Lékařská introkopie Část 1. Úvodní stránka

Napájení

Internet je plný nezkoušených pověstí, dohady a úplné dezinformace. V mnoha ohledech se to týká i informací o introskopech. Převážná většina článků a dalších informací o tématu nemá skutečný důvod a zavádí uživatele. V tomto vydání našeho blogu jsme shromáždili sedm nejoblíbenějších mýtů.

1. Když pracujete s introskopem, dostanete záření

Mýtus záření z introskopů je nejčastějším. Informace o tom lze přečíst v různých částech celosvětové sítě: od odpovědí na Mail.ru na fóra pro mladé matky. Nic takového nic nenajdete na zdroji fanoušků radiotechniky, ani na populárních vědeckých pracovištích ani na lékařských fórech.

Nicméně mnoho uživatelů internetu varuje: introskop je pro život nebezpečný; od další dávky záření můžete snadno dostat plešatost, krevní vyrážku, popáleniny a dokonce zemřít.

Ale co vidíme v praxi? Každý den miliony lidí procházejí kontrolou na letištích a železničních stanicích, projíždějí celními kontrolami a také kontrolují kontrolní stanoviště v režimech režimu. To se děje nejen v Rusku, ale po celém světě. A všichni jsou živí a dobře.

Odkud pochází tento mýtus a na čem je založen? Abychom to udělali, obrátili jsme se k oficiální vědě, konkrétně k fyzice.

V současné době se pro posuzování vlivu záření na lidské tělo používají koncepce ekvivalentní dávky a ekvivalentní dávky, které se měří v Sievert (Sv) a Sievertu za hodinu. Příjem radiace ve 2-3 Sievertu (Sv) může skutečně vést k negativním důsledkům na lidské tělo. V této pověsti je pravda, ale produkované introskopy této síly ne.

Tam milisievert (mSv - tisíciny sievert) a microsieverts (MSV - jedna miliontina sievert). Takže dávka ionizujícího záření z introskopu ADANI BV 5030 nepřesahuje 0,16 μSv. To znamená, že je stálou částí jedné milionové části Sievertu. Pokud je to jednodušší - je to tak malá dávka záření, že jsou vyloučeny všechny důsledky jejího dopadu. Současně se v introskopu nenachází rozumná osoba, a když je blízké záření, obecně chybí. Ovládejte správně!

2. Ožarování operátora introskopu

Pečlivě čtenář se bude správně ptát - co o operátorovi? A bude to naprosto správné - je to druhý nejpopulárnější mýtus.

Ekvivalentní dávka operátora introskopu nepřesahuje 0,1 μSv. Současně je indikátor expozice zařízením ADANI jedním z nejnižších na světě. Ale ve spravedlnosti stojí za zmínku, že cestující stráví mnohem méně času introskopem - 5-10 minut, ne více. Pak provozovatel tráví celý den v kanceláři. Takže dostane mnohem více radiační dávky. Je to tak.

Přestože je i taková dávka radiace bezpečná, zavádí se zvláštní způsob obsluhy kontrolních zařízení, aby se snížilo riziko. Tento režim vám neumožňuje pracovat víc, než je předepsané, a proto vám nedovoluje překročit přípustné hodnoty radiace.

Rovněž jsou speciálně určeny pro monitorování dávky záření v zařízení:

  • vestavěný dozimetr;
  • vestavěná mechanická závěrka;
  • viditelný varovný signál o používání skeneru.

To umožňuje operátorovi systému kontroly zavazadel překročit přípustný počet skenů nebo maximální dávku radiace, aby varoval obsluhu. V tomto případě je nahrazen partnerem. Bezpečnostní pracovníci tedy neohrožují své vlastní zdraví a průběh screeningu probíhá nepřetržitě.

3. Během prohlídky je zavazadlo ozařováno

To je velmi zvláštní mýtus. Ale protože existuje, budeme je rozebírat. Vezmeme-li v úvahu dříve odhalené mýty, bylo nám jasné, že záření při osobní prohlídce je příliš malé, aby poškodilo cestujícího a obsluhu introskopu. Při kontrole zavazadel je to stejné. Nicméně uživatelé sítě mají zájem o to, zda radioaktivní předměty oděvů a upomínkových předmětů budou radioaktivní. Odpovíme: ne, v žádném případě.

A opět trochu vědy. Rentgenové paprsky jsou zavazadla, i když z ionizačních, tedy hypoteticky škodlivé pro lidské zdraví, ale nemůže vést k negativním účinkům. To znamená, že můžete bezpečně řídit příbuzné magnetů, nebudou po inspekci na letišti rádioaktivní.

4. Introskop bude světlo světlo

Dnes je to mnohem méně obyčejný mýtus, který se stěhoval z kategorie známých do profesionální kategorie. Věc spočívá v tom, že v širokých masách lidé prostě přestali používat film a nahrazovali digitální fotoaparáty digitálními. A v nich, jak víte, není nic, co by bylo osvětlené. Přesto zůstala vrstva fanoušků teplých trubkových barev filmu. Takže, a pro odhalení tohoto mýtu je nutné.

Dosavadní pohled na to, že rentgenové stroje dokáží působit na film, nemá žádný základ. Navíc výrobci moderních introskopů uvádějí ve svých technických vlastnostech skutečnost, že ozařování je pro fotografické filmy bezpečné. A zabezpečení je zaručeno až do ISO 1600 (33DIN), což je pro o-velmi citlivé filmy.

Bezpečnost introskopů fotografických filmů byla osobně zpracována společností "Service7". Fotografujte bezpečně!

5. Introskopy jsou nebezpečné pro gadgety a technické zařízení

V časném 2000s, v éře masové popularizaci notebooků v Rusku, mnozí majitelé začali klást otázku, zda je bezpečné pro testován na Introscope notebooku. Jejich obavy lze pochopit - protože před deseti nebo patnácti lety bylo nakupování notebooku skutečnou událostí. A kvůli poškození drahocenného a drahého zařízení s rentgenovým zářením nebyli žádní dobrovolníci. To zaplnilo internet otázkami, pověstmi a spekulacemi.

Dnes se tento mýtus ani neztrácí, protože každý čtenář dokáže nezávisle prokázat svou nekonzistenci. Projíždíme detektory kovů každý den, jednou či dvakrát ročně letíme k moři. A řízením na letišti bylo víc než kdysi přesvědčeno, že žádné introskopy gadgetů nejsou škodlivé. Tato mýtová edice blogu "Service 7" také opakovaně kontroluje sami sebe.

6. Introskopy jsou záření

Existuje názor, že inspekce zavazadel pomocí introskopů jsou nebezpečné, protože během výzkumu jste vystaveni záření. Chcete-li odhalit tento mýtus, pojďme zjistit, co "svítí" zavazadla.

A vyzařuje vás rentgenové záření a žádné záření. Rentgenové záření jsou vlastně jakýmsi druhem elektromagnetického záření. K takovýmu záření patří světlo nebo rádiová vlna. To je vše, co nás dnes doprovází v životě, od narození. S pomocí rádiových vln na různých frekvencích dnes jsou vysílány nejrůznější informace, včetně obvyklých rozhlasových a televizních signálů.

Charakteristickým znakem rentgenových paprsků je krátká vlnová délka. Charakteristickým znakem tohoto typu elektromagnetických vln je to, že mohou nést velkou energii, a proto mají vysokou pronikavost. Jinými slovy, rentgenové záření mohou proniknout do lidského těla. Tato vlastnost je také aktivně využívána v medicíně.

Co se týče nebezpečí takového záření, doktoři a odborníci jednomyslně tvrdí, že neexistuje žádná újma. Například během 10 týdnů přirozeně dostáváme stejné záření jako z jediného rentgenového vyšetření. Přirozeným způsobem - tedy z okolního pozadí záření, což mimochodem není v žádném případě vždy v normě. Kromě toho připomínáme, vyzařovací výkon introscopes mnohokrát slabší než rentgenových přístrojů používaných v medicíně.

7. Introskopy jsou nebezpečné i při vypnutí

Tento mýtus je založen na předchozím mýtu. Jako introskopy jsou radioaktivní. A ve vypnutém stavu jsou nebezpečné z důvodu indukovaného záření. Jen pro případ, připomínáme, že indukovaná radioaktivita je radioaktivita látek a předmětů, které vznikají při působení ozáření ionizujícím zářením, obvykle neutrony.

"S.E. Ulin, V.N. MIKHAILOV, V.G. NIKITAEV, A.N. ALEXEEV, V.G. KIRILL-UGRYUMOV, F.M. SERGEEV FYZIKÁLNÍ METODY LÉKAŘSKÉ INTROSCOPY Doporučuje UMO "Jaderná fyzika a technologie" c. "

FEDERÁLNÍ AGENTURA PRO VZDĚLÁVÁNÍ

RUSKÉ FEDERACE

Institut fyzikální inženýrství v Moskvě

(STÁTNÍ UNIVERZITA)

S.E. Ulin, V.N. MIKHAILOV, V.G. NIKITAEV,

A.N. ALEXEEV, V.G. KIRILL-UGRYUMOV, F.M. SERGEEV

FYZIKÁLNÍ METODY

MEDICAL INTROSCOPY

Doporučené УМО «Jaderná fyzika a technologie»

jako učebnice pro studenty vysokých škol v Moskvě 2009 UDC 539.1.08 (075) + 616-073.75 (075) BBK 53,6 ya7 F 50 Fyzikální metody MEDICAL interskopii: výuka / SE Ulin, V.N. Mikhailov, V.G. Nikitaev, A.N. Alekseev, V.G. Kirillov-Ugryumov, F.M. Sergejev. Moskva: MIFI, 2009. - 308 stran.

Výcviková příručka se týká základních fyzikálních metod v medicíně, které používají elektromagnetické záření a ultrazvuk, stejně jako proudy nabitých a neutrálních elementárních částic. Popis zařízení určeného pro záznam těchto emisí a získání obrazů různých biologických objektů s jejich pomocí je uveden.

Určeno pro studenty MEPhI, kteří studují na katedře počítačových lékařských systémů. Může být užitečné pro studenty vysokých škol, kteří jsou vyškoleni v lékařských a technických specialitách a specializacích, studenti lékařských škol.

Recenzent Dr. Phys.-Math. Vědy, prof. SA Voronov © Moskevský inženýrský fyzikální institut ISBN 978-5-7262-1141-1 (Státní univerzita), 2009

OBSAH

Kapitola 1. Elektromagnetické záření

1.1. Vlnová povaha elektromagnetického záření. 10

1.2. Základní pojmy kvantové mechaniky

Kapitola 2. Rádiové vlny

2.1. Jaderná magnetická rezonance

2.2. Tomografie založená na nukleární magnetické rezonanci. 31 2.3. NMR skenery

2.4. Aplikace NMR tomografie v medicíně

Kapitola 3. Optický rozsah elektromagnetického záření

3.1. Infračervené záření

3.1.1. Obecné charakteristiky IR

3.1.2. Zdroje infračerveného záření

3.1.3. IR přijímače

3.1.4. Aplikace infračerveného záření v medicíně

3.2. Ultrafialové záření

3.2.1. Obecné charakteristiky

3.2.2. Zdroje UV záření

3.2.3. Přijímače UV záření

3.2.4. Aplikace UV záření v medicíně

3.3. Viditelné záření

3.3.1. Obecné charakteristiky VI

3.3.2. Zdroje VI

3.3.3. Přijímače VI

3.3.4. Lidské oko jako příjemce světla

3.3.5. Optické přístroje

3.3.6. Spektrometrie optického záření. 101 3.3.7. Aplikace VI v medicíně

Kapitola 4. Laserové záření

4.1. Fyzikální základ pro vznik laserového záření

4.2. Hlavní typy laserů

4.3. Aplikace laserů v medicíně

Kapitola 5. Rentgenové záření

5.1. Obecné charakteristiky RI

5.2. Zdroje RI

5.3. Detektory RI

5.5. Základy počítačové rentgenové tomografie. 140

5.6. Rentgenová tomografie

5.7. Aplikace RI v medicíně

Kapitola 6. Gama záření

6.1. Obecné charakteristiky GI

6.2. Interakce záření gama s hmotou. 153

6.3. Přírodní zdroje záření gama

6.4. Umělé zdroje záření gama

6.5. Detektory záření gama

6.6. Získání snímků za použití radioizotopů. 176

6.7. Počítačová tomografie s emisemi

6.8. Pozitronová emisní tomografie

6.9. Použití gama záření v medicíně

Kapitola 7. Elementární částice

7.1. Obecné vlastnosti elementárních částic používaných v moderní medicíně

7.2. Hlavní procesy interakce nabitých částic s hmotou

7.2.1. Ionizační zpomalení nabitých částic

7.2.2. Rozptyl nabitých částic

7.3. Zdroje elementárních částic

7.4. Detektory částic

7.5. Aplikace elementárních částic v medicíně. 211 7.5.1. Elektronové mikroskopy

7.5.2. Mikroskopy skenovací sondy

7.5.3. Léčba protónovými a iontovými paprsky

7.5.4. Neutronová terapie

7.5.5. Terapie zachycování neutronů

Kapitola 8. Ultrazvukové záření

8.1. Obecné charakteristiky USA a jejích lékařských aplikací

8.2. Parametry ultrazvukového pole a základní zákony šíření ultrazvukových vln

8.3. Charakteristické znaky ultrazvuku

8.3.1. Direktivita ultrazvuku

8.3.2. Ultrazvukové zaostřování

8.3.3. Nelineární ultrazvukové efekty. 252 8.3.4. Akustický dopplerovský efekt

8.4. Zdroje a přijímače ultrazvuku

8.4.1. Základní typy piezoelektrických snímačů ultrazvuku

8.4.2. Koncentrátory ultrazvuku

8.4.3. Ultrazvukové zaostřovací prvky

8.4.4. Přijímací-vyzařovací mřížky piezoelektrických měničů. 261

8.5. Interakce ultrazvuku s biologickým prostředím

8.5.1. Vliv vlastností biologických tkání na parametry ultrazvukového pole

8.5.2. Účinek ultrazvuku na biologické prostředí

8.5.3. Kritéria bezpečnosti ultrazvuku v medicíně

8.6. Ultrazvuková lékařská introkopie a diagnostika

8.6.1. Echoimpulzní metody vizualizace a měření

8.6.2. Dopplerovské zobrazovací a měřicí metody

8.6.3. Jiné metody ultrazvukového zobrazování. 291 8.6.4. Oblasti použití metod ultrazvukového zobrazování v lékařské diagnostice. 294 8.6.5. Ultrazvukové diagnostické přístroje. 301 8.6.6. Místo ultrazvuku v lékařském zobrazování

PŘEDMLUVA

Introkopie je vizuální pozorování objektů, jevů a procesů v opticky neprůhledných tělech a prostředích, stejně jako v podmínkách neúplné viditelnosti. Vizualizace znamená konverzi neviditelného pole záření objektu na viditelný obraz.

V moderní medicíně se celé spektrum elektromagnetického záření, které se táhne od radiových vln k tvrdému gama záření, používá k vizualizaci obrazů různých objektů. Pomocí elektromagnetického záření je možné získat obraz vnějších i vnitřních struktur zkoumaného objektu. Například rentgenové záření používá pro získání obrazu z kostí a jiných biologických tkání, a pulzního záření v jaderné magnetické rezonance (NMR) se používá k získání kostí nebo obrazů mozku v podstatě ze všech stran uzavřena kostní tkání. Objekty obrázku v optické oblasti, s přihlédnutím ke všem barvy obsahuje informace o tvaru biologických tkání, jejich teplota, složení krve, lokalizační zanícené oblasti, atd

Pomocí moderních optických mikroskopů je možné studovat mikroobjekty o rozměrech asi 200 nm (omezení je určeno vlnovou délkou viditelného záření). Elektronické a skenovací sondy, které mají prostorové rozlišení několika nanometrů, nám umožňují zvážit jednotlivé molekuly a atomy zkoumaných objektů. S jejich pomocí je možné studovat mechanismy biochemických procesů na úrovni genů a proteinových molekul.

Spolu s elektromagnetickým zářením se ultrazvukové záření dnes aktivně využívá v lékařské introskopii, díky níž je prakticky bez negativních důsledků pro pacienta možné získat obraz jeho vnitřních orgánů. Ultrazvukové diagnostické přístroje se nejčastěji používají v porodnictví, kardiologii, urologii a řadě dalších oblastí moderní medicíny.

Každý rok se v praxi lékařské introskopie rozšiřuje aplikace radioaktivních izotopů. Jejich zavedení do lidského těla v mikroskopických (prakticky neškodných) množstvích umožňuje získat obraz vnitřních orgánů a jejich samostatných struktur.

V moderní lékařské introskopii se používají také paprsky neutrálních a nabitých částic (neutrony, protony, elektrony atd.), Které se již dlouho používají v experimentální fyzice ke studiu struktury hmoty. Tyto částice se nyní používají v medicíně jak pro prevenci různých onemocnění, tak pro účely introskopie. Zejména můžeme zaznamenat úspěch v používání těžkých iontových svazků pro prevenci různých onkologických onemocnění nebo neutronů pro získání tomografických obrazů.

V současné době dochází k opravdu revolučním procesům v lékařské introskopii kvůli rychlému rozvoji moderních počítačových technologií. Na jejich základě vytvoří zcela nový lékařské vybavení, pomocí kterého je možné realizovat slibné způsoby vizualizace statických a dynamických obrazů a jejich následné zpracování. Je to díky fenomenální rychlostí zpracování dat s pomocí moderních počítačů mají možnost realizovat různé matematické metody (z nichž některé byly vyvinuty v počátku dvacátého století) a byly skryty lidskému oku jako trojrozměrných statických a dynamických obrazů objektů v reálném čase.

Pokrok ve vývoji lékařské zobrazování je výsledkem kombinace úspěchy různých vědních oblastí: medicíny, fyziky, matematiky, chemie, elektroniky, výpočetní techniky, atd.. Každý rok se objem vědeckých poznatků v souvislosti s rozvojem lékařské zobrazování, se stále rostoucí, a úloha odborného vzdělávání je pro vytváření, údržbu a provoz moderních lékařských diagnostických přístrojů zvláštní význam. Úroveň integrovaného vzdělávání moderních odborníků do značné míry určí tempo vývoje hlavních oblastí lékařské introkopie.

Za těchto podmínek je zvláštní výhodou příručka, která obsahuje přístupnou a kompaktní prezentaci fyzických základů tohoto lékařského směru. Knihy, které jsou v současné době používány pro tyto účely, jsou buď příliš zvláštní, nebo jsou věnovány pouze určitým problémům, což značně komplikuje proces studování tohoto směru lékařské fyziky. Na základě toho si autoři stanovili úkol vytvořit příručku pro výcvik, která poskytuje komplexní přehled hlavních aspektů moderní lékařské introskopie, včetně jejích fyzikálních základů a implementačních metod pro specifické aplikace.

Tato příručka je napsána na základě všeobecných a speciálních kurzů fyziky, čtenáři autorů různých specialit Moskevského inženýrského fyziky. Usilující o to, aby byl přínos užitečný pro širokou škálu čtenářů, se autoři snažili dosáhnout kombinace soudržnosti a úplnosti prezentace s jeho dostupností a stručností. V této souvislosti byly vynechány matematické výpočty řady diskutovaných otázek.

V první kapitole je uveden stručný přehled moderních koncepcí elektromagnetického záření založených na vlnové a kvantové fyzice.

V kapitolách 2 až 6 jsou zvažovány různé rozsahy elektromagnetického záření, vlastnosti, zdroje a přijímače radiace, stejně jako jejich použití v lékařské introskopii.

Sedmá kapitola poskytuje stručný přehled základních vlastností elementárních částic používaných v lékařské introskopii, jejich zdrojích a odpovídajících detektorech a jsou zvažovány zdravotní aspekty jejich aplikace.

Osmá kapitola se zabývá ultrazvukovým zářením, jeho vlastnostmi, interakcí s biologickými tkáněmi a používáním v lékařské praxi.

Autoři doufají, že tato kniha bude užitečná pro širokou škálu odborníků podílejících se na tvorbě a použití různých zařízení pro zobrazovací účely lékařské, jakož i studentům vysokých škol, kteří mají zájem o moderní lékařské interskopii a jeho aplikace.

Kniha obsahuje knihy, které byly použity k psaní této příručky a které lze doporučit pro hlubší studium zvažovaných otázek.

Autoři jsou si vědomi, že výsledkem jejich práce má daleko k dokonalosti, a proto jsou hluboce vděční všem, kteří se považují za možné vyjádřit svá přání a kritiku tohoto návodu.

Autoři jsou vděční zástupci vedoucího oddělení "Počítačové lékařské systémy" MEPhI, docent, Ph.D. E.Y. Berdnikovič a docent Ph.D. A.N. Pronichev plodnou diskusi o výhodách a pomoc při přípravě svých publikací, vedoucí oddělení funkční diagnostiky klinické nemocnice № 83 Fuduralnogo Medical-Biological Agency (FMBA Ruska) TV Krutová a vedoucí oddělení funkční diagnostiky klinické nemocnice č. 85 Ruské federální lékařské akademie Ruska, profesor P.V. Struchkov za poskytnutí ilustrativních materiálů získaných pomocí moderních introskopických zařízení.

Kapitola 1. ELEKTROMAGNETICKÉ ŽÁROVÁNÍ Studium metod lékařské introkopie není možné bez moderních představ o fyzické povaze elektromagnetických a jiných druhů záření.

Válkové a kvantové teorie dnes popisují s vysokou přesností procesy šíření různých druhů záření a jejich vzájemné interakce s médiem, což je přímo potvrzeno četnými experimenty. Hlavní body a závěry těchto teorií poskytují základ pro pochopení fyzikálních jevů používaných v moderní introskopii. V této souvislosti se zdá vhodné předložit stručný popis obecných ustanovení vlnové a kanthové teorie elektromagnetického záření před uvedením hlavního materiálu této příručky.

1.1. Vlnová povaha elektromagnetického záření

Podle moderních fyzikálních konceptů je elektromagnetickým zářením proces šíření elektromagnetické energie v prostoru a hmotě. Toto záření má vlnové i korpuskulární vlastnosti a stupeň projevů těchto vlastností v podstatě závisí na energii záření.

Spektrum elektromagnetického záření se rozkládá od rádiových vln až po tvrdé gama záření. V závislosti na povaze původu a povaze interakce s látkou je elektromagnetické záření rozděleno do několika oblastí. V tabulce. 1.1 uvádí hlavní typy elektromagnetického záření, jsou uvedeny rozsahy vlnových délek a odpovídající energetické hodnoty.

Je třeba poznamenat, že hranice těchto rozsahů nemají přesné hodnoty a jsou podmíněné. Například pro viditelné světlo jsou určeny průměrem výsledků četných měření světelné citlivosti oka u různých lidí. Co se týče rentgenového záření a záření gama, jejich rozsahy energie v přilehlých oblastech se překrývají. V tomto případě je rozdíl mezi rentgenovými fotony a gama kvantami určován pouze povahou jejich původu.

Každá oblast elektromagnetického záření je dále rozdělena do oddělených energetických rozsahů, které jsou určeny charakteristikami interakce těchto záření s hmotou. Například rádiové vlny jsou rozděleny na dlouhé, střední, krátké, metrické, deci-, centimetrové, milimetrové a přechodné.

Z hlediska teorie vln je elektromagnetickým zářením elektromagnetická vlna šířící se ve vakuu rychlostí světla. Oscilace vektorů elektrického pole E a magnetického pole H se vyskytují ve vzájemně kolmých rovinách. Průsečík těchto rovin je rovnoběžný se směrem šíření elektromagnetické vlny. Schematická reprezentace rovinné elektromagnetické vlny šířící se ve směru x je znázorněna na obr. 1.1.

Délka vlnové vlny v médiu s indexem lomu n odpovídá vlnové délce ve vakuu 0 vztahem = 0.

n Procesy excitace nucených oscilací molekulárních nebo atomových elektronů média pod působením incidentní elektromagnetické vlny vedou k excitaci sekundárních elektromagnetických vln. Přidání incidentních a sekundárních elektromagnetických vln, s přihlédnutím k jejich absorpci v médiu, určuje výslednou elektromagnetickou vlnu a její další šíření. Zejména teorie vln umožňuje vysvětlit zákony disperze, polarizace, odrazu, přenosu a absorpce elektromagnetického záření v hmotě.

Vycházejíc z reprezentací vln o povaze elektromagnetického záření, je možné nalézt koeficienty odrazu a přenosu elektromagnetické vlny v médiu s relativním indexem lomu n12. Například s normálním dopadem elektromotorické síly

Elektromagnetické vlny, které na své cestě narazí nějaké tělo, vyvíjejí tlak na ně p:

P cos p = (1 + k), kde P je energie elektromagnetického záření dopadaného na povrch jednotkové plochy za 1 s; - úhel dopadu radiace; k je koeficient odrazu.

Vlnová povaha elektromagnetického záření se nejsilněji projevuje v takových fyzikálních procesech jako interference, difrakce a polarizace.

Rušení je fyzický jev spojený s redistribucí světelného toku ve vesmíru při překrývání koherentních světelných vln, v důsledku čehož se objevují maxima v některých místech prostoru a v jiných - minima intenzity.

Soudržnost znamená konzistentní tok několika vibračních nebo vlnových procesů. Je zvažována časová a prostorová soudržnost.

Časová soudržnost souvisí s rychlostí změny ve fázi vlny. V tomto případě se čas, během kterého náhodná změna fáze vlny (t) dosáhne hodnoty pořadí, nazývá čas soudržnosti. Během této doby oscilace, jakoby byla, "zapomíná" svou počáteční fázi a stává se nekoherentní vůči sobě samému.

Prostorová koherence je spojena s rozptylem směrů vlnového vektoru k jednotlivých částí vlnového povrchu, které emitují vlny s různými fázemi. Pro zdroje záření se zavádí koncept, jako je délka prostorové soudržnosti, definovaná jako vzdálenost mezi jednotlivými částmi vyzařovací plochy, pro kterou náhodná změna fáze dosáhne hodnoty.

Na rozdíl od konvenčních světelných zdrojů mají lasery obrovskou časovou a prostorovou soudržnost. U výstupního otvoru pro laser je prostorová soudržnost pozorována v průřezu světelného paprsku.

Výsledná intenzita dvou koherentních vln je určena výrazem I = I1 + I2 + 2 I1 I2 cos (1 2).

Podmínka výskytu interferenčních maxim a minim je určena optickým rozdílem dráhy elektromagnetických vln o vlnové délce 0:

max při = ± m0 a min při = ± (m + 1/2) 0 (m = 0, 1, 2,...).

Na základě fenoménu rušení byly vyvinuty různé interferometry, které jsou široce používány v spektroskopii ke studiu jemné struktury spektrálních čar. Interference, ke kterému dochází při odrazu z tenkých vrstev, se také používá při vývoji osvícené optiky.

Difrakce je množina jevů pozorovaných při šíření elektromagnetického záření v prostředí s ostrými nehomogenity. Mezi interferencí a difrakcí není významný fyzický rozdíl.

D Polarizace je základní vlastnost elektromagnetického záření, která spočívá ve specifické orientaci vlnového vektoru kolmo ke směru jeho šíření. Přírodní světlo je nepolarizované.

Rovinné polarizované světlo může být získáno z přirozené pomocí zařízení nazývaných polarizátory. Tato zařízení volně procházejí vibracemi rovnoběžnými s rovinou, která se nazývá rovina polarizace.

1.2. Základy kvantové mechaniky

r sin 2 r Pro elektron v atomu je v prvním přiblížení jeho energie určena pouze hlavním kvantovým číslem m e4 Z 2 En = e 2 2, 2 n kde n má hodnoty n = 1, 2, 3,....

Vlnová funkce popisující stav elektronu v atomu je charakterizována čtyřmi kvantovými čísly:

1 - hlavní kvantové číslo n (n = 1, 2, 3,...);

2 - orbitální kvantové číslo l (l = 1, 2, 3,..., n);

3 - magnetické kvantové číslo m (m = 0, ± 1, ± 2, ± 3,..., ± 1);

4 číslem spin kvantového čísla ms (ms = ± 1/2).

Podle zákonů kvantové mechaniky nemohou existovat dva elektrony ve stejném atomu (nebo v žádném kvantovém systému), které mají stejnou množinu čtyř kvantových čísel (princip Pauliho). Proto v stavech s danou hodnotou n v atomu nemůže být více než 2n2 elektrony.

Elektrony se stejnými hodnotami hlavního kvantového čísla n tvoří samostatné skořepiny, z nichž každý je označen písmeny K, L, M,.... Elektrony se stejnými n a l tvoří subshells, označené indexy s, p, d, f,..., které odpovídají orbitálním kvantovým číslům l = 0, 1, 2, 3,....

Kvantizace obecných charakteristik (energie, mechanické a magnetické momenty, otáčky atd.) Je neodmyslitelná nejen pro elektrony, ale i pro jiné elementární částice. Jejich energetické stavy v jádrech, atomech a molekulách jsou také určeny zákony kvantové mechaniky a jsou popsány odpovídajícími vlnovými funkcemi.

Distribuce hustoty pravděpodobnosti nalezení elektronu ve vzdálenosti r od jádra může být stanovena z exprese = 4 r 2 2 dr, kde vlnová funkce je řešením Schrödingerovy rovnice.

Například obr. 1.2 ukazuje vypočtené rozdělení vlnových funkcí c: 1) n = 1, l = 0; 2) n = 2, 1 = 1;

3) n = 3, l = 2 - vzhledem k poloměru r. Pro jednotku měřítka pro

V případě absorpce záření s kvantovou energií Ek = h12 dochází k přechodu z energetického stavu E1 na E2 a v případě emisí naopak v souladu s přechodovými schématy znázorněnými na obr. 1.3.

Obr. 1.3. Schéma přechodů během emisí a absorpce fotonu Kromě absorpce a emise elektromagnetických vln je v souladu s uvažovanými schémami stimulovaná emise (indukovaná), která je způsobena vnějším zářením. V tomto případě kvantový systém prochází z energetického stavu E2 na E1 a vydává odpovídající kvantovou energii a kvantová energie vnějšího záření se nemění. Indukční záření je základem vzniku laserového záření.

Kvantová teorie vysvětluje komplexní absorpční a emisní spektrum různých atomů a molekul, stejně jako procesy šíření a interakce elektromagnetického záření s hmotou. Detailní výklad základů kvantové mechaniky lze nalézt ve vzdělávací a odborné literatuře.

V další prezentaci materiálu se budeme věnovat jednotlivým závěrům vlnových a kvantových teorií, abychom podrobněji zvážili některé aspekty fyzikálních jevů používaných pro účely lékařské introskopie.

Kapitola 2. RADIO-WAVE

Jak bylo uvedeno výše, rádiové vlny jsou elektromagnetické záření s vlnovou délkou 5 10-5 až 1010 m a frekvence od 6 1012 do několika hertzů. V přírodě existují přírodní zdroje rádiových vln, které mají frekvence v celém rozsahu. Patří sem jakákoli vyhřívaná těla, hvězdy, včetně našeho slunce, galaxií a metagalaxií, jednotlivých kosmických objektů (pulsarů). Rádiové emise se také vyskytují ve vybuzené plazmě ionosféry nebo v bleskových výbojích v atmosféře.

Elektromagnetické vlny o vlnové délce několika desítek centimetrů byly nejprve získány v experimentech německého fyzika H. Hertze v roce 1888. Nejprve Popov (1895 - 1899) použil elektromagnetické oscilace (102 - 2 104) cm pro bezdrátovou komunikaci na dálku.

V rádiovém inženýrství jsou elektromagnetické vlny vytvářeny různými vysokofrekvenčními obvody elektrických kmitů, jejichž energie je vyzařována do volného prostoru pomocí speciálních antén. Registrace rádiových vln probíhá přijímací anténou, v níž elektrony přicházejí do oscilačního pohybu pod působením vnějšího elektromagnetického záření, tj. V něm vzniká vysokofrekvenční proud. Nucené elektrické oscilace, vytvořené v rezonanci s přijímací anténou, se pak filtrují a zesilují. V současné době je vytvořeno rádiové zařízení, které umožňuje generovat, vysílat a přijímat radiové vlny prakticky ve výše uvedeném rozsahu vlnových délek.

Jak víte, rádiové vlny jsou nejčastěji používány k bezdrátovému přenosu informací na velké vzdálenosti.

Pomocí rádiových vln, vysílání a televize jsou prováděny. Použití vysoce směrových paprsků radiových emisí zajišťuje detekci, identifikaci a sledování pohybujících se objektů (radiolokace).

Radiální vlny se také používají ke studiu struktury hmoty a vlastností různých médií. Zvláště rádiové vlny se používají k diagnostice ionosféry a sledování procesů, které se v ní vyskytují.

Ve vesmírném systému komunikace a radaru v posledních 10 - 15 letech došlo k přechodu od metru k deci a centimetrovým vlnám a začal intenzivní vývoj milimetrových vln.

Tyto vlnové délky odpovídají frekvencím od 300 MHz do 300 GHz a jsou spojeny do samostatného velmi vysokého pásma (SHF). V tomto rozsahu je možné soustředit elektromagnetické záření na úzký paprsek, což umožňuje vytvořit velmi hospodárné komunikační systémy a radarové stanice pro detekci a sledování cíle. Mikrovlnné záření volně prochází ionizovanými vrstvami atmosféry, což zajišťuje jeho využití pro vesmírné komunikační systémy. Nicméně pro krátkovlnnou část mikrovlnného pásma je pozorováno výrazné oslabení tohoto záření, když se šíří v atmosféře v důsledku absorpce vodní párou a kyslíku, stejně jako rozptýlení částic zvážených v atmosféře.

Na druhé straně silná absorpce mikrovlnného záření v krátkovlnném rozsahu je široce využívána pro ohřev různých látek obsahujících velké množství vody a zejména pro přípravu nebo ohřívání potravin.

V současné době jsou rádiové vlny široce využívány pro lékařské účely. Byla vyvinuta řada rádiově řízených miniaturních sond, které se používají pro diagnostické nebo terapeutické účely. Přenos informací z těchto sond a jejich řízení se provádí pomocí radiokomunikačních systémů.

Jak již bylo uvedeno, pomocí mikrovlnného záření je možné ohřát vodu obsahující látky a tato vlastnost je široce používána ve fyzioterapii pro léčbu biologických tkání hlubokým zahřátím.

Jednou z nejzajímavějších aplikací radiačního vlnění pro lékařské introkopie je tomografie založená na nukleární magnetické rezonanci (NMR). Obecné principy implementace NMR tomografie a její aplikace v lékařské introskopii jsou diskutovány v následujících částech.

2.1. Jaderná magnetická rezonance

Jednoduchá pravidelnost spojující jaderný spin s jeho hmotnostním číslem A přitahuje pozornost. Všechny jádra s rovnoměrným A mají celé točení, jádra s lichým A mají napůl integrální spin. Otáčky a magnetické momenty protonů a neutronů v jádrech jsou téměř úplně vzájemně kompenzovány. Například pro rovnoměrné jádra jsou otáčky a magnetické momenty nulové. Vzájemná kompenzace otáček a magnetických momentů v jádře je důsledkem závislostí jaderných sil na spině.

Jádra s nenulovým odstřeďováním a magnetickým momentem mohou interagovat s vnějšími magnetickými poli. Tento druh interakce je základem fenoménu NMR, který se používá v NMR tomografických metodách.

Fenomén magnetické rezonance je způsoben magnetickými momenty elektronů nebo atomových jader. Hlavním procesem charakteristickým pro magnetickou rezonanci je precession magnetických momentů elektronů nebo atomových jader umístěných v magnetickém poli.

Atomové jádro se spinem I ve statickém magnetickém poli s indukcí B0 vytváří kvantový systém s úrovněmi energie 2I + 1. Každá úroveň je charakterizována magnetickým kvantovým číslem m, který může mít jednu z hodnot 2I + 1 v energetických eigenstátech: I, I - 1,..., - (I - 1), - I. Atomová jádra se spinem I = 1/2, jako jsou 1H, 13C, 19F a 31P, tvoří kvantový systém sestávající pouze ze dvou podsouborů. Energetický rozdíl mezi těmito subvelivemi je úměrný indukci vnějšího magnetického pole B0:

E = E (+1/2) - E (-1/2) = 0, B0 = kde je gyromagnetický poměr atomového jádra se spinem I = 1/2;

tj. poměr magnetického momentu jádra k jeho momentu hybnosti:

/ I; 0 je cyklická frekvence elektromagnetického záření vyzařovaného nebo pohlceného během přechodů systému odstřeďování z jednoho podúmruku na druhý.

Při přechodu z jedné úrovně energie na druhou vzniká elektromagnetické záření, polarizované v rovině kolmé k B0.

Při pokojové teplotě je poměr populací obou podvrstvy velmi malý a činí pouze 10-5 v magnetickém poli s indukcí 1 T.

Magnetické momenty atomových jader M probíhají kolem vektoru B0 (obrázek 2.1) s frekvencí L = B0, která se nazývá frekvence Larmoru.

V homogenním statickém magnetickém poli všechny nukleární magnetické momenty vzorku provádějí precese prakticky stejnou frekvencí, ale fáze tohoto pohybu jsou různé. Proto jsou projekce magnetických momentů jádra v rovině kolmé na B0 "navzájem" uhaseny.

Nerozložkové komponenty magnetických momentů jsou směrovány podél nebo proti magnetickému poli jako funkce orientace magnetického momentu atomového jádra. 2.1. Schéma otáčení magnetického momentu jádra vzhledem k vnějšímu magnetickému poli.

vzhledem k magnetickému Protonům je výsledný vektor pole B0 nukleární magnetizace M0 rovnoběžný s B0. Magnetizace je charakteristika magnetického stavu makroskopického těla a v případě homogenního magnetizovaného těla je definována jako magnetický moment jednotkového objemu těla. Pak jaderná magnetizace M 0 jednotkového objemu makroskopického vzorku může být vyjádřena jako:

M0 = N2 + 1) B0 / 3kT, 2I (I, kde N je počet jader, které vykazují rezonanci na jednotku objemu.

V statických podmínkách makroskopický vektor magnetizace vzorku M0 nevytváří signály, které by mohly být registrovány elektronickým nebo radiotechnikačním zařízením. Pouze když interaguje s elektromagnetickým zářením obsahujícím kmitočtové komponenty poblíž kmitočtu Larmor nebo pod vlivem rychlých změn orientace vnějšího magnetického pole, umožňuje detekci magnetizace vzorku pomocí různých elektronických zařízení.

Ve většině případů, pro měření magnetizace M 0 až vzorku umístěného ve statickém homogenního magnetického pole B0 se aplikuje kolmo na rádiové frekvenci (RF) magnetického pole, s amplitudou Bl B0 pole a úhlové frekvenci L. magnetická součást lineárně kruhově polarizované RF pole, které se otáčí v směr přeměny jaderných magnetických momentů, reaguje na tuto precesii.

Interakce rezonančního elektromagnetického pole s magnetickým momentem jádra lze vysvětlit pomocí obr. 2.2.

Magnetický moment jader umístěných v B0 oblasti činí precesi kolem směru pole v Larmor frekvence L. Bl RF pole kolmé k poli B0, lze rozložit na dvě kruhové pole otáčející se v opačných směrech. Účinek jednoho z nich (otáčející se směrem k Larmor precese) je v průměru v průběhu času, a od druhého (otáčející se ve stejném směru) s druhem „karta“ v průběhu času.

Tento akumulační efekt je vidět z obr. 2.2, kde jsou zobrazena dvě poloha vektorů a Bl pro časy t a t + T / 2 (v polovině období). Během doby působení RF pole v důsledku interakce (přidání) vektorů a Bl se orientace vektoru změní v určitém konkrétním směru (ve směru zvyšujícího nebo klesajícího úhlu). Výsledkem této akce je, že část magnetických dipólů se stane redistribucí. 2.2. Schéma interakce zaměřené.

V případě, že RF rezonanční elektromagnetické pole v úhlové Bl RF pole s magnetického momentu jádro straně boční L začleněna do konečné čase t, vektoru magnetizace M otáčí o úhel 0, který je určen pole Bl a dobu jeho vystavení t:

Existují dva typy jaderné precese: indukovaná precese, která je pozorována za přítomnosti RF pole a volná, která je zaznamenána po vypnutí RF pole Bl. Pro iniciování různých přechodů se používá několik základních typů RF pulsů:

1) / 2 - hybnost, pod jehož působením se vektor M 0 otáčí úhlem 90 ° vzhledem k ose z;

2) je puls, na jehož konci se vektor M 0 otočí o úhel 180 ° vzhledem k ose z.

Po vypnutí pole Bl se vektor magnetizace M 0 volně připravuje. Tato precese je upevněn na elektrický proud, který je indukován v indukční cívky s osou kolmo ke směru vnějšího magnetického pole B0. Frekvence precese se shoduje s frekvencí Larmoru. V případě, že pole Bl rovnoměrně vzorované, elektromotorická síla (EMS) z objemu vzorku V definována výrazem d emf = (Bl M) dV L (Bl) xy MV cos (L t), dt V kde (Bl) xy - složka radiofrekvenční pole v rovině xy.

Po skončení pulzu rf je změněná magnetizace vzorku nestabilní a nakonec se rozpadne s přechodem na počáteční rovnovážný stav. Proces rozpadu se vyskytuje exponenciálně rychlostí určenou tepelnou vazbou se strukturní mříží objektu a výměnou magnetické energie mezi excitovanými a neočkovanými částicemi. Dvě typy rozpadu energie se nazývají "spin-lattice decay" (s časovou konstantou T1) a "spin-spin decay" (s časovou konstantou T2). Tyto časové konstanty jsou velmi velké (od několika milisekund až několik sekund) a závisí na typu částic a okolním materiálu. Hodnoty T1 a T2 lze stanovit změnou doby mezi RF pulsy a jejich výkonem (odpovídajících otáčení o 90 a 180 stupňů) a změnou umístění přijímacích cívek.

Po působení krátkého impulsu rf pole přejde systém magnetických momentů do stavu s obrácenou populací, která se v souladu se zákonem rozpadá s přechodem na počáteční rovnovážný stav:

M (t) = M 0 [1 2exp (t / T1)], kde T1 je relaxační doba spin-mřížky rezonančního stavu s frekvencí L.

Po zapojení / 2 pulsu pole rf magnetizace M0, která se otáčí takovým impulsem v rovině xy, podléhá časovému rozpadu podle zákona:

M (t) = M 0 exp (t / T2), kde T2 je spin-spinová relaxační doba pozorované rezonance s frekvencí L.

Dodáním / 2 a RF signálů s časovými distribucí, které umožňují rezonance státní relaxační časy T1 a T2, je signál „spin echo“, který dosahuje své maximální hodnoty v čase 2t dobu po pulz a který má podobu útlumu signálu bez indukční (SIS) na obou stranách maxima. Zaznamenat jeden (žádný) polovina nebo obě poloviny signálu spin echo ve formě elektromagnetického impulzu záření (obr. 2.3).

Obr. 2.3. Schéma pro generování signálu "spin echo"

Tak, ovlivňující magnetické pole rezonanční vysokofrekvenční ve vzorku umístěného ve statickém magnetickém poli B0, lze změnit orientaci magnetického momentu jádra v důsledku relaxačních procesů po ukončení vysokofrekvenčního pole pro příjem zpětné vazby od excitovaných jader ve formě elektromagnetického záření, jako „spin echo“ signál který vytváří indukovaný elektrický proud v magnetických cívkách umístěných kolem studovaného předmětu.

Postupy relaxace magnetických částic po působení vzrušujícího RF pulsu, charakterizované dobami obnovy signálů T1 a T2, lze podrobněji studovat pomocí různých zařízení pro vracení. Umožňují vám hromadit signály týkající se určité fáze obnovy,

Účinky nukleární magnetické rezonance každého z těchto prvků lze měřit, pokud jsou vzorky umístěny v zařízení s jednotným magnetickým polem s měnící se frekvencí excitace RF polem.

Často se vyskytují otázky: co se stane s elektrony atomů, když se na ně aplikuje vnější elektromagnetické pole; Vytvářejí elektromagnetické signály současně s jádry atomů a jak oddělit tyto signály? Odpověď zní následovně. Opravdu, elektrony, které jsou přítomny v každém atomu, jsou také ovlivněny konstantním vnějším magnetickým polem B0 a jejich točivé momenty a magnetické momenty se také vyrovnávají podél magnetického pole. Nicméně, když je RF pole ovlivněno, jejich stav se nemění, protože rezonanční frekvence atomových elektronů leží zcela v jiném frekvenčním rozsahu.

Elektrony tedy nevytvářejí signály spin-echo, na rozdíl od jader, u kterých použité rezonanční RF pole odpovídá jejich vlastní frekvenci Larmor.

2.2. Tomografie založená na nukleární magnetické rezonanci

Doposud byl zvažován účinek rezonančního RF pole na magnetizovaný vzorek s cílem vytvořit jeho odezvu ve formě signálů spin-echo. Pro získání tomografického obrazu objektu je nutné vyvinout takový vliv na objekt, aby vyvolal rezonanční odezvu jeho jednotlivých objemových prvků V se souřadnicemi x, y a z nebo jednotlivými pásy o šířce l v jednom z úseků objektu.

Pro spinového echa od určité části objektu, použít speciální technika spočívá v tom, že spolu s jednotným a konstantním magnetickém poli B0z také použít další magnetické pole s malým lineárním gradientem Gz. Potom, když se ozáření frekvenčního pole objektu rádiového v atomy rezonančních vstoupit pouze tu část předmětu, pro který je frekvence otáčení Larmor odpovídající magnetické pole B = B0z + Gz z, se shoduje s frekvencí vnějšího RChimpulsa.

Pro vysvětlení schématu pro izolaci jednotlivé části studovaného objektu se obracíme na obr. 2.4.

Obr. 2.4. Schéma výběru jednotlivých vrstev zkoumaného objektu

Ať B0z konstantního magnetického pole, s lineárním gradientem Gz směřující podél osy Z. Poté, jestliže je vystavena působení externího RF pole na rezonanční frekvenci, která odpovídá magnetického pole B = B0z + Gz z, reagovat za atomech spin echo, z uzavřené v tenké vrstvě látky, která je kolmá na osu Z a je umístěna ve výšce z.

Tloušťka rezonanční vrstvy je určena celkovou šířkou linie magnetické rezonance (šířka nukleární magnetické rezonance (NMR)) a gradient magnetického pole Gz:

Gz Odhadujeme tloušťku rezonanční vrstvy z pro NMR protonů v kapalině.

Let = 4, 2 MHz / T; Gz = 103 T / m.

1 Hz; B0 z 1 T, = = B 2 B0 z Poté je šířka rezonanční vrstvy z 2 mm.

Podobně, je magnetické pole rádi, s malým magnetickým Gy gradientu podél Y. osy v tomto a určitou předem zvolenou hodnotu magnetického pole je usazen pouze v průsečíku výbrusů Z a Y (v důsledku gradientu magnetického pole, jeho hodnota nad a pod těmito úseky lišit). Právě tato stránka bude předmětem výzkumu.

Vytvoření specifickou sekvenci RF polí uspořádaných kolem objektu RF indukční cívky s frekvencí odpovídající frekvenci Larmorově některých částic (obvykle jádra vodíku) mohou být připraveny spin echo přidělené pásmo. Změnou frekvence pole RF odpovídající Larmorovým kmitočtem podél osy Z lze získat množinu odezev z jednotlivých vrstev s výškou z a šířkou y. Otáčením magnetického pole malým úhlem kolem osy Y je možné získat odezvy, které odpovídají dělícím čarám otočeným kolem osy Y.

Selektivní rádio zvolí signály, jako by byly skenované čiary kolmé na obě gradientní pole. Složitější přijímač (spektrální analyzátor) vytváří vícekanálové signály závislé na frekvenci a přenáší je do počítače.

Získáme tedy soubor odpovědí jednotlivých pásem zkoumaného úseku orientovaných v různých směrech. Odpověď každého pásma obsahuje úplné informace o distribuci hustoty rezonančních jader. Fyzikální základ NMR tomografie se výrazně liší od rentgenové tomografie, ale má typickou strukturu vhodnou pro zpracování již vyvinutými výpočetními algoritmy. Pomocí standardních metod počítačové tomografie je možné rekonstruovat počáteční distribuci hustoty rezonančních jader a získat tomografický obraz zkoumaného úseku. Jednou z metod pro rekonstrukci obrazu z jeho stínových projekcí se bude počítat při získávání tomografických obrazů za použití rentgenových paprsků v Ch. 4.

Pomocí NMR introskopie je možné získat údaje o hustotě rezonančních jader v různých částech zkoumaného objektu a vykreslit rozložení relaxačních časů spin-mřížky a spin-spin. Tato informace je obsažena v NMR spektrech, měřených frekvenčním skenováním, v přechodových NMR signálech. Aby byl excitovaný signál NMR v různých částech objektu, je nutné provést několik rychle se měnících procesů. Charakteristické trvání každého z nich je 0,1 - 1 s a obvykle se řídí specializovaným počítačem pracujícím v souladu s předprogramovaným programem.

V současné době dostupné metody pro získání NMR obrazů se navzájem liší v programu poruchy makroskopické magnetizace vzorku, pozorování jeho vývoje a sběru počátečních dat pro konstrukci NMR obrazů. Když je vzorek narušen, používají se RF pole a gradientové magnetické pole - konstanty, které jsou reverzibilní nebo oscilační. Rádiové frekvenční pole je excitováno dávkované ve formě jednoho nebo několika krátkých impulzů. Pro získání prostorové selektivity musí mít puls rf pole komplexní kmitočtové spektrum.

Existuje několik metod pro získání NMR obrazů, mezi nimi projekční a rekonstrukční NMR introskopie, Fourierova metoda, selektivní excitační metody a několik dalších.

Při způsobu selektivní excitace se předpokládá použití magnetického pole s lineárním gradientem G ve třech směrech:

Bx = B0x + G x; By = B0y + G · y; Bz = B0z + G · z.

Při použití RF pole s frekvencemi odpovídajícími Larmorovým frekvencím elementárního objemu látky V, která má být studována, je možné izolovat signál spin-echo odpovídající tomu, který obsahuje informace o koncentraci v ní, například protonů.

Podrobnější popis způsobů NMR tomografie je možno nalézt v odborné literatuře.

2.3. NMR skenery

Od roku 1973, kdy Paul Lauterbur obdržel první YaMRizobrazheniya tsoygmatografii metodu, bylo navrženo a vyvinuty různé druhy NMR introscopes, a řada firem zahájilo komerční NMR tomogrfov lidských studií. V současné době jsou předními výrobci tohoto zařízení firmy Simens (Německo), Tashiba (Japonsko) a General Electric (USA).

Moderní NMR tomograf je komplexní přístrojový komplex sestávající ze soustavy různých magnetů, které vytvářejí permanentní a gradientní magnetické pole; rádiový frekvenční modul poskytující ozařování pacienta s určitou sekvencí radiových impulzů a řízeným speciálním počítačem; Pohyblivý stůl, pohyb a fixace pacienta; systém zpracování dat, který je specializovaným vysokorychlostním počítačem se softwarem, automatizovaným ovládacím panelem a pracovním stolem operátora.

Například na obr. Obrázky 2.5 a 2.6 ukazují fotografie typických NMR skenerů s vysokou prostorovou rozlišovací schopností vyvinutých společností General Electric.

Obr. 2.5. NMR systém Obr. 2.6. Tomografie magnetické tomografie GE 1.0T Signa MR / i GE Signa Profil 0.2T GE 1.0 i Signa MR / i je široce otevřený a výkonný systém, který poskytuje vynikající výkon. Tvar a velikost kompaktního, široce otevřeného modulu pacienta poskytuje během studie vysoký komfort.

Hlavní technické charakteristiky systému GE 1.0T Signa MR / i NMR:

Magnetový systém. Síla pracovního pole je 1,0 T.

Chlazení. Chlazení kapalným héliem. Spotřeba - 0,03 l / h. Průměrný interval doplňování paliva je 3 roky.

Systém přechodů. Maximální gradient magnetického pole je 23 mT / m (SmartSpeed), 33 mT / m (HiSpeed ​​+).

Stůl pacienta. Délka stolu je 211 cm. Rozsah vodorovného posunu je 244 cm při rychlosti 1,29 / 10,26 cm / s. Rozsah svislého pohybu je 69 - 97 cm při rychlosti 2,58 cm / s.

Maximální hmotnost pacienta je 159 kg. Motorový stolní pohon vertikálně a podélně.

Ovládací konzola. Monitor je 20 palců. Rozlišení obrazovky je 1280 1024.

Systém zpracování dat. Operační paměť je 512 MB.

Rychlost rekonstrukce je až 100 snímků 256 256 za sekundu.

Přijímání obrázků. Tloušťka řezu: dvourozměrná vizualizace 0,9 - 20 mm (rozteč 0,1 mm); trojrozměrná vizualizace 0,1 - 5 mm (rozteč 0,1 mm). Oblast pokrytí je 1 až 48 cm v krocích po 1 cm.

Požadavky na napájení. Napětí sítě je 380 V / 50 Hz, tři fáze. Maximální spotřeba energie je 50 kW.

Místnost pro výzkum. Minimální plocha je 33 m, teplota je 20-25 ° C a vlhkost 30-60%.

Celková hmotnost systému. 3400 kg (včetně pacienta).

Signa Profile NMT je systém s vysokým rozlišením, s plným tělesným vyšetřením s použitím nejnovějšího otevřeného permanentního magnetu s intenzitou magnetického pole 0,2 T.

Signa Profile 0.2T je navržena tak, aby poskytovala pacientovi snadný přístup a pohodlí při různých vyšetřeních a současně vysoce kvalitní diagnostický obraz.

Hlavní technické charakteristiky systému GE Signa Profile 0.2T NMR:

Magnetový systém. Síla pracovního pole je 0,2 T.

Systém přechodů. Maximální gradient magnetického pole je 10 mT / m.

Ovládací konzola. Monitor je 19 palců. Rozlišení obrazovky je 1280 1024. Systém je interkom.

Systém zpracování dat. Rychlost rekonstrukce je až deset obrazů 256 256 za sekundu.

Přijímání obrázků. Tloušťka řezu: dvourozměrná vizualizace 2,7 - 20 mm, rozteč 0,1 mm; trojrozměrná vizualizace 0,5 - 5 mm (rozteč 0,1 mm). Oblast pokrytí je 6 až 40 cm v přírůstcích 1 cm.

Mělo by být poznamenáno, že moderní NMR tomografy mohou poskytnout trojrozměrnou vizualizaci objektu s prostorovým rozlišením 0,1 - 0,5 mm.

NMR skenery jsou obvykle instalovány v místnostech, které jsou chráněny před vnějšími magnetickými a radiofrekvenčními poli.

Stínění se provádí pomocí kovové sítě (Faradayovy klece), která se nachází uvnitř stěn, stropu a podlahy odpovídajících místností.

V současné době vyrábí NMR tomografy i několik domácích firem. Jedním z nich je NPF "AZ", který zvládl sériovou výrobu NMR tomografů s odporovými a permanentními magnety s napětím 0,2 T.

„Ministerstvo školství a věd Ruské federace federální stát vzdělávací instituce vyššího profesního vzdělávání“ Tyumen State University „Zákon učebních materiálů. Pracovní program pro studenty směrů 3.3.03 "Radio Physics" 28/03/01 "Nanotechnologie a Microsystem Technology" 16.03.01 "Technická fyzika" full-time vzdělávání. SEZNAM HARMONIZACE ze dne 22. Ledna 2015 Obsah: UMK k disciplíně "PRÁVNÍ PŘEDSTAVENÍ" pro. "

„Federální agentura pro vzdělávání Novosibirsk State University fyzikální fakulty, katedry Radio Physics dílenské vybavení AUTOMATION RESEARCH digitálně-analogové a analogově-digitální převodníky metodické pokyny pro práci v laboratoři № 3 Novosibirsk Lab je věnován pokračovat ve studiu digitální-analogové a analogově-číslicové převodníky, které byly započaty v“ Laboratoři práce č. 8 workshopu REL. V pokynech podrobněji. "

"SEZNAM HARMONIZACE ze dne 16. 6. 2015 Reg. číslo: 2770-1 (15/06/2015) Disciplína: diferenciální rovnice Curriculum: 03.03.03 Radiophysics / 4 roky ODO zadejte příkaz cmd: Elektronické vydání Iniciátor: Salov Elena Autor: Salov Elena Major: Matematické modelování Oddělení CMD: Fyzikálně-technická institut Datum setkání CMD: CMD 14.04.2015 zápis z jednání: Datum poluData soglaRezultat soglasoSoglasuyuschie Název Komentář cheniya praskání Bani Head. Křeslo Tatosov Alexey. "

"I. mikroprocesor technologie Ogorodnikov: Úvod do Cortex-M3 Výuka Ministerstva školství a vědy Ruské federace Ural Federální univerzity pojmenované po prvním prezidentem mikroprocesorové techniky Ruska Boris Jelcin I. Ogo: Úvod do Cortex-M3 Učebnice doporučené Metodického UrFU Rady pro studenty studující v oblasti výcviku 140801.65 ‚Elektronika a automatizace fyzického zařízení‚ 201000.62" Biotechnická systémů a technologií‘. "

„Vysvětlivka ke kalendáři - tematické plánování ve fyzice v platové třídě 9 je určen na základě federální vzdělávací úrovně všeobecného vzdělání ve fyzice, 2004, o programu všeobecného vzdělání ve fyzice, s přihlédnutím k programu autorovo učebnic AV Peryshkina. Program je určen pro 68 hodin (2 hodiny týdně). Fyzika 7-9 tříd. Autoři programu: Е.М. Gutnik, A.V. Peryshkin učebnice. Fyzika. 9 класс: Učebnice pro všeobecné vzdělání. "

„Ministerstvo Ruské federace pro civilní obranu, mimořádné situace a zmírnění následků katastrof VPO Voroněž ústavu ministerstva pro mimořádné situace ministerstva fyziky jako je Rusko Soloviev, A.G. Gorshkov, G.A. Bakaev elektrotechnický a elektronický pracovní místa a pokyny pro provádění kontrolní činnosti studentů distančního vzdělávání fakulty specialita 280.705,65 Voroněžské 2012 elektrotechnický a elektronický: úkoly a pokyny pro provádění kontroly. "

„Central Předmět metodické komise Všeruský Olympiad na fyziku pokynech pro školu a Gemeindebühnen All-ruské olympiády ve fyzice v akademickém roce 2015/2016 AA Voronov M.Yu. Zamyatnin V.P. Slobodyanin Moscow 20 Obsah Úvod School Stage 4 str. 5 Obecné stránky. Charakteristika obsahu školního fázi olympiády fyziky 5 str. Obsah materiálů škola fázi olympiády ve fyzice 6, s. Popis. "

„Kazan Federální univerzita Ústav geologie a naftového inženýrství Katedra geofyziky a technologií GIS Gorgun VA, Stepanov AV, Musin AD Sungatullina AD Pronin NV, Fattah AV, Sitdikov RN, Ravilov NN CHERVIKOV BG, Slepakov ZM Karim K.M.UCHEBNO-nástroj pro výrobní praxe pro bakaláře Kazan - 2015 UDK 550 BBK D Vytištěno rozhodnutím výuky metodická komise ústavu geologie a ropné technologie minut №9 z 30. "

"Ablameiko, S. V. Globální navigační družicové systémy: Příručka pro studenta faktu. radiofyzika a počítačové technologie / S. V. Ablameiko, V. A. Saechnikov, A. A. Spiridonov. - Minsk: BSU, 2011. - 147 s. - (Aerospace Technologies). ISBN 978-985-518-538-4. Příručka zkoumá strukturu, základní principy konstrukce a provozu globálních družicových navigačních systémů a informačních technologií založených na nich. Pro studenty 4. ročníku Radiophysics a. "

"OBSAH 1. Obecná ustanovení 1.1. Vzdělávací program vysokoškolského vzdělávání (OP VO), realizovaný státní univerzitou v Tyumenu v oblasti vzdělávání 03.03.02 Fyzika a profil výcviku Základní fyzika.1.2. Normativní dokumenty pro vývoj OP VO ve směru přípravy 03.03.02 Fyzika.1.3. Charakteristika OP ŽP 1.4. Požadavky na účastníka 2. Charakteristika odborné činnosti absolventa odborné školy ve směru přípravy Fyzika. 2.1. Oblast odborné činnosti absolventa 2.2. "

"Bulletin nových příjmů v knihovně za 1. čtvrtletí roku 2015 Fyzika a matematika Michail Dmitrievich Millionshchikov, 1913-1973 / RAS; komp. M. A. Lebedev; 1 kopie. aut. vstup. Art. NN Ponomarev-Stepnoy [a další]. Ed. 2., opraveno. a další. M.: Věda, 2014. 292, [2] str. (Materiály pro bibliografii vědců, technické vědy, mechanika, číslo 25). ISBN 978-5-02-039028-7: 150.00. Sborník Ústavu obecné fyziky. A. M. Prokorov. T. 70: Formace, 1 vzorek. zpracování a registrace elektromagnetických. "

„Tsang 2 Federální agentura pro vzdělání Novosibirsk State University fyzikální fakulty, katedry Radio Physics WORKSHOP ZAŘÍZENÍ AUTOMATION RESEARCH Páteřní modulární automatizační systém metodických pokynech pro laboratorní práci číslem 2 Novosibirsk Lab je věnována studiu principů výstavby hlavního modulárních automatizačních systémů a souborů zařízení národnostních Nástroje používané v dílně. Do úkolu. "

„Ministerstvo školství a vědy, Federální státní vzdělávací instituce vyššího profesního vzdělávání Tyumen State University Ústav fyziky a chemie, Ústav organické chemie a životního prostředí Larina NS EKOLOGICKÁ HYDROCHÉMIE Vzdělávací a metodický komplex. Práce tréninkový program na plný úvazek pro výcvik studentů ve směru 020.100,68 „Chemistry“ studijní program „Chemistry ropy a ekologické bezpečnosti“, „umělá. "

"Anotace k pracovnímu programu o fyzice Grade 7. 1. Pracovní program pro fyziku je založen na: Programy pro všeobecné vzdělávání. Instituce: Fyzika. Astronomie. 7 - 11 buněk. / VA Korovin, VA Orlov. - 3. vydání, revize. - M.: Drofa, 2010. Metodická doporučení pro výuku fyziky v letech 2015-16. Fyzika: Proc. pro 7 buněk. obecně. institucemi / A.V.Peryshkina - M:. drop, 2010.Soglasno curriculum MOU "Syrtinskaya škola" na uch.g 2015-2016: Na studium fyziky v 7. ročníku je dáno.. "

"Katedra školství správy města Lipetsk, UIA UP" Centrum pro další vzdělávání "STRATEGIE" Lipetského ekologického a humanitárního ústavu. Bobrova, Т.S. Kobozeva Olympiad problémy s vybíráním vlastních zdrojů městské správy F Isik Učebnice Grade 7 Lektorské oddělení UIA Lipetsk do polohy „“ Strategie Centra pro další vzdělávání „L. Bobrova, Т.S. KOBOZEVA KOLEKCE OLYMPIOVÝCH ÚKOLŮ FYZIKY 7. ročník učebnice Lipetsk, 2015 UDC 372.853 ББК 22.3я72 Б 72 recenzent. "

„Federální agentura pro vzdělávání Novosibirsk State University I.V.SHIHOVTSEV V.P.YAKUBOV statistická fyzika Novosibirsk UDC 537,86: 519,2 (075) BBK W-653 W 841ya73-2 Shihovtsev IV Jakubov VP Statistická radiofyzika. Přednáška / Novosib. stát. un-t. Novosibirsk, 2011. 157 stran. Tento přednáškový cyklus čtení studentů katedry fyziky z Novosibirské státní univerzity v oddělení rádiového fyziky. Příručka obsahuje základní informace z teorie náhodných procesů, uvádí příklady, které to umožňují. "

„Ministerstvo školství federální státní vzdělávací instituce vyššího odborného vzdělávání“ národní minerální university „hora“ PROGRAM úvodní zkoušky odborných předmětů Geofyzika, geofyzikální metody hledání minerálů, správnou orientaci (profil) oblasti vzdělávání pedagogických pracovníků v postgraduální Směr příprava 05.06.01 věd o Zemi. "

„Ministerstvo školství a věd Ruské federace Federální agentura pro vzdělání státní vzdělávací instituce“ Orenburg State University „a College of Business elektroniky katedry elektrotechniky a fyziky LA BUSHUY anténa-feeder zařízení a propagace Metodické pokyny k praktickým cvičením doporučených pro zveřejnění redakční rady státní vzdělávací instituce „Orenburg státu. "

„Městská autonomní vzdělávací instituce Vidnovsky umělecká a technická škola pracovního programu na fyziku (základní úroveň) 7A, třídy B, C, D kompilovaný učitel fyziky Ekaterina Kiseleva 2015-2016 akademický rok VYSVĚTLIVKA Práce na programu fyziky pro platové třídy 7 je založen na federální složkou státní úrovni všeobecného vzdělávání (pořadí M z RF 05.03.2004 № 1089), autor programu na fyziku, program autoři DA Artemenkov. "