Применение электромагнитных излучений в медицинской диагностике
Использование ЭМИ в медицинской диагностике развито менее широко, чем их применение в лечебных целях. Все диагностические методы основаны на измерении электрических параметров тканей и органов, величины поглощения и отражения падающей электромагнитной волны, а также собственных ЭМИ человека.
Радиочастотная и микроволновая плетизмогра фия .
Принцип регистрации объемных изменений в организме человека (плетизмография) при помощи ЭМИ основан на разни це электрических характеристик (электрической проводимости и диэлектрической проницаемости) тканей тела, например крови и мышц. Применение ЭМИ РЧ- и МКВ-диапазонов расширяет границы плетизмографических методов диагностики, поскольку позволяет создать бесконтактный метод регистрации изменения кровенаполнения глубоко расположенных органов человека.
Общий принцип РЧ- и МКВ-плетизмографии заключает ся в облучении ЭМИ пациента на уровне исследуемых орга нов или тканей с помощью передающей антенны. Приемная антенна располагается позади исследуемой области, где осуществляется регистрация прошедшей электромагнитной волны. Такое сочетание представляет трансмиссионный метод РЧ- и МКВ-плетизмографии, максимальная чувствительность которого достигается при расположении антенн на следующих расстояниях от поверхности тела человека: передающей — на 10-15см, приемной — на 0,5-1,0 см. При этом основная часть энергии ЭМИ проходит через участок тела в виде круга диаметром 5-7 см, что позволяет регистрировать изменение кровенапол нения сердца, процесс сокращения сердца и его желудочков. Благодаря РЧ- и МКВ-плетизмографии появилась возможность неинвазивно оценивать степень кровенаполнения легких, а так же измерять в них содержание жидкости.
|
|
|
Томография с использованием электромагнитных излучений.
Возможность получения реального изображения внутренних органов, а так же различать отдельные сечения и слои тела человека — томография — долгое время осуществлялось с помощью ионизирующих ЭМИ — рентгеновского излучения. Однако методы рентгеноскопии, как известно, могут оказаться фактором радиационной опасности для пациента и причинить ему вред.
Использование ЭМИ РЧ- и МКВ-диапазонов для получения изображения внутренних органов снижает для пациента возможный риск, что и послужило причиной их применения в томографии. Все методы томографии с использованием ЭМИ можно разбить на две группы: микроволновые вычислительные томогра фы (МКВ-томографы) и ядерно-магнитнорезонансные томографы (ЯМР-томографы).
Явление ЯМР было открыто в 1946 г. двумя группами американских физиков, возглавляемых Ф. Блохом и Э.М. Парселлом. Однако только в 1973 г. благодаря развитию методов ЯМР-спек-троскопии появилась возможность его использования для получения изображения тканей в ЯМР-томографах.
|
|
|
Медицинская диагностическая ЯМР-томография — метод получения изображений сечения тела человека, который основан на цифровой обработке сигналов от атомных ядер, находящихся в постоянном магнитном поле, после вывода их из устойчивого равновесия с помощью резонансной частоты в РЧ-диапазоне ЭМИ.
Эффект ЯМР состоит в избирательном (резонансном) поглощении ЭМИ РЧ-диапазона в постоянном магнитном поле ядрами атомов в результате их переориентации. Известно, что протоны атомных ядер обладают собственным моментом количества движения — спином. При этом собственный положительный заряд протона вращается вместе с ним и создает по закону электромагнитной индукции собственное магнитное поле. Таким образом, собственное магнитное поле протона сходно с полем постоянного магнита и представляет собой магнитный диполь, имеющий северный и южный магнитные полюсы.
Когда пациент помещается внутрь магнита ЯМР-томографа, где создано интенсивное постоянное магнитное поле (от 0,01 до 3,ОТл), все протонные магниты тела под его воздействием ориентируются в направлении внешнего поля, а магнитные оси каждого протона начинают вращаться вокруг направления внешнего магнитного поля. Это специфическое вращение называется прецессией, а его частота — резонансной частотой или частотой Лармора (рис. 6.4а).
|
|
|
Далее пациент подвергается облучению импульсным ЭМИ РЧ-диапазона, причем частоту выбирают таким образом, чтобы протоны в теле пациента могли поглотить часть энергии излу чения и изменить ориентацию своих магнитных полей относи тельно направления статического магнитного поля (рис.6.4б). Для того чтобы частота ЭМИ была равна ларморовской частоте протонов, т. е. для изменения ориентации магнитных моментов протонов магнитные поля протонов и магнитная составляющая ЭМИ должны иметь одинаковую частоту, находясь в резонансе.
Сразу же после прекращения облучения пациента протоны возвращаются в первоначальные состояния, излучая полученную энергию, и это переизлучение, являющееся магнитно-резонансным сигналом, обрабатывается компьютером и используется для реконструкции изображения среза
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 711; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!