Техника - молодёжи 1985-06, страница 51

даже в живой мозг, ткани соседних областей которого различаются по плотности столь незначительно, что на обычных рентгеновских снимках их изображение сливается.

Увеличение быстродействия современного томографа дает возможность получать томограммы непосредственно в момент исследования. Врач по своему усмотрению имеет возможность выбирать интересующие его плоскости во время работы аппарата. Повышается, таким образом, эффективность обследования.

Вычислительная томография удобна еще и тем, что обработанные на ЭВМ томограммы сохраняются в ее электронной памяти сколь угодно долго, так что в любой момент можно сравнить снимки пациента, сделанные в разное время.

Один из видов вычислительной томографии — эмиссионная. Ее особенность в том, что источник излучения в виде раствора, содержащего слабую дозу радиоактивных изотопов, вводят больному, а регистрирующие датчики располагают вокруг него. Изотопы в разных количествах накапливаются в различных органах и тканях. После обработки сигналов на экране ЭВМ формируется изображение сечения, яркость той или иной точки которого зависит от уровня концентрации радиоактивных изотопов.

К сожалению, подобные методы небезопасны и для больных, и для медицинского персонала. Снимать такие томограммы часто нельзя, ибо превысится допустимая для человека доза облучения. Поэтому очень заманчиво заменить рентгеновское или гамма-излучение безвредным, скажем, ультразвуковым. Тем более что зарегистрировать изменение скорости ультразвука в тканях можно даже тогда, когда они отличаются по плотности совсем незначительно. Но задача получения ультразвуковых томограмм натолкнулась на серьезные трудности. На границе раздела тканей с различной плотностью ультразвуковые волны каждый раз преломляются в отличие от рентгеновских лучей. Поэтому путь, по которому ультразвук проходит через тело от источника к детектору, бывает сильно искривлен. Использовать преобразования Радона в этом случае нельзя. Пока ультразвуковые томографы успешно применяются только для исследования мягких тканей, например молочной железы, где искривлением луча можно пренебречь, так как эти ткани незначительно отличаются по плотности.

НА АВАНСЦЕНЕ — ЯМР-ТОМОГРАФ

Томограмма дает гораздо более информативную картину, чем то, что, скажем, предстает перед хирургом,

делающим операцию. Однако ее возможности еще далеко не исчерпаны. Сегодня благодаря появлению нового метода медицинской диагностики — ЯМР-томографии исследователь получил возможность не только увидеть отдельные органы, но и пронаблюдать за происходящими в них физиологическими и биохимическими процессами.

Явление ЯМР — ядерного магнитного резонанса — было обнаружено и объяснено американскими учеными Ф. Блохом и Э. Перселлом в 1946 году. Суть его в следующем.

Атомные ядра с нечетным числом нуклонов (протонов и нейтронов) можно представить в виде крошечных «магнитиков» (волчков), обладающих магнитным моментом. Такие ядра вращаются вокруг своей оси, то есть обладают собственным моментом вращения — спином. В обычном состоянии «магнитики» расположены хаотично. Но если их поместить в постоянное магнитное поле, они выстраиваются в направлении его силовых линий. При этом «магнитики» прецес-сируют — их ось вращения описывает небольшой конус (так ведет себя механический волчок перед тем, как упасть). Частота прецессии, а для каждого вида ядер она своя, тем больше, чем выше напряженность магнитного поля. На такой, как говорят физики, резонансной частоте ядра могут поглощать подаваемую извне энергию возбуждающих электромагнитных колебаний, имеющих ту же (резонансную) частоту. При этом «магнитики» отклоняются от положения, в котором они были первоначально ориентированы постоянным магнитным полем. С прекращением «подкачки» ядра постепенно возвраща-

Постоянное магнитное поле «закодировано» так, что при подаче извне возбуждающего злектромагнитного импульса на той или иной частоте возбуждается ядерный магнитный резонанс в определенном тонком слое.

ются в прежнее состояние, самопроизвольно излучая полученную энергию, которую можно зарегистрировать прибором. Это и есть сигнал ЯМР. Его величина соответствует концентрации протонов — ядер атомов водорода — в исследуемом объекте Так как организм человека более чем на ³/₄ состоит из молекул воды (содержащих протоны), по их распределению можно построить изображение внутренних органов. Но, оказывается, это еще далеко не вся информация, которую позволяет получить метод ЯМР.

Возвращение «магнитиков» в исходное состояние после прекращения подачи энергии характеризуется так называемыми временами продольной и поперечной релаксации (в переводе с латинского — восстановление) Оба параметра зависят от вида и состояния тканей объекта и несут важную информацию о них. Так, еще в экспериментах на образцах тканей человека и животных было обнаружено, что по времени продольной релаксации злокачественные опухоли и нормальные ткани сильно различаются. Так что ЯМР-томографы можно применять и для диагностики онкологических заболеваний.

Для получения изображения сечений объекта — томограмм — существует около двух десятков различных методов. Основа каждого из них — формирование магнитного поля, напряженность которого заданным образом меняется в пространстве. Зная, как «закодировано» магнитное поле, можно «расшифровать» сигнал ядерного магнитного резонанса в каждой точке исследуемого объекта и построить его изображение. Причем оно может быть плоским, двухмерным, и объемным, трехмерным.

Вредных влияний, как показали исследования, даже сильное магнитное поле ЯМР-томографа на пациента не оказывает. Поэтому в отличие от рентгеновского ЯМР-обследо-вание можно повторять много раз. Это позволяет за короткое время проводить большой объем исследований.

Современный ЯМР-томограф включает следующие функциональные системы. Магнитная необходима для получения постоянного магнитного поля с большой однородностью. Радиочастотная обеспечивает формирование, прием и предварительную обработку радиочастотных импульсов. Система управления магнитным полем позволяет его «кодировать». Вычислительно-отображающий комплекс выполняет операции сбора данных, обработки и отображения информации, а также управляет режимами работы ЯМР-томографа. По мнению специалистов, это самое сложное, но и самое информативное устройство медицинской техники за всю ее историю.

48