Техника - молодёжи 1990-05, страница 34

производством заняты десятки фирм. Каждый КТ стоит в среднем 800 тыс. долларов.

Один из последних успехов КТ — выявление поражений головного мозга у больных СПИДом, проявляющихся в расширении желудочков, «усыхании» извилин, а также в ряде более мелких нарушений, которые тем не менее хорошо фиксируются. Новые признаки официально включены в синдром этой болезни.

Компьютерная томография используется не только в медицине, но все шире и в других областях науки, например, в антропологии и археологии. С ее помощью удалось рассмотреть внутреннее строение черепа детеныша обезьяночеловека, найденного еще в 20-е годы в Южной Африке и давшего название «австралопитеков» нашим отдаленным предкам. КТ, в частности, позволил уточнить его возраст.

Не менее интересный объект нашли себе специалисты Бригхмовского женского госпиталя в Бостоне. С помощью большого компьютерного томографа СОМАТОМ фирмы «Сименс» они просветили древнеегипетскую мумию 30-летней певицы и танцовщицы Тебес, жены придворного брадобрея Несптаха. «С мумиями приятно иметь дело, потому что они никуда не торопятся и не жалуются, что их заставляют ждать»,— одобрительно говорил после исследования врач М. Маркс.

Временно уступить мумию для обследования уговорили городской Музей изящных искусств, который получил ее в дар еще в 1872 году. Древние египтяне полагали, что средоточие человека — сердце, и поэтому мозг, как не очень важный орган, удаляли, к великому сожалению современных исследователей, которым лишь по поражению костей черепа удалось установить, что молодая женщина погибла от мозговой опухоли. Для археологов было очень важным то, что большая апертура рамы сименсовского томографа (70 см) позволила получить «разрезы» мумии прямо вместе с саркофагом. Д'Ора, египтолог из музея, сказал: «КТ показал множество мельчайших деталей, и теперь с большой достоверностью можно представить все убранство мумии». А Маркс добавил, что был бы не против, если его кто-нибудь столь же тщательно исследует через пару тысяч лет.

Сейчас, когда появились компьютерные томографы четвертого поколения, между фирмами вовсю идет борьба за качество и эффективность продукции. Здесь немало преуспела американская «Тикер интернейшнл». Ей удалось уменьшить габариты установки, снизить рабочее напряжение и электрические помехи, а главное — за счет резко повышенного количества детекторов и оригинальной вычислительной системы добиться весьма качественного изображения.

ОТ РЕНТГЕНА — К СОБСТВЕННОМУ РАДИОИЗЛУЧЕНИЮ

Из краткого описания метода КТ вы, наверное, поняли, что вся его суть — не столько в рентгеновских изображениях, сколько в их компьютерной обработке. Сами изображения можно получать за счет любого другого излучения. Используя явление ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), ученые научились формировать томограммы с помощью излучения атомов организма.

История ЯМР-томографии началась довольно давно. Пожалуй, ее можно вести также с Нобелевской премии, которую еще в 1952 году получили американцы Ф. Блох, работавший в Беркли, и Э. Перселл, сотрудник Гарвардского университета. В редакцию журнала «Физикал ревью» их статьи об открытии явления ЯМР летом 1946 года пришли одновременно. О сути явления и его использовании в томографии — см. «ТМ» № 6 за 1985 год.

Магнитный спин вращающегося ядра атома — величина векторная, и в обычных условиях подвержен хаотическим колебаниям — точно так же, как покачивается (прецессирует) ось вращения волчка. Если приложить внешнюю энергию (радиоимпульс), спины ядер могут сильно отклоняться, но, едва воздействие прекращается, атомные волчки тут же «выпрямляются», стараясь восстановить направления своих осей. Подобный возврат называется в физике релаксацией, то есть расслаблением. При этом спины ядер «сбрасывают напряжение», и затраченная энергия высвобождается опять-таки в виде радиосигнала, который нетрудно зарегистрировать. Все сигналы, испускаемые релаксирующими ядрами атомов, распределены по спектру радиочастот. Это и понятно: ведь одни спины отклонились при подаче импульса сильнее, а другие слабее, значит, и при релаксации они будут возвращать разные порции энергии, имеющие разные частоты. Вот почему метод ЯМР назван радиоспектроскопическим.

Легче всего отклонить спин ядра атома водорода, в котором всего один протон. К тому же этих атомов в тканях организма (они на 85% состоят из воды) более чем достаточно. Фиксируя их излучение, можно получать радиоизображения органов, которые «визуализируются» компьютером после математической обработки. Так формируется изображение безо всякого внешнего источника излучения (нужен только инициирующий радиоимпульс), а это, конечно, очень удобно.

Компьютерное «раскрашивание» в искусственные электронные цвета резко повышает информативность ЯМР-сним-ков. Обычно спектр цветов задают по шкале плотности ядер атомов водорода. При этом кость выглядит голубой (наименьшее содержание свободной воды), а полости желудочков, где много жидкости,— красными.

Правда, для ЯМР-анализа необходимы сильные и притом очень однородные и стабильные внешние магнитные поля — чтобы перед подачей радиоимпульса выстроить все спины строго в одном направлении. Идеальны с этой точки зрения сверхпроводящие электромагниты, работающие при температуре жидкого гелия. Их применение, да еще в сочетании с мощными компьютерами, чрезвычайно удорожает всю установку.

И тем не менее преимущества ЯМР-томографов неоспоримы. Это стало особенно ясно, когда американский врач Р. Дамадиан показал, что намагниченность протонов, вернее скорость ее измерения, в здоровой ткани больше, чем в опухолевой. Поэтому при компьютерном раскрашивании можно давать здоровую ткань в синем цвете, а опухолевую, в которой много новообразованных кровеносных сосудов,— в красном, что облегчает хирургу точную локализацию опухоли перед операцией.

В 1977 году были получены первые ЯМР-томограммы руки, а в 1983 году журнал «Тайм» показал на своих страницах томограф для головы и цветные сечения мозга человека. На подобных изображениях сейчас очень хорошо просматривается, например, так называемая лимбическая извилина, отвечающая у нас за эмоции, аппетит, сексуальное влечение и т. д. Можно заглянуть в мозг больного с ишемическим инсультом или кровоизлиянием, притом увидеть не только степень поражения ткани, но и ее биохимическую способность к восстановлению. Такая информация крайне необходима врачам для выбора правильного метода лечения.

Кроме ядер водорода ЯМР-сигналы можно получать (хотя и с большим трудом и затратами) от ядер атомов фосфора. Но зато этот элемент, входящий в состав аденозинтрифосфор-ной кислоты,— непременный участник энергетических процессов в наших клетках. В Питтсбургском университете доктор Б. Чэнс впервые использовал фосфорный ЯМР-томограф для диагностики дистрофии мышц, а также для изучения энергозатрат при мышечной работе. А в прошлом году удалось посмотреть на главную мышцу организма — сердечную. Сегодня ЯМР-то-мографы могут формировать трехмерные изображения сердца и других органов (см. «ТМ» № 12 за 1988 г.). При этом легко различаются участки нормальной и ишемической, то есть испытывающей кислородное голодание, мышечной ткани. Проясняется механизм функционирования сердечной мышцы, что важно для разработки искусственного сердца в будущем. Единственным недостатком этого замечательного метода остается высокая цена аппаратов.

Стоимость обычного ЯМР-томографа достигает полутора млн. долларов. Более совершенные установки обходятся еще в два раза дороже. До тридцати

31