Томография

Компьютерная томография

И з о б р а ж е н и я с р е з о в К Т и д е н т и ч н ы нативным рентгеновским снимкам. Для оценки плотности визуализируемых методом КТ структур используется шкала ослабления рентгеновского излучения, получившая название шкалы Хаунсфилда ( е ё в и з у а л ь н ы м о т р а ж е н и е м н а мониторе является чёрно-белый спектр изображения). Диапазон единиц шкалы («денситометрических показателей, англ. Hounsfield units»), соответствует степени ослабления рентгеновского излучения анатомическими структурами. Средний показатель в шкале Хаунсфилда (0 HU) с о о т в е т с т в у е т п л о т н о с т и в о д ы ,

о т р и ц а т е л ь н ы е в е л и ч и н ы ш к а л ы соответствуют воздуху и жировой ткани,

п о л о ж и т е л ь н ы е — м я г к и м т к а н я м , к о с т н о й т к а н и и б о л е е п л о т н ы м

веществам (металл).

Компьютерная томография

Черно-белый спектр изображения можно применять как в широком диапазоне «окне» д е н с и т о м е т р и ч е с к и х п о к а з а т е л е й (визуализируются структуры всех плотностей, однако невозможно различить структуры, близкие по плотности), так и в более-менее узком с заданным уровнем его центра и ширины («легочное окно», «мягкотканное окно» и т. д.; в этом случае теряется информация о структурах, плотность которых выходит за п р е д е л ы д и а п а з о н а , о д н а к о х о р о ш о различимы структуры, близкие по плотности). Проще говоря, изменение центра окна и его ширины можно сравнить с изменением я р к о с т и и к о н т р а с т н о с т и и з о б р а ж е н и я соответственно. Так же доступны методы к о н т р а с т и р о в а н и я а н а л о г и ч н ы е д л я рентгеновского исследования – усиленное КТ.

Компьютерная томография

Окончательная пространственная реконструкция

Магнитно-резонансная томография

1971 - Реймонд Дамадьян патент на МРТ и создатель первого МРТ сканера 1973 - Пол Лотербур, позже Питер Мэнсфилд - 2003 Нобелевская премия

Способ получения томографических изображений с использованием явления ядерного магнитного резонанса.

Вначале этот метод назывался ядерно-магнитно резонансная томография (ЯМР-томография). Но потом, чтобы не пугать публику, убрали упоминание о "ядерном" происхождении.

Магнитно-резонансная томография

основные принципы – МАГНЕТИЗМ - спин

Вся магия МРТ начинается с квантовой физики, откуда берет свое начало термин спин, применяемый к элементарным частицам. Спином называют собственный момент импульса частицы. Момент импульса характеризует количество вращательного движения, то есть спин характеризует тот факт, что частицы ведут себя так, будто бы они вращаются вокруг своей оси. Частицы похожи на маленькие волчки и ведут себя очень похожим образом. Спин задает направление частицы, как бы делает ее ориентированной так же, как ось волчка задает

для волчка выделенное направление. Спин может реагировать на толчки так же, как это делает волчок, если толкать его в сторону, и вообще ведет себя подобно миниатюрным гироскопам.

Магнитно-резонансная томография

основные принципы - МАГНЕТИЗМ

Если частица заряжена, например протон, то у вращающейся заряженной частицы должен быть

магнитный момент. Так и происходит, частицы представляют собой миниатюрные магниты. Они могут переворачиваться во внешнем магнитном поле, притягиваться или отталкиваться — все как настоящие магниты. А это означает, что упрощенно, ядра водорода (самого распространённого элемента) можно рассматривать как очень маленькие магниты, имеющие северный и южный полюс. И стоит ли упоминать, что в теле человека атомов водорода просто море (около 68%). Однако мы не притягиваем к себе железки и становится очевидно, что все эти маленькое «магниты» уравновешиваются между собой и остальными частицами, и общий магнитный момент тела практически равен нулю.

Магнитно-резонансная томография

основные принципы - МАГНЕТИЗМ

В обычных условиях спины и магнитные моменты протонов ориентированы хаотически. Однако приложив внешнее магнитное поле, можно вывести эту систему из равновесия и протоны (не все конечно) поменяют свою пространственную ориентацию в соответствии с направлением силовых линий поля - либо сонаправленно, либо противоположно направленно магнитному полю. Причём во втором случае их энергия будет выше

Магнитно-резонансная томография

основные принципы – МАГНЕТИЗМ – энергетические уровни

Частица во внешнем магнитном поле может подвергаться переходу между двумя энергетическими состояниями с высокой и низкой энергией

Магнитно-резонансная томография

основные принципы – РЕЗОНАНС - релаксация

Если во внешнем магнитном поле воздействовать на протоны радиоволной с ларморовой частотой, то возникнет резонанс, и частица на нижнем энергетическом уровне поглощая фотон, оказывается на верхнем энергетическом уровне. Тут и начинается самое интересное — после прекращения воздействия РЧ, частицы снова стремятся прийти к низкоэнергетическому состоянию (релаксируют),

при этом, излучая фотоны (из которых и состоит радиоволна). Это и называется эффектом ядерного магнитного резонанса.

Иначе говоря, протоны превращаются в огромный массив, попеременно сменяющихся радиоприемников и радиопередатчиков, сигнал с которых можно поймать, локализовать и построить картину распределения атомов водорода в веществе.