Вопрос 1) Рентгеновская компьютерная томография. Рентгеновская компьютерная томография (ркт)
 Скачать 1.68 Mb.
|
|
ВОПРОС 1) Рентгеновская компьютерная томография. Рентгеновская компьютерная томография (РКТ) — томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием технологии рентгеновского излучения. Компью́терная томогра́фия - метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта, был предложен в1972 году Годфри Хаунсфилдом и Алланом Кормаком, удостоенными за эту разработку Нобелевской премии. Метод основан на измерении и сложной компьютерной обработке разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. Физической основой метода является экспоненциальный закон ослабления излучения, который справедлив для чисто поглощающих сред. В рентгеновском диапазоне излучения экспоненциальный закон выполняется с высокой степенью точности, поэтому разработанные математические алгоритмы, были впервые применены именно для рентгеновской компьютерной томографии. Современный компьютерный томограф представляет собой сложный программно-технический комплекс. Номер поколения томографов (первое, второе, третье, четвертое и т.д.) связан с типом конструкции системы "трубка-детектор". Трубка испускает тонкий, коллимированный, веерообразный пучок рентгеновских лучей, перпендикулярный длинной оси тела. Этот пучок может быть достаточно широким и охватывать весь диаметр тела. Регулировкой коллимации можно менять его толщину, например от 1 до 10 мм. Соответственно варьирует и толщина исследуемого среза ткани. Пропускаемый через пациента пучок рентгеновских лучей фиксируется не пленкой, а системой специальных детекторов. В качестве детекторов используются либо кристаллы различных химических соединений (например, йодид натрия), либо полые камеры, наполненные сжатым ксеноном. Рентгеновские фотоны генерируют в детекторах электрические сигналы. Чем сильнее интенсивность достигшего детектора первичного луча, тем сильнее электрический сигнал. Фиксируя интенсивность пропущенного излучения можно рассчитать ослабление первичного луча. КТ-детекторы примерно 100 раз чувствительнее рентгеновской пленки при определении различий в интенсивности излучения; таким образом, они точно так же чувствительнее и при определении различий в ослаблении. ИЛИ (1 инфа с ее конспектов, а 2 – с инета) Рентгеновская компьютерная томография, представляет собой процедуру клинической визуализации, при которой обработанные в компьютере рентгеновские лучи применяются для получения томографических изображений или «срезов» конкретных областей тела пациента. Полученные изображения поперечного сечения используются для диагностических и терапевтических целей в различных отраслях медицины. Цифровая обработка используется для формирования трехмерного изображения внутренних органов и тканей из многочисленных двухмерных рентгеновских снимков, сделанных при движении вокруг оси вращения. Компьютерная томография предоставляет информацию, которую можно обрабатывать и исследовать в ходе процесса, известного как «сквозной просмотр». Процесс позволяет увидеть и зафиксировать различные структуры организма благодаря их способности блокировать рентгеновский луч в разной степени. Изначально врачи использовали двухмерные рентгеновские изображения, генерируемые в продольной или поперечной плоскостях. Современные сканеры позволяют получить данные, которые могут быть переформатированы в различные плоскости и даже способны продемонстрировать объемные трехмерные (3D) структуры. ВОПРОС 2 )Взаимодействие света с веществом (кратко) При распространении света в веществе возникают следующие явления. Во-первых, изменяется скорость распространения, причем, скорость распространения зависит от длины световой волны. Это явление называется дисперсией. Во-вторых, часть энергии световой волны теряется. Это явление называется поглощением или абсорбцией света. Наконец, при распространении света в оптически неоднородной среде возникает рассеяние света на пространственных неоднородностях среды. Вопрос 3) Взаимодейтсвие рентгеновского излучения с веществом При падении на тело рентгеновского излучения оно в незначительной части отражается от его поверхности, но в основном проходит вглубь массы тела, где, взаимодействуя с электронами атомов вещества, поглощается и рассеивается, частично может проходить тело насквозь. При этом в зависимости от соотношения энергии h фотона имеют место три главных процесса: когерентное рассеяние, комптон – эффект и фотоэффект. Когерентное рассеяние возникает, если энергия фотона рентгеновского излучения h В 1922 году А. Х. Комптон, наблюдая рассеяние жёстких рентгеновских лучей, обнаружил уменьшение проникающей способности рассеянного пучка по сравнению с падающим. Это означало, что длина волны рассеянного рентгеновского излучения больше, чем падающего. Рассеяние рентгеновского излучения с изменением длины волны называют некогерентным или комптон-эффектом. Он возникает, если энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии ионизации h>Aи. Это явление обусловлено тем, что при взаимодействии с атомом энергия h фотонарасходуется на образование нового рассеянногофотона с энергией на отрыв электрона от атома(такие электроны называются электронами отдачи) и сообщение электрону кинетической энергии Ek: Так как во многих случаях и эффект Комптона происходит на свободных электронах, то можно записать приближённо: При фотоэффекте фотон рентгеновского излучения поглощается атомом, в результате чего вылетает электрон, а атом ионизируется (фотоионизация). Если энергия фотона недостаточна для ионизации, то фотоэффект может проявляться в возбуждении атомов без вылета электронов. Рассмотренные три процесса взаимодействия являются первичными, они могут вызвать ряд вторичных процессов, приводящих к ионизации, возбуждению атомов и молекул. При этом возникает вторичное рентгеновское излучение с большей длиной волны. В результате взаимодействия с веществом первичный рентгеновский пучок ослабляется. Этот процесс подчиняется закону Бугера. Где -линейный коэффициент ослабления. Он зависит от природы вещества (главным образом от плотности и атомного номера Z) и от длины волны излучения. Действие рентгеновского излучения на ткани организма связано с поглощённой частью излучения. Поэтому линейный коэффициент ослабления удобно представить в виде суммы двух коэффициентов, обусловленных истинным поглощением µп и рассеянием первичного излучения р Опыт показывает, что в однородном веществе излучение поглощается тем сильнее, чем больше плотность и особенно чем выше атомный номер Zвещества и чем больше его длина волны. Тогда коэффициент поглощения можно выразить формулой Пользуются также массовым коэффициентом ослабления m, который равен отношению линейного коэффициента ослабления к плотности вещества: В медицине используется излучение с энергией фотонов в среднем от 60 до 200 кэВ. Оно взаимодействует с веществом, состоящим из элементов с атомным номером от Z 1-8 (мягкие ткани Н, С, N, O) и Z 15-20 (минеральное вещество кости: P, Ca). Необходимо учитывать, что, как первичное, так и вторичное рентгеновское излучение опасно для здоровья человека и от него необходимо соответствующим образом защищаться. ВОПРОС 4) 2 вида рентгеновского излучения. Рентгеновская трубка. Рентгеновское излучение- электромагнитные волны с длиной волны от 100 до 10-3 нм. Естественными источниками рентгеновского излучения являются некоторые радиоактивные изотопы (например, 55Fe). Искусственными источниками мощного рентгеновского излучения являются рентгеновские трубки. Рентгеновская трубка представляет собой вакуумированную стеклянную колбу с двумя электродами: анодом А и катодом К, между которыми создается высокое напряжение U (1-500 кВ). Катод представляет собой спираль, нагреваемую электрическим током. Электроны, испущенные нагретым катодом (термоэлектронная эмиссия), разгоняются электрическим полем до больших скоростей (для этого и нужно высокое напряжение) и попадают на анод трубки. При взаимодействии этих электронов с веществом анода возникают два вида рентгеновского излучения: тормозное и характеристическое. Тормозное рентгеновское излучение-Электрон, движущийся в некоторой среде, теряет свою скорость. При этом возникает отрицательное ускорение. Согласно теории Максвелла, любое ускоренное движение заряженной частицы сопровождается электромагнитным излучением. Излучение, возникающее при торможении электрона в веществе анода, называют тормозным рентгеновским излучением. Характеристическое рентгеновское излучение-При взаимодействии катодных электронов с атомами анода наряду с тормозным рентгеновским излучением возникает рентгеновское излучение, спектр которого состоит из отдельных линий. Это излучение имеет следующее происхождение. Некоторые катодные электроны проникают в глубь атома и выбивают электроны с его внутренних оболочек. Образовавшиеся при этом вакантные места заполняются электронами с верхних оболочек, в результате чего высвечиваются кванты излучения. Это излучение содержит дискретный набор частот, определяемый материалом анода, и называется характеристическим излучением. ВОПРОС 5 ) Фотобиология. Классификация фотобиологических процессов ФОТОБИОЛОГИЯ — раздел биологии, изучающий процессы, протекающие в биологических объектах под действием светового (оптического) излучения. Фотобиологические процессы - процессы, которые начинаются с поглощения квантов света биологически функциональными молекулами и заканчиваются соответствующей физиологической реакцией в организме или тканях. К фотобиологическим процессам относятся: фотосинтез - синтез органических молекул за счет энергии солнечного света; фототаксис - движение организмов (например, бактерий) к свету или от света; фототропизм - поворот листьев (стеблей) растений к свету или от него; фотопериодизм - регуляция суточных и годовых циклов животных путем циклических воздействий «свет - темнота»; зрение - восприятие света глазом, сопровождающееся превращением световой энергии в энергию нервного импульса; помутнение хрусталика; изменения состояния кожи под воздействием света: эритема, эдема, загар, пигментация, ожог, рак кожи. Вопрос 6) понятие о фотометрии Основные понятия Оптические методы исследования веществ основаны на способности этих веществ порождать оптическое излучение или взаимодействовать с ним. Фотометрия – совокупность оптических методов и средств измерения фотометрических величин светового потока. Основным понятием фотометрии является поток излучения, смысл которого в мощности переносимого электромагнитного (оптического) излучения. Спектрофотометрия – определение зависимости фотометрических величин от длины волны излучения. Спектроскопия или эмиссионный спектральный анализ – определение излучательной способности веществ в зависимости от длины волны излучения. В аналитической химии и клинической лабораторной диагностике широкое применение нашли фотометрические методы количественного анализа, основанные на переведении определяемых компонентов в поглощающие свет соединения с последующим определением их количеств путем измерения светопоглощения растворов. [4,5,9] По окраске растворов окрашенных веществ можно определять концентрацию компонентов при помощи фотоэлектрических приемников оптического излучения (фотоприемников) – приборов, превращающих световую энергию в электрическую. Если измерение ведется без выделения узкого диапазона длин Волн, то есть измеряются характеристики всего светового потока, то такой метод анализа часто называется колориметрическим. Если же выделяется характерный для поглощения данным веществом оптический диапазон и измерение проводится на определенной длине волны, тогда говорят о собственно фотометрическом методе анализа. Фотометрический метод является более объективным методом, чем колориметрический, поскольку результаты его меньше зависят от поглощения света другими (интерферирующими) окрашенными веществами. Фотометрический анализ – один из самых старых и распространенных физико-химических методов, для него требуется относительно простое оборудование, в то же время он характеризуется высокой чувствительностью и возможностью определения большого количества органических веществ. Открытие все новых и новых реагентов, образующих окрашенные соединения с неорганическими ионами и органическими веществами, разработка принципов сопряженных реакций делает в настоящее время применение этого метода почти неограниченным. Фотометрический метод анализа может применяться для большого диапазона определяемых концентраций. Его используют как для определения основных компонентов различных сложных веществ, так и для определения микропримесей в объектах.. Комбинирование с некоторыми методами разделения и обогащения – хроматографическим, экстракционным – позволяет на несколько порядков повысить чувствительность фотометрических методов. Фотометрические свойства растворенного вещества характеризуются коэффициентом пропускания T (τ), коэффициентом отражения R (ρ), и коэффициентом поглощения A (α), которые для одного и того же вещества связаны соотношением T + R + A = 1. Определение безразмерных величин T, R и A выполняется с помощью фотометров (приборов для измерения какой-либо фотометрической величины) путем регистрации реакций приемника оптического излучения на соответствующие потоки излучения. При этом в рутинной лабораторной практике принято обозначать приборы, регистрирующие поглощение света веществом, Фотометрами, отражение – отражательными фотометрами. Фотометрические методы применяются также в тех случаях, когда изучается способность веществ рассеивать (нефелометрия) и пропускать излучение (турбидиметрия), переизлучать поглощенное излучение (флуориметрия), изменять степень поляризации излучения при прохождении его через оптически активные вещества (поляриметрия). Кроме того, одним из важных разделов физической оптики является рефрактометрия, изучающая показатели преломления оптического излучения твердых, жидких и газообразных веществ в зависимости от длины волны излучения. Названные оптические методы применяются для изучения состояния биологических систем и их изменения в процессах ассоциации-диссоциации, взаимодействия с другими молекулами, образования и распада комплексов фермент-субстрат, антиген-антитело, белок-липид, белок-нуклеиновая кислота; фотофизических и фотохимических процессов и т.д. Высокая чувствительностью, точность, быстродействие и удобство использования для рутинных исследований предопределяют широкое применение оптических методов в клинической лабораторной диагностике. ВОПРОС_7_)_Основной_закон_светопоглощения_(закон_Бугера_–_Ламберта_–_Бера)'>ВОПРОС 7) Основной закон светопоглощения (закон Бугера – Ламберта – Бера) Закон связывает уменьшение интенсивности света, прошедшего через слой светопоглощающего вещества, с концентрацией вещества и толщиной слоя.  Чтобы учесть потери света на отражение и рассеяние, сравнивают интенсивность света, прошедшего через исследуемый раствор и растворитель Уменьшение интенсивности света, прошедшего через раствор, характеризуется коэффициентом пропускания (или просто пропусканием) Т:  ,где I и I0 – соответственно интенсивности света, прошедшего через раствор и растворитель. Взятый с обратным знаком логарифм Т называется оптической плотностью А:  Уменьшение интенсивности света при прохождении его через раствор подчиняется закону Бугера – Ламберта – Бера:  ,или  ,или A = εlc, где ε – молярный коэффициент поглощения; l – толщина светопоглощающего слоя; с – концентрация раствора. Физический смысл ε - молярный коэффициент поглощения равен оптической плотности одномолярного раствора при толщине слоя 1 см и имеет смысл чувствительности определения. Наибольшая относительная погрешность наблюдается при очень малых и очень больших значениях оптических плотностей - оптимальные значения А 0,1- 1, минимальная ошибка измерения при Аопт=0,434. ВОПРОС 8. Cцинтиграфия, ОФЭКТ Сцинтигра́фия — метод функциональной визуализации, заключающийся во введении в организм радиоактивных изотопов и получении двумерного изображения путём определения испускаемого ими излучения. Аналогичный принцип регистрации гамма-фотонов от изотопов используется в однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) для создания трехмерных томограмм с помощью вращающихся детекторов. Для того чтобы получить изображения в ОФЭКТ, гамма-камера поворачивается вокруг пациента. Проекции фиксируются через каждые 3-6 градусов. Общее время сканирования 15-20 минут. Использование электрокардиографа в качестве триггера в ОФЭКТ позволяет получить дифференциальную информацию о работе сердца в различные моменты сердечного цикла КТ+ОФЭКТ приводит к повышению точности обоих типов исследования. Позволяет оптимизировать коррекцию поглощения гамма-излучения в тканях. Принцип метода Пациенту вводят радиоиндикатор (радиофармпрепарат (РФП)) — препарат, состоящий из молекулы-вектора и радиоактивного маркера (изотопа). Молекула-вектор поглощается определённой структурой организма (орган, ткань, жидкость). Радиоактивная метка служит «передатчиком»: испускает гамма-лучи, которые регистрируются гамма-камерой. Количество вводимого радиофармацевтического препарата таково, что испускаемое им излучение легко улавливается, но при этом он не оказывает токсического воздействия на организм. Получаемые изображения · статические — в результате получается плоское (двумерное) изображение. Таким методом чаще всего исследуют кости, щитовидную железу и т. д. · динамические — результат сложения нескольких статических, получения динамических кривых (например при исследовании функции почек, печени, желчного пузыря) · ЭКГ-синхронизированное исследование — ЭКГ-синхронизация позволяет в томографическом режиме визуализировать сократительную функцию сердца. Иногда к Сцинтиграфии относят родственный метод однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), который позволяет получать томограммы (трёхмерные изображения). При применении технологии ОФЭКТ/КТ происходит запись гибридного томографического исследования заданной области с получением fusion-изображений, сочетающих изотопную томографию (ОФЭКТ) и компьютерную (КТ). В результате происходит совмещение функционального изображения с анатомическим, зачастую повышая чувствительность и специфичность выявленных изменений. С использованием технологии ОФЭКТ проводят исследования миокарда, головного мозга. ОФЭКТ/КТ применяют при исследовании костей скелета, щитовидной и паращитовидных желез, легких, печени, а также при исследованиях с тумороспецифичными препаратами (октреотид, сестамиби, МИБГ, и т. д.) Применение · Диагностика ишемической болезни сердца (ИБС) в том числе путём выявления преходящей ишемии миокарда, рубцовых изменений, исследования сократительной способности сердца. · Диагностика тромбоэмболии лёгочной артерии. · Диагностика метастазов и первичных опухолей костной ткани, переломов, воспаления, и инфекций (остеосцинтиграфия). · Исследование кровоснабжения головного мозга — используется в диагностике болезни Альцгеймера, некоторых форм деменции, инфекционных заболеваний. Существуют маркеры, позволяющие проследить распределение рецепторов некоторых нейромедиаторов в ткани мозга, например, дофамина, что можно использовать в диагностике болезни Паркинсона. · Диагностика заболеваний щитовидной и паращитовидной желез. · Оценка функции почек и их кровоснабжения. · Выявление заболеваний печени, функциональных расстройств гепатобилиарной системы. |