, чтобы потом не было мучительно больно при взгляде на изображение…
Тип матрицы
В интернете вы наверняка найдете информацию о том, что в камерах видеонаблюдения применяются CCD (ПЗС, прибор с зарядовой связью) и CMOS (КМОП, комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) светочувствительные матрицы. Забудьте! Давно остался только CMOS, только хардкор.
CCD матрицы, при всех их достоинствах (лучшая светочувствительность и цветопередача, меньший уровень шумов) – уже практически не используются в видеонаблюдении. Потому что сам принцип их действия CCD матриц – последовательное считывание заряда по ячейкам – слишком медленный, чтобы удовлетворить запросы быстрых современных видеокамер высокого разрешения. Ну и самое главное CCD дороже в производстве, а в условиях современной высококонкурентной среды на счету каждая копейка прибыли. Вот почему все ключевые производители сосредоточились на выпуске именно CMOS матриц.
Осталось производителей, между прочим, не так и много. Крупнейшими, по состоянию на начало 2017 года, являются компании: ON Semiconductor Corporation (в свое время поглотившая известную профильную компанию Aptina), Omnivision Technologies Inc., Samsung Electronics и Sony Corporation. Кроме того, матрицы для собственных нужд производит, например, компания Canon, Hikvision.
Конкуренцию старым брендам пытаются создать молодые, полные энтузиазма и денег китайские чипмейкеры «второго эшелона», вроде компании SOI (Silicon Optronics, Inc. ) и др. Трудно сказать, выживет ли молодая поросль, когда на рынке CMOS сенсоров наступит насыщение и станет слишком тесно. Но в любом случае в этом сегменте не исключено появление новых игроков и обострение борьбы, ведь наладить производство CMOS сенсоров не слишком и сложная по современным меркам задача.
Крупные мировые бренды типа Hikvision или Dahua обычно предпочитают работать с производителями матриц первого эшелона или собственными. Локальные же ведут себя по разному. Например, Tecsar даже в недорогих камерах использует матрицы с хорошей репутацией от ON Semiconductor, Omnivision и Sony. В в ассортименте других “народных” марок, например Berger , широко представлены сенсоры SOI и т.д.

Как делаются матрицы цифровых камер
Лидерские качества CMOS
CMOS технология предусматривает размещение электронных компонентов (конденсаторов, транзисторов) непосредственно в каждом пикселе светочувствительной матрицы.
Структура пикселя и CMOS матрицы
Это уменьшает полезную площадь светочувствительного элемента и снижает чувствительность, плюс активные элементы повышают уровень собственных шумов матрицы. Зато технология позволяет осуществлять преобразование заряда светочувствительного элемента в электрический сигнал прямо в матрице и гораздо быстрее сформировать цифровой сигнал изображения, что критично для видеокамер. Именно поэтому CMOS лучше подходят для камер видеонаблюдения, где требуется быстрая смена кадров.

Принцип работы CCD и CMOS матриц
Плюс возможность произвольного считывания ячеек CMOS матрицы дает возможность буквально «на лету» изменять качество и битрейт получаемого видео, что невозможно для CCD. А энергопотребление CMOS-решений ниже, что тоже немаловажно для компактных камер наблюдения.
Да будет цвет
Для получения цветного изображения матрица разлагает световой поток на составляющие цвета: красный, зеленый и синий. Для этого используются соответствующие светофильтры. Разные производители варьируют размещение и количество светочувствительных элементов разного цвета, но суть от этого не меняется.
Принцип формирования изображения на светочувствительной матрице:
Р – светочувствительный элемент
Т — электронные компоненты
Как устроен и работает КМОП сенсор камеры можно также посмотреть на этом видео от Canon:
CMOS матрицы всех производителей базируются на вышеописанных общих принципах, отличаясь лишь в деталях реализации на кремнии. Например, в погоне за дешевизной и сверхприбылью, чипмейкеры стараются выпускать матрицы как можно меньшего размера. Расплата за это неизбежна…
Почему большой – это хорошо
Типоразмер (или другими словами формат) матрицы обычно измеряют по диагонали в дюймах и указывают в виде дроби, например 1/4″, 1/3″, 2/3″, 1/2 дюйма и др.

Светочувствительная матрица производства ON Semicondactor для камер видеонаблюдения
Светочувствительная матрица, установленная на плате видеокамеры
Увы, большеформатные матрицы в массовых камерах видеонаблюдения сейчас практически не используются в силу дороговизны и самих матриц, и объективов для них, которые должны иметь более крупные линзы и, соответственно, габариты и стоимость. На сегодня в камеры устанавливают в основном матрицы типоразмера 1/2″ – 1/4″ (это самые крошечные). Выбирая камеру, нужно четко понимать, что покупая ультрадешевую модель с 1/4″ матрицей производства SOI и крохотным объективом с пластиковыми линзами сомнительной прозрачности, вы не сможете создать систему видеоконтроля приемлемого качества, на которой можно было бы хорошо различать небольшие детали отснятых событий, особенно при съемке в условиях слабой освещенности.
Выбирая же камеру с матрицей Sony типоразмера 1/2.8″ вы априори получите гораздо лучший результат по качеству видео, камеру с такой матрицей уже вполне можно использовать в профессиональной системе видеонаблюдения. И чувствительность у такой камеры будет заведомо выше, что позволит лучше снимать в условиях слабой освещенности: в плохую погоду, в сумерках, в полутемном помещении и т.п. С увеличением разрешения при том же размере матрицы светочувствительность падает, и это тоже нужно учитывать при выборе. Для камеры, установленной в темной подворотне у черного хода, имеет смысл выбрать матрицу с меньшим разрешением и более высокой чувствительностью, чем камеру ультравысокого разрешения с низкой чувствительностью матрицы на которой из-за шумов ничего нельзя будет толком различить.
Светочувствительность
Светочувствительность матрицы определяет возможность ее работы в условиях слабого окружающего освещения. С точки зрения физики это выглядит совсем банально: чем меньше световой энергии достаточно для получения изображения матрицей, тем выше ее светочувствительность. Но! Будем откровенны, гнаться за высокой чувствительностью уже особо не стоит. Дело в том, что современные камеры видеонаблюдения благополучно переходят в режимы «день/ночь», при снижении освещенности переводя матрицу в режим черно-белого изображения с более высокой чувствительностью. Плюс автоматическое включение инфракрасной подсветки дает камерам возможность отлично снимать даже в полной темноте. Например, в закрытом помещении без окон и с выключенным светом, когда об уровне какой-то внешней освещенности даже речи нет. Светочувствительность остается критичной для камер лишенных ИК подсветки, но использовать такие в современном видеонаблюдении – почти моветон. Хотя корпусные модели без подсветки все еще продаются, конечно.

Сравнение матриц разных производителей
Вообще правило таково: чем выше освещенность, тем лучше снимет матрица и, соответственно, камера. Поэтому не рекомендуется ставить камеры по полутемным закоулкам, даже если у них хорошая чувствительность. Имейте в виду, что в спецификации матриц камер обычно указывается минимальный уровень освещенности, когда можно зафиксировать хоть какое-то изображение. Но никто не обещает, что это изображение будет хотя бы приемлемого качества! Оно будет отвратительным в 100% случаев, на нем с трудом можно будет что-либо разобрать. Для достижения хотя бы удовлетворительного результата рекомендуется снимать как минимум при освещенности хотя бы в 10-20 раз большей, чем минимально допустимая для матрицы.
Производители придумали ряд технических решений, чтобы улучшить чувствительность CMOS матриц и снизить потери света в процессе фиксации изображения. Для этого в основном используется один принцип: вынести светочувствительный элемент как можно ближе к микролинзе матрицы, собирающей свет. Сначала компания Sony предложила свою технологию Exmor, сократившую путь прохождения света в матрице:
Затем прогрессивные производители дружно перешли на использование матриц с обратной засветкой, позволяющей не только сократить путь света сквозь матрицу, но и сделать полезную площадь светочувствительного слоя больше, разместив его над другими электронными элементами в ячейке:
Технология обратной засветке дает камере максимальную чувствительность. Отсюда вывод – «при прочих равных условиях» лучше приобрести камеру использующую матрицу с обратной засветкой, чем без таковой.
Для улучшения изображения в условиях слабого освещения для слабочувствительных дешевых матриц производители камер могут использовать различные ухищрения. Например, режим «медленного затвора», а говоря проще – режим большой выдержки. Однако «размазывание» контуров движущихся объектов уже на этапе фиксации изображения матрицей в таком режиме не позволяет говорить о мало-мальски качественной видеосъемке, поэтому такой подход совершенно неприемлем в охранном видеонаблюдении, где важны детали.
Определенным прорывом в качестве изображения стало появление технологии Starlight, впервые появившейся в камерах Bosch в 2012 году. Эта технология, благодаря комбинации огромной светочувствительности матрицы (порядка 0,0001 — 0,001 люкс) и очень эффективной технологии шумоподавления позволила получать очень качественное цветное изображение с видеокамер в условиях слабой освещенности и даже в ночное время.
Тогда как традиционный способ преодоления слабой освещенности – использование ИК подсветки – дает возможность получить четкое изображение лишь в монохромном режиме (оттенках серого), камеры с технологией Starlight позволяют получить цветную картинку, обладающую гораздо большей информативностью. В частности, при слабой освещенности система видеонаблюдения с технологией Starlight легко сможет различать цвета автомобилей, одежды и др. важные признаки.
Вот демонстрация технологии Starlight в действии:
Итоги
При выборе камеры видеонаблюдения обязательно обращайте внимание на характеристики матрицы, а не только ее разрешение. Ведь от этого в значительной степени будет зависеть качество изображения, а следовательно и полезность камеры. В первую очередь следует обращать внимание на надежный бренд, типоразмер и разрешение матрицы, светочувствительность принципиальна лишь для камер лишенных ИК-подсветки.
Очень рекомендую брать камеру с матрицей, по которой можно найти вменяемый даташит с подробной информацией, а не покупать кота в мешке. Например, вы легко найдете спецификации на матрицы производства ON Semiconductor, Omnivision или Sony. А вот мало-мальски подробных характеристик матриц SOI не сыскать днем с фонарем. Возникает подозрение, что производителю есть что скрывать…
А общий итог такой: CMOS матрицы безоговорочно победили в устройствах видеонаблюдения и в ближайшем будущем не собираются сдаваться какой-либо конкурирующей технологии.
2016-11-28 15:10:42 0 1493
Какая матрица лучше CMOS или CCD?
В последние годы CCD (charge-coupled device, ПЗС — прибор с обратной зарядной связью) и CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor, КМОП комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник) матрицы продолжают борьбу друг с другом. У каждой есть свои плюсы и минусы, и мы сейчас их рассмотрим.
Матрицы CCD и CMOS постоянно подвергают различным тестам, для того, что бы вяснить кто же таки лучше.
Для начала рассмотрим схему того, как эти матрицы выглядят.

Преимущества и недостатки CMOS матриц
Одной из главных причин широкого распространения CMOS матриц является невысокая цена производства, и низкое энергопотребление, а так же высокое быстродействие.
CMOS матрицы обладают способностью произвольного считывания ячеек, в то время, как CCD матрица считывает все ячейки за один раз.
За счет такого метода считывания, у КМОП (CMOS) матриц не возникает так называемый эффект «смиринга» (от англ. smearing – размазывание), который присущ CCD матрицам и проявляется в кадре в виде вертикальных «столбов света» от точечных ярких объектов, например, солнца, фонарей.
Не взирая на преимущества, у КМОП (CMOS) технологии есть и свои недостатки. Светочувствительный элемент крайне мал относительно площади пикселя. Львиную долю площади занимает электроника, встроенная в пиксель. Это сказывается на малой чувствительности, а, предусиление сигнала, приводит к увеличению шумов на картинке.
Помимо прочего, CMOS отличен эффектом «rolling shutter» (бегущий затвор). Связан он с тем, что считыванием сигнала происходит строка за строкой.
По факту Rolling shutter эффект ощутим при съёмках быстро движущихся объектов. Считывая сначала верхние строки, а затем нижние, картинка может искажаться. Например, движущиеся автомобили могут быть вытянуты.

Преимущества и недостатки CCD матриц
CCD технология существует уже много лет, за эти годы, она существенно модернизировались, и обладает целым рядом преимуществ по сравнению с CMOS.
Камеры на основе CCD матрицы обладают более совершенным электронный затвором, что особо важно для фиксации быстро движущихся объектов, или картинки.
Еще одна отличительная черта — низкий уровень шумов, и высокая чувствительность в ближнем инфракрасном диапазоне. За счет этого, CCD матрицы отлично справляються с недостаточной освещенностью.
У ПЗС (CCD) сенсоров отсутствует вибрация и rolling shutter эффект, привычный для КМОП (CMOS). Для примера посмотрите видео с сравнением ПЗС (CCD) и КМОП сенсоров.
Выводы. Так какая же матрица лучше для автомобильных видеокамер?
Учитывая вышесказанное, можно сделать следующие выводы:
Камеры оснащенные CCD матрицей:
+лучше работают в темноте;+не искажают движущиеся объекты;+имеют более насыщенные цвета;-чувствительны к точечным источникам света;
Камеры с CMOS матрицей:
+дешевле, иногда вдвое;-искажение динамичной картинки;Матрица фотоаппарата выполняет функцию оцифровки параметров света на ее поверхности. На сегодняшний день рынок фототехники разделился на два лагеря: устройства, использующие матрицу CMOS и устройства, использующие матрицу CCD. Говорить о приоритете одной технологии над другой не представляется возможным, хотя доля CMOS в отчетах о продажах несколько выше, однако это объясняется объективными требованиями пользователя, а не свойствами непосредственно матриц. Зачастую в процессе выбора решающую роль играет стоимость.
Определение
Матрица CCD — микросхема, состоящая из светочувствительных фотодиодов и созданная на кремниевой основе. В основе работы лежит принцип действия прибора с зарядовой связью.
Матрица CMOS — микросхема, созданная на основе полевых транзисторов с изолированным затвором с каналами разной проводимости.
Сравнение
Ключевая разница между матрицами CMOS и CCD состоит в совершенно разных принципах работы. CCD оцифровывает полученную аналоговую картинку, CMOS — сразу каждый пиксель изображения. Чуть подробнее: электрический заряд в пикселях (светодиодах) CCD-матрицы преобразуется в электрический потенциал, усиливается в аналоговом усилителе за пределами светочувствительного сенсора и только потом оцифровывается посредством аналогово-цифрового преобразователя. Электрический заряд в пикселях CMOS-матрицы накапливается в конденсаторах, с которых снимается электрический потенциал, передается в аналоговый усилитель и оцифровывается посредством такого же преобразователя. Некоторые новые CMOS-матрицы снабжены усилителями аналогового сигнала, встроенными непосредственно в пиксель.
Еще один важный момент: количество усилителей для матриц CCD и CMOS разное. В последних усилителей больше, потому качество изображения при прохождении сигнала несколько снижается. Поэтому именно CCD применяется в создании фототехники, предназначенной для создания изображений высокой степени детализации, к примеру, в исследовательских, медицинских, промышленных целях. С CMOS мы сталкиваемся ежедневно: большинство камер в мобильной электронике выполнены на основе именно таких матриц.
Качество полученного изображения зависит еще от одного обстоятельства — плотности фотодиодов. Чем они расположены ближе, тем меньше участков матрицы, где фотоны пропадают вхолостую. CCD как раз предлагает макет без зазоров между фотодиодами, тогда как в CMOS они существуют — там расположены транзисторы.
Матрицы CCD намного дороже CMOS и энергозатратнее, поэтому установка их там, где достаточно качества изображения, приближенного к среднему, нецелесообразна. CCD-матрицы обладают высокой чувствительностью, процент заполнения пикселей у них выше и достигает практически 100%, уровень шумов демонстрируют низкий. Матрицы CMOS обеспечивают высокий уровень быстродействия, однако уступают CCD по показателям чувствительности и шума. CCD-технология, в отличие от CMOS, не позволяет выполнять серийную съемку или запись видео. Поэтому их применение в мобильной электронике, например, не оправдывается назначением самих устройств. Скажем так, CCD — матрица для профессиональной фототехники.
Выводы сайт
CCD — матрица на кремниевой основе, действующая как прибор с зарядовой связью, CMOS — матрица на основе полевых транзисторов.
Аналоговый сигнал в матрице CCD преобразуется за пределами светочувствительного сенсора, в матрице CMOS — непосредственно в пикселе.
Качество изображения, получаемого от CCD, выше, чем от CMOS.
CCD энергозатратнее.
CMOS позволяет снимать видео и делать серийные фото.
CMOS получила распространение в мобильной электронике.
Карта
текущих проектов и потенциальных возможностей добычи метана в угольных шахтах США | Программа распространения метана из угольных пластов (CMOP)
Эта карта и сопутствующая матрица предоставляют информацию о текущих проектах и потенциальных возможностях разработки проектов по извлечению и утилизации шахтного метана (ШМ) на действующих угольных шахтах США. Данные о шахтах, представленные как на карте, так и в прилагаемой к ней матрице по извлечению метана из действующих и заброшенных угольных шахт США: текущие проекты и потенциальные возможности (июль 2020 г.), были обновлены в июле 2020 г., чтобы отразить производственный год 2018.*
Агентство по охране окружающей среды США (US EPA) разработало профили, чтобы помочь разработчикам проектов выполнить первоначальную проверку потенциальных проектов. Для определения того, является ли разработка конкретного проекта по извлечению и использованию метана как технически, так и экономически целесообразной, необходимо провести детальную оценку для каждого конкретного участка.
* ПРИМЕЧАНИЕ. CMOP собирает данные из общедоступных источников для предоставления этого отраслевого ресурса. Дополнительная проверка или подтверждение не выполнялись программой CMOP.
Инструкции
Щелкните любой из маркеров на карте, чтобы просмотреть подробную информацию об этой шахте. Некоторые шахты нанесены на карту, поэтому, пожалуйста, используйте функцию масштабирования карты, чтобы лучше видеть любые скопления.
Масштабирование: Вы можете нажимать кнопки «+» / «-» в верхнем левом углу для увеличения / уменьшения масштаба карты. Быстро вернитесь к начальному экстенту карты по умолчанию с помощью кнопки «Домой».
Изменение положения карты: Просто щелкните карту и перетащите ее в любом направлении.
Изменение отображения карты: Чтобы изменить тип карты, отображаемой на вид со спутника, нажмите кнопку «Снимки» в нижнем левом углу. Щелкните поле еще раз, чтобы вернуться к топографической карте по умолчанию.
Определения
Открытая шахта : Открытые угольные шахты — это шахты, которые удаляют часть или все горные вершины, чтобы обнажить погребенные угольные пласты. Для получения дополнительной информации см. Активные надводные мины.
Подземная шахта : Подземные угольные шахты — это шахты, в которых уголь добывается путем прокладки туннелей в землю до угольного пласта, который затем добывается с помощью подземного горного оборудования и транспортируется на поверхность.Для получения дополнительной информации см. Активные подземные шахты.
Непроизводящая шахта : Непроизводящая угольная шахта — это действующие шахты, которые временно не производят уголь, но еще не считаются заброшенными в соответствии с Управлением по охране труда и технике безопасности шахт.
Заброшенная шахта : Заброшенные угольные шахты больше не используются для добычи угля. Для получения дополнительной информации см. Заброшенные подземные шахты.
Начало страницы
Расширенные лагранжевые методы для задач оптимизации выпуклой матрицы
1.
Ванденберге, Л., Бойд, С .: полуопределенное программирование. SIAM Rev. 38 , 49–95 (1996)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
2.
Candès, E.J., Recht, B .: Точное завершение матрицы посредством выпуклой оптимизации. Нашел. Comput. Математика. 9 , 717–772 (2008)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
3.
Candès, E.Дж., Тао, Т .: Сила выпуклой релаксации: почти оптимальное завершение матрицы. IEEE Trans. Инф. Теория 56 , 2053–2080 (2009)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
4.
Рехт, Б., Фазель, М., Паррило, П.А.: Гарантированные решения минимального ранга линейных матричных уравнений посредством минимизации ядерной нормы. SIAM Ред. 52 , 471–501 (2010)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
5.
Уотсон, Г.А .: О задачах аппроксимации матриц с нормами Ки Фана \ (k \). Нумер. Алгоритм 5 , 263–272 (1993)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
6.
Гринбаум, А., Трефетен, Л.Н .: GMRES / CR и Арнольди / Ланцош как задачи аппроксимации матриц. SIAM J. Sci. Comput. 15 , 359–368 (1994)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
7.
То, К.-К., Трефетен, Л.Н .: Многочлены Чебышева матрицы. SIAM J. Matrix Anal. Прил. 20 , 400–419 (1998)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
8.
Бойд, С., Диаконис, П., Сан, Дж., Сяо, Л .: Самая быстрая перемешивающая цепь Маркова на пути. Являюсь. Математика. Месяц. 113 , 70–74 (2006)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
9.
Бойд, С., Диаконис, П., Паррило, П.А., Сяо, Л .: Самая быстрая перемешивающая цепь Маркова на графах с симметриями. SIAM J. Optim. 20 , 792–819 (2009)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
10.
Дин, К.: Введение в класс задач оптимизации матрицы, докторская диссертация, факультет математики, Национальный университет Сингапура, (2012)
11.
Дин, К., Сан , Д.Ф., Тох, К.-C .: Введение в класс программирования матричного конуса. Математика. Программа. 144 , 141–179 (2014)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
12.
Льюис, A.S .: Выпуклый анализ унитарно инвариантных матричных функций. J. Conv. Анальный. 2 , 173–183 (1995)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar
13.
Льюис, A.S .: Выпуклый анализ на эрмитовых матрицах.SIAM J. Optim. 6 , 164–177 (1996)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
14.
Hestenes, M.R .: Множители и градиентные методы. J. Optim. Теория Appl. 4 , 303–320 (1969)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
15.
Пауэлл, M.J.D .: Метод нелинейных ограничений в задачах минимизации. В: Флетчер, Р.(ред.) Оптимизация, Academic, стр. 283–298 (1969)
16.
Ито К., Куниш К .: Расширенный лагранжев метод для ограничений равенства и неравенства в гильбертовых пространствах. Математика. Программа. 46 , 341–360 (1990)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
17.
Конн, А.Р., Гулд, Н., Тоинт, П.Л .: Глобально сходящийся расширенный алгоритм Лагранжа для оптимизации с общими ограничениями и простыми границами.SIAM J. Numer. Анальный. 28 , 545–572 (1991)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
18.
Контесс-Беккер, Л .: Расширенные результаты сходимости для метода множителей для нестрого обязательных ограничений неравенства. J. Optim. Теория Appl. 79 , 273–310 (1993)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
19.
Конн, А.Р., Гулд, Н., Сартенаер, А., Тоинт, П.Л .: Свойства сходимости расширенного лагранжевого алгоритма для оптимизации с комбинацией общего равенства и линейных ограничений. SIAM J. Optim. 6 , 674–703 (1996)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
20.
Пеннанен, Т .: Локальная сходимость алгоритма проксимальной точки и методов умножения без монотонности. Математика. Опер.Res. 27 , 170–191 (2002)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
21.
Шапиро, А., Сан, Дж .: Некоторые свойства расширенного лагранжиана в оптимизации с ограничениями конуса. Математика. Опер. Res. 29 , 479–491 (2004)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
22.
Sun, D.F., Sun, J., Zhang, L.W .: Скорость сходимости расширенного лагранжевого метода для нелинейного полуопределенного программирования.Математика. Программа. 114 , 349–391 (2008)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
23.
Берцекас, Д .: Оптимизация с ограничениями и методы множителей Лагранжа. Academic Press, Нью-Йорк (1982)
MATH Google Scholar
24.
Гольштейн Е.Г., Третьяков Н.В .: Модифицированные лагранжианы и монотонные отображения в оптимизации. Уайли, Нью-Йорк (1989)
MATH Google Scholar
25.
Фортин, М., Гловински, Р .: Расширенные лагранжевые методы: приложения к численным решениям краевых задач. Северная Голландия, Амстердам (1983)
MATH Google Scholar
26.
Bergounioux, M .: Использование расширенных лагранжевых методов для оптимального управления проблемами препятствий. J. Optim. Теория Appl. 95 , 101–126 (1997)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
27.
Нильссен, Т.К., Мансет, Т., Тай, X.-C .: Оценка проницаемости с помощью расширенного метода Лагранжа для нелинейного уравнения диффузии. Comput. Geosci. 7 , 27–47 (2003)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
28.
Attouch, H., Soueycatt, M .: Расширенные лагранжевые и проксимальные методы переменных направлений множителей в гильбертовых пространствах. Приложения к играм, PDE и управлению. Pac. Дж.Оптим. 5 , 17–37 (2009)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar
29.
Чжао, X.Y., Сан, Д.Ф., Тох, К.-К .: Расширенный лагранжев метод Ньютона-CG для полуопределенного программирования. SIAM J. Optim. 20 , 1737–1765 (2010)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
30.
Янг, Л.К., Сан, Д.Ф., То, К.-К .: SDPNAL +: мажоритарный полугладкий метод Ньютона с дополнениями Лагранжа для полуопределенного программирования с неотрицательными ограничениями.Математика. Программа. Comput. 7 , 331–336 (2015)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
31.
Li, X.D., Sun, D.F., Toh, K.-C .: QSDPNAL: двухфазный расширенный лагранжев метод для выпуклого квадратичного полуопределенного программирования. Математика. Программа. Comput. 10 , 703–743 (2018)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
32.
Цзян, К. Ф., Сан, Д. Ф., То, К.-К .: Решение регуляризованных по ядерной норме и полуопределенной матричной задачи наименьших квадратов с линейными ограничениями-равенствами, В: Дискретная геометрия и оптимизация, Springer, 133–162 (2013)
33.
Chen, CH, Liu, YJ, Sun, DF, Toh, K.-C .: Полугладкий алгоритм двойных проксимальных точек Newton-CG для задач аппроксимации матричной спектральной нормы. Математика. Программа. 155 , 435–470 (2016)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
34.
Фернандес, Д., Солодов, М.В .: Локальная сходимость точных и неточных расширенных лагранжевых методов при достаточном условии оптимальности второго порядка. SIAM J. Optim. 22 , 384–407 (2012)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
35.
Дончев, А.Л., Рокафеллар, Р.Т .: Характеристики липшицевой устойчивости в нелинейном программировании. В математическом программировании с возмущениями данных, Марсель Деккер, Нью-Йорк, стр.{1, 1} \) программы. Математика. Программа. 88 , 285–311 (2000)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
37.
Измайлов А.Ф., Куренной А.С., Солодов М.В. Заметка о верхней липшицевой устойчивости, оценках погрешности и критических множителях для липшицевых систем ККТ. Математика. Программа. 142 , 591–604 (2013)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
38.
Мордухович, Б.С., Сараби, М.Е .: Критические множители в вариационных системах посредством обобщенного дифференцирования второго порядка. Математика. Программа. 169 , 605–645 (2018)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
39.
Рокафеллар, Р.Т .: Расширенные лагранжианы и приложения алгоритма проксимальной точки в выпуклом программировании. Математика. Опер. Res. 1 , 97–116 (1976)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
40.
Боннанс, Дж. Ф., Шапиро, А .: Анализ возмущений в задачах оптимизации. Спрингер, Нью-Йорк (2000)
MATH Книга Google Scholar
41.
Люк Ф.Дж .: Анализ асимптотической сходимости алгоритма проксимальной точки. SIAM J. Control Optim. 22 , 277–293 (1984)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
42.
Cui, Y.: Крупномасштабные сложные задачи оптимизации со связанными целевыми функциями: теория, алгоритмы и приложения, докторская диссертация, факультет математики, Национальный университет Сингапура, (2016)
43.
Цуй, Й., Динг, К., Чжао, XY: Условия квадратичного роста для задач оптимизации выпуклой матрицы, связанных со спектральными функциями. SIAM J. Optim. 27 , 2332–2355 (2017)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
44.
Цуй, Ю., Сан, Д.Ф., То, К.-К .: О R-суперлинейной сходимости остатков KKT, порожденных расширенным лагранжевым методом для выпуклого составного конического программирования. Математика. Программа. 178 , 381–415 (2019)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
45.
Рокафеллар Р.Т .: Выпуклый анализ. Princeton University Press, Princeton (1970)
MATH Книга Google Scholar
46.
Miao, W.M., Pan, S.H., Sun, D.F .: процедура с корректировкой ранга для завершения матрицы с фиксированными базисными коэффициентами. Математика. Программа. 159 , 289–338 (2016)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
47.
Динг, К., Сан, Д.Ф., Сан, Дж., То, К.-К .: Спектральные операторы матриц. Математика. Программа. 168 , 509–531 (2018)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
48.
Негабан, С., Уэйнрайт, М.Д .: Ограниченная сильная выпуклость и взвешенное пополнение матрицы: оптимальные границы с шумом. J. Mach. Учить. Res. 13 , 1665–1697 (2012)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar
49.
Клопп, О.: Шумное завершение матриц низкого ранга с общим распределением выборки. Бернулли 20 , 282–303 (2014)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
50.
Дончев А.Л., Рокафеллар Р.Т .: Неявные функции и отображения решений. Спрингер, Нью-Йорк (2009)
MATH Книга Google Scholar
51.
Иоффе, А.Д., Аутрата, Дж. В .: Об условиях квалификации метрики и спокойствия в субдифференциальном исчислении. Установленный Анал. 16 , 199–227 (2008)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
52.
Фабиан, М., Генрион, Р., Крюгер, А.Ю., Аутрата, Дж. В .: Границы погрешности: необходимые и достаточные условия. Установленный вариант. Анальный. 18 , 121–149 (2010)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
53.
Гфререр, Х .: Характеристики первого и второго порядка метрической субрегулярности и спокойствия отображений множества ограничений. SIAM J. Optim. 21 , 1439–1474 (2011)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
54.
Ли Г.Ю., Мордухович Б.С.: Гельдеровская метрическая подобласть с приложениями к методу проксимальных точек. SIAM J. Optim. 22 , 1655–1684 (2012)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
55.
Gfrerer, H .: О направленной метрической субрегулярности и условиях оптимальности второго порядка для класса негладких математических программ. SIAM J. Optim. 23 , 632–665 (2013)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
56.
Gfrerer, H., Outrata, J.V .: О липшицевых свойствах неявных мультифункций. SIAM J. Optim. 26 , 2160–2189 (2016)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
57.
Луо, З.К., Ценг, П .: границы ошибок и анализ сходимости возможных методов спуска: общий подход. Аня. Опер. Res. 46 , 157–178 (1993)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
58.
Ценг, П .: Точность аппроксимации, градиентные методы и оценка погрешности для структурированной выпуклой оптимизации. Математика. Программа. 125 , 263–295 (2010)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
59.
Рокафеллар Р.Т .: Монотонные операторы и алгоритм проксимальной точки. SIAM J. Control Optim. 14 , 877–898 (1976)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
60.
Левенталь, Д .: Метрическая субрегулярность и метод проксимальной точки. J. Math. Анальный. Прил. 360 , 681–688 (2009)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
61.
Фишер, А .: Локальное поведение итерационной структуры для обобщенных уравнений с неизолированными решениями. Математика. Программа. 94 , 91–124 (2002)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
62.
Фачини Ф., Фишер А., Херрих М .: Метод LP-Ньютона: негладкие уравнения, системы ККТ и неизолированные решения. Математика. Программа. 146 , 1–36 (2014)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
63.
Мордухович Б.С., Оуян У.: Метрическая подобласть высшего порядка и ее приложения. J. Global Optim. 63 , 777–795 (2015)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
64.
Artacho, F.J.A., Geoffroy, M.H .: Характеризация метрической регулярности субдифференциалов. J. Выпуклый анальный. 15 , 365–380 (2008)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar
65.
Артачо Ф.Дж.А., Жоффруа М.Х .: Метрическая подрегулярность выпуклого субдифференциала в банаховых пространствах. J. Нелинейный выпуклый анал. 15 , 35–47 (2014)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar
66.
Баушке, Х.Х., Борвейн, Дж. М .: Проекционные алгоритмы для решения выпуклых задач о допустимости. SIAM Ред. 38 , 367–426 (1996)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
67.
Баушке, Х.Х., Борвейн, Дж. М., Ли, У.: свойство сильного пересечения конической оболочки, ограниченная линейная регулярность, свойство Джеймсона (G) и границы ошибок при выпуклой оптимизации. Математика. Программа. 86 , 135–160 (1999)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
68.
Сан Д.Ф .: Сильное достаточное условие второго порядка и невырожденность ограничений в нелинейном полуопределенном программировании и их последствия. Математика. Опер. Res. 31 , 761–776 (2006)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
69.
Ding, C .: Вариационный анализ Ky Fan \ (k \) — норма. Установленный вариант. Анальный. 25 , 265–296 (2017)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
70.
Мангасарян, О.Л .: Простая характеризация множеств решений выпуклых программ. Опер. Res. Lett. 7 , 21–26 (1988)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
71.
Zhou, Z.R., So, A.M.C .: Единый подход к оценкам ошибок для структурированных задач выпуклой оптимизации. Математика. Программа. 165 , 689–728 (2017)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
72.
Цуй, Ю., Сан, Д. Ф., То, К-К .: Об асимптотической суперлинейной сходимости расширенного лагранжевого метода для полуопределенного программирования с множественными решениями. arXiv: 1610.00875 (2016)
73.
Овертон М., Уомерсли Р .: Условия оптимальности и теория двойственности для минимизации сумм наибольших собственных значений симметричных матриц. Математика. Программа. 62 , 321–357 (1993)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
74.
Рокафеллар, Р.Т., Ветс, Р.Дж.-Б .: Вариационный анализ. Спрингер, Нью-Йорк (1998)
MATH Книга Google Scholar
75.
Робинсон, С. М .: Теорема о неявной функции для обобщенных вариационных неравенств. Краткий технический отчет № 1672, Центр математических исследований, Университет Висконсин-Мэдисон, 1976 г .; можно получить в Национальной службе технической информации под номером доступа ADA031952
76.
Робинсон, С. М .: Некоторые свойства непрерывности многогранных мультифункций, Математическое программирование в Обервольфахе, т. 14 исследований по математическому программированию, Springer, Heidelberg, pp. 206–214 (1981)
77.
Сан, Дж .: О монотропном кусочно-квадратичном программировании, докторская диссертация, факультет математики Вашингтонского университета, Сиэтл ( 1986)
78.
Хан, Д.Р., Сун, Д.Ф., Чжан, Л.В.: Линейная скорость сходимости метода переменных направлений множителей для выпуклого составного программирования.Математика. Опер. Res. 43 , 347–692 (2018)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
79.
Сан Д. Ф., Сан Дж. Полугладкие матрично-значные функции. Математика. Опер. Res. 27 , 150–169 (2002)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
80.
Фишер, А .: Решение задач монотонной дополнительности с локально липшицевыми функциями.{1,1} \) данные. Прил. Математика. Оптим. 11 , 43–56 (1984)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
83.
Панг, Дж. С., Сан, Д. Ф., Сан, Дж .: Полугладкие гомеоморфизмы и сильная устойчивость полуопределенных задач и задач лоренцевой дополнительности. Математика. Опер. Res. 28 , 39–63 (2003)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
84.
Chen, L., Sun, D.F., Toh, K.-C .: Эффективный неточный симметричный мажоритарный ADMM на основе Гаусса-Зейделя для многомерного выпуклого составного конического программирования. Математика. Программа. 161 , 237–270 (2017)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
85.
Li, X.D., Sun, D.F., Toh, K.-C .: Полупроксимальный ADMM на основе дополнения Шура для выпуклого квадратичного конического программирования и расширений. Математика. Программа. 155 , 333–373 (2016)
MathSciNet МАТЕМАТИКА Статья Google Scholar
86.
Ли, X. D .: Двухфазный расширенный лагранжев метод для выпуклого композитно-квадратичного программирования, докторская диссертация, факультет математики, Национальный университет Сингапура, (2015)
DLH выигрывает дополнительный контракт на CMOP Medical Logistics для Департамент по делам ветеранов
Пятилетняя стоимость 202 миллиона долларов
АТЛАНТА, 23 апреля 2021 г. (GLOBE NEWSWIRE) — DLH Holdings Corp. (NASDAQ: DLHC) («DLH» или «Компания»), Компания , ведущий поставщик инновационных медицинских исследований, услуг и решений для федеральных агентств, объявила сегодня о заключении нового контракта на предоставление медицинской логистики для Консолидированной почтовой амбулаторной аптеки Департамента по делам ветеранов (VA). »).Контракт включает базовый период в один год с четырьмя однолетними вариантами на общую сумму 202 миллиона долларов. Это вознаграждение завершает процесс закупок, в рамках которого VA первоначально оценивала предложения от различных уровней малых предприятий для потенциального присуждения отложенного контракта. В конечном итоге VA исключил все остальные отложенные уровни из рассмотрения и оценил предложения от уровня крупного бизнеса при передаче DLH.
«Наши 20-летние отношения с VA являются огромным источником гордости для нашей компании», — сказал Кевин Уилсон, президент подразделения DLH Health & Logistics Services.«Пандемия COVID-19 продемонстрировала незаменимую ценность почтовых услуг как дополнительного инструмента оказания помощи, и DLH рада продолжить разработку инновационных решений для здравоохранения».
В контракте используется опыт DLH в области медицинской логистики с высокоавтоматизированными производственными мощностями и инновационными системами доставки с использованием передовых аналитических и статистических алгоритмов, чтобы помочь в беспрепятственной доставке фармацевтических препаратов ветеранам. Программа CMOP функционирует как виртуальное расширение аптек Медицинского центра по делам ветеранов.В прошлом году в рамках программы было обработано более 120 миллионов рецептов из семи географических точек по всей стране, в поддержку ветеранов нашей страны.
«Для DLH большая честь продолжать нашу поддержку программы CMOP VA в ее миссии по обеспечению своевременного получения жизненно важных рецептурных лекарств миллионами ветеранов», — сказал Зак Паркер, президент и главный исполнительный директор DLH. «Наши специалисты по медицинской логистике используют инновационные технологии и передовые процессы для повышения производительности и снижения затрат для наших клиентов, максимально используя ресурсы, доступные ветеранам.”
История продолжается
О DLH
DLH предлагает решения по улучшению здоровья и готовности для федеральных программ посредством исследований, разработок и инновационных процессов оказания медицинской помощи. Эксперты компании в области общественного здравоохранения, оценки эффективности и операций в области здравоохранения решают сложные проблемы, с которыми сталкиваются как гражданские, так и военные заказчики, используя цифровую трансформацию, искусственный интеллект, расширенную аналитику, облачные приложения, системы телемедицины и многое другое.С более чем 2 200 сотрудниками, приверженными идее «Ваша миссия — наша страсть», DLH предлагает уникальное сочетание опыта государственного сектора, проверенных методологий и непоколебимой приверженности общественному здравоохранению для улучшения жизни миллионов людей. Для получения дополнительной информации посетите www.DLHcorp.com.
Заявление Safe Harbor в соответствии с Законом о реформе судебных разбирательств по частным ценным бумагам 1995 года:
Этот пресс-релиз может содержать прогнозные заявления в значении Закона о реформе судебных разбирательств по частным ценным бумагам 1995 года.Эти заявления относятся к будущим событиям или будущим финансовым показателям DLH. Любые заявления, которые относятся к ожиданиям, прогнозам или другим характеристикам будущих событий или обстоятельств или которые не являются заявлениями об исторических фактах (включая, помимо прочего, заявления о том, что Компания или ее руководство «верит», «ожидает», «ожидает», «Планы», «намеревается» и подобные выражения) следует рассматривать как прогнозные заявления, которые связаны с рисками и неопределенностями, которые могут привести к тому, что фактические события или фактические результаты DLH будут существенно отличаться от тех, которые указаны в прогнозных заявлениях.Заявления прогнозного характера в этом выпуске включают, среди прочего, заявления относительно оценок будущих доходов. Эти утверждения отражают наши убеждения и предположения относительно будущих событий, которые могут оказаться неточными. Наши фактические результаты могут существенно отличаться от таких прогнозных заявлений, сделанных в этом выпуске, из-за множества факторов, включая: вспышку нового коронавируса («COVID-19»), включая меры по сокращению его распространения, и его влияние. об экономике и спросе на наши услуги, являются неопределенными, не могут быть предсказаны и могут ускорить или усугубить другие риски и неопределенности; риск того, что мы не реализуем ожидаемые выгоды от нашего недавнего или любого будущего приобретения; проблемы управления более крупными и разноплановыми операциями, возникающими в результате приобретения; присуждение контрактов в связи с повторным конкурсом за текущий бизнес и / или конкурсом за новый бизнес; соблюдение новых банковских финансовых и иных ковенантов; изменение бюджетных приоритетов клиентов; государственные закупки по контракту (например, протест на торгах, отклонение малого бизнеса, потеря работы из-за организационного конфликта интересов и т. д.) и расторжение рисков; способность успешно интегрировать операции нашего недавнего приобретения и любых будущих приобретений; и другие риски, описанные в наших документах SEC. Для обсуждения таких рисков и неопределенностей, которые могут привести к тому, что фактические результаты будут отличаться от тех, которые содержатся в прогнозных заявлениях, см. «Факторы риска» в периодических отчетах Компании, поданных в SEC, включая наш Годовой отчет по форме 10-K для финансовый год, закончившийся 30 сентября 2020 г., а также последующие отчеты, поданные после этого.Прогнозные заявления, содержащиеся в данном документе, не являются историческими фактами, а, скорее, основаны на текущих ожиданиях, оценках, предположениях и прогнозах в отношении нашей отрасли и бизнеса. Такие прогнозные заявления сделаны на дату настоящего документа и могут со временем устареть. Компания не несет ответственности за обновление прогнозных заявлений, за исключением случаев, когда этого требует закон.
КОНТАКТЫ:
ОТНОШЕНИЯ С ИНВЕСТОРАМИ
Контактное лицо: Крис Витти
Телефон: 646-438-9385
Электронная почта: cwitty @ darrowir.com
Моноциты-предшественники дают начало многоядерным гигантским клеткам
Мыши
Все мыши с нокаутом имели генетический фон C57BL / 6 и использовались в возрасте от 6 до 10 недель. В эксперименты были включены самки и самцы мышей. Мыши C57BL / 6J и C57BL / 6N были приобретены в Jackson Laboratories (США) или Charles River Laboratories (Германия). Cx3cr1 ^{gfp / +} мыши были получены в качестве любезного подарка от Steffen Jung (Институт Вейцмана, Израиль).Мыши с дефицитом iNOS ( Nos2 ^tm1Lau) и β-actin gfp ^+/- (C57BL / 6-Tg (CAG-EGFP) 131Osb / LeySopJ Laboratories) были приобретены в США. ). Андреас Дифенбах (Институт микробиологии, инфекционных заболеваний и иммунологии, Берлин) предоставил в качестве любезного подарка мышей Ccr2 ^{— / —} мышей для инфицирования M. bovis BCG. Мышей разводили в помещениях для животных Университета Фрайбурга в определенных условиях, свободных от патогенов.Мышей содержали группами не более пяти животных при комнатной температуре 21 ° C (± 0,5–1 ° C) и влажности 55% (± 5–8%). Пища и вода были доступны ad libitum, а цикл день / ночь был установлен на 12 часов. Эксперименты на животных с уровнем биобезопасности 2 были одобрены Regierungspräsidium Freiburg (G-19/171). В отношении инфекций M.tb мышей 129S2 и C57BL / 6J, первоначально купленных в Charles River Laboratories (Германия), были выведены в Институте биологии инфекций им. Макса Планка в Берлине.Мышей в возрасте от 9 до 12 недель инфицировали и содержали в соответствии с уровнем биобезопасности 3. Эксперименты на животных были одобрены Государственным управлением здравоохранения и социальных служб (Landesamt für Gesundheit und Soziales), Берлин, Германия (G040393 / 12). Сверхэкспрессирующие IL-13 (^tg) мыши ⁶⁸ находились на генетическом фоне C57BL / 6 и разводились в определенных условиях, свободных от патогенов, в Исследовательском центре Борстел. Заражение мышей IL-13 ^tg M.tb было выполнено в соответствии с уровнем биобезопасности 3 и одобрено Советом по этике исследований на животных Министерства энергетики, сельского хозяйства, окружающей среды, природы и цифровизации Шлезвиг-Гольштейн, Киль, Германия (номер утверждения 3-1 / 19).CCR2-дефицитных мышей в отношении инфекции M.tb были приобретены в Jackson Laboratories (США) и разводились в помещении для животных Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Эксперименты по заражению M.tb мышей Ccr2 ^{— / —} проводились в соответствии с руководящими принципами Комитета по уходу и использованию животных Вашингтонского университета в Сент-Луисе.
Mycobacterium bovis BCG
M. bovis BCG-medac / Vejicur (Bacillus Calmette-Guérin) и с pSMT3-dsRed + гигромицин (Prof Zakaria Hmama, Van Difcouver), трансформированные BCG-фазой, в среднюю log-фазу. Бульон 7H9 (Becton Dickinson, BD) с добавлением 10% обогащенного раствора Middlebrook OADC (Becton Dickinson, BD) и 0.5% глицерин с добавлением 50 мкг / мл гигромицина B ( Streptomyces sp ., 400052, Merck Millipore) для BCG-RFP. БЦЖ фиксировали нагреванием путем инкубации в течение 30 мин при 80 ° C на шейкере.
M.tb инфицирование мышей C57BL / 6 и 129S2 и обработка ткани для клеточного анализа

Самок мышей C57BL / 6 и 129S2 содержали вместе за одну неделю до экспериментов. Мышей инфицировали низкой дозой Mycobacterium tuberculosis (штамм h47Rv, 200 КОЕ), используя систему ингаляционного воздействия Glas-Col.Через 24 часа после заражения количество вдыхаемых бактерий контролировали у пяти мышей путем посева всего легкого и подсчета КОЕ после 21 дня инкубации при 37 ° C. Через 7, 14 и 21 день после заражения кровь и костный мозг мышей анализировали с помощью проточной цитометрии на частоту появления предшественников. Вкратце, мышей смертельно анестезировали кетамином / ксилазином внутрибрюшинно. и кровь легко собирали из нижней полой вены в шприцы, содержащие антикоагулянт (EDTA). Костный мозг собирали промыванием бедренных костей средой RPMI1640.Клетки ресуспендировали в буфере FACS (1% FBS, 2 мМ EDTA), блокировали на предмет неспецифического связывания с крысиными IgG и анти-FcR антителами и окрашивали в темноте в течение 30 минут при 4 ° C. Подробная информация об используемых антителах представлена в разделе: Поверхностное и внутриклеточное окрашивание. Наконец, образцы были зафиксированы в 4% PFA в течение 30 минут при комнатной температуре (RT). Окрашивание клеток крови проводили в цельной крови. После блокирования и инкубации антител их переносили в раствор фиксации / лизирования (eBioscience) на 30 мин при комнатной температуре.Клетки собирали на проточном цитометре CytoFLEX S (Beckman Coulter) и анализировали с помощью программного обеспечения FlowJo (Treestar).

Инъекция CCR2-антитела in vivo

Для анализа CCR2-зависимого набора iMoP мышей 129S2 инфицировали низкой дозой M.tb (h47Rv), как указано. Начиная с 14-го дня после инфицирования (p.i.) мышам внутрибрюшинно (i.p.) вводили 20 мкг CCR2-специфического антитела (MC-21) или изотипического контроля (MC-67) ежедневно. В 14 и 19 день р.i., пять мышей в группе подвергали эвтаназии, а легкие и селезенку высевали для оценки КОЕ. Клетки крови и костного мозга анализировали на частоту cMoP и iMoP на 19 день.

M. bovis Модель инфекции BCG

C57BL / 6 или Ccr2 ^{— / —} мышей были инфицированы ~ 1–5 × 10 ⁷ КОЕ M. bovis BCG внутривенно. Через 18 и 30 дней после заражения мышей умерщвляли и измеряли размер и вес селезенки.Селезенку, кровь и костный мозг анализировали с помощью проточной цитометрии на частоту появления клеток-предшественников и других иммунных клеток. Селезенки были проанализированы на предмет образования гранулем с помощью конфокальной микроскопии. Вкратце, мышей подвергали летальной анестезии и собирали кровь из ретроорбитального сплетения с капиллярами, содержащими антикоагулянт (EDTA), с последующим лизисом эритроцитов (eBioscience ™ 1X RBC Lysis Buffer). Костный мозг собирали промыванием бедренных костей буфером FACS (1% FBS, 2 мМ EDTA). Селезенки разламывали через фильтр с размером пор 70 мкм и проводили лизис эритроцитов (eBioscience ™ 1X буфер для лизиса эритроцитов).После отмывки клетки ресуспендировали в буфере FACS (1% FBS, 2 мМ EDTA), блокировали на предмет неспецифического связывания антителом против FcR и окрашивали в темноте в течение 30 минут при 4 ° C. Подробная информация об используемых антителах представлена в разделе: Поверхностное и внутриклеточное окрашивание. Клетки анализировали на проточном цитометре с 3 лазерами (Gallios ™, Beckman Coulter) и обрабатывали с помощью программного обеспечения Kaluza (v1.5, Beckman Coulter).

Модель адаптивного переноса

M. bovis BCG-инфицированных мышей

C57BL / 6 мышей были инфицированы 1–5 × 10 ⁷ КОЕ M.bovis БЦЖ внутривенно. На 20 день после инфицирования внутривенно вводили клетки костного мозга CD115 ⁺ CD11b ^— GFP ⁺. Эти клетки были выделены из мышей β-actin gfp ^+/-, непрерывно экспрессирующих GFP на своих клетках костного мозга, за исключением эритроцитов. Очистка клеток костного мозга для сортировки клеток с помощью Dynabeads ™ (Thermo Fisher Scientific) описана в разделе «Выделение клеток-предшественников костного мозга».Оставшиеся клетки костного мозга окрашивали CD11b APC eFluor 780 (eBioscience) и антителом CD115 REAlease ^® PE (Miltenyi Biotec). После сортировки клеток CD115 ⁺ CD11b ^— GFP ⁺ связанное антитело CD115 REAlease ^® было удалено с помощью набора REAlease ^® (Miltenyi Biotec) в соответствии с инструкциями производителя. Клетки ресуспендировали в PBS + 2% мышиной сыворотке. Мышиную сыворотку получали от мышей-доноров и стерилизовали фильтрованием.Затем клетки вводили внутривенно инфицированным мышам-реципиентам WT (~ 0,6–1,2 × 10 ⁶ / животное). Контрольным мышам вводили только PBS + 2% мышиную сыворотку. Реципиенты анализировали через 7 дней после переноса на предмет экспрессии поверхностных маркеров (CD11b, Ly6C, F4 / 80) на перенесенных GFP ⁺ клетках в крови, селезенке, костном мозге и печени с помощью проточной цитометрии. Кровь, селезенку и костный мозг собирали и готовили, как описано в разделе: модель инфекции BCG M. bovis . Печень протирали через сетчатый фильтр 100 мкм с последующим лизисом эритроцитов (буфер для лизиса эритроцитов eBioscience ™ 1X).После отмывки клетки ресуспендировали в буфере FACS (1% FBS, 2 мМ EDTA), блокировали для неспецифического связывания антителом против FcR и окрашивали в темноте в течение 30 мин при 4 ° C для CD11b, Ly6C, F4 / 80. Подробная информация об используемых антителах представлена в разделе: Поверхностное и внутриклеточное окрашивание. Клетки анализировали на проточном цитометре с 3 лазерами (Gallios ™, Beckman Coulter) и обрабатывали с помощью программного обеспечения Kaluza (v1.5, Beckman Coulter).

Конфокальная микроскопия срезов селезенки и печени

Селезенку и печень инфицированных и перенесенных мышей частично фиксировали в 4% параформальдегиде на 4 часа, а затем помещали в 20% сахарозу до тех пор, пока органы не опустились на дно пробирки.После этого органы помещали в состав Tissue-Tek® O.C.T ™ (Sakura) и подвергали шоковой заморозке в жидком азоте. Срезы толщиной 8 мкм нарезали на критоме и промывали, используя промывочный буфер (0,1% Triton-X100, 1% BSA в 1 × PBS). Срезы криотома выдерживали в промывочном буфере 5 ч при 4 ° C в темноте. После удаления промывочного буфера срезы окрашивали CD68 AF647 (BioLegend), анти-GFP DyLight 488 (Rockland Immunochemicals) и Hoechst 33342 и инкубировали в течение ночи при 4 ° C в темноте. Образцы были промыты трижды в буфере для промывки и закреплены с помощью ProLong ™ Diamond Antifade Mountant (invitrogen).Перед сбором образцов под микроскопом срезы выдерживали в течение 24 ч при 4 ° C в темноте для сушки. Конфокальная микроскопия выполнялась на трех срезах селезенки и печени каждого животного. Между каждым срезом отбрасывали не менее 120 мкм для анализа различных частей органов. Снимки были сделаны на LSM 710 и LSM 880 с объективом × 20 (числовая апертура 0,8), а затем анализ был выполнен с помощью ZEN 2012. Для получения изображений целых срезов органов селезенки и печени сканирование плитки выполнялось с наложением 10% (рис. .8c, 9a и дополнительный рис. 6d). Коррекция яркости, контрастности и гамма была отрегулирована для идеальных условий оценки. Снимок для трехмерного анализа гранулемы был сделан с помощью объектива × 63 (числовая апертура 1,4), а анализ был выполнен с помощью Imaris x64 9.5.0.

Адоптивный перенос iMoP

iMoP были выделены из мышей β-actin gfp ^+/-, непрерывно экспрессирующих GFP на своих клетках костного мозга, за исключением эритроцитов. Очистка клеток костного мозга для сортировки клеток с помощью Dynabeads ™ (Thermo Fisher Scientific) описана в разделе «Выделение клеток-предшественников костного мозга».Оставшиеся клетки костного мозга окрашивали на CD11b, CD115, Ly6C и CD117. После сортировки клеток CD117 ^— Ly6C ⁺ CD115 ⁺ CD11b ^— Клетки GFP ⁺ (iMoP) клетки ресуспендировали в PBS + 2% мышиной сыворотке. Мышиную сыворотку получали от мышей-доноров и стерилизовали фильтрованием. Затем клетки вводили внутривенно мышам-реципиентам WT (~ 1–3 × 10 ⁵ / животное). Контрольным мышам вводили только PBS + 2% мышиную сыворотку. Реципиенты анализировали через 14 часов после переноса на предмет экспрессии поверхностных маркеров на клетках, перенесенных GFP ⁺ в крови, селезенке и костном мозге, с помощью проточной цитометрии.Кровь, селезенку и костный мозг собирали и готовили, как описано в разделе: модель инфекции BCG M. bovis . После отмывки клетки ресуспендировали в буфере FACS (1% FBS, 2 мМ EDTA), блокировали на предмет неспецифического связывания антителом против FcR и окрашивали в темноте в течение 30 минут при 4 ° C для CD11b, Ly6C, F4 / 80. Подробная информация об используемых антителах представлена в разделе: Поверхностное и внутриклеточное окрашивание. Клетки анализировали на проточном цитометре с 3 лазерами (Gallios ™, Beckman Coulter) и обрабатывали с помощью программного обеспечения Kaluza (v1.5, Бекман Коултер).

M.tb инфицирование IL-13 ^tg мышей и перенос предшественников

IL-13 ^tg мыши были инфицированы низкой дозой 65 КОЕ M.tb путем аэрогенного воздействия при ингаляционном воздействии Glas-Col система. Через шесть недель после инфицирования обогащенные CD115 ⁺ CD11b ^— Ly6C ⁺ GFP ⁺ клетки костного мозга от β-actin gfp ^+/- мышей были перенесены интратрахеально.Очистка клеток костного мозга путем обогащения клеток на основе магнитных шариков перед сортировкой клеток с активацией флуоресценции (FACS) описана в разделе «Выделение клеток-предшественников костного мозга». Обогащенные клетки костного мозга окрашивали CD11b APC eFluor 780 (eBioscience), CD115 BV 421 (BioLegend) и Ly6C PerCP-Cy5.5 (BioLegend). FACS выполняли на FACS Aria Illu (BD Bioscience). 2–4 × 10 ⁵ CD115 ⁺ CD11b ^— Ly6C ⁺ GFP ⁺ клетки-предшественники были перенесены на инфицированную мышь IL-13 ^tg.Перенос клеток в трахею осуществляли путем аспирации ресуспендированных клеток-предшественников. Короче говоря, мышей анестезировали изофлураном, клетки-предшественники ресуспендировали в 30 мкл PBS и помещали в ротоглотку инфицированных мышей. Контрольным мышам аспирировали только PBS. Получатели были проанализированы через 3 недели после перевода. Легкие заливали парафином для гистологии и на микротоме вырезали микроскопические срезы толщиной 6 мкм. После сушки на воздухе предметные стекла депарафинизировали и проводили поиск антигена в цитратном буфере (10 мМ лимонная кислота, 0.05% Tween 20, pH 6,0) в течение 20 минут при 90 ° C. Блокирующее и иммунофлуоресцентное окрашивание на NOS2 (Thermo Fisher Scientific), анти-GFP DyLight 488 (Rockland Immunochemicals) и Hoechst 33342 выполняли аналогично описанию в разделе: Конфокальная микроскопия срезов селезенки и печени. Конфокальная микроскопия выполнялась на LSM 880 с объективом × 40 (числовая апертура 1,2), а анализ выполнялся с помощью ZEN 2012. Яркость и контраст были отрегулированы для идеальных условий оценки.

Гистопатологический анализ

M.tb инфицированных CCR2-дефицитных мышей

Ccr2 ^{— / —} и C57BL / 6 контрольных мышей инфицировали низкой дозой (100 КОЕ) M.tb (гипервирулентный штамм HN878) в Glas- Система ингаляционного воздействия Col. Легкие собирали через 60, 100 и 300 дней после заражения и заливали парафином. Парафиновые срезы депарафинизировали с последующим окрашиванием H&E. Короче говоря, гематоксилин (GIL III) добавляли на 4 мин. Слайды промывали водопроводной водой в течение 5 мин, ополаскивали 0.1% HCl и снова промывают водопроводной водой. Эозин 1% добавляли в течение 1 мин с последующей промывкой в водопроводной воде. После обезвоживания предметные стекла помещали в ROTI®Histokitt (Carl Roth). Слайды сканировали с помощью ZEISS Axio Scan.Z1 с объективом × 20 с последующим гистопатологическим анализом области воспаления, пены и гигантских клеток, а также клеточного состава воспалительной области.

Культура клеток

После выделения клетки культивировали при 37 ° C в восстановленной сывороточной среде Opti-MEM® I, добавке GlutaMAX ™ с 10% FBS (Gibco, Thermo Fisher Scientific) и ципрофлоксацином (5 мг / мл, Fresenius) в 48- или 96-луночных планшетах (CellBind Surface, Corning).Клетки культивировали с 50 нг / мл рекомбинантного мышиного M-CSF от Peprotech. Для стимуляции в лунки добавляли лиганды или бактерии. Липоманнан из M. smegmatis и фиксированный M. tuberculosis были приобретены у InvivoGen. Для стимуляции использовали БЦЖ (MOI 20 или 100) или фиксированную БЦЖ (10 ⁶ / мл).

Поверхностное и внутриклеточное окрашивание

Ter119 Biotin, CD3e Biotin, CD19 Biotin, SiglecF Biotin, Sca-1 Biotin, CD127 Biotin, CD115 PE, CCR2 APC, CD11b VioGreen антимышиные антитела были приобретены у Miltenyi Biotec.Очищенный CD16 / 32 (Fc-Block), биотин Ly6G, CD117 Pacific Blue, CD117 BV 421, CD115 BV 421, F4 / 80 BV421, анти-мышиные антитела CD3e APC и крысиный изотип BV421 IgG2a были приобретены у BioLegend и CD4 PerCP Cy5. 5, CD45 FITC, CD45 eFluor 450, CD45 PerCP Cy5.5, Ly6C PerCP Cy5.5, CD11b APC-eFluor 780, F4 / 80 PE, iNOS APC, стрептавидин PeCy7 и крысиные IgG2a Isotype PE антимышиные антитела были приобретены у eBioscience. . Антимышиное антитело Ly6G FITC было от BD biosciences. F4 / 80 APC был приобретен у Bio-Rad.Клетки окрашивали в буфере FACS, содержащем 1X фосфатно-солевой буфер Дульбекко (Gibco, Thermo Fisher Scientific) с 1% FBS и 2 мМ EDTA в течение 30 минут при 4 ° C.

Для окрашивания CCR2 клетки инкубировали с анти-CCR2-антителом (MC-21) ⁶⁹ или с изотипическим контролем. Затем образцы окрашивали вторичным кроличьим антителом против крысы, конъюгированным с Alexa Fluor-488 (Thermo Fisher Scientific).

Для внутриклеточного окрашивания клетки фиксировали и повышали проницаемость с помощью набора Fixation / Permeabilization Solution Kit (BD Bioscience) в соответствии с инструкциями производителя.Образцы анализировали на проточном цитометре с 3 лазерами (Gallios ™, Beckman Coulter) и обрабатывали с помощью программного обеспечения Kaluza (v1.5, Beckman Coulter). Окрашивание по Hoechst, TNFα и филиппину регистрировали с помощью проточного цитометра BD LSR Fortessa (Becton Dickinson). Подробная информация об антителах к FACS представлена в дополнительной таблице 1.

Выделение предшественников костного мозга

Клетки костного мозга выделяли из большеберцовой, бедренной и плечевой костей мышей. Ткань удаляли из соответствующих костей, и кости промывали стерильным буфером для FACS.Чтобы получить суспензию отдельных клеток, клетки пропускали через сетчатый фильтр для клеток 70 мкм. После отмывки клетки окрашивали в течение 20 минут при 4 ° C биотинилированными антителами Ter119, CD3e, CD19, SiglecF, CD127, Sca-1, Ly6G в буфере FACS. После промывки в PBS, содержащем 1% BSA, меченые клетки удаляли с помощью Dynabeads ™ (Thermo Fisher Scientific) в соответствии с инструкциями производителя. Необходимое количество Dynabeads ™ титровали. Оставшиеся клетки окрашивали на CD115, CD117, CD11b и Ly6C.Популяции предшественников разделяли с использованием сортировщика клеток MoFlo® Astrios ™ (Beckman Coulter).

Выделение моноцитов крови

Мышей анестезировали кетамином / ксилазином внутрибрюшинно. кровь брали из ретроорбитального сплетения. Эритроциты лизировали в буферном растворе для лизиса эритроцитов (eBioscience ™ 1X RBC Lysis Buffer). Оставшиеся клетки промывали буфером FACS и окрашивали на CD45, CD11b, CD115 и Ly6C, как описано выше. Моноциты крови Ly6C ^high и Ly6C ^low выделяли с помощью сортировщика клеток MoFlo® Astrios ™ (Beckman Coulter).

Окрашивание Hemacolor

Быстрое окрашивание Hemacolor® для мазков крови (Merck Millipore) использовалось для фиксации и окрашивания клеток. Вкратце, клетки фиксировали в окрашивающем растворе 1 в течение 5 секунд (метанол) с последующим окрашиванием растворами 2 и 3 в течение 5 секунд каждый. Клетки дважды промывали буфером Hemacolor и хранили в dH ₂ O при 4 ° C. Микроскопию окрашивания Hemacolor выполняли с помощью Axiovert 200 M ApoTome (Zeiss, объектив: x20). Для обработки изображений использовался ZEN 2012 (Zeiss).

Cytospin

Клетки-предшественники ресуспендировали в 0,5% сывороточного альбумина человека (H-SA) и переносили на предметные стекла микроскопа путем центрифугирования в камере для предметных стекол цитоспина в течение 5 мин. После сушки на воздухе предметные стекла окрашивали окрашиванием Hemacolor, как описано выше, и анализировали с помощью Axiovert 200 M ApoTome (Zeiss, цель: × 63).

Плотность клеток

Отсортированный cMoP высевали в 96-луночные планшеты и стимулировали M-CSF (50 нг / мл) и фиксированной БЦЖ (10 ⁶ / мл) или только M-CSF (50 нг / мл) как контроль.На 6 день клетки соскабливали, окрашивали для проточной цитометрии CD45 eFluor 450 в течение 30 минут при 4 ° C в темноте. После промывки были добавлены флуоресцентные частицы SPHERO ^TM AccuCount (Spherotech) и образцы были взяты с помощью проточной цитометрии. Количество клеток / мл рассчитывали согласно инструкциям производителя.

Анализ киллинга

cMoP, iMoP и MC выделяли из мышей WT и 4000 клеток / лунку высевали в 96-луночный планшет (Corning) с M-CSF (50 нг / мл), как описано выше.Клетки инкубировали в течение 14 часов при 37 ° C, а затем инокулировали M. bovis BCG RFP (MOI 10) в течение 6 часов. Затем добавляли гентамицин (50 мкг / мл, Thermo Fisher) для уничтожения внеклеточных бактерий. Клетки инкубировали в течение четырех дней при 37 ° C. Затем клетки осторожно промывали PBS. Сотни микролитров буфера для лизиса (0,05% SDS в PBS) добавляли в каждую лунку и инкубировали 5 мин при комнатной температуре. После лизиса клеток лунки тщательно соскребали. Серийные разведения лизатов высевали на чашки с агаром Миддлбрук 7h21 — и инкубировали в течение 10–14 дней при 37 ° C.Подсчитывали колонии и рассчитывали концентрацию бактерий / мл. Клетки подсчитывали с помощью проточной цитометрии с флуоресцентными частицами SPHERO ^TM AccuCount (Spherotech), и концентрацию бактерий относили к концентрации клеток на лунку.

Окрашивание CFSE

Сукцинимидиловый эфир 5- (и 6) -карбоксифлуоресцеиндиацетата (CFSE) был приобретен у eBioscience (eBioscience ™ CFSE, Thermo Fisher). Предшественники костного мозга окрашивали в 5 мкмоль окрашивающем растворе CFSE сразу после сортировки клеток в течение 5 минут при 37 ° C.Затем клетки промывали холодным буфером FACS и ресуспендировали в полной среде Opti-MEM и культивировали с соответствующими стимуляторами плюс M-CSF или только M-CSF (контроль). В указанные моменты времени клетки собирали соскабливанием, окрашивали на CD45 и анализировали проточной цитометрией. Для стандартизации настроек проточного цитометра между различными временными точками и повторами использовался реагент для стандартизации проточного цитометра Flow-Set Pro Fluorophere (Beckman Coulter). Данные анализировали с помощью программного обеспечения ModFit LT ™ (Verity Software House) и программного обеспечения для анализа FlowJo (версия 10).{\ boldsymbol {i}}}} \ right) \), где i = номер поколения и N = количество клеток в поколении i , что указывает на среднее количество делений, которым подверглись отвечающие клетки ⁷⁰. N и i были определены с помощью программного обеспечения ModFit LT ™.

Анализ апоптоза

cMoP и MC мышей WT культивировали, как описано выше. В качестве положительного контроля апоптоза предшественники, культивированные в M-CSF, стимулировали стауроспорином из Streptomyces sp .(1 мкг / мл, Sigma Aldrich) в течение 5 ч при 37 ° C на 6 день. Образцы собирали соскабливанием и переносили в пробирки для FACS вместе с супернатантом. После промывания клетки ресуспендировали в 200 мкл PBS и медленно добавляли 2 мл этанола во время встряхивания. После фиксации в течение 30 минут на льду клетки дважды промывали и окрашивали в течение 30 минут в растворе для окрашивания ДНК (20 мкг / мл йодида пропидия, BioLegend и 200 мкг / мл РНКазы A, Thermo Fisher, Scientific, в PBS). Образцы анализировали непосредственно с помощью проточной цитометрии, и процент клеток в фазе subG1 представлял апоптотические клетки ⁷¹.

MitoSpy ™ NIR DilC1 (5) assay

cMoP и MC мышей WT культивировали, как описано выше. В качестве положительного контроля апоптоза предшественники, культивированные в M-CSF, стимулировали стауроспорином из Streptomyces sp . (1 мкг / мл, Sigma Aldrich) в течение 5 ч при 37 ° C на 6 день. Образцы собирали соскабливанием и переносили в пробирки для FACS вместе с супернатантом. Образцы окрашивали 50 нМ MitoSpy ™ NIR DilC1 (5) (BioLegend) и антителом к CD45 FITC в течение 15 минут при 37 ° C.После того, как промывные клетки ресуспендировали в буфере для FACS, вскоре добавляли DAPI перед анализом проточной цитометрией на исключение мертвых клеток. Ворота для апоптотических клеток, т.е. клетки с низким ΔΨm (митохондриальный потенциал), определяли с положительным контролем по стауроспорину.

Анализ TNFα

После выделения предшественники костного мозга мышей Cx3cr1 ^{gfp / +} культивировали в течение 5 ч, как описано выше, с соответствующими стимуляторами и вместе с GolgiStop ^TM (BD, Германия).После соскоба и промывки клетки фиксировали с помощью набора Fixation / Permeabilization Solution Kit (BD Bioscience) в соответствии с инструкциями производителя. Для внутриклеточного окрашивания добавляли TNFα-APC-антитело от BD Pharmigen и проводили окрашивание при комнатной температуре в течение 20 минут. После промывки образцы анализировали на проточном цитометре BD LSR Fortessa (Becton Dickinson). Нестимулированные клетки служили контролем.

Microarray

Пробоподготовку для гибридизации микроматрицы проводили, как описано в Руководстве пользователя набора реагентов Affymetrix GeneChip WT Pico (Affymetrix, Inc., Санта-Клара, Калифорния, США).

1.
Affymetrix Mouse Gene 2.1 ST (сравните рис. 3 и дополнительный рис. 2)
Вкратце, 5 нг тотальной РНК использовали для обратной транскрипции, чтобы синтезировать одноцепочечную (оц) кДНК с промоторной последовательностью Т7 на 5′-конце. Затем был добавлен 3′-адаптер, и оц-кДНК была преобразована в двухцепочечную кДНК, которая действовала как матрица для амплификации перед транскрипцией (IVT) с помощью низкоцикловой ПЦР.Впоследствии антисмысловая РНК (комплементарная РНК или кРНК) была синтезирована и линейно амплифицирована посредством транскрипции in vitro (IVT) двухцепочечной матрицы кДНК. 20 мкг кРНК очищали и подвергали обратной транскрипции в кДНК смысловой цепи (ss), при этом неприродные остатки dUTP были включены в фиксированном соотношении относительно dTTP. Очищенную оц-кДНК фрагментировали с использованием комбинации урацил-ДНК-гликозилазы (UDG) и апуриновой / апиримидиновой эндонуклеазы 1 (APE 1) по остаткам dUTP с последующим мечением концов биотином.3,8 мкг фрагментированной и меченой оц-кДНК гибридизовали с планшетами Affymetrix Mouse Gene 2.1 ST Array. Для гибридизации, промывки, окрашивания и сканирования использовалась система Affymetrix GeneTitan, управляемая программным обеспечением Affymetrix GeneChip Command Console v4.2.
2.
Clariom S Array (сравните рис.7)
Вкратце, 5 нг тотальной РНК использовали для обратной транскрипции, чтобы синтезировать одноцепочечную (оц) кДНК с промоторной последовательностью Т7 на 5′-конце.Затем добавляли 3′-адаптер, и оц-кДНК превращали в двухцепочечную кДНК, которая действовала как матрица для амплификации перед транскрипцией (IVT) перед 6-циклической ПЦР. Впоследствии антисмысловая РНК (комплементарная РНК или кРНК) была синтезирована и линейно амплифицирована посредством транскрипции in vitro (IVT) двухцепочечной матрицы кДНК. Двадцать микрограммов кРНК очищали и подвергали обратной транскрипции в двухцепочечную (ds) кДНК, при этом неприродные остатки dUTP были включены в фиксированном соотношении относительно dTTP.Очищенную ds-кДНК фрагментировали с использованием комбинации урацил-ДНК-гликозилазы (UDG) и апуриновой / апиримидиновой эндонуклеазы 1 (APE 1) по остаткам dUTP с последующим мечением конца биотином. 5,5 мкг фрагментированной и меченой дцкДНК гибридизовали с матрицами мышей Affymetrix Clariom S в течение 16 часов при 45 ° C в печи для гибридизации GeneChip 640. Гибридизированные матрицы промывали и окрашивали в Affymetrix Fluidics Station FS450, и флуоресцентные сигналы измеряли с помощью Сканер Affymetrix GeneChip 3000 7G.Управление жидкостями и функциями сканирования осуществлялось с помощью программного обеспечения Affymetrix GeneChip Command Console v4.1.3.

Обработка образцов проводилась в центре обслуживания Affymetrix и в основном центре, KFB — Центр передового опыта флуоресцентной биоаналитики (Регенсбург, Германия; www.kfb-regensburg.de).

Обобщенные сигналы набора датчиков в масштабе log2 были рассчитаны с использованием алгоритма RMA ⁷² для Affymetrix Gene Array 2.1 ST или алгоритм GCCN-SST-RMA для массива Clariom S с программным обеспечением Affymetrix GeneChip Expression Console v1.4. После экспорта в Microsoft Excel были рассчитаны средние значения сигналов, кратные изменения сравнения и значения p значимости. Наборы зондов с кратным изменением более 2,0 раз и значение p теста t студента ниже 0,05 считались значимо регулируемыми.

Анализ главных компонентов был выполнен с использованием функции prcomp в R (версия 3.2, R Core Team (2016).R: Язык и среда для статистических вычислений. R Фонд статистических вычислений, Вена, Австрия. URL https://www.R-project.org/.) И визуализируется с помощью пакета «factoextra».

Тепловые карты показывают z-баллы, созданные с помощью программного обеспечения GENE-E (https://software.broadinstitute.org/GENE-E/). Для создания графика вулкана использовалась программа R i386 3.3.2. Частота процессов генной онтологии и анализ путей (пути PANTHER) определялись с помощью системы классификации Panther ⁷³.

Анализы рапамицина и 2-DG

Отсортированные предшественники костного мозга от Cx3cr1 ^{gfp / +} мышей культивировали, как описано выше. 2-дезокси-D-глюкозу (2-DG) (10, 20 или 30 мкмоль) или рапамицин (10 нмоль) добавляли непосредственно после сортировки клеток в течение 6 дней. Количество MGC определяли на основе окрашивания Hemacolor. 2-DG был куплен у Sigma Aldrich и ресуспендирован в фосфатно-солевом буфере Дульбекко. Рапамицин был приобретен Enzo Life Technologies и ресуспендирован в ДМСО.

Анализ внеклеточного потока

Планшет для культивирования Seahorse XFe96 (Agilent Technologies) был покрыт 22,4 мкг / мл клеточного и тканевого адгезива Cell-Tak ™ (Corning®) в течение одного часа при комнатной температуре, после чего Cell-Tak был удален и лунки промывали один раз 200 мкл воды. Пластине давали высохнуть на воздухе. (Cell-Tak разбавляли водой, 25 мкл разведения на лунку, исходный раствор: 1,39 мг / мл). Отсортированные cMoP были засеяны в двух экземплярах с M-CSF (50 нг / мл) и фиксированной BCG (10 ⁶ / мл) или только с M-CSF (50 нг / мл) в качестве контроля.После инкубации в течение 6 дней клетки анализировали с помощью стресс-теста гликолиза на анализаторе Seahorse XFe96 (Agilent Technologies). Соответственно, базовую среду морского конька с добавлением 2 мМ L-глутамина, доведенную до pH 7,4, использовали в качестве среды для анализа. Планшеты для инъекций готовили с 10 мМ глюкозы (порт A), 1 мкМ олигомицина (порт B) и 50 мМ 2-DG (порт C). 2-DG, раствор L-глутамина и олигомицин были приобретены у Sigma Aldrich. Протоколы анализа были разработаны с использованием настольного программного обеспечения Wave (версия: 2.4.0.60 Agilent).

FACS-анализ окрашенных филиппином клеток

Отсортированные cMoP и MC от Cx3cr1 ^{gfp / +} мышей культивировали в 48-луночных планшетах для связывания клеток (Corning). На 6 день клетки соскребали и промывали в буфере FACS (PBS + 1% FBS + 2 мМ EDTA). После отмывки клетки фиксировали в 2% PFA и инкубировали 20 мин при 4 ° C. Образцы промывали HBSS и ресуспендировали в HBSS + Filipin (Filipin III из Streptomyces filipinensis , Sigma Aldrich) до конечной концентрации 50 мкг / мл.Образцы инкубировали в течение 60 мин при комнатной температуре и получали непосредственно на проточном цитометре BD LSR Fortessa (Becton Dickinson).

Конфокальная микроскопия клеток, окрашенных филиппином

Образование гигантских клеток индуцировали в cMoP, как описано выше, с использованием фиксированной БЦЖ. Через 6 дней после индукции клетки инфицировали БЦЖ (MOI 1), стабильно экспрессирующим RFP. Через 24 часа к живым клеткам добавляли WGA Alexa Fluor 488 (Thermo Fisher Scientific) в HBSS на 10 мин, затем проводили окрашивание на филиппин (набор для анализа холестерина abcam) в соответствии с инструкциями производителя.Анализ выполняли с помощью двухфотонной микроскопии 740 нм с использованием ZEISS LSM 880. Экстракция

РНК и RT-qPCR

Клетки лизировали в буфере для лизиса RLT (Qiagen) с 1% β-меркаптоэтанолом. РНК экстрагировали с помощью RNeasy MicroKit (Qiagen) в соответствии с инструкциями производителя. РНК транскрибировали в кДНК с помощью набора для синтеза кДНК iScript ™ (Bio-Rad) или с помощью Superscript IV (Invitrogen). RT-qPCR выполняли с использованием абсолютной qPCR SYBR Green Mix (Thermo Fisher Scientific) в Realplex Mastercycler® ep от Eppendorf.Уровни мРНК были нормализованы до Gapdh в качестве гена домашнего хозяйства. Последовательности праймеров для Ms4a3 были получены от Liu et al. ¹³. Дополнительные последовательности праймеров представлены в дополнительной таблице 2.

Набор для анализа красного холестерина Amplex ™

cMoP от Cx3cr1 ^{gfp / +} мышей лизировали в течение 30 минут в 0,1% Triton-X после 6 дней культивирования с соответствующие стимуляторы. Набор для анализа на холестерин Amplex ™ Red (Thermo Fisher Scientific) выполняли в соответствии с рекомендациями производителя.Клетки подсчитывали с помощью проточной цитометрии с флуоресцентными частицами SPHERO ^TM AccuCount (Spherotech) для соотнесения содержания холестерина с количеством клеток.

Анализ холестериноксидазы

Холестериноксидаза из Streptomyces (2 мЕд / мл, Sigma Aldrich) или PBS (носитель) добавляли сразу после сортировки клеток в cMoP из Cx3cr1 ^{gfp / +} mice. Клетки культивировали, как описано выше, с соответствующими стимуляторами. Количество MGC определяли окрашиванием Hemacolor.Плотность клеток оценивали с помощью флуоресцентных частиц SPHERO ^TM AccuCount (Spherotech) методом проточной цитометрии. Продукция TNFα измерялась на 6 день. За пять часов до анализа добавляли GolgiStop ^TM вместе с LPS (100 нг / мл, Invivogen). Окрашивание проводили, как описано в разделе: Анализ TNFα. Нестимулированные клетки служили контролем.

Анализ MBCD

Метил-β-циклодекстрин (MBCD) был приобретен у Sigma Aldrich, растворен в дистиллированной воде и подвергнут стерильной фильтрации.cMoP от Cx3cr1 ^{мышей gfp / +} культивировали после сортировки клеток с соответствующими стимуляторами. МБЦД (1 ммоль) или H ₂ О (наполнитель, эквивалентное количество для 1 ммоль МБЦД) добавляли сразу в лунки. Чтобы обратить действие MBCD, MBCD (1 ммоль) добавляли в лунки вместе с LDL из плазмы человека (50 мкг / мл, Athens Research and Technology) и PMA (1 мкг / мл, Sigma Aldrich). В качестве контроля использовали МБЦД (1 ммоль) только с ФМА. Количество MGC определяли через 6 дней культивирования путем окрашивания Hemacolor.Плотность клеток оценивали с помощью флуоресцентных частиц SPHERO ^TM AccuCount (Spherotech) методом проточной цитометрии. Продукцию TNFα измеряли, как для анализа холестериноксидазы.

Орлистат анализ

cMoP из Cx3cr1 ^{gfp / +} мышей культивировали в условиях, описанных выше, с указанными стимуляторами. Орлистат (100 мкмоль, химическая группа Cayman) или такое же количество этанола (контроль) добавляли непосредственно после выделения cMoP. Клетки культивировали в течение 6 дней при 37 ° C и определяли количество MGC окрашиванием Hemacolor или окрашиванием Hoechst.Для окрашивания по Hoechst клетки собирали и фиксировали с помощью набора Fixation / Permeabilization Solution Kit (BD bioscience), как указано производителем. Образцы окрашивали 10 мкг / мл Hoechst 33342 (Thermo Fisher Scientific) в течение 30 мин при комнатной температуре. После промывания образцы анализировали на проточном цитометре BD LSR Fortessa (Becton Dickinson), и MGC определяли количественно как полиплоидные клетки ( N > 4) по пикам гистограммы. Плотность клеток оценивали с помощью флуоресцентных частиц SPHERO ^TM AccuCount (Spherotech) методом проточной цитометрии.Продукцию TNFα измеряли, как для анализа холестериноксидазы.

Экстракция липидов и анализ с использованием жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии

cMoP и MC от Cx3cr1 ^{gfp / +} мышей были выделены и культивированы в условиях, описанных выше, с указанными стимуляторами. На 6 день клетки промывали холодным промывочным буфером (PBS + 1% БСА без липидов), соскребали и измеряли количество клеток с помощью автоматического счетчика клеток TC20 (Bio-Rad). Образцы центрифугировали и промывочный буфер удаляли.Осадки клеток подвергали шоковой заморозке в жидком азоте и хранили при -80 ° C до дальнейшей обработки. Образцы ресуспендировали в 100 мкл PBS и липиды экстрагировали с использованием модифицированного метода Блая и Дайера ⁷⁴. Вкратце, добавляли хлороформ: метанол (1: 2, об. / Об.) И смесь встряхивали. Образцы помещали в термомиксер и встряхивали при 1000 об / мин в течение 2 часов при 4 ^o ° C. Разделение фаз осуществляли путем добавления хлороформа и воды с последующим центрифугированием. Собирали липиды в нижней органической фазе.Водную фазу повторно экстрагировали, два органических экстракта объединяли и концентрировали сушкой в вакууме с использованием Centrivap (Labconco Corporation). Высушенную липидную пленку ресуспендировали в 100 мкл смеси хлороформ-метанол (1: 1, об. / Об.) И добавляли внутренние стандарты (d7-холестерин (Avanti Lipidy)) перед анализом ЖХ-МС / МС. Стерины анализировали с использованием трехквадрупольного масс-спектрометра с химической ионизацией при атмосферном давлении (APCI) (SCIEX Qtrap 6500+) с предварительной жидкостной хроматографией (Agilent Technologies).Разделение стеринов было достигнуто с использованием колонки Poroshell 120 SB-C18 (3,0 × 50 мм, 2,7 мкМ, Agilent Technologies), которая представляет собой модификацию метода, разработанного McDonald et al. ⁷⁵. Для масс-спектрометрических анализов прибор работал в режиме множественных реакций (MRM). Для количественного определения площадь под кривой получали для каждого стерола, измеренного и нормализованного по внутреннему стандарту и количеству клеток. Для каждого стерола была проведена внешняя калибровка, чтобы скорректировать коэффициент отклика для каждого липида относительно холестерина.

MethoCult

^TM assay

cMoP и iMoP от Cx3cr1 ^{gfp / +} мышей изолировали и ресуспендировали в IMDM + 2% FBS до плотности клеток 10 ⁵ / мл. Суспензию клеток смешивали со средой M3434 MethoCult ^TM (Stem Cell Technologies) до плотности клеток 10 ⁴ / мл. 1,1 мл клеточной суспензии распределяли на чашку для культивирования. Анализ проводился в двух экземплярах. На 10 день после культивирования подсчитывали образование колоний.Колония определялась как клеточное образование, состоящее не менее чем из 10 клеток.

Статистика и воспроизводимость

Для статистического анализа использовалась Prism 8.0 (программа GraphPad). Результаты считались статистически значимыми, если значения p были ≤0,05. (нс, не значимо; * p <0,05; ** p <0,01; *** p <0,001, **** p <0,0001). Индивидуальные статистические тесты и количество биологически независимых образцов подробно описаны в подписях к рисункам.Короче говоря, для сравнения среднего значения двух групп использовался двусторонний непарный тест t студента. Одно- или двусторонний дисперсионный анализ ANOVA применялся для множественных сравнений с последующим анализом множественных сравнений. Статистический анализ был основан на n, указывающем количество независимых биологических образцов или мышей, как подробно описано в соответствующих подписях к фигурам. Экспериментальные повторы в случае репрезентативных данных выполнялись следующим образом. Окрашивание cMoP фаллоидином и Hoechst проводили как минимум в трех независимых экспериментах (рис.1а). Окрашивание Hemacolor, как показано на рис. 1d, проводили в четырех независимых экспериментах. Окрашивание филиппина на рис. 4a изображает один репрезентативный из трех независимых экспериментов. Окрашивание Hemacolor на дополнительном рисунке 3b проводили для n = 15 и на дополнительном рисунке 3c n = 6 биологически независимых образцов. Цитоспины предшественников костного мозга были выполнены в трех независимых экспериментах (рис. 6d). Окрашивание гранулемы, показанное на фиг. 8c, проводилось по меньшей мере на n = 5 мышах.Иммунофлуоресцентное окрашивание печени после переноса клеток проводили для n = 5 мышей (фиг. 9a и дополнительный фиг. 6d). Индивидуальные 3D-реконструкции перенесенных клеток GFP ⁺ были выполнены для пяти изображений (рис. 9c).

Краткое изложение отчета

Дополнительная информация о дизайне исследования доступна в Резюме отчета об исследовании природы, связанном с этой статьей.

Оптические изображения синтезированного (a) MOP-H (маленькие кубические кристаллы cMOP-H …

Контекст 1

… (позже мы обозначили его как MOP-H для сравнения с другими замещенными MOP), о котором сообщил Яги и его коллеги, является прототипом усеченного кубооктаэдрического MOP, состоящего из 24 m-bdc и 24 Ионы Cu (II). 9 Сначала 1: 1 экв. (0,04 ммоль) Cu (NO 3) 2 · 2,5H 2 O и H 2 m-bdc растворяли в 0,75 мл ДМФ / 0,25 мл EtOH и нагревали при 80 ° C в печи в течение 16 минут. h, что дает смесь призматических (большинство) и крошечных кубических (меньшая часть) кристаллов (рис. 2а; также см. дополнительную информацию).Кубические кристаллы меньшего размера (∼5 × 5 × 5 мкм 3) не подходили для анализа SXRD. …

Контекст 2

… в тех же условиях реакции (0,75 мл ДМФА / 0,25 мл EtOH при 80 ° C в течение 16 часов) было исследовано молярное соотношение между H 2 m-bdc и полимером 1, в то время как поддержание молярной стехиометрии 1: 1 Cu (NO 3) 2 · 2,5H 2 O к общему количеству органических лигандов (H 2 m-bdc и полимер 1) постоянным. При молярном соотношении H 2 m-bdc 6: 1 к полимеру 1 было получено образование синих кристаллов с очень однородной кубической морфологией и размером (∼40 × 40 × 40 мкм 3, рис. 2b).Очевидно, что морфология кристаллов изменилась с призматической (без модулятора) на кубическую (с модулятором полимер 1). …

Контекст 3

… длины, все эти полимеры ПЭГ без групп m-bdc дали аналогичные результаты. Судя по микроскопическим изображениям, эти полимеры увеличивают количество кубических кристаллов по сравнению с продуктом безмодуляторного синтеза MOP-H (рис. S12), но эти полимеры, содержащие только PEG, по-прежнему демонстрируют сложную смесь призматических и кубических кристаллов, что было подтверждено. анализом PXRD (Рисунок S13).Размер кубических кристаллов с модуляторами, содержащими только ПЭГ, действительно немного увеличился (примерно в 2 раза, ∼10 × 10 × 10 мкм 3). …

Context 4

… размер кубических кристаллов с модуляторами только из ПЭГ увеличился незначительно (примерно в 2 раза, ∼10 × 10 × 10 мкм 3). Однако, несмотря на исследование широкого спектра концентраций полимера (рис. S12), полимеры PEG не смогли обеспечить высокую степень однородного контроля и увеличение размера кристаллов, наблюдаемое с полимером 1 (сравните рис. 2b и рис. S12).Среди этих добавок на основе оксида этилена (полимер 1, ТЭГ, ПЭГ-400 и ПЭГ-4000) только полимер 1 был способен производить кристаллы исключительно с однородным размером и кубической морфологией. …

Контекст 5

Context 6

Контекст 7

… контраст, pm-MOP-OH представил октаэдрические синие кристаллы очень однородного размера (∼30 × 30 × 30 мкм 3, рис. S18). Как и ожидалось, определение структуры SXRD показало, что MOP-OH и pm-MOP-OH обладают такой же структурой наноклеток, что и MOP-H (Рисунки S19 и S20).Анализ PXRD подтвердил фазовую чистоту MOP-OH и pm-MOP-OH (рис. S21). …

Контекст 8

… Ожидается, что определение структуры SXRD показало, что MOP-OH и pm-MOP-OH обладают такой же структурой наноклеток, что и MOP-H (рисунки S19 и S20). Анализ PXRD подтвердил фазовую чистоту MOP-OH и pm-MOP-OH (рис. S21). С pm-MOP-OH полимер 1 служил для получения кристаллов с очень однородным распределением по размерам. …

Контекст 9

… MOP-NO 2 и pm-MOP-NO 2 кристаллизовались из раствора DMF и MeOH при 60 ° C через 2 дня, и оба показали призматическую морфологию кристаллов (~ 20 × 20 × 10 мкм 3, рис. S22). Их структуры SXRD показали ту же структуру клетки, что и MOP-H (Рисунки S23 и S24). …

Контекст 10

… MOP-NO 2 и pm-MOP-NO 2 кристаллизовались из раствора ДМФА и MeOH при 60 ° C через 2 дня, и оба показали призматическую морфологию кристаллов (∼ 20 × 20 × 10 мкм 3, рисунок S22). Их структуры SXRD показали ту же структуру клетки, что и MOP-H (Рисунки S23 и S24).Фазовая чистота этих материалов была подтверждена рентгенограммами PXRD (Рисунок S21). …

Контекст 11

… Структуры SXRD показали ту же структуру клетки, что и MOP-H (рисунки S23 и S24). Фазовая чистота этих материалов была подтверждена их рентгенограммами (рис. S21). …

Контекст 12

… 5-CH 3 -H 2 m-bdc в растворе DMF и MeOH при 60 ° C в течение 2 дней без модулятора образовал крошечные кристаллиты (Рисунок S25) и PXRD (Рисунок S21) указывает, что эти кристаллы состоят из заявленного MOF [Cu (5-CH 3 -m-bdc) (H 2 O)] n, 51, который мы обозначаем здесь как MOF-CH 3 -m-bdc (Рисунок S26) .В тех же условиях реакции, но с полимером 1 в качестве модулятора, были получены синие призматические кристаллы однородного размера (∼20 × 20 × 10 мкм 3, рис. S25). …

Контекст 13

… 5-CH 3 -H 2 m-bdc в растворе DMF и MeOH при 60 ° C в течение 2 дней без модулятора образовал крошечные кристаллиты (Рисунок S25) и PXRD (Рисунок S21) указал, что эти кристаллы состоят из заявленного MOF [Cu (5-CH 3 -m-bdc) (H 2 O)] n, 51, который мы обозначаем здесь как MOF-CH 3 -m-bdc (Рисунок S26) .В тех же условиях реакции, но с полимером 1 в качестве модулятора, были получены синие призматические кристаллы однородного размера (∼20 × 20 × 10 мкм 3, рис. S25). …

Контекст 14

Контекст 15

Контекст 16

… те же условия реакции, но с полимером 1 в качестве модулятора были получены синие призматические кристаллы одинакового размера (∼20 × 20 × 10 мкм 3, рисунок S25).Определение структуры pm-MOP-CH 3 методом SXRD показало ту же структуру клетки, что и MOP-H (Рисунок S27) с составом [Cu 24 (5-CH 3 -m-bdc) 24 (S) 24] ( S = растворитель). Диаграмма PXRD pm-MOP-CH 3 соответствовала модели, моделируемой на основе структуры SXRD (фиг. S21), что указывает на фазовую чистоту. …

Контекст 17

… Определение SXRD структуры pm-MOP-CH 3 показало ту же структуру клетки, что и MOP-H (Рисунок S27) с составом [Cu 24 (5-CH 3-m-bdc) 24 (S) 24] (S = растворитель).Диаграмма PXRD pm-MOP-CH 3 соответствовала модели, моделируемой на основе структуры SXRD (фиг. S21), что указывает на фазовую чистоту. Важно отметить, что не сообщалось ни о каком примере MOP с использованием 5-CH 3 -H 2 m-bdc, поскольку из этого лиганда были получены только MOF, что демонстрирует, что полимер 1 модулирует и направляет не только габитус кристалла, но и образование MOP по сравнению с MOF. …

Контекст 18

… полимер 1, продукты, синтезированные из 5-NH 2 — H 2 m-bdc, из раствора ДМФА и MeOH при 60 ° C в течение 2 дней, были крошечными кристаллитами (Рисунок 5a) с рентгенограммами PXRD (Рисунок 6), согласующимися с ранее сообщенным MOF, [Cu (5-NH 2 -m-bdc) (DMF)] n 52 (обозначенным здесь как MOF-NH 2 -m-bdc, Рисунок S28).В присутствии полимера 1 в тех же условиях реакции были получены однородные зеленые октаэдрические кристаллы pm-MOP-NH 2 (~ 30 × 30 × 30 мкм 3, фиг. 5b). …

Контекст 19

… Однако полимер 1 показал свидетельство флуоресценции (рис. 8) при возбуждении в экспериментах комбинационного рассеяния света, возможно, из-за непосредственной близости групп изофталевой кислоты в основной цепи полимера. Полученные в результате спектры комбинационного рассеяния были широкими с плохим отношением сигнал / шум, что исключало возможность какого-либо значимого распределения пиков (Рисунок S29)….

Context 20

… что касается агрегации / образования пленки, кристаллы, составляющие эти пленки, были небольшими, и их морфологию нельзя было четко наблюдать под оптическим микроскопом (в отличие от модулированных pm-MOP, описанных выше). Осаждение pm-MOP-H, -OH, -NO 2, -CH 3 и -NH 2 было достигнуто на стекле в сольвотермических условиях, что привело к образованию тонкого слоя кристаллов (рисунки 9, S18, S22 и S25). . Идентичность этих депонированных pm-MOP была подтверждена их рентгенограммами PXRD (рисунки 3, 6 и S21)….

Контекст 21

… Однако предпочтительная ориентация кристаллов МОП обычных усеченных кубооктаэдрических МОП Cu 24 L 24, о которых здесь сообщается, никогда не наблюдалась. 65 Среди изученных здесь pm-MOP предпочтительная ориентация наблюдалась только для pm-MOP-H; рентгенограммы осажденных pm-MOP-NH 2, -OH, -NO 2 и -CH 3 не отображали особенностей, указывающих на предпочтительную ориентацию (Фигуры 6 и S21). Возможно, что функциональные группы на лигандах m-bdc этих pm-MOP оказывают большее влияние на упаковку клеток MOP, что препятствует способности полимера 1 вызывать предпочтительную ориентацию в пленках….

Жизнь с болезнью Паркинсона и новая роль профессиональной терапии

Болезнь Паркинсона — хроническое и все более сложное заболевание, требующее междисциплинарного лечения. За последние двадцать лет или около того, наряду с ростом числа специализированных служб и медицинских бригад, специально разработанных для людей с болезнью Паркинсона, трудотерапия получила признание в качестве варианта лечения, особенно с учетом того, что сейчас медленно появляются доказательства ее эффективности. Цель данной работы — очертить роль клинической практики трудотерапии в ведении людей, живущих с болезнью Паркинсона, и ее новую доказательную базу в сочетании с деталями текущей философии и процесса трудотерапии применительно к практике трудотерапии для людей с болезнью Паркинсона. Болезнь Паркинсона.Для структурирования этого обзора используется Канадская структура процесса практики, которая была выбрана потому, что это хорошо признанный, основанный на фактах инструмент, используемый эрготерапевтами, и охватывает основные концепции человеческого занятия и личностно-ориентированной практики. Используемая структура обеспечивает гибкость для отражения прагматичного процесса вмешательства в трудотерапию и, таким образом, позволяет проиллюстрировать индивидуально адаптированный подход, необходимый для адаптации к сложной патологии и личным, бытовым и социальным воздействиям, влияющим на повседневное функционирование пациентов с болезнью Паркинсона. основание.

1. Введение

Болезнь Паркинсона (БП) развивается коварным и все более сложным образом, и до тех пор, пока не будет разработано лекарство, больные люди должны переносить их всю оставшуюся жизнь. Хотя болезнь Паркинсона прогрессирует по своей природе, она не является смертельной; следовательно, в течение часто продолжительного периода времени этого состояния затрагиваются многочисленные области повседневной функции, включая двигательную и немоторную работоспособность. В дополнение к многочисленным характерным симптомам, проявление болезни зависит от условий окружающей среды, часто колеблется в течение дня, на протяжении болезни и выражается очень индивидуально [1].Процесс трудотерапии направлен на решение всех этих проблем, поскольку ядро трудотерапии (ОТ) — это человеческое занятие , определяемое как «выполнение культурно значимой работы, игры или повседневных жизненных задач в потоке времени и в контекст своего физического и социального мира »[2]. Систематические Кокрейновские обзоры, опубликованные в 2001 и 2007 годах [3, 4] относительно ОТ и болезни Паркинсона, обнаружили недостаточные доказательства, чтобы поддержать или опровергнуть ценность ОТ для людей с болезнью Паркинсона. Однако национальные руководства, такие как Национальные рекомендации по болезни Паркинсона, опубликованные в Великобритании в 2006 году, включали рекомендацию о том, что ОТ доступен по мере необходимости людям с болезнью Паркинсона с момента постановки им диагноза [5].

В этом обзоре исследуются философия и эволюция роли ОТ в лечении людей с болезнью Паркинсона с уникальной точки зрения двух авторов, которые имеют совокупный 47-летний профессиональный опыт работы с людьми, живущими с болезнью Паркинсона (и связанными с ней движениями). расстройства). Также представлены недавно опубликованные надежные и строгие рандомизированные контролируемые испытания (РКИ), а также ранее не прошедшие экспертную оценку опубликованные источники, в которых были синтезированы и переведены данные фундаментальных исследований в клиническую практику, а также более свежие основанные на фактических данных конкретные рекомендации по болезни Паркинсона для ОТ.Эта новая база фактических данных подкрепляет и демонстрирует роль ОТ и его ценность с точки зрения связанных со здоровьем преимуществ для качества жизни людей с болезнью Паркинсона, а в некоторых случаях и для тех, кто за ними ухаживает.

Ориентированный на пациента подход сверху-вниз, который изначально ориентирован на проблемы функциональной производительности, является фундаментальным для оценки и вмешательства ОТ, как отметил Нейштадт [6], поскольку этот подход помогает немедленно определить проблемы функциональной производительности, вызывающие беспокойство у пациентов. и быстро сосредоточить внимание ОТ на тех нарушениях, которые вызывают функциональные трудности.Две хорошо зарекомендовавшие себя модели, используемые для поддержки практики ОТ, поддерживают этот способ клинических рассуждений и рабочей практики, а именно модель процесса вмешательства при профессиональной терапии [7] и модель Canadian Practice Process Framework (CPPF) [8]. Эти модели могут быть применены к любому медицинскому диагнозу, включая PD, и CPPF был выбран для структурирования нашего контента.

2. Канадская структура процесса практики

CPPF основана на фактических данных и охватывает основные концепции профессии и практики, ориентированной на пациента .Также включены ключевые концепции, касающиеся включения и , ориентированного на профессию , и, кроме того, CPPF принимает во внимание следующие контексты: социальная, клиническая практика, система отсчета и фактический процесс , как представлено по восьми пунктам действий, которые будут рассмотрены здесь и перечислены ниже [8]: (1) Войти / начать. (2) Установить этап. (3) Оценить / оценить. (4) Согласовать цель и планы. (5) Реализовать план. (6) Мониторинг / изменение.(7) Оценить результат. (8) Завершить / выйти.

2.1. Система взглядов, социальный и практический контекст

Основные клинические рассуждения эрготерапевта, работающего с пациентами с болезнью Паркинсона, должны быть сосредоточены на содействии выполнению личностно значимых повседневных занятий и решении проблем, которые мешают их работе. Причины ухудшения или неудовлетворительной работы могут включать стадию заболевания, ограничения окружающей среды, как физические, так и социальные, режим приема лекарств, мотивационные проблемы, усталость, депрессию, когнитивные нарушения и двигательные симптомы, такие как замерзание, а также другие двигательные нарушения.Поскольку каждый человек переживает болезнь Паркинсона по-своему, не является стандартной практикой ограничивать вмешательства ОТ, сосредотачиваясь на предписанных целях и симптомах или только в соответствии со стадией заболевания. Модели стадирования конкретных заболеваний, такие как 5-балльная шкала Хоэна и Яра (H&Y) [9, 10], предлагают простой снимок функциональных нарушений и инвалидности [10]. Помимо осведомленности о стадии заболевания, вмешательство ОТ должно также учитывать личные проблемы, способности и цели.Следовательно, ОТ должны одновременно использовать как концептуальные модели, так и модели практики. Концептуальные модели поддерживают клинические рассуждения о пациентах с БП, их занятиях и окружающей среде [11]. Между тем, чтобы позволить ОТ вмешиваться ощутимо, на практическом и прагматическом уровне, модели практики помогают ОТ способствовать положительным изменениям в повседневной деятельности пациентов с ПД, вовлечению в значимые занятия и более полно участвовать в их физическом окружении. Концептуальные модели, используемые эрготерапевтами, работающими с пациентами с болезнью Паркинсона, включают Модель профессии человека [2], модель профессии, окружающей человека (PEO) [12], Канадскую модель повышения эффективности профессиональной деятельности (CMOP-E) [13], и другие.Системы референции и практические модели связаны, потому что система отсчета будет меняться [8] с требованиями взаимодействий «пациент Паркинсона и эрготерапевт»; таким образом, системы отсчета и практические модели объединяются для поддержки процесса клинической практики.

Стратегии вмешательства ОТ, разработанные специально для людей с болезнью Паркинсона, часто основаны на обучении использованию когнитивных и сенсорных стратегий внимания. Таким стратегиям выживания можно научить заинтересованных пациентов, чтобы они помогали почти в любой повседневной задаче, например, легче одеваться, более безопасно и легко перемещаться по дому и перемещаться по дому.Этот подход был впервые предложен в 1997 году мультидисциплинарной группой из Мельбурна, Австралия, в их новаторской книге: Болезнь Паркинсона: командный подход [14]. О роли ОТ в лечении людей с болезнью Паркинсона также сообщили в 1998 году ОТ, базирующейся в Великобритании [15]. Впоследствии в метааналитическом обзоре, опубликованном в 2001 году группой из США, оценивалась эффективность связанных с профессиональной терапией методов лечения людей с болезнью Паркинсона, и был сделан вывод о том, что, хотя требовались дополнительные доказательства, команда сообщила, что «для обеспечения эффективных профессиональных методов лечения. терапевтического вмешательства, необходимо опираться на данные исследований »и предложили свой собственный обзор в качестве« источника доказательств для профессиональных терапевтов, которые лечат клиентов с болезнью Паркинсона »[16].

С момента публикации в 2006 году Клинических рекомендаций по болезни Паркинсона Национального института клинического мастерства Великобритании (NICE), наблюдается растущая тенденция к использованию реабилитации в качестве дополнения к фармакологическому и хирургическому лечению с упором на важность многопрофильного лечения. этого очень сложного и многомерного состояния. Рекомендация NICE от 2006 г., в которой конкретно рассматривается роль ОТ для людей с болезнью Паркинсона [5], подчеркивает необходимость рассмотрения при ОТ-оценке работы, семьи, досуга, перемещений, мобильности, личного ухода за собой (например, еды и питья, стирки и одевания), экологической безопасности, двигательной и когнитивной функций, а также рекомендовали проведение соответствующих вмешательств ОТ в этих областях.Рекомендация NICE по ОТ [5] от 2006 г. была основана всего на 2 небольших и довольно разнородных РКИ по групповой терапии [17, 18], однако роль ОТ получила дополнительный вес в экспертной группе по разработке рекомендаций [5]. Тем не менее, NICE (2006) не дает советов для ОТ относительно , как работать конкретно с людьми, у которых есть болезнь Паркинсона, однако клинический опыт показывает, что стандартные общие подходы ОТ не приносят особой пользы для этой конкретной группы пациентов. Часто парадоксальные и нелогичные ответы людей с болезнью Паркинсона на общие вмешательства ОТ могут быть связаны со сложными неврологическими причинами, лежащими в основе функциональных нарушений, испытываемых этими конкретными пациентами.В 2003 году, после двухволнового национального опроса около 160 ОТ в Великобритании, Дин и его коллеги уже высказали предположение о необходимости последипломного обучения для профессиональных терапевтов, которые признали некоторые из уникальных проблем лечения пациентов с болезнью Паркинсона за несколько лет до публикации руководящие принципы NICE 2006 г. [19, 20]. Для поддержки ОТ, работающих с людьми с болезнью Паркинсона, Великобритания (национальная благотворительная организация) и Колледж профессиональных терапевтов совместно разработали Руководство по профессиональной терапии для людей с болезнью Паркинсона , опубликованное в 2010 году в Великобритании (и с тех пор доступно в Интернете). , основанный, главным образом, на фундаментальных научных выводах, мнении экспертов и клиническом опыте, а затем на экспертной оценке и ратификации более чем 30 ОТ [21].

Эрготерапевты, работающие с людьми с БП, должны иметь доступ к знаниям и навыкам, касающимся болезни Паркинсона, и быть в курсе ресурсов и достижений в этой области практики ОТ. Результаты онлайн-опроса, опубликованного в 2011 году о взглядах и опыте ОТ 230 человек, живущих с БП в 4 европейских странах (Норвегия, Словения, Швеция и Великобритания), демонстрируют, что участники испытывали многочисленные опасения по поводу повседневного функционирования, и ОТ принималась во внимание. как важное и высоко оцениваемое вмешательство 54% участников опроса, которые получали услуги ОТ после постановки диагноза болезни Паркинсона [22].По данным Sturkenboom et al. [23, 24], недавнее высококачественное рандомизированное контролируемое исследование и последующая экономическая оценка ОТ в Нидерландах с участием 191 пациента с болезнью Паркинсона, проживающего в сообществе, и 180 лиц, осуществляющих уход, привели к заметным улучшениям в самооценке выполнения повседневной деятельности (о чем свидетельствуют улучшенные оценки по COPM используется в качестве основного, ориентированного на пациента результата), без увеличения общих затрат на здравоохранение. Поскольку использовался метод рандомизации 2: 1, 124 участника получили 10 недель индивидуального вмешательства ОТ на дому, а 67 участников из контрольной группы получали только обычную медицинскую помощь.Sturkenboom et al. [23, 24] показывают, что ОТ позволил «разумно расходовать» средства на здравоохранение, давая лично значительный выигрыш в областях, которые имеют прямое влияние на качество жизни. Кроме того, ОТ привел к положительной рентабельной поддержке лиц, ухаживающих за людьми с БП [24]. Также есть данные, опубликованные в 2010 году в ходе революционного РКИ, проведенного в Соединенных Штатах, которые предполагают, что люди с БП () извлекают выгоду с точки зрения качества жизни, связанного со здоровьем, от реабилитации с самоуправлением, проводимой в групповой обстановке, с 3-мя интенсивностями и при 2 уровня и в зависимости от стадии заболевания командой ОТ, физиотерапевтов и логопедов, имеющих опыт работы с болезнью Паркинсона [25].Большинство достижений было продемонстрировано с точки зрения повседневной активности (ADL), когда пациенты выявляли больше проблем с ADL и мобильностью на начальной стадии оценки [25]. Та же исследовательская группа опубликовала в 2014 году систематический обзор вмешательств, используемых ОТ с пациентами с болезнью Паркинсона, в котором оценивались 3 широкие категории вмешательств ОТ: (а) упражнения или физическая активность, (б) внешние сигналы, стимулы и объекты; и (c) самоуправление и когнитивно-поведенческие стратегии. Были обнаружены доказательства от умеренных до убедительных доказательств целенаправленной физической активности для конкретных задач — двигательной активности, устойчивости осанки и равновесия.Доказательства среднего качества также продемонстрировали положительное влияние на моторный контроль внешних опор, используемых во время функциональной мобильности или других двигательных действий. Кроме того, было обнаружено умеренное количество данных в поддержку индивидуализированных вмешательств, направленных на улучшение самочувствия участников и личный контроль с помощью когнитивно-поведенческих стратегий для улучшения целевых областей качества жизни [26]. Это добавляет поддержку Рао, также базирующемуся в Соединенных Штатах, чья обновленная версия OT and Parkinson в 2010 г. [27] также продемонстрировала преимущества для людей с болезнью Паркинсона в плане мобильности и качества жизни, связанного со здоровьем.Недавно были опубликованы данные об использовании нейробитиков и игровых технологий (exergaming) для реабилитации (с 2002 года), применимых к людям со всеми неврологическими заболеваниями, включая БП [28–32], что придает дополнительную глубину и новое измерение. развивающаяся область клинической практики. Дальнейшие доказательства того, как ОТ могут использовать эти новые подходы на благо людей с БП, несомненно, появятся в ближайшем будущем.

В рамках процесса оценки ОТ собирается значимая информация о домашних и рабочих условиях пациентов, а также о возможностях социальной и общественной поддержки.Знания и опыт пациентов с ПД должны быть четко интегрированы в процесс принятия клинических решений, основанных на фактических данных, при трудотерапии [16]. Личные сильные стороны могут включать атрибуты, способности, ценности и убеждения, как духовные, так и культурные [11]. Сильные стороны и проблемы также можно определить по вовлечению и поддержке «значимых других» в жизни пациентов, особенно на стадиях H&Y 2–5 болезни. На этой начальной стадии процесса ОТ ОТ должен также искать, идентифицировать и предоставлять надежную информацию, которая расширяет возможности пациентов и позволяет их семьям узнать о своем состоянии, прежде чем начинать терапевтическое вмешательство.Методы и ключевые элементы этого процесса ОТ будут теперь подробно описаны в следующем плане действий из 8 пунктов.

2.2. Восемь пунктов действий

2.2.1. Введите / Инициируйте

На основании направления в систему здравоохранения или социального обеспечения или по частному контракту инициируется процесс ОТ, и эрготерапевт первоначально рассматривает свои собственные профессиональные компетенции и опыт для работы с пациентами с БП и, при наличии показаний, может принять решение не продолжать процесс ОТ [8]. Как правило, OT приступает к выявлению потенциальных / фактических профессиональных проблем.Имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о том, что вмешательство ОТ наиболее часто требуется на промежуточных и поздних стадиях болезни Паркинсона, эквивалентных стадиям 3–5 H&Y [33–35], тогда как, вероятно, будет полезно ввести ОТ на более раннем этапе (стадии 1 H&Y и 2) как форма вторичной профилактики [22, 23, 36]. Однако стандартная практика здравоохранения отстает от этого идеала, как видно, например, из голландского опроса здравоохранения для людей с болезнью Паркинсона, который показал, что только 9% населения PD получали консультацию по ОТ [37].

2.2.2. Установите стадию

Личностно-ориентированная природа ОТ признает человека центральным элементом процесса лечения [38]. Таким образом, вмешательство ОТ будет наиболее эффективным, когда используются методы выявления тех профессиональных проблем, которые наиболее важны для пациентов с БП. Канадские показатели профессиональной деятельности (COPM) [39] были разработаны для определения того, как люди воспринимают свою работу в повседневной деятельности с течением времени. COPM — это стандартизированный полуструктурированный инструмент интервью, который является рентабельным, простым в администрировании и чувствительным к изменениям [1].Он широко использовался в исследованиях ОТ, а в недавнем исследовании Sturkenboom et al. [23], где COPM использовался в качестве первичного критерия результата, он показал хорошую чувствительность и способность отражать эффективность общинного ОТ для людей с БП. Во время собеседования с COPM OT попросит пациента с PD определить виды деятельности, которые трудно выполнять в сферах самообслуживания, продуктивности и досуга [6]. В дополнение к этому человеку с PD будет предложено определить до пяти наиболее приоритетных проблем и оценить его или ее работу и уровень удовлетворенности каждым из этих видов деятельности.Эрготерапевт выслушивает рассказ пациента с ПД в контексте его личного, физического и социального окружения. Использование COPM помогает человеку с PD определить те ежедневные задачи, которые он / она хочет делать, должен или должен делать, но не может или которые не выполняются на удовлетворительном уровне для человека [11]. Этот подход представляет уникальные проблемы ОТ [40], обеспечивая, таким образом, эффективность и способствуя повышению эффективности вмешательства ОТ у пациентов с БП, а также отражает уникальную область / направленность профессиональной терапии [7].Другими примерами подходов к вовлечению пациента с ПД в процесс ОТ могут быть стандартное интервью с использованием структурированных, полуструктурированных или открытых методов интервью или использование шкалы достижения цели.

2.2.3. Assess / Evaluate

Некоторые шкалы оценки, используемые ОТ в их клинической практике с пациентами с болезнью Паркинсона, относятся к конкретному заболеванию и были разработаны только для использования при БП; другие шкалы, такие как COPM, применимы к широкому спектру медицинских состояний и были утверждены для PD.В процессе оценки ОТ важно оценить те нарушения (моторные и немоторные симптомы), которые влияют на выполнение значимых повседневных задач, которые пациент определил, например, с помощью COPM. Нарушенные атрибуты могут включать проблемы, связанные с изменениями ловкости рук, координации и почерка, зрительно-пространственного восприятия, когнитивных навыков, выносливости (утомляемость), настроения (депрессия), мотивации, боли, двигательных симптомов и / или двигательных осложнений. В соответствии с выявленными опасениями, существует несколько оценочных шкал, которые можно использовать для дальнейшего изучения этих областей, в том числе тест Джебсена функции руки [41], модифицированный Джонсом и Харрисоном [42], который является надежным и достоверным тестом функции руки. .Согласно Джонсу и Харрисону [42], тест функции руки Джебсена может обнаруживать неврологический дефицит и измерять изменения в его тяжести. Другие полезные методы оценки, которые могут использоваться ОТ в процессе оценки, включают шкалу утомляемости Паркинсона [43], опросник депрессии Бека [44], тест поведенческой памяти Ривермида [45] и шкалу визуальных аналогов для измерения степени тяжести боли. . Есть несколько других инструментов оценки, которые можно использовать в этом процессе.Например, при оценке ADL можно использовать раздел ADL Новой унифицированной рейтинговой шкалы болезни Паркинсона [46], хотя важно отметить, что раздел ADL этой шкалы содержит смесь пунктов, связанных с нарушениями и инвалидностью [47]. Оценка моторных и технологических навыков (AMPS) — это действительный и надежный показатель ADL, основанный на характеристиках, без влияния потолка и минимума [7]. AMPS можно вводить только в том случае, если пациент с болезнью Паркинсона может заниматься какой-либо деятельностью, и поэтому он не применим для пациентов с экстремальными двигательными колебаниями или на более поздних стадиях болезни Паркинсона [1].Для оценки способностей к вождению у людей с болезнью Паркинсона рейтинговая шкала Вебстера различает безопасных и небезопасных водителей [48]; Однако дорожные испытания, вероятно, являются наиболее чувствительным методом оценки, хотя навыки вождения также хорошо коррелируют со способностями при тестировании на симуляторе. EuroQol — действительный и надежный показатель качества жизни; кроме того, PDQ 39 является еще одним надежным и действенным инструментом для измерения качества жизни, связанного со здоровьем, для людей с болезнью Паркинсона [49].

Последние достижения в области измерения на основе роботов и датчиков становятся все более доступными для ОТ, оценивающих временные и пространственные области движения тела.Например, KinetiGraph (PKG) Паркинсона автоматически записывает движения, и его можно носить непрерывно в течение 6–10 дней во время повседневной деятельности, так что с помощью акселерометра данные о движениях можно собирать в автоматическом режиме для оценки брадикинезии и дискинезии [ 50]. Другой пример этого передового подхода описан Williams et al. [32], которые исследовали замораживание верхних конечностей с помощью датчиков.

2.2.4. Согласитесь с целями и планом

Ожидания терапевта и пациента с ПД должны быть направлены на достижение одних и тех же достижимых функциональных целей.Важно согласовать цели, которые являются конкретными и измеримыми, и которые могут быть достигнуты в сроки, отведенные для вмешательства.

2.2.5. Выполните план

Вмешательство ОТ индивидуально подбирается для каждого пациента, в результате чего получается план вмешательства, который имеет личное значение и значение для человека и его семьи и, следовательно, ориентирован на пациента [13]. OT направлены на поддержание независимости, уверенности и безопасности при выполнении повседневных задач и действий во всех сферах жизни как можно дольше.Пациенты с БП могут получить пользу от ОТ с момента постановки диагноза, если повседневные задачи являются проблематичными, как показали недавние данные [23, 34], подтверждающие ценность ОТ на ранних стадиях заболевания. Роль ОТ по мере прогрессирования болезни Паркинсона возрастает. Например, поскольку оценки по шкале H&Y увеличиваются, особенно когда проблемы с износом, колебания между включениями, дискинезии, падения и замерзание становятся все более очевидными, для ОТ важно обучать пациентов с болезнью Паркинсона тому, как адаптировать свой распорядок дня. и личный образ жизни, чтобы оптимизировать функциональные способности и качество жизни, связанное со здоровьем.

Следующие типы лечебного вмешательства [7], относящиеся к стадиям H&Y, могут быть использованы в долгосрочном лечении болезни Паркинсона (Таблица 1).


Стадия Хоэна и Яра	Режимы лечения ОТ [7]

Этап 1	профессия на основе программ обучения, восстановления профессии

Этап 2	Приобретательское занятие, восстановительное занятие, программы профессионального обучения и адаптивное занятие

3-й этап	Приобретенное занятие, восстановительное занятие, восстановительное занятие образовательные программы и адаптивное занятие

Этап 4	Адаптивное занятие, восстановительное занятие, приобретение профессии и образовательные программы на основе занятий

Адаптивный этап	Профессиональные образовательные программы

Приобретательская профессия нацелена на восстановление нарушенных навыков [7] и наиболее актуальна для ранних стадий PD (относится к стадиям H&Y) 1–3).Он связан с обучением / поддержанием качества повседневных занятий пациентов с болезнью Паркинсона.

Восстановительное занятие направлено на восстановление нарушенных личных факторов (распорядка дня, ценностей и привычек) и нарушенных функций организма (двигательные, утомляемость, равновесие и мотивация) [7]. Тренировка рук с помощью роботов менее изучена при болезни Паркинсона, но она предлагает еще один многообещающий инструмент для улучшения функции верхних конечностей в этом состоянии [29]. Кроме того, использование технологий exergaming, таких как Nintendo Wii и Xbox Kinect, представляет собой новые инструменты вмешательства, которые все чаще используются ОТ и другими терапевтами в службах нейрореабилитации [28, 30, 31].Эти новые игровые инструменты используются для облегчения различных типов упражнений с целью улучшения баланса и времени реакции. У устройств Exergaming есть дополнительное преимущество: их можно использовать как в учреждениях, так и дома [30, 31].

Адаптивное занятие [7] ориентировано на адаптированные методы выполнения повседневных занятий; вмешательства также включают внедрение вспомогательных средств и оборудования, а также адаптацию к окружающей среде. После анализа функционирования пациентов с БП и их физического окружения ОТ предлагает методы и / или оборудование для безопасной, эффективной и уверенной работы.Этот процесс может включать в себя методы обучения, которые помогают пациентам с ПД выполнять повседневные обязанности независимо и наиболее удовлетворительным образом, насколько позволяет их остаточная способность, или предоставление поручней, адаптацию ванных комнат, установку лестничного подъемника, адаптацию кухни, поставку устройства для письма, приспособление одежды и т. д. Адаптивное занятие актуально для 2–5 этапов H&Y. Так же, как и на продвинутой (H&Y = 5) стадии, вмешательства ОТ могут быть разработаны для улучшения комфорта, достоинства и удовольствия от досуга.

Профессиональные образовательные программы, проводимые ОТ [7], включают проведение семинаров, лекций или других образовательных программ для пациентов с болезнью Паркинсона и / или их близких родственников или лиц, осуществляющих уход, связанных с характером болезни Паркинсона, профессиональными проблемами и другими психологическими проблемами. и социальные проблемы. Они могут включать организацию или участие ОТ в программы для пациентов с впервые установленным диагнозом БП, пациентов на стадиях H&Y 2 и 3, и даже пациентов на стадиях H&Y 4 и 5.Кроме того, в некоторых местах доступны отдельные учебные занятия или программы для родственников или опекунов.

Приобретательное, восстановительное и адаптивное занятие может быть основано на подходах, в которых используются стратегии внимания, когнитивные и сенсорные техники подсказок и методы кондуктивного обучения, которые будут описаны ниже.

Кондуктивное обучение , первоначально разработанное для детей, страдающих церебральным параличом, обычно включает групповые упражнения с использованием ритмически облегченной практики базовых движений, которые необходимы для повседневных жизненных задач, и применимы к пациентам с БП [51].Этот подход используется, например, для улучшения почерка, походки и других форм контроля движений.

Техники подсказки с использованием персонализированного выбора из широкого спектра когнитивных и сенсорных стимулов могут помочь в подготовке и выполнении личных, домашних и общественных действий людьми, живущими с БП [52]. В рамках международного сотрудничества со многими ведущими специалистами в этой области в 2013 году была опубликована книга под названием Реабилитация при двигательных расстройствах (включая болезнь Паркинсона) под редакцией Янсека и Морриса.В этой работе были переведены базовые лабораторные исследования из широкого спектра высокотехнологичных исследований с визуализацией мозга (например, фМРТ, ОФЭКТ и ПЭТ) [52]. Янсек и Моррис предполагают во вводном разделе своей книги, что использование внимания в сочетании со специфическими когнитивными процессами и сенсорными сигналами позволяет человеку с БП (или его опекуну) использовать альтернативные короткие моторные петли (которые могут быть задействованы для выживания). ) и, таким образом, может обеспечить доступ к доступным нервным путям, структурам и нейротрансмиттерам для повышения производительности [52].Сигналы, по-видимому, «обходят» малоактивные базальные ганглии (или систему автопилота) и, таким образом, вызывают и повышают эффективность функциональной активности за счет использования альтернативных механизмов «ручного управления» [52]. В интересном РКИ, также проведенном австралийской командой Морриса, было обнаружено, что внешние сигналы и стратегии внимания, направленные на улучшение размера, скорости и последовательности движений, также положительно влияют на выполнение ADL [53]. Применяя и опираясь на эти результаты в отношении почерка, который часто является большим разочарованием для людей с болезнью Паркинсона, ОТ также могут получить информацию с помощью хорошо проведенного, но небольшого РКИ Micrographia, проведенного Oliveira et al.[54] из Великобритании, которые показали еще в своей публикации 1997 года, что как внешние визуальные, так и слуховые сигналы привлекают внимание к цели писать больше и, таким образом, побуждают пациента писать меньше автоматически, с благотворным эффектом увеличения амплитуды почерка. Еще два исследования почерка, опубликованные в 2005 и 2007 годах [55, 56], также показали, что двигательной активности может помочь когнитивная / сенсорная стратегия предварительного чтения слова или видение слова, семантически связанного с ожидаемой двигательной активностью.Таким образом, если вы увидите слово «Достичь» на карточке с подсказкой, например, или произнесите слово «Достичь», это стимулирует нейронные сети, ответственные за выполнение достигаемой задачи.

Мотивационное интервьюирование также может проводиться в рамках процесса ОТ, чтобы способствовать соблюдению плана лечения. Обзор O’Halloran et al. [57] изучили использование мотивационного интервьюирования среди людей с хроническими заболеваниями и продемонстрировали, что примерно 75% исследованных исследований продемонстрировали положительный эффект, независимо от того, были ли решаемые проблемы психологическими или физиологическими.Те же авторы утверждают, что мотивационное интервью никоим образом не ограничивается консультированием небольшой группы избранных клиентов, но может использоваться при лечении более широкой области заболеваний, на которые в некоторой степени влияет поведение, и далее предполагают, что это метод с важным потенциальным эффектом, от которого пациенты могут получить большую пользу [57].

2.2.6. Мониторинг / изменение

Важно отслеживать и изменять процесс вмешательства ОТ в частые моменты в ходе сеансов ОТ.Чтобы полностью вовлечь каждого пациента ПД, полезно следовать его личной повестке дня по ключевым вопросам, а совместная работа с пациентом имеет решающее значение для успеха процесса вмешательства ОТ. Если применимо, план вмешательства ОТ пересматривается, обновляется и корректируется в соответствии с прогрессом в достижении лично значимых целей. Часто по мере решения проблем или установления приемлемого подхода к управлению возникают новые приоритеты, и поэтому ОТ должен предвидеть и отслеживать новые проблемы и цели посредством постоянной оценки.

2.2.7. Оценка результата

Оценка может определить, способствовал ли процесс ОТ достижению целей, развитию жизненных навыков и адаптации к прогрессированию заболевания. Таким образом, оценка способствует процессу здоровой профессиональной адаптации пациента с БП. В соответствии с оценками, методами оценки и постановки целей, используемыми для установления процесса ОТ, повторные меры могут быть предприняты по мере развития ОТ и, в частности, когда эпизод оказания помощи приближается к завершению.

2.2.8. Заключение / Выход

Терапевту и пациенту на ПД необходимо будет сообщить о завершении процесса ОТ по окончании эпизода оказания помощи. Поскольку самоуправление поощряется на протяжении всего реабилитационного процесса, зависимость от ОТ не поощряется и не сдерживается. Часто люди с болезнью Паркинсона возвращаются на дальнейшие целенаправленные курсы лечения ОТ, когда их симптомы изменяются, состояние прогрессирует или другие сопутствующие заболевания или жизненные события требуют еще одного курса лечения ОТ.После каждого эпизода лечения ОТ, пациенту предоставляется письменный или устный отчет, который при необходимости передается другим членам многопрофильной группы. Людям с болезнью Паркинсона и их семьям или лицам, обеспечивающим уход, следует предоставить адекватную информацию для перевода в другие службы поддержки и для повторного обращения в ОТ, если это необходимо.

3. Резюме

CPPF был использован здесь, чтобы продемонстрировать, как пациенты с болезнью Паркинсона, которые участвуют в процессе вмешательства OT, получают возможность с помощью гибкого, индивидуально адаптированного подхода для адаптации к сложной патологии и функциональным воздействиям, с которыми они сталкиваются при жизни с PD.По мере продолжения вмешательства ОТ его необходимо адаптировать к текущим потребностям каждого пациента с болезнью Паркинсона, и поэтому полезно использовать соответствующие контексты и этапы из восьми пунктов действий, описанных выше. В соответствии с Davis et al. [8], этот способ рассуждения о процессе ОТ был использован для того, чтобы сделать некоторые менее наблюдаемые аспекты ОТ практики явными. Растущая база данных, представленная здесь, также показывает, что направление к специалистам по оценке и вмешательству ОТ актуально для пациентов с болезнью Паркинсона, желающих участвовать в специально подобранном курсе вмешательства ОТ на любой стадии заболевания (стадии H&Y 1–5).

4. Заключение

Роль ОТ для людей с болезнью Паркинсона, в идеале поставленная в рамках многопрофильной медицинской бригады, в настоящее время становится все более прочной. Высококачественное исследование, основанное на прочном фундаменте, изучаемом здесь, будет представлять особый интерес для получения более подробной информации о последствиях вмешательства ОТ. Особый интерес представляют исследования ОТ (и других методов реабилитации), используемых для решения функциональных проблем повседневной жизни до начала приема лекарств от болезни Паркинсона.Установление ценности ОТ с использованием специфического подхода Паркинсона, как описано здесь, и конкретных исследований, сфокусированных, например, на краткосрочной, среднесрочной и долгосрочной ценности ОТ, начавшихся на ранних (стадии H&Y 1-2) стадиях Болезнь Паркинсона также пополнила бы небольшую, но быстро растущую базу данных о реабилитации людей с БП. Эта информация может быть особенно полезной для ОТ, сталкивающихся со многими проблемами своих пациентов с болезнью Паркинсона. Кроме того, тем, у кого диагностирована болезнь Паркинсона в более молодом возрасте, и тем, кто желает найти нефармакологические способы отсрочки или минимизации зависимости от лекарств против Паркинсона, также может помочь более глубокое понимание ценности участия в периодических эпизодах вмешательства ОТ.

Конфликт интересов

У авторов нет конфликта интересов, о котором следует раскрывать.

Благодарности

Эта статья была вдохновлена CPPF, и авторы хотели бы поблагодарить Мэри Ло за полезные советы по первоначальному проекту.

Профессиональная философия и трудотерапия

Определение трудовой терапии как постепенной метаморфозы от ее зарождения до настоящего времени, тем не менее, оно постепенно эволюционировало от своего первого определения в 1914 году Джорджа Бартона, который заявил, что «если есть профессиональное заболевание, почему бы не трудотерапия».В 1919 году он также постулировал, что «трудотерапия — это наука, в которой пациенты обучаются и поощряются к выполнению таких работ, которые будут включать в себя те энергии и действия, которые производят положительный терапевтический эффект. С годами определение трудотерапии изменилось, и в 1923 году Герберт Дж. Холл определил трудотерапию как терапию, обеспечивающую легкую работу в рамках медицины; наблюдение за пациентами, выздоравливающими в больнице и на дому, используя ручные работы не с целью сделать пациентов мастерами, а с целью развития физики и умственной деятельности.Американская ассоциация трудотерапии (AOTA) предложила определение, что трудотерапия — это « искусство и наука управления участием человека в выбранной задаче для восстановления, усиления и повышения производительности, для облегчения обучения навыкам и функциям, необходимым для адаптации и продуктивности, уменьшения или исправить патологию и укрепить и сохранить здоровье. В 1994 году AOTA пересмотрела это определение и заявила, что трудотерапия — это использование целенаправленной деятельности или вмешательств для укрепления здоровья и достижения функциональных результатов с целью развития, улучшения или восстановления максимально возможного уровня независимости с человеком, который ограничен физической травмой или болезнью. .

Цель трудотерапии — помочь человеку в достижении независимого, продуктивного и удовлетворительного образа жизни. Трудотерапевт использует адаптивные действия для повышения функциональности и продуктивности человека с целью достижения независимости и удовлетворения.

Трудотерапия — это медицинская дисциплина, связанная с функционированием и благополучием (Baum, 1997)

Профессия по трудотерапии

(Polatakjo 2007, Wilcock 2000), утверждает, что окончательное влияние трудотерапии в многопрофильном медицинском обслуживании должно быть глубокое понимание благоприятной профессии (Pollock and McColl 2003), также подчеркивается, что знание профессии используется как средство для улучшения развитие здоровья у людей.Эрготерапевты также стремятся к тому, чтобы облегчить профессиональную вовлеченность и производительность как конечный или результат терапии. Род занятий — это «целенаправленная или значимая деятельность, которой люди занимаются как часть своей обычной повседневной жизни… все аспекты повседневной жизни, которые способствуют здоровью и самореализации человека» (McColl 2003 p1)

Schwammle (1996) поощряет эрготерапевтов сосредоточиться на том, чтобы позволить клиентам достичь чувства благополучия через профессию.

Напротив, (Wilcock 2006) приуменьшает значение занятия в пользу устоявшихся концепций, которые больше соответствуют медицинской модели. Он также подчеркнул, что медицинская направленность, а не профессиональная ориентация, возможно, привела к тому, что терапевты смотрели на исправление компонентов производительности, а не на решение самой профессии, но (Molineux, 2004) сказал, что это будет очень проблематично, поскольку приведет к проблемам размывания ролей. совпадение ролей и неоднозначность ролей.

Получите помощь с эссе по уходу

Если вам нужна помощь в написании медсестринского эссе, наши профессиональные услуги по написанию медсестринского эссе всегда готовы помочь!

Узнать больше

Другим аспектом основной философии трудотерапии является функциональная независимость или повседневная активность как конечная цель трудотерапии (Thornton and Rennie 1998).Шавалье (1997) согласен с тем, что эрготерапевты испытывают трудности с согласованием того, что такое эрготерапия, а также что различные мнения являются сильной стороной профессии эрготерапевта.

Судя по всему, эксперты по трудотерапии пришли к общему выводу, что трудотерапия как профессия должна в основном сосредоточиваться и делать упор на занятиях как на центральном центре профессии.

(Baum and Baptiste 2007, Law et al 2002, Wilcock 2000, Asmundsottir and Kaplan 2001) подчеркивают, что профессия должна занимать центральное место в профессиональной практике.Различные авторы также приводили причины, по которым профессия должна быть эпицентром трудотерапии:

Это предоставит исключительную перспективу, которая обеспечит профессиональное выживание ОТ в сфере здравоохранения (Pierce 2001)

Он объединит ОТ и обеспечит его дальнейшее выживание (Nelson 1996).

Это позволит ОТ полностью раскрыть свой потенциал (Crabtree 2000)

Практика, ориентированная на профессиональную деятельность, может привести к более удовлетворительной практике для индивидуальных терапевтов (Molineux 2004, Wilding 2008)

Сосредоточение на занятиях может помочь терапевтам быть более значимыми при решении сложных проблем (Persson et al 2001)

Благодаря этому ОТ становится настоящей самоопределяющейся профессией.

Метаморфозы профессиональной терапии

С самого начала трудотерапии. концепция занятия — это фундамент, на котором строится профессия. Основатели трудовой терапии, такие как Джордж Бартон, Флинор Кларк Слэйдж, Адольф Мейер и др., Основали новую профессию на собственном личном опыте улучшения здоровья, связанного с вовлечением в целенаправленную и значимую деятельность (Peloquin, 1991a), отмечает Кильхофнер (1992). В начале двадцатого века, когда занятие считалось важной ролью в жизни человека, а его отсутствие могло привести к ухудшению здоровья и дисфункции, занятие также рассматривалось как связующее звено между разумом и душой.Трудотерапия

В 1960-х годах произошло смещение акцента на механистическую парадигму. Эти акценты делают упор на то, что работоспособность зависит от целостности систем организма, а функциональные показатели могут быть восстановлены путем улучшения или компенсации системных ограничений.

KIELHOFNER (1992) наблюдал растущее недовольство трудотерапевтов механистическим подходом, в то время как Рейли (1992) в начале 1960-х призывал терапевта сосредоточиться на профессиональной природе человека, а также на способности профессии уделять особое внимание профессиональным потребностям человека. современная парадигма людей (с 1980 г. по настоящее время).(Molineux 2009)

Взаимосвязь между профессиональной философией и трудотерапией

Профессиональная философия помогает установить ценности, убеждения и истины и фокусирует терапевта на принципах, которые определяют его действия. Это подтверждает существование профессии и обосновывает причины терапевтических процессов практикующего врача.

Изучая философские основы профессии, важно рассматривать ее с точки зрения трех составляющих, связанных с трудотерапией.

Метафизический компонент.Это беспокоит природу человечества. -активное бытие, профессиональная эффективность, редуцирующий подход и целостный подход.

Компонент эпистемологии. Это относится к развитию профессиональной философии. Он анализирует природу, происхождение и пределы человеческих знаний (адаптация, мышление, чувства и действия).

Аксиологический компонент. Это касается ценностей профессии. Качество жизни, подход, ориентированный на клиента, этический кодекс

Человек — активное существо, на развитие которого влияет использование целенаправленной деятельности, использование ее способности для внутренней мотивации; люди могут влиять на физическое и психическое здоровье, а также на окружающую их физическую среду посредством целенаправленной деятельности.Адаптация — это изменение функции, которое способствует выживанию и самоактуализации, это также описывается как удовлетворительная адаптация человека в своей среде с течением времени. . Дисфункция может возникнуть при нарушении адаптации, в то время как целенаправленная деятельность усиливает адаптивный процесс.

Система здравоохранения была разработана на основе редукционистского подхода, при котором человек рассматривается как отдельная функция организма, и каждая его часть рассматривается отдельно и фокусируется на конкретной проблеме для большей эффективности.Однако медицина претерпела метаморфозу, направленную на решение всех функций организма клиента, это целостный подход трудотерапии, восходящий к Адольфу Мейеру. Он видит человеческое тело как действующий живой организм. Холистический подход подчеркивает органические и фундаментальные отношения между частями и целым существом, взаимодействие биологических, психологических, социокультурных и духовных элементов. Тенденция трудотерапии снова смещается от холистической практики к специализированному (редукционистскому) подходу.Например, специалисты по трудотерапии, занимающиеся реабилитацией рук, называют себя ручными терапевтами, а специалисты в области психиатрии называют себя психиатрами.

Критический анализ модели и системы координат

МОДЕЛЬ И ДЛЯ

В развитии теоретических основ трудотерапии модель определяется как теоретическое упрощение сложной реальности (Frolitch, 1993) и состоит из нескольких четко определенных концепций. Концептуальные модели — это схематическое или графическое представление концепций и предположений, которые служат руководством для развития теории.

Система отсчета основана на философии или парадигме и пытается описать или объяснить то, во что мы верим или ценим. Модели разрабатываются в рамках системы отсчета. Следовательно, ЗА — это точки зрения, убеждения или ценности. ЗА — это связанные наборы идей, которые составляют основу для действий. (Дункан, 2006)

Рид и Сандерсон (1999) заявляют, что для трудотерапевтов не существует идеальной или идеальной модели здоровья, функционирования и инвалидности. Скорее, они предлагают, чтобы трудотерапевты выбирали те аспекты из тех моделей здоровья, которые наиболее точно соответствуют убеждениям и ценностям трудотерапии.

Согласно Townsend (2002), профессиональная эффективность определяется как результат динамических отношений между человеком, окружающей средой и профессией. Это относится к способности выбирать и удовлетворительно выполнять значимые занятия, которые определены культурой и подходят для заботы о себе, получения удовольствия от жизни и внесения вклада в социальную и экономическую структуру общества. Занятия — это группы занятий и задач повседневной жизни.

Активность повседневной жизни (ADL)

Первоначальный процесс оценки трудотерапии включает интервью с пациентом и лицом, осуществляющим за ним уход, для определения ранее выполняемых жизненных ролей, а также задач и действий, которые были выполнены в рамках этих ролей.Наблюдательная оценка проводится в отношении личных задач по уходу за собой, включая принятие душа, одевание, пользование туалетом, уход и прием пищи, а также домашних или инструментальных задач, включая приготовление еды, покупки, уборку, стирку и управление финансами и лекарствами. Стандартизованные меры могут включать показатель функциональной независимости (FIM), [6

МОДЕЛИ

Модель человеческого занятия (MOHO)

Модель подчеркивает, что профессиональное поведение является результатом человеческой системы,

Подсистема

, подсистема жилья и окружающая среда.

MOHO — это модель поведения. Он определяет профессиональную производительность с точки зрения поведения. Модель рассматривает профессиональную результативность как результат подсистемы производительности разум-мозг-тело.

Хаглунд и Кьельберг (1999) утверждают, что Минздраву не хватает влияния окружающей среды на поведение человека. Хотя он включает фактор окружающей среды, он не объясняет взаимодействие и отношения между человеком и окружающей средой.

Канадская модель профессиональной деятельности (CMOP).

См. В терминах профессиональной деятельности динамическую связь между профессией, окружающей средой и человеком, ключевыми элементами окружающей среды являются культурные, институциональные, физические и социальные. При этом целью занятия может быть досуг, продуктивность или уход за собой. CMOP представляет человека как единое целое, включает духовные, эмоциональные, когнитивные и физические потребности (Townsend, 2002). CMOP определяет профессиональную деятельность как результат динамических отношений между человеком, окружающей средой и профессией.

МОДЕЛЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ (Австралия)

В отличие от ICF, где «отдых» является функцией тела, «отдых» имеет перспективу активности в OPM.

ОСНОВНОЙ ПРОЦЕСС (HAGEDORN 2006)

Первая обширная презентация основных компетенций трудотерапии была произведена Mosey (1986), она основывала свои области интересов в профессии как компоненты производительности, профессиональные показатели, жизненный цикл и окружающая среда. В то время как (Neistadt and Crepeau 1998) приводят список начального уровня, который включает развитие навыков, социализацию в ожиданиях, связанных с организацией, коллегами и профессией, принятие ответственности и подотчетность в соответствующих сферах деятельности.В 1994 году колледж трудотерапевтов опубликовал положение об «основных навыках и концептуальных основах практики». Основные навыки определяются как «экспертные знания, лежащие в основе профессионалов».

Уникальные основные навыки трудотерапии:

Занимайтесь целенаправленной деятельностью и значимым делом в качестве терапевтических инструментов для улучшения здоровья и благополучия.

Позволяет людям исследовать, достигать и поддерживать баланс в их повседневных жизненных задачах.

Оцените эффекты манипулирования, физической и психосоциальной среды, максимизируйте функции и социальную интеграцию.

Способность анализировать, выбирать и применять профессию к целевым терапевтическим средствам, чтобы разрешить дисфункцию в повседневных жизненных задачах и профессиональных ролях.

Для того, чтобы терапевт мог продемонстрировать основной профессионализм с помощью перечисленных выше основных навыков. Терапевту необходимо использовать четыре основных процесса.

Терапевтическое использование себя

В основе терапевтического вмешательства лежит способность терапевта общаться с клиентом и устанавливать терапевтические отношения или альянс.Моисей (1986) описал «сознательное использование себя» как один из законных инструментов практики.

ОЦЕНКА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА, СПОСОБНОСТЕЙ И ПОТРЕБНОСТЕЙ

Для эффективного терапевтического вмешательства необходима четкая и точная оценка потенциала и способностей клиентов с учетом потребностей и целей клиента. Это достигается с помощью набора тестов, контрольных списков и других инструментов оценки. Оценка может потребовать подробного наблюдения, измерения и повторного тестирования в отношении ADL, которым занимается человек.

OT занимается всем спектром человеческих навыков всех возрастов: прошлого, настоящего и будущего. Возможности и вероятности нуждаются в тщательной оценке, которая требует опыта и глубоких клинических рассуждений.

АНАЛИЗ И АДАПТАЦИЯ ПРОФЕССИОНАЛА

Фундаментальное предположение трудотерапии состоит в том, что занятие профессиональной деятельностью способствует здоровью и благополучию. Следовательно, профессиональный анализ стремится разбить задачи на мельчайшие единицы, из которых складывается производительность.Компоненты навыков клиента могут быть идентифицированы, и терапевт может наметить, как это можно встроить в компетенцию. Чтобы достичь этого, терапевт должен наблюдать, записывать и анализировать элементы производительности в ходе работы, отдыха и деятельности по уходу за собой. Терапевт также использует аналитические методы для определения взаимодействия с клиентом между профессиональной ролью и отношениями в социальной жизни.

АНАЛИЗ И АДАПТАЦИЯ СРЕДЫ

Терапевты признают, что окружающая среда влияет на поведение.Это облегчает взаимодействие, снижает стресс и способствует вовлечению. Следовательно, адаптация к окружающей среде может повысить производительность труда или затруднить выполнение задачи. Анализ окружающей среды должен проводиться на целостном уровне и не ограничиваться только физическими аспектами, но также социально-культурными аспектами, эмоциональной и финансовой средой.

КОДЕКС ЭТИКИ И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ПОВЕДЕНИЯ COT 2010

Эрготерапевты ежедневно сталкиваются с ситуациями, требующими решения.Мораль и этика могут повлиять на практику принятия решений врачом. Этика — это философская позиция о правильности или целесообразности различных произвольных действий. Принятие этических принципов — одна из характеристик, часто используемых для отличия профессий от других занятий (Vollmer & Mills, 1966).

Кодекс этики и профессионального поведения, разработанный колледжем профессиональных терапевтов (COT) и NPC, сформулирован для того, чтобы направлять О.Т. в их профессиональном поведении с точки зрения грамотного сочетания знаний, навыков и поведения.

Кодекс этики и профессионального поведения подразделяется на основные разделы:

Благополучие и автономия пользователей услуг, включая: обязанность проявлять заботу, благополучие, умственные способности, информированное согласие и конфиденциальность.

Предоставление услуг: равенство, ресурсы, профессиональный процесс, управление рисками и ведение документации.

Личная профессиональная честность: личные отношения с пользователями услуг, профессиональная честность, пригодность к практике, злоупотребление психоактивными веществами, личная прибыль или выгода, а также представление информации.

Профессиональная компетентность и обучение на протяжении всей жизни: профессиональная компетентность, делегирование полномочий, совместная работа, сочетание профессионального развития и практического обучения трудотерапии.

Создание и использование профессиональной доказательной базы.

Кодекс этики и профессионального поведения ввел в действие различные законы, на которых терапевт основывает свою практику, в том числе:

Закон о здравоохранении 1999 г. «Трудотерапевт» защищен законом и может использоваться только лицами, зарегистрированными в Совете медицинских профессий (HPC).

О.Персонал Т должен уважать права всех людей в соответствии с Законом о правах человека 1998 года.

Свод практических правил Закона 2005 года о умственной дееспособности гласит: «Человек должен считаться дееспособным, если не установлено иное.