Позитронно-эмиссионная компьютерная томография (ПЭТ).

Принцип действия ПЭ - томографа таков: внутрь тела человека (с пищей, с вдыхаемым воздухом, внутривенным введением) вносится фармакологический препарат, содержащий очень малое количество короткоживущего изотопа. Этот препарат вместе с изотопом распределяется внутри тела. Затем снимается карта распределения изотопа – позитронно-эмиссионная томограмма.

Физический принцип ПЭТ. Изотоп испускает позитроны (отсюда и название). Длина пробега позитрона составляет несколько миллиметров, после чего позитрон аннигилирует с электроном, испуская два гамма-кванта, разлетающихся под углом 180⁰. Специальные детекторы, расположенные по окружности выбранного сечения, регистрируют время прилета гамма-квантов. По этим данным обычной томографической процедурой изображение выводится на экран.

ПЭТ обладает фантастической чувствительностью. Обладая исключительно высоким контрастным разрешением, он способен регистрировать малейшие изменения фармакологического препарата, содержащего изотоп. ПЭТ на сегодня является единственным методом, позволяющим “увидеть” заболевание до появления вызванных им морфологических изменений.

178. Индукционная томография (СВЧ-томография). Одним из перспективных направлений компьютерной томографии является использование высокочастотного магнитного поля, которое, взаимодействуя с исследуемой средой, возбуждает в ней вихревые токи. Задачей индукционной томографии является построение карты распределения проводимости и диэлектрической проницаемости в теле пациента.

Система индукторов, активизация которых возбуждает вихревые токи, а также детекторы, снимающие параметры среды, располагаются в выбранной плоскости. При этом облучение объекта с различных направлений электромагнитным излучением СВЧ-диапазона с последующим детектированием углового рассеяния сигнала позволяет восстановить пространственное распределение комплексной диэлектрической проницаемости.

Разрешающая способность индукционного томографа невысока, однако он обладает рядом достоинств. Главным из них следует считать возможность отображения функционального состояния биологических тканей, поскольку томографические методики, включая рентгеновские и ЯМР, не определяют физиологические изменения, проявляющиеся главным образом через изменение диэлектрической проницаемости.

Указанные метод может найти широкое применение в области кардиологии и при диагностике злокачественных новообразований, например, как альтернатива традиционной маммографии. В отличие от рентгеновской, СВЧ-томография не использует ионизирующее излучение и в ряде случаев может оказаться предпочтительней. Возможные области применения - гастроэнтерология, пульмонология, урология, травматология.

179. Электроимпедансная томография. Значительное развитие среди методов томографии получила так называемая электроимпедансная томография или томография приложенных потенциалов, суть которой состоит в том, что через тело пациента, обладающего определенным значением электропроводности, с помощью поверхностных электродов пропускают слабый переменный электрический ток. При этом проводится исследование поверхностных потенциалов, возникающих на коже обследуемого при протекании тока.

По результатам измерений поверхностных потенциалов по заданной программе проводится реконструкция распределения электрического импеданса внутри объекта. Обработка данных проводится методом обратного проецирования вдоль эквипотенциальных линий электрического поля, аналогичного применяемому в традиционной томографии.

Метод позволяет визуализировать только небольшие изменения проводимости внутри объекта и требует наличия опорного набора данных, соответствующих начальным значениям проводимости.

180. Радиоактивность. Радиоактивностью называется процесс

самопроизвольного распада неустойчивых ядер с испусканием других ядер или элементарных частиц.

181. a, b, g-излучения.Альфа-лучи отклоняются электрическим и

магнитным полями; они представляют собой поток атомных ядер гелия ₂Не⁴, называемых a-частицами. Проходя через вещество, a-частица ионизирует его атомы, выбивая электроны из атомов вещества. Альфа-лучи обладают небольшой проникающей способностью.

Бета-лучи отклоняются электрическим и магнитным полями; они представляют собой поток быстрых электронов, называемых b-частицами; проникающая способность b-частицы значительно больше, чем у a-частицы.

Гамма-лучи не отклоняются ни электрическим, ни магнитным

полями; они представляют собой поток фотонов с очень высокой частотой порядка 10²⁰ Гц. Являясь крайне жестким электромагнитным излучением, гамма-лучи во многом подобны характеристическим рентгеновским лучам, но в отличие от них они испускаются атомным ядром. Гамма-лучи являются одним из самых проникающих излучений. Тело человека они пронизывают насквозь.

182. Закон радиоактивного распада:

N = N₀e^-lt,

где N₀ – число атомов элемента в начальный момент времени, N

– число атомов того же элемента, оставшихся по истечении вре- мени t.

Периодом полураспада Т называется время, в течение которого

количество атомов исходного элемента уменьшается вдвое.

Среднее время жизни радиоактивного атома – это величина ,

обратно пропорциональная постоянной распада:

.

Активностью элемента а называется число атомных распадов,

совершающихся в радиоактивном элементе за 1 с:

.

183. Энергия связи атомного ядра– это энергия, необходимая для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны без сообщения им кинетической энергии.

Измерения масс ядер и нуклонов показывают, что масса ядра М_я всегда меньше суммы масс его нуклонов, взятых в свободном состоянии, на величину дефекта массы Dm:

Dm = Zm_p + (A-Z)m_n – M_я .

В соответствии с теорией относительности можно записать:

DЕ = Dmс²,

где с – скорость света, DЕ – энергия связи ядра.

184. Термоядерные реакции.Реакция укрупнения легких ядер или,

например, синтеза ядер гелия из протонов требует сближения частиц на расстояние порядка действия ядерных сил (10^-13см). Это возможно при соударении частиц с достаточно высокой кинетической энергией, что возможно при сверхвысоких температурах порядка десятков миллионов градусов. Ядерные реакции, требующие подобных условий, являются термоядерными.

Примером термоядерной реакции может служить синтез ядра гелия из ядер дейтерия и трития. При реакции выделяется энергия, в четыре раза превышающая энергию реакции деления. Температурные условия, необходимые для этой реакции в земных условиях, достигаются при взрыве урановой бомбы, а сама реакция положена в основу устройства водородной бомбы.