• Название:

    Новый документ в формате RTF (3)


  • Размер: 0.03 Мб
  • Формат: RTF
  • Сообщить о нарушении / Abuse

    Осталось ждать: 20 сек.

Установите безопасный браузер



Предпросмотр документа

Томографія ( др.-греч. фпмЮ - Розтин) - метод неруйнівного пошарового дослідження внутрішньої структури об'єкта за допомогою його багаторазового просвічування в різних пересічних напрямах.

1. Термінологічні питання

У класичному трактуванні під томографією розуміється метод рентгенологічного дослідження, за допомогою якого можна робити знімок шару, що лежить на певній глибині досліджуваного об'єкта. Він був запропонований Бокаж через кілька років після відкриття рентгенівських променів і був заснований на переміщенні двох із трьох компонентів рентгенографії (рентгенівська трубка, рентгенівська плівка, об'єкт дослідження). Найбільше поширення отримав метод зйомки, при якому досліджуваний об'єкт залишався нерухомим, а рентгенівська трубка і касета з плівкою узгоджено переміщалися в протилежних напрямках. При синхронному русі трубки і касети, чітким на плівці виходить тільки необхідний шар, тому що тільки його внесок в загальну тінь залишається нерухомим щодо плівки, все інше змазується, майже не заважаючи проводити аналіз отриманого зображення. В даний час частка останнього методу в дослідженнях в світі зменшується у зв'язку зі своєю малою інформативністю. В Росії у зв'язку з дорожнечею і недостатньою укомплектованістю медичних установ сучасним діагностичним обладнанням та високою захворюваністю на туберкульоз даний метод залишається широко поширеним і актуальним. В даний час даний метод отримав назву класична томографія або лінійна томографія.

Обчислювальна томографія - область математики, що займається розробкою математичних методів і алгоритмів відновлення внутрішньої структури об'єкта по проекційним даними (цифровим знімкам об'єкта, зробленим з різних точок). Внутрішня структура як правило представляється в воксельних формі. Отримання масиву вокселів по масиву проекційних знімків називається прямий томографічної завданням. До області обчислювальної томографії так само відноситься і рішення зворотної томографічної завдання - формування довільного проекційного вигляду на підставі відомої внутрішньої структури.

Також обчислювальної томографією може називатися практична область діяльності, що займається томографією з використанням цих чисельних методів.

Комп'ютерна томографія (КТ) - те саме, що обчислювальна томографія. Найчастіше під КТ мається на увазі томографія рентгенівська.

Анатомічна томографія - заснована на отриманні зрізів тканин людини з їх подальшою фіксацією за допомогою хімічних речовин та реєстрація їх на фотоплівку. Класичними прикладами анатомічної томографії є пироговські зрізи і зображення гістологічних препаратів.

Реконструктивна томографія - отримання той чи інший спосіб розподілу цікавить параметра в об'єкті більшої розмірності за його проекціям меншою розмірності без руйнування об'єкта; антонім анатомічної томографії. В обсяг поняття входять обчислювальна (вона ж комп'ютерна, вона ж цифрова) і аналогова реконструктивна томографії.

Аналогова реконструктивна томографія - реконструктивна Т., яка використовує для відновлення розподілу параметра об'єкта не цифрові, а аналогові обчислювальні пристрої (наприклад, оптичні).

Неруйнівний томографія - те саме, що і реконструктивна томографія. Антонім анатомічної томографії.

2. Історія томографії

До ХХ ст. Математики Фредгольма і Абель досліджують властивості сімейства інтегральних рівнянь, пізніше стали основою томографії.

У 1895 р. В. К. Рентген відкриває проникаючі "Х-промені", пізніше названі вдячними фізиками і лікарями його ім'ям - "рентгенівські".

У 1905 р. Я. Ван-Ціттерт здійснив томографічне вимір розподіл яскравості далекої зірки по радіусу як чисельну зворотне перетворення Абеля.

В 1917 австрійський математик Йоганн Радон запропонував спосіб звернення інтегрального перетворення, згодом отримав його ім'я (див. перетворення Радону), завдяки якому стало можливо відновлювати початкову функцію, знаючи її перетворення. Однак у той час робота Радону не потрапила в поле зору дослідників і незабаром була незаслужено забута сучасниками.

У 20-х рр.. ХХ ст. французький лікар Бокаж винайшов і запатентував томографічний механічний сканер, який повинен був залишати на рентгенограмі нерозмиті тільки заданий шар тіла пацієнта. Це називалося "рентгенівська планіграфія", а також "біотомія", а пізніше було названо "класична томографія".

У 1930 р. А. Валлебона, як повідомляють [ хто? ] , "Розробив принцип пошарового рентгенологічного дослідження (томографії)".

У 1934 р. В. І. Феоктистов створив перший діючий рентгенівський томограф.

У 1937 р. польський математик Качмаж опублікував алгоритм, який згодом був використаний Кормаком і Хаунсфілда без посилання на автора.

У 1937 р. І. Рабі відкрив нове явище - ядерний магнітний резонанс (ЯМР) в ізольованому ядрі.

У 1938 р. А. Ощепков винайшов СВЧ-інтроскопії.

У 1941 р. А. Н. Тихонов винайшов метод регуляризації, який зробив можливим реконструкцію при неточних проекціях.

1941-1945 рр.. Рентгенівські, гамма-і нейтронні інтроскопи з обчислювальною томографічної обробкою по Тихонову здійснені в СРСР для задач дефектоскопії в авіаційній і гарматної галузях промисловості, а до кінця війни - і для контролю об'ємного розподілу процесів в ядерних реакторах.

У 1944 р. Є. К. Завойський відкрив нове явище - електронний парамагнітний резонанс (ЕПР).

У 1946 р. Ф. Блох і Е. Парселл повторили відкриття І. Рабі в конденсованих середовищах.

У 1953 р. І. А. Бочек винайшов стохастичну версію алгоритму Качмажа, що визволив реконструкції від регулярних артефактів і значно збільшив якість зображень.

У 1953 р. радянський математик Вайнштейн довів теорему про зв'язок мінімального достатнього кількості проекцій з групою симетрії об'єкта, різко спростити томографію.

У 1960 р. В. А. Іванов винайшов ЯМР-томографію (внутрівіденіе на основі ядерного магнітного резонансу).

В 1963 американський фізик А. Кормак повторно (але відмінним від Радону способом) вирішив задачу томографічного відновлення, а в 1969 англійський інженер-фізик Г. Хаунсфілд з фірми EMI Ltd. сконструював "ЕМІ-сканер" (EMI-scanner) - перший комп'ютерний рентгенівський томограф, чиї клінічні випробування пройшли в 1972. В 1979 Кормак і Хаунсфілд "за розробку комп'ютерної томографії" були удостоєні Нобелівської премії по фізіології і медицині.

А в 2003 за винахід методу магнітно-резонансної томографії, на основі відкриття Реймонда Дамадьян, Нобелівську премію з фізіології і медицини отримали Пітер Менсфілд і Пол Лотербур.

У 1991 р. в одному з найбільших медичних установ Росії НЦПЗ РАМН був встановлений перший вітчизняний МР-томограф "Образ-1", вироблений Науково Виробничої Фірмою "Аз" організованої в 1988 році як інноваційне підприємство в області розробки і виробництва вітчизняних магнітно- резонансних томографів, до цих пір успішно експлуатується.

У 2010 році створена так звана чотиривимірна електронна томографія - техніка візуалізірованія динаміки тривимірних об'єктів у часі. Ця техніка дозволяє спостерігати за просторово-часовими характеристиками мікрооб'єктів [1] [2].

3. Класифікація видів томографії

3.1. Взаєморозташування джерела зондуючого випромінювання, об'єкта і детектора

З точки зору взаиморасположения джерела зондуючого випромінювання, об'єкта і детектора томографічні методи можуть бути розділені на наступні групи:

трансмісійні - реєструється зондуючого зовнішнє випромінювання, що пройшло через пасивний (неизлучающий) об'єкт, частково ослабляючись при цьому (тінь від об'єкта);

емісійні - реєструється випромінювання, що виходить з активного (випромінюючого) об'єкта з деяким просторовим розподілом джерел випромінювання;

комбіновані трансмісійне-емісійні (люмінесцентні, акустооптичні і оптоакустіческіе та ін) - реєструється вторинне випромінювання від джерел, розподілених за обсягом об'єкту і порушених зовнішнім випромінюванням;

ехозондірованіе - реєструється зондуючого зовнішнє випромінювання, відбите від внутрішніх структур пасивного об'єкта.

3.2. Розміри досліджуваних об'єктів

Мікрорівень (мікротомографія) - досліджуються об'єкти розміром з окрему клітку.

Рівень об'єктів, сумірних з людським тілом (від окремого органу або лабораторної миші до літака).

Макрорівень - атмосферні явища ( хмари, циклони, торнадо), планети і зірки.

3.3. Сфера застосування

За сферою застосування виділяють:

медичну томографію (як вид медичної візуалізації і медичної діагностики);

промислову (технічну) томографію (як вид дефектоскопії);

томографію макрооб'єктів.

3.4. Зондуючого випромінювання

Томографія з використанням звукових хвиль (у тому числі сейсмічних):

ультразвукова томографія (УЗТ);

сейсмічна томографія.

Томографія з використанням електромагнітного випромінювання:

радіонуклідна емісійна томографія (гамма-випромінювання);

однофотонна емісійна томографія (ОФЕКТ);

двухфотонная емісійним або позитронно-емісійна томографія (ПЕТ);

рентгенівська томографія;

рентгенівська комп'ютерна томографія (КТ, РКТ);

оптична (лазерна) томографія (ОТ);

томографія в радіодіапазоні.

Томографія з використанням електромагнітних полів:

магнітно-резонансна томографія (МРТ);

електро-імпедансна томографія.

Томографія з використанням елементарних частинок:

нейтронна томографія;

електронна та позитронна томографія;

протонна томографія;

нейтринна томографія.