Классификация методов диагностики. Системы фокусировки СВЧ-энергии

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

« Классификация методов диагностики. Системы фокусировки СВЧ- энергии»

МИНСК, 2008

Классификация методов диагностики

Интроскопия — внутривидение (intro — внутри, лат., skopeo— смотрю, наблюдаю, греч.) — визуальное наблюдение объектов, явлений и процессов в оптически непрозрачных телах и средах, а также в условиях плохой видимости.

Современная медицинская интроскопия имеет в своем арсенале сотни разнообразных приборов, использующих рентгеновское излучение с энергиями от 10 до 100 кэВ (рентгеновская диагностика), гамма-излучение искусственных радиоактивных изотопов с энергиями 10—300 кэВ (изотопная диагностика), инфракрасное излучение человеческого тела (тепловидение), оптический диапазон излучений (эндоскопия). Ведутся исследования по регистрации излучения человеческим телом радиочастотного диапазона (СВЧ-интроскопия). Используются источники СВЧ для получения изображений внутренних структур организма на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР-интроскопия).

Но одного только электромагнитного излучения уже недостаточно для современной медицинской диагностики. Делаются попытки использовать для целей визуализации внутренних структур организма корпускулярное излучение: электроны, нейтроны, протоны.

Чрезвычайно эффективным оказалось применение для задач медицинской интроскопии высокочастотных звуковых колебаний (ультразвуковая диагностика).

И все-таки самые поразительные результаты принесло в последние годы медицинской интроскопии освоение необъятных возможностей ЭВМ и микропроцессорной техники. Впервые вычислительная машина была использована в радиологии едва ли более 30 лет назад для обработки информации, получаемой коллимированным гамма-счетчиком, сканирующим участок человеческого тела, куда введен радиоактивный изотоп. ЭВМ резко ускорила процесс обработки радиометрической информации, существенно сократив радиологу время постановки диагноза.

В настоящее время в клиниках и больницах мира функционируют десятки тысяч ЭВМ различного уровня для решения самых разнообразных задач, от расчета и распределения потоков пациентов по рентгенодиагностическим отделениям крупного диагностического центра до автоматической постановки предварительного диагноза при профилактическом осмотре. Микропроцессоры становятся неотъемлемой деталью схем управления современных интегралов.

Задачи, решаемые ЭВМ, в медицинской интроскопии можно разделить на три основных типа. Первый — обработка информации, включая и непосредственную обработку изображений. Второй — восстановление двух и трехмерных изображений по серии разноракурсных одномерных сигналов детекторов, чувствительных к применяемому для исследования виду излучения. Третий — автоматический анализ медицинских изображений.

Особенности этих трех аспектов применения ЭВМ в медицинской интроскопии рассмотрим далее в приведенном выше порядке.

Не останавливаясь подробно на достаточно сложных механизмах взаимодействия используемого для интроскопии излучения с объектом исследования, отметим только, что при всем разнообразии методов по принципу регистрации их можно разделить на четыре группы (рис. 1).

Рис. 1.

1. Регистрация излучения, прошедшего через исследуемый объект (рис. 1, а). Источник излучения И и приемник П располагаются на противоположных сторонах от объекта О. Естественно, такой метод применим только при использовании сильного «проникающего» излучения: рентгеновского, иногда ультразвуковых волн, потока нейтронов.

2. Регистрация отраженного излучения (рис. 1, б). Приемник при этом может располагаться там же, где и источник, либо рядом с ним в зависимости от того, какой отраженный сигнал требуется зарегистрировать. Иногда источник совмещается с приемником. Подобным образом работают оптические внутриполостные эндоскопы и ультразвуковые сканеры. Регистрация собственного излучения объекта. Живые организмы излучают ИК-излучение и электромагнитное излучение радиочастотного диапазона. Если в исследуемый орган введен радиоактивный изотоп, то регистрируется распределение его активности (изотопная диагностика, рис. 1, в).

Регистрация рассеянного излучения (рис. 1, г). Взаимодействуя с тканями организма, проникающее излучение частично поглощается, частично проходит через объект без изменений, а существенная доля излучения видоизменяется: меняет направление и энергию — рассеивается во все стороны. Частным случаем рассеяния является отражение. На принципе регистрации рассеянного излучения построены некоторые типы рентгеновских томографов. Сюда же можно отнести томографы на основе ядерного магнитного резонанса.

Во всех четырех типах интроскопии необходимо производить многоступенчатое преобразование изображений для приведения их к виду, доступному для анализа оператором. Несмотря на то, что излучатели и первичные преобразователи излучения в каждом виде интроскопии специфичны по конструкции и целиком зависят от вида применяемого излучения, дальнейший тракт преобразования излучения и его обработки для большинства систем практически одинаков. Преобразователи излучения, как правило, превращают скрытое изображение, полученное «в используемом излучении», либо в оптическое, доступное глазу, либо в последовательность электрических сигналов. Оптическое изображение может быть