Магнитно-резонансная томография

Рентгеновская компьютерная томография

Сканирование производится с помощью рентгеновского излучения. Получение изображения основано на поглощении рентгеновских лучей веществом, при этом разные ткани поглощают излучение по-разному. В классической рентгеноскопии и рентгенографии изображение получается на флюоресцирующем экране или на специальной фотопленке. Недостаток этих методик в том, что при прохождении рентгеновских лучей через несколько фрагментов коэффициенты ослабления последовательно увеличиваются, и каждый следующий фрагмент дает заметно меньший вклад в общую картину. Кроме того, соседние ткани часто имеют малые отличия в коэффициентах ослабления, а при возникновении очагов патологий происходят малые изменения этих коэффициентов. В итоге глубоко расположенный патологический очаг может оказаться неразличимым. Увеличение же начальной интенсивности крайне нежелательно, так как при этом увеличивается лучевая нагрузка на пациента.

Методом КРТ восстанавливается истинное изображение исследуемого объекта. В основе метода лежит идея австрийского математика И. Родона. Суть идеи заключалась в следующем. Если получить ряд проекций - "отображений" - исследуемого объекта (не наблюдаемого непосредственно), то с помощью определенной последовательности математических преобразований можно восстановить изображение объекта в целом. Исходя из экспоненциального закона ослабления рентгеновского излучения при прохождении через вещество, Родон разработал математический аппарат для восстановления изображений. Через несколько десятилетий А. Кормак усовершенствовал этот аппарат, а еще через несколько лет, в 1969 г., Г. Хаунсфилд создал первый в мире рентгеновский компьютерный томограф. За это изобретение Кормак и Хаунсфилд были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины. Действительно, компьютерные томографы обеспечили настоящий прорыв в медицинской диагностике. Сейчас эта техника продолжает развиваться и совершенствоваться высокими темпами. КРТ применяют для диагностики большого числа различных заболеваний – онкологических, сердечно-сосудистых и т.д.

Комплекс компьютерного томографа включает:

источник рентгеновского излучения (в некоторых современных моделях 2 источника)
детекторы излучения – несколько тысяч
высокопроизводительные компьютеры
сложное математическое обеспечение
системы расположения человека и установки координат съема информации
специализированные помещения с системами регистрации для медицинского персонала.

В обсуждаемых далее томографахиспользуются методы ядерной физики.Эти томографы отличаются от рентгеновского принципами получения первичной информации.Способы ее обработки такие же, как в РКТ.

Магнитно-резонансная томография

использует радиоспектроскопический метод ядерного магнитного резонанса – ЯМР. Само явление ядерного магнитного резонанса было открыто в 1946 г. Ф. Блохом и Р. Перселлом, за что они получили Нобелевскую премию по физике. Это явление заключается в том, что вещество, ядра которого имеют отличный от нуля магнитный момент, в сильном постоянном магнитном поле поглощают энергию слабого электромагнитного излучения в СВЧ диапазоне. Поглощение обусловлено переориентацией магнитных моментов ядер и переходом ядер на возбужденный энергетический уровень при выполнении условия резонанса:

hν = gβB,

где hν – СВЧ-квант, g и β – принятые в ядерной физике характеристики ядер (g – «ядерный g-фактор», определяемый структурой ядра, β – «ядерный магнетон»), В – индукция постоянного магнитного поля.

Более подробно о физических основах ЯМР см. лекцию «Свободные радикалы, их свойства и методы обнаружения в тканях организма» (хотя ЯМР не используется для обнаружения свободных радикалов, но физические принципы метода сходны с принципами ЭПР).

Параметры сигнала ЯМР определяются рядом характеристик исследуемого объекта, то есть зависят от его структуры и состояния. Они могут изменяться в зависимости от функционирования органа или при появлении патологии, что и позволяет использовать явление ЯМР для диагностики в медицине.

Первые ЯМР-томографы появились в 80-х годах XX века. За разработку метода МР-томографии П. Лотебур и П. Мэнсфилд получили нобелевскую премию по физиологии и медицине. Современные ЯМР-томографы имеют самое высокое пространственное разрешение из всех существующих видов томографов. Другое их чрезвычайно существенное преимущество – отсутствие лучевой нагрузки на пациента и персонал, так как в методе не используются радионуклиды.