|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Tomograf. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI), jądrowego rezonansu magnetycznego (NMRI) lub rezonansu magnetycznego (MRI) to główne narzędzie obrazowania medycznego stosowane w radiologii do szczegółowego obrazowania struktur wewnętrznych i narządów człowieka. Tomograf zapewnia dobry kontrast między różnymi tkankami miękkimi ciała, dzięki czemu jest szczególnie przydatny w diagnostyce mózgu, mięśni, serca i nowotworów w porównaniu z innymi metodami obrazowania medycznego, takimi jak rentgenowska tomografia komputerowa (CT) lub radiografia. W przeciwieństwie do skanera CT lub tradycyjnego aparatu rentgenowskiego, skaner MRI nie wykorzystuje promieniowania jonizującego. Zamiast tego używa potężnych pól magnetycznych, aby wyrównać namagnesowanie niektórych atomów w ciele, a następnie wykorzystuje pola o częstotliwości radiowej, aby systematycznie zmieniać kierunek tego namagnesowania. Prowadzi to do pojawienia się rejestrowanego przez skaner wirującego pola magnetycznego i pozwala na zbudowanie obrazu skanowanego obszaru ciała. Skaner rezonansu magnetycznego wykorzystuje stosunkowo nową technologię. Pierwsze obrazy z tomografów opublikowano w 1973 r., a pierwszy przekrój poprzeczny żywej myszy w styczniu 1974 r. Pierwsze badania na ludziach zostały opublikowane w 1977 roku. Dla porównania pierwsze zdjęcie rentgenowskie człowieka wykonano w 1895 roku.
Wśród metod diagnostycznych, które pojawiły się w ostatnich latach, szczególnie pouczające są tzw. metody intraskopowe, rentgenowska tomografia komputerowa, tomografia jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR) i spektroskopia NMR oraz pozytonowa tomografia emisyjna (PET). naukowcy medyczni. Kiedy podejrzany obszar lub narząd zostaje oświetlony impulsem laserowym, odpowiedź widmowa - rodzaj sygnatury optycznej - tkanki nowotworowej różni się znacznie od odpowiedzi tkanki prawidłowej. Tomografia komputerowa jest obecnie najbardziej znanym przykładem obrazowania trójwymiarowego. Konwencjonalne metody, nawet przy bardzo dobrej lampie rentgenowskiej i ultraczułej kliszy, dają rozmyty i bardzo „zaszumiony” obraz, w dodatku tylko dwuwymiarowy, więc jego prawidłowa interpretacja to osobna nauka. "Metody diagnostyczne dokonały w ostatnich latach bezprecedensowego skoku", mówi akademik Ternovoy, "dzięki technologii komputerowej. Około 20 lat temu powstał tomograf komputerowy rentgenowski i stało się możliwe badanie struktury ludzkiego mózgu bez otwieranie czaszki, a obecny sprzęt ma takie właściwości, że można bezpośrednio obserwować np. bijące serce.Dlatego tradycyjna, inwazyjna diagnostyka („inwazja” oznacza „penetrację”) stopniowo odchodzi w przeszłość. , za pomocą tomografu rezonansu magnetycznego narządy wewnętrzne są widoczne w działaniu nawet bez wprowadzenia środków kontrastowych, które „obrysowują ich kontury. ... Zasada jego działania opiera się na dwóch banalnych faktach: po pierwsze, organizm ludzki składa się głównie z wody, a jej cząsteczki tworzą wiązania chemiczne z białkami i innymi strukturami, które są różne w różnych tkankach; po drugie, cząsteczka wody jest dipolem. W ciele te dipole są oczywiście zorientowane losowo, a ponadto obracają się. Ale jeśli dana osoba zostanie na krótko umieszczona w polu magnetycznym (dość silnym, ale nie tak silnym, aby stwarzać zagrożenie dla zdrowia), wszystkie cząsteczki wody zwracają się „twarzą” w kierunku jego linii sił. Następnie przykładana jest specjalna częstotliwość radiowa - dodaje ona dipoli dodatkowej energii i odchyla je od orientacji nadanej przez pole magnetyczne pod takim czy innym kątem. Właściwie chodzi o to, że kąty są różne, ich wielkość zależy od wewnętrznej struktury narządu lub tkanki, a także - co szczególnie ważne - od obecności patologii. Zewnętrzny impuls radiowy podawany jest tylko na chwilę, ale to wystarczy. Następnie cząsteczki wody wracają do swojej poprzedniej pozycji, ustawiając się ponownie w polu magnetycznym. Jednocześnie zrzucają nadmiar energii – specjalne cewki ją rejestrują (nawet jeśli jest bardzo mała!). Otrzymane dane przesyłane są do komputera, gdzie są przetwarzane...” W przeciwieństwie do tradycyjnych metod rentgenowskich, tomografia to wolumetryczna rekonstrukcja narządów wewnętrznych na podstawie danych liczbowych charakteryzujących fizyczne właściwości tkanek. Na przykład na tomografie MRI można uzyskać trójwymiarowy obraz płodu. Lekarz może zbadać najdrobniejsze szczegóły, przekształcić obraz w dowolny sposób, może też łatwo go skompresować, zarchiwizować, przesłać kanałami komunikacyjnymi do telekoncylii itp. Podczas badania na tomografie rentgenowskim pacjent kładzie się na stole tak, aby część ciała, której obraz jest wymagany, znalazła się w okrągłym otworze w ramie tomografu. W górnej części ramy znajduje się zwykle źródło promieniowania rentgenowskiego oraz kolimator - urządzenie, które zamienia rozbieżną wiązkę promieni na cienki, ukierunkowany strumień. W dolnej części ramy znajduje się linia detektorów rentgenowskich, jakby zastępująca folię. W razie potrzeby lekarz może wstępnie wprowadzić do organizmu pacjenta substancję chemiczną, która poprawia kontrast wizualny między badanym narządem a otaczającymi tkankami. Gdy źródło promieniowania rentgenowskiego jest włączone, promienie cienkie jak ołówek przechodzą przez ciało, a dane zarejestrowane przez detektor są przesyłane do komputera. Ponieważ ramka obraca się wokół pacjenta, proces ten jest wielokrotnie powtarzany, a za każdym razem dane z detektorów, odpowiadające zestawowi różnych pozycji, są przetwarzane przez komputer.
Dzięki algorytmowi matematycznemu opartemu na transformacji Radona znanej w klasycznej geometrii całkowej, zestaw odczytów numerycznych detektorów zamienia się w obraz na ekranie. Tomografia magnetycznego rezonansu jądrowego (tomograf NMR) jest zwykle rurką zawierającą długi cylindryczny magnes i uzwojenia, w których wzbudzany jest prąd odpowiadający wysyłanym i odbieranym sygnałom RF. Mówiąc ściśle, rezonans magnetyczny jest zjawiskiem czysto kwantowym, a do jego wyjaśnienia konieczne jest zastosowanie standardowych koncepcji mechaniki kwantowej. Istotą tego zjawiska jest to, że silne, stałe pole magnetyczne wytworzone przez cylindryczny magnes wytwarza losowo zorientowane spiny jąder atomów wodoru w ciele pacjenta wzdłuż jednego kierunku, tak jak opiłki żelaza układają się wzdłuż niewidocznych linii pola w pobliżu magnesu. Kiedy specjalnie wzbudzony - sondujący - impuls o częstotliwości radiowej przechodzi przez komorę-rury tomografu, pole magnetyczne impulsu, choć słabe, to jednak na pewien czas nieznacznie odchyla zbieżne spiny z danego kierunku i zaczynają one oscylować, ponieważ powiedzmy, aby przejść, wokół kierunku silne pole magnesu trwałego, jak wirujący bączek, który jest delikatnie szturchnięty. W tym samym czasie jądra atomów rezonują, to znaczy emitują również słaby sygnał radiowy, który mogą być wykryte przez czułe detektory. Po wyłączeniu sondującego impulsu RF spiny powracają do stanu uporządkowanego, a sygnał generowany przez jądra zanika. Do czasu tego rozpadu i innych cech sygnału przetwarzanego przez komputer można ocenić skład chemiczny i właściwości biologiczne tkanek. Dla każdego punktu obrazu na ekranie zbierane są i uśredniane dane z rezonujących jąder wodoru (protonów) w badanym narządzie wewnętrznym, a każdej uzyskanej wartości przypisywany jest własny kolor. W rezultacie regiony o różnej gęstości protonów i odpowiednio niejednorodne tkanki są oznaczone różnymi kolorami. W przeciwieństwie do badania rentgenowskiego metoda NMR jest całkowicie nieszkodliwa i gwarantuje znacznie lepszy kontrast między różnymi typami tkanek, co ułatwia odróżnienie obszarów zdrowych od chorych. Tomografia NMR jest szczególnie z powodzeniem stosowana w diagnostyce patologii ośrodkowego układu nerwowego i układu mięśniowo-szkieletowego, a także do rozpoznawania guzów na tle zdrowych tkanek. Jednak tomografia NMR zyskuje nowe pozycje. Obiecująca metoda diagnozowania płuc za pomocą na przykład tomografii MRI została opracowana w Niemczech. Został on zaprezentowany na wystawie „Expo-2000” w Hanowerze i został wysoko oceniony przez specjalistów i prasę. W celu diagnozy chorób płuc niemieccy lekarze każdego roku wykonują dwadzieścia jeden milionów prześwietleń. Jednak te obrazy nie są wystarczająco kontrastowe, a promieniowanie rentgenowskie jest szkodliwe dla organizmu. Kolejną rzeczą jest tomografia MRI. W wielu chorobach przebiegających z niewydolnością oddechową, takich jak astma czy rozedma płuc, tomograf NMR daje obraz niedostatecznie wyraźny – ze względu na niewielką gęstość tkanki płucnej. A tak ważna dla diagnozy lekka substancja, jak tlen i azot, w ogóle się nie rejestruje. Dlatego naukowcy próbują ulepszyć obrazowanie płuc, zachęcając pacjentów do wdychania nieszkodliwych gazów jako środka kontrastowego. Szczególnie obiecujące są spolaryzowane gazy rzadkie. Testy wykazały, że nasycenie nimi płuc pozwala uzyskać wyraźny obraz. Lepsze namagnesowanie spolaryzowanych gazów obojętnych w porównaniu z wodorem ułatwia pracę tomografu. Dzięki temu lekarze mogą nie tylko wcześnie zdiagnozować astmę, mukowiscydozę i inne choroby płuc, ale także dodatkowo sprawdzić skuteczność leczenia. W Niemczech podwaliny nowej metody położyli Ernst Wilhelm Otten i Werner Geil z Instytutu Fizyki Uniwersytetu w Moguncji. Otten i Gail wybrali hel-3 jako środek kontrastowy do swoich eksperymentów. Ich zdaniem ksenon nie jest tutaj zbyt odpowiedni, ponieważ jest wchłaniany przez krew i ma działanie narkotyczne na pacjentów. I tak, używając skanera MRI i spolaryzowanego helu-3 jako środka kontrastowego, Otten i Geil wraz z radiologiem z Moguncji Manfredem Thelenem i ekspertami z Niemieckiego Ośrodka Badań nad Rakiem w Heidelbergu w końcu uzyskali wyraźny obraz powietrza dystrybucja w płucach. Nowa metoda w eksperymencie z jedną trzydziestoletnią osobą pozwoliła na stwierdzenie objawów starej już rozedmy płuc. I to pomimo tego, że choć osoba paliła, czuła się całkowicie zdrowa i nie narzekała na płuca. Innym przykładem jest zastosowanie skanera NMR do diagnozowania zawału zamiast cewnika sercowego. Badanie serca za pomocą EKG, ultradźwięków i napromieniowania izotopami promieniotwórczymi nie zawsze prowadzi do zadowalających wyników. W takich przypadkach diagnoza jest często wskazana za pomocą cewnika sercowego, który wprowadza się do serca przez naczynia krwionośne. Stanowi to poważne obciążenie dla ciała pacjenta, a wielu pacjentów woli nowe, najnowocześniejsze, nieszkodliwe dla człowieka pola magnetyczne od tradycyjnej metody: serce jest „prześwitowane” przez tomograf jądrowego rezonansu magnetycznego. Poprzednie modele tomografów NMR, ze względu na zbyt długie okresy pomiarowe, dawały obrazy niewystarczająco wyraźne (serce ciągle bije, a obraz „długa ekspozycja” jest rozmazany). Najnowsze urządzenia, ulepszony sprzęt i oprogramowanie pozwalają na robienie dość wyraźnych zdjęć serca pomiędzy uderzeniami serca. „Dokładność jest teraz wyraźnie lepsza niż w przypadku poprzednich metod nieinwazyjnych", wyjaśnia Eike Nagel z Niemieckiego Centrum Kardiologicznego w Berlinie. „Dzięki tej technice liczbę badań z cewnikiem sercowym można zmniejszyć o co najmniej 20 procent". A według optymistów – połowa. Jako wszechstronne narzędzie diagnostyczne, MRI obrazuje przestrzennie serce i duże tętnice, mierzy ukrwienie i rozpoznaje martwą tkankę. Delikatna, nowoczesna metoda nadaje się zarówno do profilaktyki, jak i leczenia pacjentów z sercem. Tomografia MRI ratuje pacjentów z sercem przed niepotrzebnym stresem. Za pomocą tej metody można przewidzieć, czy rozszerzenie naczynia lub operacja zespolenia w ogóle zapowiada sukces. Pokazali to naukowcy z Northwestern University w Chicago w swoich badaniach klinicznych. Bardzo ważne jest, aby nowa technika mogła uchronić wielu młodych pacjentów przed niebezpiecznymi interwencjami. Silne pola magnetyczne, na które narażeni są badani, są praktycznie nieszkodliwe – przynajmniej według współczesnej nauki. Alternatywne metody, na przykład komputerowa i pozytonowa tomografia emisyjna, działają wręcz przeciwnie, z substancjami niebezpiecznymi dla organizmu - promieniami rentgenowskimi i izotopami promieniotwórczymi. Swoisty boom przeżywa tomograficzna profilaktyka chorób układu krążenia w stolicy Tajwanu, Tajpej. Niedawno otwarto tam specjalne centrum egzaminacyjne, w którym około półgodzinne badanie serca i naczyń krwionośnych za pomocą tomografu NMR kosztuje tysiąc dolarów, a okulary wideo i przyjemna muzyka pomagają pacjentom się zrelaksować… Autor: Musskiy S.A.
▪ Zmywarka
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Catapult-railgun dla myśliwców ▪ Geny zegara zmieniają się wraz z wiekiem ▪ Inteligentny zegarek dla dzieci Garmin Bounce ▪ Płynny metal zapamiętuje swój pierwotny kształt
▪ sekcja witryny Technologia fabryczna w domu. Wybór artykułu ▪ artykuł Szkoła oszczerstw. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Piłowanie produktów mięsnych. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Lutowanie nichromu i aluminium. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony