Томограф принцип работы: МРТ аппарат

МРТ аппарат

Метод магнитно-резонансной томографии – получения изображения ядерно-магнитного резонанса – был сформулирован в 1973 году профессором университета Иллинойса Полом Лотербуром. 30 лет спустя вместе с британским ученым Питером Мэнсфилдом он получил Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за изобретение МР-сканера – ЯМР томографа.

Принцип работы аппарата МРТ основан на том, что под воздействием радиосигналов атомы водорода в челе человека, помещенного в сильное магнитное поле, резонируют и выдают различные сигналы, в зависимости от характера заболевания. Эти ответы и фиксирует прибор. Исключительно четкие снимки МРТ, которые получаются в результате исследования, позволяют увидеть даже минимальные опухоли и небольшие воспалительные процессы во всех тканях, содержащих воду.

На монитор компьютера выводится трехмерная проекция изучаемого органа, которую можно рассмотреть в любых плоскостях – это имеет важнейшее значение при диагностике ряда тяжелых патологий и определении дальнейшего лечения.

МР-томограф дает результаты, существенно отличающиеся от данных, которые можно получить при помощи компьютерной томографии (КТ) или при рентгене. КТ ориентирована на изучение физических процессов в мягких тканях, а рентген предназначен для исследования твердых тканей, т. е. костей. МРТ позволяет изучать химическое строение тканей и функционирование систем организма в динамике, что позволяет получать полную картину состояния того или иного органа.

Аппараты МРТ классифицируют, во-первых, по типу (закрытый и открытый), а во-вторых, по силе магнитного поля.

Томограф закрытого типа – это сферическая камера. При обследовании пациент ложится на стол, который медленно продвигается в тоннель аппарата.

Закрытый МРТ появился раньше открытых, однако и те и другие сегодня имеют примерно равные показатели мощности магнитного поля.

Именно МРТ-системы открытого типа сделали магнитно-резонансную томографию доступной для целого ряда пациентов с противопоказаниями. На таких системах могут пройти обследование пациенты с клаустрофобией, люди страдающие лишним весом (прежде существовали ограничения из-за диаметра тоннеля аппаратов закрытого типа), маленькие дети (все время процедуры их смогут поддерживать родители, которым разрешено остаться в комнате). В открытом томографе пациент видит все, что происходит в комнате, и у него не создается ощущения замкнутого пространства, кроме того такие аппараты гораздо менее шумные.

По силе создаваемого магнитного поля томографы делятся на пять типов:

• ультранизкие – до 0,1 Тл;
• низкие – 0,1-0,5 Тл;
• средние томографы – 0,5-1 Тл;
• высокие – 1-2 Тл;
• ультравысокие томографы – выше 2 Тл.

Каждый тип аппаратов применяется для проведения определенных видов МР-исследований. Сделать правильный выбор вам помогут врачи нашего центра.

Компьютерный томограф. Принцип работы – Клиника Здоровье 365 г. Екатеринбург

Мультиспиральный компьютерный томограф, это сложный диагностический комплекс, который состоит из рентгеновской установки (рентгеновской трубки) с вдвигающейся в нее кушеткой и компьютерной рабочей станции, которая обрабатывает полученную информацию в изображения.

 

Рабочая станция находится в отдельной комнате управления, в которой работает технолог и врач, проводящие исследование. Технолог и врач следят за выполнением процедуры, а также имеют с Вами, как прямой визуальный контакт, так и возможность вести разговор с Вами посредством динамиков и микрофонов. Рентгеновская установка производит снимки исследуемой части тела под разными углами, так называемые срезы, которые обрабатываются и суммируются рабочей станцией.

 

Принцип спиральной томографии заключается в одновременном выполнении трех действий: непрерывного вращения источника – рентгеновской трубки, генерирующей излучение, вокруг тела пациента, регистрации детекторами излучения проходящего сквозь часть тела и непрерывного поступательного движения кушетки с пациентом вдоль продольной оси.

 

Различные части тела поглощают рентгеновские лучи в разной степени. Именно эта принципиальная разница в поглощении позволяет отличать части тела друг от друга на рентгеновской пленке или КТ электронных изображениях. Специальная компьютерная программа обрабатывает этот большой объем данных для создания изображения поперечного сечения тела, которые затем отображаются на мониторе. Именно эта технология называется спиральной компьютерной томографией.

 

Принцип работы компьютерного томографа иногда сравнивают с нарезанной тонкими ломтиками буханкой хлеба. Подобно тому, как собранные ломтики дают возможность увидеть буханку в целом, так и множество изображений собранные с помощью компьютерной программы, будут давать очень подробный многомерный вид исследуемой части тела. Причем можно изучать, как часть тела в целом, так и каждый отдельный срез.

 

Современные компьютерные томографы настолько быстро, что они могут сканировать большие участки тела в течение нескольких секунд.
Технология спиральной томографии позволила значительно сократить время, затрачиваемое на КТ и существенно уменьшить лучевую нагрузку на пациента.

 

Связанные темы:

 

КТ грудной клетки, легких

КТ брюшной полости и малого таза

КТ толстого кишечника.

Виртуальная колоноскопия

КТ головы, головного мозга

КТ придаточных пазух носа

КТ сердца. Виртуальная коронарография

КТ оценка коронарного кальция

КТ верхней и нижней челюсти

КТ – исследования проводимые в клинике Здоровье 365

КТ преимущества и риски

Компьютерная томография в Екатеринбурге – как выбрать клинику?

Мнения экспертов

Фотогалерея снимков Siemens Somatom Sensation 40

Как работает и что показывает МРТ-томограф?

Магнитно-резонансная томография на сегодняшний день считается наиболее результативным способом диагностики различных заболеваний внутренних органов, позвоночника, головного и спинного мозга, суставов и сосудов. 

С помощью МРТ-томографа можно определить патологические изменения внутри тела человека, в том числе на самых ранних стадиях. Полученные в процессе исследования снимки с высоким разрешением дают возможность врачу увидеть даже незначительные отклонения от нормы, происходящие в организме, и поставить точный диагноз, что чрезвычайно важно, например, при онкологических заболеваниях.

Принцип работы МРТ-томографа

Современные магнитно-резонансные томографы оснащены мощным тоннелеобразным магнитом. Пациента укладывают на подвижную кушетку, которая плавно погружает его внутрь прибора. Созданное магнитное поле воздействует на элементарные частицы тела человека. Под влиянием радиоизлучения положение этих элементарных частиц меняется. Поглощая энергию, протоны в организме пациента начинают вращаться, а по окончании радиационного воздействия – излучать поглощенную энергию в зависимости от типа тканей. 

Улавливаемые специальными датчиками сигналы обрабатывают посредством компьютера и получают качественные трехмерные изображения исследуемой части тела. При этом возможно выведение на монитор некоторых двухмерных проекций из полученного снимка, сформировав изображения в плоскостях. Для последующего более наглядного анализа из этих снимков можно сделать серию слайдов.

Что показывает МРТ?

МРТ дает возможность диагностировать целый ряд заболеваний, в числе которых спинномозговые грыжи, доброкачественные и злокачественные опухоли, рассеянный склероз, аневризмы, инсульты, кровоизлияния, инфекционные процессы, изменения сосудов головного мозга и многие другие серьезные недуги.

МРТ-томограф может дать четкую визуализацию внутренних тканей и органов (исключая полые). В результате исследуемый участок тела предстает перед врачом в виде множества снимков срезов, размещенных на одном большом листе. В зависимости от заданных параметров можно получить определенную ширину среза – к примеру, каждые 1,5 см. На снимке хорошо различим тип ткани. Взглянув на изображение, врач сразу может определить, с какой тканью имеет дело: жировой, костной, мышечной. Если в организме пациента имеют место какие-либо патологические изменения, их можно обнаружить на снимках.

Обследование с помощью МРТ-томографа – абсолютно безболезненная процедура. Пациент не ощущает воздействия ни магнитного поля, ни радиоволн. На сегодня случаев негативного влияния МРТ на организм человека не зафиксировано. 

Иногда для получения более наглядных изображений используют контрастное вещество, которое вводят через вену руки. Каких-либо аллергических реакций, связанных с применением контраста, у пациентов, как правило, не возникает.

Вся процедура занимает не более одного часа.

Компьютерная томография

При подготовке к рентгеновской компьютерной томографии (КТ) рекомендуется примерно за четыре часа до исследования прекратить употребление пищи и воды (если необходимо принять лекарство, его можно запить небольшим количеством воды).

Компьютерная томография занимает промежуток времени до 15-20 минут на одну зону исследования. В процессе подготовки врач дает отдельные рекомендации, выполнение которых позволит сделать обследование максимально эффективным и информативным.

Компьютерная томография (КТ) проводится в положении лежа. Вас уложат на подвижном столе для исследования, который двигается по тоннелю. Ремни и подушки могут использоваться для того, чтобы помочь Вам сохранять и поддерживать правильную позицию во время компьютерной томографии (КТ).

Изображения при компьютерной томографии (КТ) получают при помощи узкого вращающегося пучка рентгеновских лучей и системы датчиков, расположенных по кругу, который называется гентри. Если осуществляется исследование органов брюшной полости или малого таза, пациенту рекомендовано принять контрастное вещество по специальной схеме. Через капельницу, установленную в локтевую вену, вводится контрастное вещество по показаниям. Рекомендуется во время проведения томографического исследования лежать неподвижно, в отдельных случаях врач может попросить задержать дыхание на несколько секунд. Любое движение — дыхание или движения тела, могут привести к дефектам на компьютерной томограмме. Эти дефекты подобны размытой фотографии, которая получается при съемке движущегося объекта.

На протяжении КТ-исследования стол передвигается, создавая условия для лучшего сканирования органов и систем. Новая модификация томографирования, спиральная компьютерная томография (КТ), дает возможность исследовать анатомическую область за один период задержки дыхания и менять шаг реконструкции при последующей обработке данных. Вы будете один в комнате во время компьютерной томографии (КТ). Однако технолог или врач-радиолог будет видеть, слышать и говорить с Вами в течение всего исследования. При компьютерной томографии (КТ) детей родителям могут разрешить, в специальном свинцовом переднике, присутствовать в комнате, где проводится исследование.

После компьютерной томографии (КТ) Вы можете вернуться к своему обычному образу жизни. Если Вам вводили контрастный материал, то Вам дадут специальные рекомендации. Полученные результаты будут направлены лечащему врачу для дальнейшего изучения, постановки диагноза и составления плана лечения. Компьютерная томография безболезненна. Единственное неудобство – необходимость лежать без движения от нескольких минут до получаса. Некоторые больные (дети, возбужденные больные) не могут этого сделать, тогда им вводят успокоительный препарат. Компьютерная томография (КТ) считается безопасным методом. Доза рентгеновского облучения относительно невелика. Есть также очень небольшой риск, если требуется введение успокоительных препаратов и контрастных веществ. Пациент должен предупредить врача, если у него есть аллергии на лекарства, йод, морепродукты, если он страдает диабетом, астмой, заболеваниями сердца и щитовидной железы.

Как работает аппарат МРТ (Магнитно-Резонансной Томографии)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Одним из наиболее результативных способов медицинского обследования, является МРТ или магнитно-резонансная томография, дающая возможность, обрести наиболее точную информацию об:

• особенностях анатомии человеческого организма,
• внутренних органов,
• эндокринной системы,
• а также возбудимости тканей.

Возможность точно определить место развития паталогического процесса и объема произошедших повреждений, становится основным преимуществом процедуры МРТ, при обнаружении злокачественных опухолей и обследования сосудов.

Что представляет из себя МРТ?

Магнитно-резонансная томография – это исключительный шанс получить точнейшие послойные изображения, области организма, которая исследуется.

Процедура МРТ заключается в стимулирувании электромагнитных волн. Образовывается внушительное магнитное поле, в которое помещается пациет (или часть тела). Затем фиксируется обратный электромагнитный сигнал, поступающий от человеческого организма на компьютер. В итоге, выстраивается изображение.

Магнитно-резонансный томограф, является аппаратом, дающим возможность достичь эффективнейшего диагностирования, определить метаморфозы в функционировании организма и осуществить высочайшее, по точности, изображение изучаемых органов, которое дает результаты, на порядок выше, нежели рентген, компьютерная томография или УЗИ.

МРТ дает возможность обнаружить онкологические заболевания и перечень других не менее опасных болезней, а также замерить быстроту кровотока и течение спинномозговой жидкости.

Аппарат МРТ дает возможность содействовать неизменному состоянию магнетизма в теле человека, при его размещении внутри устройства.
В результате чего, он осуществляет:

• стимулирование организма с помощью электромагнитных волн, помогая смене стабильной направленности настроенных частиц;
• приостановку электромагнитных волн и фиксацию тех же излучений, со стороны человеческого организма;
• обрабатывание принятого сигнала и перестройка его в картинку (изображение).

За основу функционирования МРТ, взят ЯМР принцип, с последовательным обрабатыванием получаемой информации, специализированными программами.

Итоговое изображение – это совсем не фотография или фото-негатив изучаемой части тела или органа. Радиосигналы преобразовываются в высококачественное изображение среза человеческого организма, на экране монитора. Доктора видят органы в разрезе.

Магнитно-Резонансная Томография, является более точным и надежным методом диагностирования, нежели КТ (компьютерная томография), ведь при МРТ не осуществляется применение ионизирующего излучения, наоборот, применяются абсолютно безвредные для организма электромагнитные волны.

История производства и особенности устройства аппарата МРТ

Датой сотворения сего полезнейшего устройства, называют 1973 год, а одним из первых разработчиков, считается – Пол Лотербур. В одном из его трудов был четко описан факт изображения строений организма и органов, благодаря применению магнитных и радиоволн.

Однако, Лотербур не единственный изобретатель, приложивший руку к изобретению МРТ. За 27 лет до этого, Ричард Пурселл и Феликс Блох, работая в Гарвардском Университете, испытывали явление, основой которого являлось качество, характерное для атомных ядер (изначальное вбирание энергии и ее последующее «отдавание», то есть отделение с возвращением к исходному состоянию). Спустя шесть лет, за свою работу, ученые были удостоены Нобелевской премии.

Их открытие, стало, в определенном роде, прорывом для развития суждения по ЯМР.
Удивительный феномен подвергался изучению многими ученными, не только физиками, но и математиками, и химиками. Показ первого Компьютерного Томографа, с перечнем опытов, был осуществлен в 1972 году. В результате, был выявлен новейший способ диагностирования, позволяющий подробно изображать наиболее важные структуры человеческого организма.

Впоследствии, некто Лотербур, хоть и не в полной мере, но высказал принцип функционирования МРТ. Его работа стала толчком для развития и дальнейших исследований в данной отрасли.

Немало времени уделяли надзору над недоброкачественными опухолями.
Исследования, производящиеся Лотербуром, продемонстрировали: они кардинально разнятся со здоровыми клетками. Разница состоит в параметрах добываемого сигнала.

И так, можно смело утверждать, что стартом новейшей эры развития диагностирования с помощью МРТ, являются семидесятые годы прошлого века. Именно в тот период времени, Ричард Эрнст, предложил осуществление МРТ с применением особенного метода – кодирования (и радиочастотного, и фазового). Метод, который был предложен тогда, используют доктора и в наши дни. В восьмидесятом году прошлого века было продемонстрировано изображение, на создание которого было затрачено всего 5 минут, а через шесть лет, это время составляло уже 5 секунд. Стоит отметить, что качество изображения при этом, не изменилось.

Через 8 лет после первого изображения, внушительный рывок произошел и в ангиографии, дающей возможность показать кровоток человека без вспомогательного введения в кровь лекарств, выполняющих функцию контраста.

Развитие данной отрасли стало историческим моментом для современной медицины.
МРТ используется в диагностировании болезней:

• позвоночника;
• суставов;
• головного и спинного мозга;
• нижнего мозгового придатка;
• внутренних органов;
• парных молочных желез внешней секреции и так далее.

Потенциал открытого метода, дает возможность выявлять болезни на начальных стадиях и находить аномалии, нуждающиеся в безотлагательном лечении или в неотложном хирургическом вмешательстве.

Процедура МРТ, осуществленная на нынешнем ультрасовременном оборудовании, позволяет:

• получить точнейшую визуализацию внутренних органов, тканей;
• накопить нужные данные о вращении спинномозговой жидкости;
• выявить уровень активности областей коры головного мозга;
• отслеживать газообмен, происходящий в тканях.

МРТ значительно и в лучшую сторону отличим от прочих методов диагностирования:

• Он не предусматривает манипуляций с хирургическими инструментами;
• Он эффективен и безопасен;
• Процедура достаточно распространена, доступна и необходима при изучении наиболее серьезных случаев, нуждающихся в подробном изображении случающихся в организме метаморфоз.

Принцип работы Магнитно-Резонансного Томографа (МРТ)

Процедура производится следующим образом. Пациента размещают в специализированное узкое углубление (своего рода тоннель), в котором он обязательно должен быть размещен горизонтально. Длительность процедуры составляет от четверти до половины часа.

По завершении процедуры, человеку на руки отдают изображение, которое формируется с помощью ЯМР метода – физического явления магнитного и ядерного резонанса, связанного с особенностями протонов. Благодаря радиочастотному импульсу, в образованном при помощи аппарата электромагнитном поле преобразуется излучение, превращающееся в сигнал. Затем он принимается и подвергается обработке специализированной программой для компьютера.

На монитор выводится серия изображений срезов организма. Каждый изучаемый срез, обладает индивидуальной толщиной. Этот метод отображения похож на технологию удаления всего лишнего над или под слоем. Немаловажную роль, при этом, выполняют конкретные элементы объема и части среза.

Из-за того, что тело человека на 90% состоит из жидкости, осуществляется стимулирование протонов атомов водорода. Метод МРТ, дает возможность взглянуть в организм и определить серьезность недуга без непосредственного физического вмешательства.

Устройство МРТ

Современный аппарат МРТ, состоит из таких частей:

• магнит;
• катушки;
• генератор радиоимпульсов;
• клетка Фарадея;
• ресурс питания;
• охладительная система;
• системы, обрабатывающие получаемые данные.

В последующих пунктах мы изучим работу части отдельных элементов аппарата МРТ!

Магнит

Производит стабилизированное поле, которое характеризуется равномерностью и внушительной эмфазой (напряженностью). Из заключительного показателя выявляется мощность устройства. Упомянем еще раз, именно от мощности зависит то, насколько высокое качество обретет визуализация после окончания терапии.

Аппараты делятся на 4 группы:

• Низкопольные – оснащение начального типа, сила поля менее 0.5 Тл;
• Среднепольные – сила поля от 0,5-1 Тл;
• Высокопольные – характеризуются великолепной скоростью обследования, хорошо просматриваемой визуализаций, даже если человек двигался при процедуре. Сила поля – 1-2 Тл;
• Сверхвысокопольные – более 2 Тл. Применяются исключительно при исследованиях.

Также стоит отметить такие разновидности применяемых магнитов:

Постоянный магнит – производится из сплавов, имеющих, так называемые Ферромагнитные свойства. Плюсами данных элементов, являет то, что им нет необходимости понижать температуру, потому что им не нужно энергии для поддержки однородного поля. Из минусов, стоит отметить внушительную массу и незначительную напряженность. Кроме прочего, такие магниты, восприимчивы к изменениям температур.

Сверхпроводимый магнит – катушка, созданная из особого сплава. Через данную катушку, происходит пропуск огромных токов. Благодаря аппаратам с подобными катушками, в них создается внушительное по силе магнитное поле. Однако, в сравнении с предыдущим магнитом, для сверхпроводимого магнита, необходима охладительная система. Из минусов, стоит отметить значительный расход жидкого гелия при незначительных затратах энергии, внушительные затраты на эксплуатирование агрегата, экранирование в обязательном порядке. Кроме прочего, существует риск выброса жидкости для охлаждения при утрате сверх проводимых свойств.

Резистивный магнит – не нуждается в применении специализированных систем охлаждения, и могут производить относительно однородное поле для осуществления сложных испытаний. Из минусов, стоит отметить внушительную массу, составляющую около пяти тонн и повышающуюся в случае экранирования.

Передатчик

Вырабатывает колебания и импульсы радиочастот (формы прямоугольника и сложной). Данное изменение дает возможность достичь возбуждения ядер, улучшить контрастность картинки, получаемой в результате обработки данных.

Сигнал передает на переключатель, который оказывает действие на катушку, образуя магнитное поле, обладающее влиянием на спиновую систему.

Приемник

Это усилитель сигнала с высочайшей чувствительностью и незначительным шумом, который работает на сверхвысоких частотах. Получаемый отзыв видоизменяется из мГц в кГц (то есть от больших частот, к меньшим).

Прочие запчасти

Для более подробной детализации картинки несут ответственность, также, датчики регистрации, расположенные около изучаемого органа. Процедура МРТ не представляет никакой опасности для человека, осуществив излучение сообщаемой энергии, протоны перетекают в изначальное состояние.

Чтобы качество визуализации было лучше, исследуемому человеку могут ввести вещество контрастного типа на основе Gadolinium, которое не обладает побочными действиями. Вводится он при помощи шприца, который автоматизировано, подсчитывает необходимую дозу и быстроту введения препарата. Средство поступает в организм синхронно с протекающей процедурой.

Качество МРТ исследования, зависит от большого количества факторов – это и состояние магнитного поля, катушка, которая применяется, какой контрастный препарат и даже доктор, проводящий процедуру.

Преимущества МРТ:

• высочайшая вероятность получить наиболее точную визуализацию исследуемой части тела или органа;
• постоянно развивающееся качество диагностирования;
• отсутствие негативных воздействий на человеческий организм;

Аппараты разнятся по силе генерируемого поля и «распахнутости» магнита. Чем выше мощность, тем скорее проводится исследование и тем лучше качество визуализации.

Открытые аппараты, обладают C-образной формой и считаются наилучшим для исследования людей, подверженных тяжелым формам клаустрофобии. Изначально они разрабатывались для осуществления вспомогательных внутри-магнитных процедур. Также, стоит отметить, что эта разновидность устройства значительно слабее, нежели закрытый аппарат.
Обследование с помощью МРТ – одно из наиболее результативных и неопасных методов диагностирования и максимально информативно для подробного изучения спинного и головного мозга, позвоночника, органов брюшной полости и малого таза.

Видео “Как устроен МРТ”:

Также предлагаем Вашему вниманию несколько видео об устройстве и приципу работы МРТ:

Принципы работы МРТ. Центр МРТ в Новосибирске

МРТ является одной из наиболее часто используемых технологий обработки изображений, хотя это относительно новая технология. Первая статья об этой технологии опубликована в 1973 году. Через год после этого первое изображение поперечного сечения живой мыши. Технология была впервые использована на человеческом теле в 1977 году, а с другой стороны, первое рентгеновское изображение человека было получено в 1895 году.

Возникновение технологии МРТ обусловлено большим развитием ядерного магнитного резонанса. Вот почему в первые годы эта технология называлась ядерной магнитно-резонансной томографией (ЯМРТ). Тем не менее, одна важная вещь о МРТ, о которой следует упомянуть, заключается в том, что эта технология не так опасна, как ее звук.

Физические принципы МРТ

Известно, что более 70% человеческого тела образованы молекулами воды, каждая из которых содержит два ядра водорода или протоны. Это означает, что почти в каждом человеческом органе и тканях содержится большое количество молекул воды. Между тем, ученые выяснили, что магнитные моменты некоторых протонов в молекулах воды совпадают с направлением поля, когда он был помещен в сильное магнитное поле. Это привело к тому, что это явление можно использовать для разработки новой передовой медицинской технологии обработки изображений, поэтому была изобретена МРТ. Конечно, чтобы получить изображение человеческого тела, следует использовать другие устройства и технологии.

Прежде всего, необходимо создать очень мощное магнитное поле. Чтобы создать это сильное магнитное поле, нам нужен радиочастотный передатчик. Функция этого устройства заключается в создании электромагнитного поля. Когда большое количество электронов, протекающих по металлическому кольцу вокруг устройства МРТ, генерируется сильное магнитное поле. Проще говоря, фотоны этого поля имеют только правую энергию, известную как резонансная частота, для переворота спина выровненных протонов. Чем более мощная и продолжительная продолжительность поля, тем больше будут задействованы совпадающие спины. Протон начнет распадаться в исходное состояние спин-вниз, и во время этой процедуры фотоны будут выпущены. Именно эта связь между напряженностью поля и частотой позволяет использовать ядерный магнитный резонанс для визуализации. Для различных частей тела человека может быть применено дополнительное магнитное поле, обеспечивающее простой способ контроля, где протоны активируются радиофотонами. Следует упомянуть, что когда градиентные катушки создают мощное магнитное поле, во время работы будут большие шумы. Поэтому необходимо предпринять некоторые усилия для уменьшения этого шума, в противном случае он может достичь приблизительно 130 децибел (порог человеческой боли), что будет очень вредно для человеческого организма

Принцип, по которому можно построить изображения, состоит в том, что различные органы или ткани внутри человеческого тела имеют разное количество молекул воды, поэтому различные положения человеческого тела возвращаются в равновесное состояние с разной скоростью. Используя компьютер для расчета, можно получить изображения органов и тканей. Иногда для визуализации МРТ можно использовать метод инъекции, который называется контрастными агентами. Контрастные агенты можно вводить внутривенно или непосредственно в сустав. Первый метод может помочь улучшить появление кровеносных сосудов, опухолей или воспаления. Второй способ сродни артрографии. МРТ широко используется для получения изображений большинства частей человеческого тела.

Применение МРТ

В медицинской области, МРТ-технология используется для обнаружения тканей, которые имеют патологические проявления, например опухоли. Используя эту технологию, нормальные ткани и патологические ткани можно легко отличить, потому что МРТ имеет лучшее контрастное разрешение (способность различать между двумя произвольно подобными, но не идентичными тканями), чем КТ. Еще одна важная причина, по которой используется МРТ, заключается в том, что, не как компьютерная томография и традиционный рентгеновский снимок, МРТ использует сильные магнитные поля и неионизирующее излучение, и нет убедительных доказательств того, что эта технология может принести любой ущерб здоровью человека.

У МРТ есть особое преимущество, что он может определять внутреннее строение человеческого тела без каких-либо разрезов. Хотя технология МРТ несколько дороже для обычной клиники для ежедневной работы, но процедура МРТ очень эффективна, что делает ее привлекательной.

Технология МРТ особенно полезна при следующих процессах в организме:

• воспаление или инфекция в органе;
• дегенеративные заболевания;
• инсульты;
• мышечно-скелетные расстройства;
• опухоли;
• другие нарушения, которые существуют в тканях или органах в их теле.

Магнитно-резонансная томография в настоящее время получила широкое распространение в медицине, как наиболее информативный и не инвазивный метод диагностики патологии различных органов и систем. Томограф представляет собой большой магнит, по силе которого сканеры разделяются на низкопольные (до 0.5Тл), среднепольные (от 0.5Тл до 1.0Тл), высокопольные (от 1. 0 до 3.0Тл) и сверхвысокопольные (более 3.0Тл). Наибольшее распространение в клинической практике получили 1.5Тл томографы, в большинстве случаев позволяющие получить исчерпывающую информацию о структуре тканей и органов. В основе МР-томографии лежит ряд основных принципов.

Для получения изображения, в ходе исследования в теле человека создается временное магнитное поле, направление которого изменяется из-за воздействия радиочастотных сигналов, что сопровождается выделением энергии, которая считывается томографом и конвертируется в изображение. Этот процесс не несет лучевой нагрузки, по этой причине количество МР-исследований в течение жизни человека не ограничено.

Процесс получения изображений при МР-томографии более длительный по сравнению с другими исследованиями (УЗ-диагностика, рентген и КТ), в среднем сканирование одной области составляет около 30 минут, на протяжении которого пациент должен лежать неподвижно. Высокопольные МР-системы (1.5Тл) обладают сравнительно быстрой способностью получения и обработки изображения.

Дискомфорт во время исследования могут принести громкие звуковые сигналы, образующиеся в ходе работы томографа, что являются особенностью метода (для комфортного прохождения процедуры и защиты органов слуха используются защитные наушники). При длительном сканировании радиочастотное излучение может вызвать у пациента чувство жара, для предотвращения чрезмерного нагрева тканей в современных томографах установлена защита, ограничивающая силу радиочастотного импульса, в соответствии с международными стандартами безопасности.

МР-томографы подразделяются на «открытый» и «закрытый» типы. Для первого вида характерно отсутствие замкнутой апертуры, что играет важную роль для пациентов с клаустрофобией, но такие томографы обладают низкой силой магнитного поля, а, следовательно, и разрешением, кроме того исследования выполняются более длительное время. Абсолютное большинство томографов в клинической практике закрытого типа, в которых пациент почти полностью находится в закрытой апертуре, что позволяет добиться высокой разрешающей способности и скорости сканирования, но не всегда подходят для пациентов с клаустрофобией.

В Клинике МЕДСИ в Санкт-Петербурге работает МР-томограф 3 Тесла

Оглавление

Очень часто в статьях и рекламных материалах медицинской тематики, посвященных МР‑томографии, можно встретить фразу, где упоминается Тесла. Понятно, что в данном случае Тесла – это единица измерения, но что она измеряет? При чем здесь Тесла? Много ли это или мало, например, 3 Тесла? И какова принципиальная разница между томографами в 1.5 и 3 Тесла?

Ответы на все эти вопросы вы найдете в нашей небольшой статье.

Единица измерения мощности магнитного поля

Магнитное поле, необходимое для получения томограмм, бывает различным по мощности. Эту мощность поля принято называть «напряженностью». Напряженность магнитного поля томографа измеряется в Теслах (1 Тл). Эта величина измерения названа в честь знаменитого изобретателя и ученого Николы Тесла (1856 – 1943). Этот гений совершил значительный прорыв в науке XX века. Всемирную славу ему принесли его исследования в области электричества и магнетизма. Именно поэтому, единица измерения плотности магнитного потока была названа его именем, и введена в 1960 году в Международную систему единиц (СИ).

Принцип работы МР‑томографа

При упрощенном объяснении, можно сказать, что аппарат для проведения МР‑томографии представляет собой большой магнит. Метод диагностики основан на способности сильного магнитного поля «возбуждать» ионы водорода, которые входят в состав воды – самого распространенного вещества в теле человека. Попадая под воздействие магнитного поля, клетки начинают испускать слабые сигналы, которые воспринимаются «чувствительными антеннами» томографа. Отсюда становится ясно, для каких органов предпочтительнее МРТ исследование, а именно для органов, где больше всего воды: головной мозг, спинной мозг, мягкотканые структуры позвоночника (диски, связки, нервные корешки, межпозвоночные суставы), крупные суставы (коленный, плечевой, височно‑нижнечелюстной и т.д.).

Нормальные клетки органов и тканей, не пораженных болезненным процессом, имеют один уровень сигнала. «Больные» клетки – это всегда другой, измененный сигнал в той или иной степени. На изображении измененные патологическим процессом участки тканей и органов выглядят иначе, чем здоровые. Это и есть основа МРТ‑диагностики, главная задача которой заключается в получении максимально информативного изображения быстро и качественно, с комфортом для пациента.

Действие электромагнитных импульсов и сильного магнитного поля не опасно для организма человека.

Магнитное поле 3 тесла – это много или мало?

Все магнитно‑резонансные томографы делятся на:

• Низкопольные – 0.23‑0.35 Тесла
• Среднепольные – 1 Тесла
• Высокопольные – 1.5‑3 Тесла

Данные, получаемые с помощью этих типов томографов отличаются. Чем выше магнитное поле – тем выше качество получаемых снимков.

Много ли это – 3 Тесла? Для сравнения, мощность магнитного поля Земли составляет всего 0,00005 Тесла. Сувенирный магнит на холодильнике создает поле около 5 МиллиТесла, а магниты Большого адронного коллайдера имеют мощность – от 0,54 до 8,3 Тесла.

В медицинских учреждениях, как правило, используются магнитно‑резонансные томографы мощностью 1 – 3 Тесла , а томографы от 5 Тесла и выше чаще всего применяются в научных целях.

Таким образом, следует заключить, что сила магнитного поля томографа, измеряемая в Теслах, является серьезным показателем информативности магнитно‑резонансной томографии и, чем выше этот показатель, тем лучше, однако сегодняшний разумный предел, используемый в медицинских целях – это 3 Тесла.

МРТ 1,5 тесла vs МРТ 3 тесла

Качество изображений, получаемых на аппаратах с магнитными полями 1 – 1,5 Тесла – высокое, 3 Тесла – очень высокое! Кроме того, чем больше напряженность поля томографа, тем меньше времени нужно затратить на получение одинаковых по качеству изображений. Например, «стандартное» исследование головного мозга на томографе с полем 1 Тесла занимает до 15 минут, а на томографе с полем 1,5 Тесла — уже 10‑12 минут, 3 Тесла – примерно 6 минут. Иногда это имеет очень большое значение: например, если обследуют ребенка или пациента в тяжелом состоянии.

Вообще, МРТ 3 Тесла применяется для определения очень тонких структур и тканей, не различимых при МРТ 1,5 Тесла и меньше. Более высокое напряжение магнитного поля 3 Тесла, даже при минимальной толщине срезов (0.8 – 1.5 мм), позволяет получать изображение с высоким разрешением, что помогает распознавать причины заболеваний, которые связаны с минимально заметными изменениями.

Таким образом, можно сделать вывод, что диагностика с помощью МР‑томографа 3 Тесла имеет ряд преимуществ по сравнению с аппаратами 1.5 Тесла:

• Уменьшение времени проверки
• Получение более тонких срезов без потери качества и с более высоким разрешением
• Высококачественное изображение самых мелких сосудов, сердца, суставов
• Более подробная визуализация анатомической структуры
• Быстрота: сокращение времени, необходимого на проведение исследования

МР‑томограф мощностью 3 Тесла позволяет получить врачам исключительно точную анатомическую картину и эта картина стоит тысячи слов!

Компьютерная томография – Принцип рентгеновской томографии

Рентгеновская томография использует способность рентгеновского излучения проникать в объекты. На пути сквозь объект часть падающего излучения поглощается. Чем больше радиографическая длина объекта, тем меньше излучения выходит с противоположной стороны. Поглощение также зависит от материала. Детектор (датчик) рентгеновского излучения улавливает выходящее рентгеновское излучение в виде двумерного рентгеновского изображения. При размерах детектора примерно от 50 до 400 мм большая часть измеряемого объекта может быть захвачена на одном изображении.

Чтобы использовать томографию объекта, последовательно делают несколько сотен двумерных рентгенографических изображений, при этом объект измерения находится в различных повернутых положениях (рис. 35a). Для этого объект располагается на вращающемся столе, который постепенно, шаг за шагом, поворачивается. Трехмерная информация об измеряемом объекте, содержащаяся в этой серии изображений, извлекается с использованием подходящего математического процесса и становится доступной в виде «воксельного изображения». Каждый воксель ( vo lume pi xel ) воплощает поглощение рентгеновских лучей измеряемым объектом для определенного места в измеряемом объеме. Подобно обработке двумерного изображения, фактические измеренные точки вычисляются из данных вокселей с использованием подходящего порогового процесса.

Используемые в настоящее время датчики фиксируют до 4 миллионов точек изображения. Обычно в измеряемом объеме получается от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов точек измерения. Эти точки равномерно распределены по поверхности измеряемой детали. Также фиксируются геометрические формы внутри измеряемого объекта, такие как полые полости или поднутрения.Точки измерения можно оценить, используя знакомые методы координатно-измерительной техники.

Подобно измерению с использованием обработки изображения, можно изменить увеличение с помощью томографии (рис. 35b), чтобы захватить мелкие детали с большим увеличением или большие части полностью с меньшим увеличением. Для этого либо объект измерения помещается на пути излучения, либо компоненты рентгеновского излучения (источник рентгеновского излучения и детектор) перемещаются в осевом направлении относительно объекта измерения.

В некоторых случаях размера сенсора или количества доступных пикселей все же недостаточно для выполнения требований измерительной задачи. В таких случаях несколько изображений сшиваются вместе (рис. 35c) путем перемещения поворотного стола с измеряемым объектом относительно компонентов рентгеновского излучения. Затем реконструкция объемного изображения вокселя выполняется на основе сшитых двумерных рентгенографических изображений.

Компьютерная томография: физические принципы и последние технические достижения

Реферат

В этой статье, предназначенной для чтения, описываются физические принципы и оборудование компьютерной томографии (КТ) и излагаются некоторые недавние достижения в технологии КТ.Во-первых, история компьютерной томографии представлена ​​с акцентом на вкладах двух пионеров, получивших Нобелевскую премию за разработку первого клинически полезного компьютерного томографа. Во-вторых, описаны основные физические принципы – в первую очередь ослабление излучения, закон Ламберта-Бера – и расчет чисел CT с использованием данных ослабления. Третья основная тема будет сосредоточена на технологии компьютерной томографии, включая описание основных компонентов системы, эволюцию систем сбора данных компьютерной томографии, основы реконструкции изображений и стандартные операции постобработки цифровых изображений, такие как оконные и трехмерные (3D) методы.В следующем разделе этой статьи рассматриваются элементы принципов и технологии спиральной / спиральной CT. Сначала представлены ограничения обычной компьютерной томографии, которые послужили мотивацией для разработки объемных компьютерных томографов. Рассматривается сбор данных, в том числе технология детектора и технология контактных колец, после чего дается описание основ восстановления изображения для мультиспирального КТ (МСКТ) сканирования. В частности, описываются технология детектора МСКТ, шаг и различные преимущества, а затем обсуждаются преимущества сканирования МСКТ.В последнем разделе этого чтения рассматриваются элементы приложений МСКТ, такие как трехмерная визуализация, визуализация виртуальной реальности и основы компьютерной томографии сердца. В конце статьи рассказывается об использовании компьютерной томографии в других областях, таких как лучевая терапия и ядерная медицина.

Резюме

Эта лекция, посвященная основным принципам физического развития и оборудованию TDM), и представителям новых авангардных рекламных материалов в TDM. Dans un premier temps, l’histoire de la tomodensitométrie est présentée, с особым акцентом на вклад двух пионеров, получивших награду Нобелевской премии в области развития премьер-сканера КТ, используемого в клиническом режиме.Vient enuite une description des Principes Physiques Essentiels, notamment l’atténuation du rayonnement, la loi de Lambert-Beer et le calc des nombres de tomodensitométrie, à l’aide des données d’atténuation. Enfin, l’auteur aborde la technologie de la tomodensitométrie, avec une description des Principales composantes du systèmes, de l’évolution des systèmes d’acquisition de donnees, des fondements de la recovery de l”image et des opérations courantes de posttraitement des images numériques, com le fenêtrage и les tridimensionnelles. La section suivante de la lecture dirigée traite des éléments related des Principes et de la technologie de tomodensitométrie hélicoïdale ou spiralée. Ограничения классической томографии представлены и оправдывают разработку объемных сканеров. L’acquisition des données, включая технологию detecteurs и des bagues collectrices, является enuite excinée и suivie d’une описание моделей реконструкции изображений для tomodensitométrie en tranches multiple (MSCT).L’auteur исследует в частности la technologie des detecteurs MSCT et présente ses différents avantages, qui font ensuite l’objet d’une Discussion. В заключительном разделе статьи исследуются приложения МСКТ, трехмерное изображение, рентгеноскопия и ангиография в рамках мододенситометрии, виртуальное изображение (часть эндоскопии, часть модели) и фоновые изображения. tomodensitométrie cardiaque. L’article conclut sur une Introduction à l’utilisation de la tomodensitométrie dans d’autres secteurs, по радиотерапии и ядерной медицине.

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

Copyright © 2010 Elsevier Inc. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Основные принципы компьютерной томографии

1 Базовые принципы из компьютерные томография MUDr. Лук Мик k, KZM FN MotolTomography tomos = срез; graphein = записать определение – визуализация объекта путем анализа его срезов Дамиен Херст Вскрытие с срезанным человеческим мозгом 2004 История 1924 – математическая теория реконструкций томографических изображений (Иоганн Радон) 1930 – традиционная томография (А.Vallebona) 1963 – теоретические основы CT (A. McLeod Cormack) 1971 – первый коммерческий CT (Sir Godfrey Hounsfield) 1974 – первый CT 3-го поколения 1979 – Нобелевская цена (Cormack & Hounsfield) 1989 – однорядный CT 1994 – двухрядный спиральная КТ 2001 – 16-рядная спиральная КТ 2007 – 320-рядная спиральная КТ История 1924 – математическая теория реконструкций томографических изображений (Иоганн Радон) 1930 – традиционная томография (А. Валлебона) 1963 – теоретические основы КТ (А. МакЛеод Кормак ) 1971 – первый коммерческий CT (сэр Годфри Хаунсфилд) 1974 – первый CT 3-го поколения 1979 – Нобелевская цена (Cormack & Hounsfield)

2 1989 – однорядный CT 1994 – двухрядный спиральный CT 2001 – 16-рядный спиральный CT 2007 – 320-рядная спиральная СТС Обычная томография Рентгеновская трубка движется в противоположном направлении, чем области детектора за пределами фокуса размываются, поэтому не показаны Обычная томография Обычная томография Обычная томография Изображение до КТ целые области тела были недоступны для радио Диагностические процедуры головного мозга, средостения, забрюшинного пространства, показывающие более подробную информацию в этих областях, потенциально вредны и / или плохо переносятся пациентом – пневмоэнцефалография, диагностическая пневмомедиастинум, диагностическая лапаротомия. Визуализация до КТ. Вентрикулография. разрешение: рентгеновская трубка КТ 80×801-го поколения и один детектор соединены и перемещаются вместе за счет поступательного и вращательного движения. Рентгеновский луч имеет линейную (карандашную) форму. КТ 2-го поколения, такой же тип движения, несколько детекторов, расположенных в ряд в виде веерообразного рентгеновского луча вместо линейного. III.

3 Generace полный оборот рентгеновской трубки + комплекс детекторов CT III. generaceCT IV. Generace вращается только рентгеновская трубка, детекторы – стационарные, от этой технологии позже отказались. поколение КТ электронно-лучевого томограф (EBT) V. генерация КТ электронно-лучевая томография (EBT) КТ аппарат анатомия источник энергии (140 кВ) + контактные кольца детекторы источника рентгеновского излучения коллиматоры DAS = система сбора данных последовательное сканирование – последовательность полного вращения гентри с последующим движением стола со спиралью пациента – непрерывный гентри генерируется объем необработанных данных при вращении и перемещении стола, из которого восстанавливаются осевые изображения с использованием технологии контактных колец с интерполяцией, позволяющей передавать энергию на вращающийся портал без необходимости использования кабелей Спиральное перемещение стола шага сканирования – перемещение стола за вращение коллимации – ширина рентгеновского луча в z шаг оси = ход стола / шаг коллимации = 1 – витки спирали находятся в контакте с шагом <1 - шаг перекрытия витков спирали> 1 – витки спирали разделены шаг SSCT vs.

4 MSCT SSCT – однослойный CT MSCT – многослойный CTSSCT по сравнению с детекторами MSCT фиксированная матрица, 4-сегментный CT адаптивный массив, 4-сегментный CT напряжение в зависимости от текущего напряжения (кВ) На 80-140 кВ выше напряжение, лучше проницаемость рентгеновских лучей, но хуже контраст ткани и большая доза электрического тока (мАс) На 50-500 мАс выше сила тока, лучше качество изображения (меньше шум), но большая матрица реконструкции дозы изображения – 512 x 512 пикселей – 2D объект, наименьший элемент вокселя растрового изображения – 3D объект, наименьший элемент реконструкции трехмерного сеточного изображения 0 + 90dg4 угла 16 углов 16 углов 30 углов 100 + угол реконструкция изображения изотропное отображение – все 3 стороны (x, y, z) вокселя имеют одинаковый размер реконструкция изображения реконструкция изображения масштаб Хаунсфилда – плотность ткани выражается в разных оттенках серый по отношению к поглощению рентгеновских лучей вода = 0, воздух = -1000 масштаб от -1000 до 3095 реконструкция изображения Ширина окна КТ ширина окна уровень окна (центр)

5 Окно средостения W 350, L 50 lo западная HU = -125 (50-350 / 2) наивысшая HU = 225 (50 + 350/2) окно легких W 2000, L -200 костное окно W 1500, L 300 окно мозга W 80, L 30 реконструкция изображения CT коронарография CT ангиография CT эндоскопия CT эндоскопия CT Эндоскопия, КТ при политравме, КТ при остром инсульте Спасибо

Компьютерная томография как метод неразрушающего контроля волоконно-оптических лопаток главного ротора в разработке, серии и обслуживании

Международный симпозиум по компьютерной томографии для
Промышленное применение и обработка изображений в радиологии
15–17 марта 1999 г. Берлин, Германия Протоколы BB 67-CD
опубликовано DGZfP

Несущий и хвостовой винты вертолетов все чаще изготавливаются из волокнистых композиционных материалов из-за их повышенной жесткости и соотношения прочности и веса по сравнению с металлическими конструкциями.Предыдущее вертолетное подразделение MBB, ныне Eurocopter Germany, разработало первый несущий несущий винт из армированных стекловолокном материалов в 60-х годах. За счет использования армированных стекловолокном материалов головка несущего винта BO 105 могла быть изготовлена ​​без отдельных петель откидной створки и заглушки. Новые разработки винтокрылых вертолетов в Eurocopter Deutschland (ECD) имеют дальнейшее упрощение роторов. В результате в конструкцию лопастей ротора было интегрировано все больше и больше функций, что привело к увеличению сложности конструкции.Такие сложные структуры из волокнистых композиционных материалов, например лопасти ротора EC135 могут быть проверены только ограниченно с помощью традиционных методов неразрушающего контроля, таких как ультразвук или традиционный рентгеновский контроль.

В частности, для толстостенных монолитных композитов обычные процедуры неразрушающего контроля не работают. Рентгеновская компьютерная томография (КТ) в качестве процедуры визуализации закрывает этот пробел. КТ особенно подходит для приложений, включающих пространственный анализ, дифференциацию, идентификацию материалов, анализ дефектов и количественную оценку структуры.Это стало возможным благодаря хорошему пространственному разрешению и очень хорошему разрешению плотности КТ-измерений.

Далее описывается история ТТ в ECD, принцип измерения ТТ и необходимое техническое оборудование. Статья будет подкреплена примерами использования КТ при разработке армированных волокном лопастей несущего винта для оптимизации технологии производства. Кроме того, представлена ​​методика аттестации методики испытаний для определения качества армированных волокном конструкций лопастей винта вертолетов при серийном производстве.

Рис 1: Сравнение сложности – БО105 с лопастью ротора EC135

Оборудование и возможности
ECD использует медицинский компьютерный томограф (т. е. рис. 2). Изменение энергии трубки или настройка алгоритма восстановления изображения не производились. Файлы изображений будут перенесены на компьютеры Windows-NT для дальнейшей обработки.
При выборе компьютерного томографа необходимо было выполнить следующие требования:

• Экономика системы
  Стоимость испытания должна составлять лишь небольшую часть стоимости изготовления лопасти ротора.
• Хорошее геометрическое разрешение:
  Расслоение 0.От 20 до 0,30 мм должно быть обнаруживаемый
• Хорошее контрастное разрешение
  Должно быть видно небольшое содержание клетчатки
• Короткое время исследования образца для испытаний
  Спрос: 3-5 компонентов в день
• Стандартные процедуры проверки компонентов
• Простое управление
• Суточная доступность системы
• Время реагирования службы: 1-2 дня

В начале выбора компьютерного томографа обсуждалось использование промышленного компьютерного томографа. Это имело бы то преимущество, что методы сканирования передачи рентгеновских лучей можно было бы оптимально адаптировать к волокнистому композитному материалу.

Рабочие характеристики оборудования КТ

GE Highlight Advantage Размер поля 96-480 мм Матрица изображения 512 2 Толщина среза 1,5, 3, 5, 10 мм Количество выступов: до 3600 при сканировании на 360 ° Реконструкция: 11–16 секунд на срез Время сканирования и реконструкции для 100 срезов: прибл.20 мин при 120 кВ 170 мА Время сканирования и реконструкции для 100 срезов: прибл. 40 мин при 140 кВ и 170 мА необходимое время охлаждения рентгеновской трубки увеличивает здесь время сканирования и реконструкции Тип рентгеновской трубки: вращающийся анод Мощность: макс. 24 кВ Срок службы рентгеновской трубки: ок. 40000 снимков Высокое напряжение: 80, 120, 140 кВ Ток трубки: от 10 до 200 мА Фокус: 0.7×0.9 Детекторы: 864 Высококонтрастное разрешение: 0,38 с мм при 10% MTF (сканирование 2 с / 120 кВ / 200 мА) Шкала чисел CT: от -1024 до 3071 единиц Композиционные материалы: E-стекло: до 2500; воздух -1000; СКФ: до 1400; Углепластик: до 500 Эпоксидная смола: ~ 150

Также была разработана соответствующая спецификация. Промышленный компьютерный томограф, отвечающий вышеуказанным требованиям, не был доступен в качестве стандартной системы.Сканер должен был быть разработан и построен. Надежность и желаемая простота работы КТ-сканера не могли быть достигнуты во время КТ-инспекций серийного производства для контроля качества. Невозможно гарантировать высокую доступность КТ-сканера. Цена соответствующего промышленного компьютерного томографа была в три раза выше, чем медицинского компьютерного томографа. Решающим фактором для приобретения медицинского компьютерного томографа стал положительный опыт, полученный ECD с медицинскими сканерами с 1978 года.

Энергии рентгеновской трубки 140 кВ достаточно для передачи GFRP-ламината размером от 50×50 мм до 250x 60 мм посредством излучения для получения изображений хорошего качества для исследования волоконных структур. В первую очередь, короткое время измерения и реконструкции (т.е.вставка выше) обеспечивает экономичное время исследования. Это достигается за счет высокой производительности 24 кВА вращающейся анодной трубки, обеспечивающей высокий поток фотонов. В новых медицинских сканерах используются рентгеновские трубки мощностью до 56 кВА. Для получения хорошего качества КТ-изображений необходимо, чтобы профили затухания состояли из достаточного количества фотонов, измеренных на детекторах.На данный момент в сутки проверяется около трех компонентов. Для проверки прибл. 140 мин. необходимы. Компоненты в основном сканируются при энергии трубки прибл. 140 кВ / 170 мА.

Для проверки CT с 120 срезами прибл. Нужно 40 минут. Он содержит сканирование и реконструкцию изображения. Остальные 100 минут нужны на время подготовки, анализ изображения и документацию. Теперь краткое описание преимуществ промышленного компьютерного томографа. Промышленный компьютерный томограф может использовать различные источники излучения.Компоненты, изготовленные из материалов более высокой плотности, могут передаваться оптимально. Для КТ-исследований высокого разрешения (пространственное разрешение

База данных изображений / каталог повреждений и анализ изображений

После КТ-обследования все КТ-изображения и отчеты об оценке будут сохранены NT-сервером на CD-ROM и заархивированы в музыкальном автомате. Музыкальный автомат вмещает 150 компакт-дисков с приблизительно 150 000 томограммами. Все данные доступны через сеть Eurocopter. Для анализа изображений используется программное обеспечение для обработки изображений компьютерного томографа, а на NT-сервере доступен инструмент обработки изображений Optimas®. Для поддержки тестера был составлен каталог повреждений. Он содержит все соответствующие дефекты компонентов и пределы допуска повреждений. Высокая степень интеграции программного обеспечения гарантирует простую работу без трения и экономичный контроль CT.

Рис 3: Принцип измерения CT-сети

Сканирование и реконструкция


Рис 4: Принцип измерения ТТ

В этом месте кратко описывается принцип измерения ТТ.Подробности можно найти в справочниках [5,7,13,16]. КТ-сканер восстанавливает матрицу изображения (томограмму), которая показывает двумерное изображение поперечного сечения распределения материала в исследуемом образце. Как известно, рентгеновские лучи могут проникать сквозь вещество. Во время прохождения рентгеновских лучей через объект они будут более или менее сильно поглощаться на основе взаимодействия фотонов с атомами вещества. Таким образом, рентгеновское излучение теряет свою интенсивность во время прохождения через объект.Рентген будет ослаблен. Характеристики затухания объекта обозначены линейным коэффициентом затухания µ. Таким образом, томограмма содержит информацию о местном распределении коэффициента затухания, связанном с материалом. Следовательно, структурные различия в поперечном сечении материала будут видны только при наличии материалов с различными характеристиками затухания. Обращение к компонентам композитов из стекловолокна означает, что структурные различия или дефекты видны по сильно различающимся коэффициентам затухания стекловолокон и эпоксидной смолы в композитах.Ослабление рентгеновских лучей определяется тем фактом, что срезы одинаковой толщины и одинакового материала поглощают одинаковую часть излучения (закон Ламберта-Бера). Если рентгеновское излучение на своем пути (ах) через объект попадает в область материала с высоким затуханием, оно локально теряет свою интенсивность сильнее (I). Для местного изменения интенсивности (I) определяется как:

Если уравнение интегрировать и принять во внимание локальную зависимость µ, локальная зависимость интенсивности рентгеновского излучения будет:

(2)

Остаточная интенсивность рентгеновского излучения, выходящего из объекта, попадает в детектор.Проще говоря, детекторы представляют собой сцинтиллирующую кристаллическую оптику, которая превращает рентгеновские лучи в свет. Свет создает напряжение на выходе подключенных фотоумножителей (фотоэлементов с усилением напряжения), которое пропорционально интенсивности (I) проходящего излучения. Для создания изображений поперечного сечения веерообразный рентгеновский луч вращается вокруг объекта (360 °). С нескольких направлений проекции измеряются профили затухания P (, n). P – величина проекции в положение детектора n и þ угол проекции.После нормализации и логарифмической обработки уравнений (2) значение проекции определяется как:

Рис 5: Поворотное сканирование

(3)

µ (x, y) – коэффициент ослабления в месте x, y в поперечном сечении объекта.

Рис 6: Сканирование и обработка изображений

Рис 7: Визуализация расчетных плоскостей

С помощью отфильтрованного повторного проецирования значения проекции будут проецироваться обратно вдоль пути (ей) рентгеновского излучения.Результатом является распределение коэффициентов затухания в поперечном сечении материала, отображаемое в виде матрицы изображения. Любое значение затухания соответствует в матрице изображения определенному значению серого. Это делает поперечное сечение объекта видимым на экране дисплея. В действительности элемент пикселя представляет собой элемент объема в матрице изображения. Это происходит из-за того, что рентгеновский луч проходит через поперечный срез с окончательной толщиной. Чем меньше толщина этого CT-среза, тем больше деталей поперечного сечения становится видимым.Обычно волокнистые композитные структуры сканируются рентгеновским лучом толщиной 1,5 мм. Путем наложения соседних CT-срезов тестового объекта компьютер может построить трехмерное изображение интерьера. Это строгое требование при исследовании волнистых ламинатов внутри волокнистых структур.

Количественная оценка волоконных композитных конструкций
Посредством представления поперечных сечений материала коэффициентами затухания поперечное сечение материала доступно как запись данных.Так материальные качества становятся измеримыми. В медицинских сканерах напрямую используются не коэффициенты затухания, а так называемое CT-число. Это число было установлено Хаунсфилдом. Шкала Хаунсфилда стандартизирует восстановленные коэффициенты затухания () до линейного коэффициента затухания воды при энергии фотонов 73 кэВ.

(4)

Следовательно, вода по определению имеет нулевой CT-номер.Воздух имеет -1000 H, GFRP от 1200 до 1400 H и CFRP прибл. От 300 до 500 H.

Обнаружение дефектов

Нормализация коэффициентов затухания по CT-числу имеет то преимущество, что материалы волоконных композитов становятся сопоставимыми. CT-числа представлены на экране в виде распределения значений серого. Одно значение серого всегда имеет один и тот же номер CT, независимо от максимальной разницы в затухании компонента. Таким образом получаются визуально и количественно сопоставимые КТ-изображения.Это очень важная предпосылка для автоматического анализа КТ-изображений путем анализа обработки изображений.

Разрешение
В компьютерной томографии будет различаться пространственное (геометрическое) и плотностное (контрастное) разрешение. В этой статье представлено практическое значение разрешения для КТ-проверки волоконных композитов. Более подробное описание технологического процесса можно найти в ссылке [4,6,13,16].

Пространственное разрешение
Пространственное разрешение обычно количественно определяется с точки зрения наименьшего разделения в двух точках, которые можно выделить как отдельные объекты. Предельное значение разрешения определяется конструкцией и конструкцией системы, а также объемом данных и методом выборки. Следует различать пространственное разрешение в плоскости сканирования (среза) и вертикальное по отношению к плоскости сканирования в зависимости от толщины среза.Пространственное разрешение влияет на обнаруживаемость дефектов, например. расслоения, трещины волокон или воздушные карманы внутри волокнистых композитов. Геометрическое разрешение в плоскости сканирования показано кривыми MTF.

Рис. 8: Кривая MTF для GE HihgLight Advantage [6]

Рис.9: Калибровочный стандарт, томограмма

Рис.10: Сравнение исходного поперечного сечения GFRP-препрега с томограммой

Кривые MTF описывают отношение контраста КТ-изображения к контрасту объекта по отношению к пространственной частоте. Пространственная частота – это значение разрешения, указанное на пороге разницы контрастности 10%. Сканер ECD достигает значения 0,38 мм. Можно устранить расслоение на 0,38 мм. Благодаря хорошему разрешению плотности могут быть обнаружены отслоения нижних выступов. Калибровочный стандарт, разработанный ECD из углепластика, содержит воздушные зазоры, начиная с 0,1 мм и увеличиваясь на 0,05 мм. Зазор в 0,1 мм по-прежнему хорошо виден. Почему бы не установить более высокое разрешение для обнаружения микротрещин в волокнистых композитах? Размеры дефекта менее 0.2 мм обнаруживаются только промышленным сканером, в котором используется микрофокусная трубка. Это возможно на небольших образцах, а не на компонентах размером с лопасть несущего винта (сечение передачи до 250×60 мм). Более высокое разрешение не является обязательным, поскольку все производственные дефекты и повреждения, такие как отслоение, превышают 0,2 мм. Микротрещины не могут привести к катастрофическому выходу из строя компонента. Лопасть несущего винта разработана таким образом, что повреждения должны быть указаны до выхода из строя – Принцип отказоустойчивости.К этому факту относится компьютерная томография с медицинскими сканерами.

Разрешение по контрасту или плотности
Два изображения (т.е. рис. 10) показывают хорошее контрастное разрешение. Отдельные ламинаты легко узнаваемы. Значения серого, видимые на КТ-изображениях, представляют собой различия в затухании (КТ-числа), вызванные локальным переменным распределением смолы и стекла.

Указывает на локальное нестабильно распределенное объемное содержание волокна. Корреляция между CT-числом и объемным содержанием волокна кратко описывается ниже.Характерные свойства материала, такие как прочность на межслойный сдвиг, модуль упругости и сдвиг, поперечное сжатие и коэффициент теплового расширения отвержденного волокнистого композита, обусловлены соотношением смеси волокна и эпоксидной смолы.

Рис. 11: Корреляция между объемным содержанием волокна и CT-числом

Объемное содержание волокна _F армированных волокном материалов определяется как отношение объема волокна V _F к полному объему ламината V _F , где V _F – объем волокна, а V _F – объем эпоксидной матрицы.

(5)

Рис.12: Влияние упрочнения пучка на число CT

Рис.13: Сравнительные измерения на ламинате GRFP

Измерения с образцами волокон из стекловолокна и углепластика с различным объемным содержанием волокна показали, что существует линейная корреляция между объемным содержанием волокна и числом CT (т. Е. Рис.11.), [2, 4]. Дальнейшие исследования показали, что это будет справедливо только для малых проходящих сечений. При больших проходящих сечениях заметно упрочнение пучка [9,12,13]. Однако разрешение плотности достаточное. Внутри компонентов хорошо измеряется разница в объемном содержании волокон (рис. 12). Таким образом, можно проводить сравнительные измерения на серийных компонентах. Абсолютное измерение объемного содержания клетчатки невозможно. Поры в ламинате или колебания состава стекла могут исказить стоимость.На томограммах будут видны и поддаются количественной оценке серьезные изменения технологического процесса, материалов или производственные дефекты. Только нормализация коэффициентов затухания позволяет сравнивать компоненты серии с основным компонентом (компонентом без дефектов) с помощью ТТ. На диаграмме (т.е. рис. 13) показаны различия стандартных отклонений CT-чисел неисправного ламината углепластика (волнистые волокна) и бездефектного ламината. Относительное изменение, которое указывает на дефект внутри ламината, можно было четко увидеть.Стандартное отклонение является мерой однородности распределения волокон смолы в поперечном сечении ламината.

Примерные томограммы с дефектами в волокнистых композитах

В следующем списке дается сводка дефектов, которые могут быть в монолитных волокнистых композитных структурах:

• Волнистые ламинаты
• Трещины волокна
• Отслоения и отслоения
• Лечение трещин
• Воздушные карманы и поры
• Неравномерность распределения смолы и волокон
• Изломы и деформации пены
• Перестановка конструктивных элементов

Волнистые ламинаты
Волнистые конструкции из ламината из волокон очень вредны, если расположены в зонах высоких нагрузок.Волокна несут нагрузки только в том случае, если они размещены в направлении нагрузки.

В волнистом ламинате нагрузка не будет восприниматься волокнами, поэтому полимерная матрица должна принимать на себя больше нагрузок. В результате в матрицу смолы будут введены высокие напряжения сдвига – смола разрушится. Матрица изменится настолько сильно, что у волокон останется место для изгиба. Волокна ломаются.

Рис.14: Разрушение волнистого ламината

Рис.15: Волнистый ламинат GFRP

Трещины волокна
Трещины волокон очень сложно обнаружить на томограммах.В поперечных сечениях шейки лопатки ротора волокна UD-ламината размещены в радиальном направлении лопатки ротора (направление центробежной силы). В этот момент пространственное разрешение равно минимальной толщине (1,5 мм) рентгеновского пучка.

Рис.16: Трещина волокна в UD-петле после

Отслоения
Отслоения обнаруживаются довольно четко. Хорошее пространственное разрешение в плоскости сканирования (аксиальные томограммы) определяет здесь пределы обнаруживаемости.

Рис 17: Отслоения

Контроль соединений и переходов ламината
Клейкая пленка склеивания становится видимой как распределение смолы в зазоре соединения (область между склеиваемыми частями). Качество соединения (когезия) между склеиваемыми деталями не может быть проверено CT. Если возможно, ламинаты должны быть изготовлены таким образом, чтобы различные ламинаты препрега вулканизировались вместе (полиприсоединение одновременно), чтобы можно было получить единое сетчатое соединение для различных ламинатов препрега.Если имеется хорошая интегральная сетка, переходы ламината трудно различить на КТ-изображениях.

Рис 18: Склеивание

Обнаруживаемость фольги и пленок
Фольга из синтетических материалов, используемых в производственном процессе, не может быть обнаружена непосредственно с помощью КТ. Затухание, вызываемое фольгой, соответствует затуханию в матрице смолы. Поэтому они не видны.Фольга определяется косвенно из-за более высокой концентрации пленки смолы на фольге. Фольга должна содержать элементы, которые будут поглощать рентгеновские лучи, чтобы лучше обнаруживать фольгу с помощью КТ. Здесь на будущее очевидна необходимость дальнейших действий.

Применение и квалификация КТ-контроля лопастей винта вертолетов

Рис.19: КТ на лопастях несущего винта вертолета

Рис.20: Сравнительные измерения на ламинате GRFP

Жизненный цикл лопасти несущего винта может длиться 20 лет и более.Жизненный цикл лопасти несущего винта вертолета разделен на три этапа: разработка, серийное производство и этап эксплуатации с обслуживанием. На этом фоне CT следует рассматривать как метод неразрушающего контроля в применении к лопастям ротора. КТ используется в качестве метода испытаний на всех трех этапах жизни. Для этого необходимо квалифицировать проверку CT для этих приложений. Это начинается на этапе разработки очень рано.

CT в процессе разработки
Лопасть ротора из волокнистого композита – это компонент, прочностные характеристики которого зависят от конструкции и качества производства.Размеры и технология производства должны быть оптимально согласованы [9]. Тонкие слои препрега вручную вставляются в форму для лезвий. Форма должна быть заполнена слоями препрега так, чтобы в каждом многослойном волокне поперечного сечения лопасти ротора объемное содержание волокна составляло 59%. Разрезы ламината и карта для помещения ламината в форму должны быть расположены таким образом, чтобы получить оптимальное заполнение формы с лезвиями. После закрытия формы деталь отверждается под давлением и температурой.Неравномерная скорость заполнения приводит к разнице давлений в форме. Слои препрега могут сместиться, и будут получаться волнистые ламинаты с низкими прочностными характеристиками. Эти деформации ламината внутри волокнистой композитной структуры обычно не видны снаружи. Только CT делает видимыми волнистые ламинаты.

Оптимизация производственного процесса
Качество композитного компонента зависит от оптимального производственного процесса.
Ранее при изготовлении опытного образца у первого изготовленного вертолета были нарезаны лопасти несущего винта. Только так можно было получить информацию о внутреннем распределении и расположении волоконно-ламинатных структур и оптимально согласовать процесс проектирования компонента и производственный процесс друг с другом. Теперь можно избежать резки компонентов с помощью CT. Это дает большое преимущество, если учесть, что лопасть ротора представляет значительную ценность.Каждая лопасть ротора будет проверена КТ для выявления производственных отклонений после процесса отверждения. На томограммах визуализируются производственные дефекты и отклонения поперечных сечений волоконного компонента. Иногда КТ обнаруживает неожиданные эффекты, которые необходимо понимать. Поэтому оценка томограмм новых компонентов и их информационного содержания всегда должна происходить вместе с инженерами механического проектирования, производства, конструкции и испытаний. Это гарантирует эффективную интерпретацию томограмм и способствует пониманию производственного процесса.Таким образом, производственный процесс можно оптимизировать таким образом, чтобы достичь желаемого качества компонентов. На этапе оптимизации необходимо различать очевидные производственные дефекты, такие как волнистые ламинаты в высоконагруженных волокнистых слоях, которые приведут к выходу из строя компонента, и производственные отклонения в других менее нагруженных композитах. Также возникают производственные отклонения, которые можно устранить только за счет значительных затрат. Оценка видимых производственных отклонений на томограммах с точки зрения эффективности конструкции не всегда возможна.

Рис. 21: Удалены волнистые ламинаты

Рис.22: Оптимизированные конические ламинаты

Разрушающий контроль


Рис.24: Трещины и расслоения волокон в волнистом UD-ламинате

Поэтому компоненты с производственными отклонениями выбираются для испытательных образцов для разрушающего испытания на относительно ранней стадии оптимизации.Особо определенные встроенные производственные дефекты не будут реализованы во внутренней структуре композитов, потому что они никогда не будут соответствовать реальности сложной структуры лопасти ротора. Это может привести к ложным результатам испытаний на усталость. Этот подход имеет то преимущество, что влияние отклонения в производстве на срок службы компонента может быть оценено относительно рано. После этого процесс оптимизации может быть лучше скоординирован. Специальные испытательные стенды прикладывают статические и динамические нагрузки к лопасти ротора.Испытательные образцы проверяются КТ до, во время перерывов и после этих испытаний на усталость. Следовательно, можно судить о сроке службы лопасти ротора в связи с осмотром внешних видимых повреждений и изменением жесткости компонента с эффектами производственного отклонения, обнаруженного CT, внутри волокнистой композитной структуры. Разрушающие испытания также необходимы для оценки концепции конструкции лопасти ротора. Кроме того, срок службы лопасти винта должен быть подтвержден статическими и динамическими испытаниями на усталость в соответствии с сертификатом требований FAR 27 и особыми условиями Luftfahrt Bundesamt.

Рис.23: Испытание на усталость гибкой балки EC135 на гибочной машине с лезвиями

CT при серийном производстве
Только при тесном сочетании неразрушающего КТ-контроля с разрушающим контролем во время усталостных испытаний можно гарантировать оценку КТ-томограмм. Эта методология квалифицирует контроль CT как метод неразрушающего контроля для обеспечения качества лопасти ротора при серийном производстве.На основе знаний, полученных в ходе разработки и сертификационных испытаний, была создана инструкция по тестированию CT для проверки для серийной проверки лопастей ротора. Инструкция CT-теста содержит описания дефектов с допустимыми ограничениями по дефектам. Если обнаружены новые производственные дефекты, лопасть ротора с новыми производственными дефектами будет храниться в течение некоторого времени в закрытом хранилище, пока инженеры-конструкторы не решат, может ли выпуск быть произведен путем теоретического анализа или нет.Если производственные дефекты не могут быть устранены теоретическим анализом или ремонтом, доказательство может быть предоставлено только путем разрушающего испытания компонента для подтверждения того, что производственный дефект не имеет каких-либо эффектов, ограничивающих срок службы. Разрушающий контроль не имеет смысла для компонента с дефектом, который возник впервые. Следовательно, лопасть ротора должна храниться в закрытом складе, и нужно ждать, будет ли производственный дефект возникать в дальнейшем систематически.Если дефект будет присутствовать в процессе производства, все источники ошибок должны быть устранены в процессе производства. Теперь разрушающие испытания экономичны и полезны для оценки воздействия дефекта. Если результаты испытания на усталость подтвердят, что дефект не приводит к сокращению срока службы, лопасть ротора снова освобождается для полета. Если во время испытания на усталость произойдет ранний отказ, все забракованные лопасти ротора с этими новыми дефектами будут объявлены соскобленными. Самой приоритетной целью будет устранение источника производственного брака для бездефектной доставки лезвия заказчику.

КТ во время эксплуатации и обслуживания
Во время работы лопастей ротора их обычно проверяют визуальным осмотром на предмет внешних повреждений. CT будет использоваться, если произошли необычные события и были вызваны деформации ротора, которые превышали предельные нагрузки, например, например, нагружение невращающегося ротора из-за перелета и порывов, при приземлении с уклоном или маневрах на земле с мощность или посторонние предметы повреждения или аварии. В таких случаях КТ используется для проверки внутренней конструкции крепления лопастей ротора на предмет возможных повреждений. Еще одно применение CT – это поддержка мониторинга во время испытания лопастей винта вертолетов на остаточную прочность. Лопатки ротора с очень большим налетом возвращаются от заказчика, и остаточная прочность определяется в ходе испытания на усталость по сравнению с новой лопастью ротора. Крепление лопастей ротора проверяется CT в начале, во время и после испытания на усталость.Таким образом можно определить, возникли ли внутри конструкции повреждения из-за эксплуатационных нагрузок и их влияние на усталость конструкции.

Заключение

С 1993 года ECD постоянно использует CT при разработке, серийном производстве и техническом обслуживании лопастей ротора. Во время разработки ротора Tiger и EC135- качество и срок службы лопастей ротора в решающей степени стали зависеть от использования CT. При серийном производстве качество лопастей ротора BO105, BK117 и EC135 проверяется с помощью CT и шаг за шагом улучшается. При последовательном использовании в процессе разработки, производства и технического обслуживания CT может помочь повысить качество и повысить усталостные характеристики динамически нагруженных компонентов вертолета, изготовленных из композитных материалов. Будущие цели использования компьютерной томографии будут заключаться в объединении каталога дефектов и развитии обработки изображений с целью полу- и полного автоматического анализа дефектов.

Список литературы

Основные принципы компьютерной томографии Принцип В.Г. Вималасена

Презентация на тему: «Основные принципы компьютерной томографии V.Директор Г.Вималасена »- стенограмма презентации:

1 Основные принципы компьютерной томографии Директор школы В.Г. Вималасена
Школа радиографии

2 Введение Компьютерная томография (КТ) – это метод медицинской визуализации с использованием томографии. Слово «томография» происходит от греческих слов tomos (срез) и graphein (писать). Большая серия двумерных рентгеновских изображений (срезов) внутренней части объекта делается вокруг одной оси вращения. Цифровая обработка геометрии используется для создания трехмерных изображений объекта из этих срезов.

3 История Первый коммерчески жизнеспособный компьютерный томограф был изобретен сэром Годфри Хаунсфилдом в Хейсе, Соединенное Королевство, в Центральных исследовательских лабораториях EMI с использованием рентгеновских лучей.Хаунсфилд задумал свою идею, и об этом было публично объявлено в 1972 году. Аллан МакЛеод Кормак из Университета Тафтса в Массачусетсе независимо изобрел похожий процесс, и оба Хаунсфилд и Кормак разделили Нобелевскую премию по медицине 1979 года.

4 Прототип компьютерного томографа

5 Исторический сканер EMI

6 Современный компьютерный томограф

7 Микрофон с отверстием на портале (диаметр 720 мм) для этикеток
Сагиттальный лазерный светильник для выравнивания направляющих для пациента Световой индикатор рентгеновского облучения Кнопки аварийной остановки Портальные панели управления внешнее лазерное регулировочное освещение кушетка пациента Монитор стробирования ЭКГ

8 CT Gantry – внутренняя конструкция

9 Этикеточные фильтры с рентгеновской трубкой, коллиматор и эталонный детектор
Внутренний теплообменник рентгеновской трубки проектора (маслоохладитель), генератор высокого напряжения (0-75 кВ), блок управления вращением двигателя портала с прямым приводом, система сбора данных (DAS), детекторы скольжения кольца

10 Понимание Основные факторы
Поглощение: – остановка рентгеновского излучения с передачей энергии. Рассеяние: – отклонение рентгеновских лучей. Интенсивность падения: – Нет.количества рентгеновских фотонов, падающих на объект. Пропускаемая интенсивность: – Число фотонов, проходящих через Рассеянные рентгеновские лучи. Проходящий рентгеновский луч. Падающий рентгеновский луч.

11 Затухание Снижение интенсивности луча при прохождении через материал из-за поглощения плюс рассеяние Степень ослабления достигается путем измерения и сравнения интенсивности падающего и прошедшего света Более плотный материал Меньше прошедшего рентгеновского излучения Больше проходящего рентгеновского излучения Менее плотный материал

12 Применения ослабления и обнаружения рентгеновских лучей
Обычный рентгеновский снимок (радиография) Обычная томография Компьютерная томография

13 Обычное рентгеновское излучение Обычное рентгеновское излучение производит сжатие объема до плоскости Детектор представляет собой кристалл галогенида серебра на рентгеновской пленке. Степень почернения представляет собой полное ослабление на пути рентгеновских фотонов.

14 Чем выше затухание, тем меньше чернота.
В изображении преобладает структура, которая приводит к большему затуханию или большей передаче.

15 Традиционная томография
Движение источника и детектора Создает изображения коронарных или сагиттальных срезов (разрезов) интересующих областей Исключает наложение структур сверху и снизу

16 КТ сканирование? КТ-сканирование производит аксиальные срезы / разрезы / срезы
КТ-изображение записывается с помощью сканирования.Сканировать? Сканирование состоит из нескольких измерений ослабления рентгеновского излучения вокруг периферийных объектов. Детектор рентгеновской трубки.

17 Срез / разрез Часть тела в поперечном сечении, которая сканируется для получения изображения КТ, называется срезом. Срез имеет ширину и, следовательно, объем. Ширина определяется шириной пучка рентгеновских лучей. Продолжение… .CT Дополнительный2

Компьютерная томография или компьютерная томография: как это работает?

Компьютерная томография (КТ) или компьютерная аксиальная томография (КТ) объединяет данные нескольких рентгеновских лучей для получения подробного изображения структур внутри тела.

КТ-сканирование дает двумерные изображения «среза» или участка тела, но данные также можно использовать для построения трехмерных изображений. КТ можно сравнить с просмотром одного ломтика хлеба в целой буханке.

КТ используются в больницах по всему миру.

КТ-сканер излучает серию узких лучей через тело человека по мере его прохождения по дуге.

Это отличается от рентгеновского аппарата, который посылает только один луч излучения. КТ дает более детальное окончательное изображение, чем рентгеновское изображение.

Детектор рентгеновского излучения КТ-сканера может видеть сотни различных уровней плотности. Он может видеть ткани внутри твердого органа.

Эти данные передаются в компьютер, который строит трехмерное изображение поперечного сечения части тела и отображает его на экране.

Иногда используется контрастный краситель, потому что он помогает более четко показать определенные структуры.

Например, если требуется трехмерное изображение брюшной полости, пациенту, возможно, придется выпить бариевую еду.Барий кажется белым на снимке, поскольку проходит через пищеварительную систему.

Если требуются изображения нижней части тела, например прямой кишки, пациенту может быть сделана бариевая клизма. Если целью является изображение кровеносных сосудов, в вены вводится контрастное вещество.

Точность и скорость компьютерной томографии можно улучшить с помощью спиральной компьютерной томографии, относительно новой технологии. Луч движется по спирали во время сканирования, поэтому он собирает непрерывные данные без промежутков между изображениями.

КТ – полезный инструмент для помощи в диагностике в медицине, но он является источником ионизирующего излучения и потенциально может вызвать рак.

Национальный институт рака советует пациентам обсуждать риски и преимущества компьютерной томографии со своими врачами.

Это полезно для получения изображений:

• мягких тканей
• таза
• кровеносных сосудов
• легких
• головного мозга
• брюшной полости
• костей

КТ часто является предпочтительным способом диагностики многих видов рака, например как рак печени, легких и поджелудочной железы.

Изображение позволяет врачу подтвердить наличие и расположение опухоли, ее размер и степень поражения близлежащих тканей.

Сканирование головы может предоставить важную информацию о головном мозге, например, если есть кровотечение, отек артерий или опухоль.

Компьютерная томография может выявить опухоль в брюшной полости, а также любой отек или воспаление в близлежащих внутренних органах. Он может показать любые разрывы селезенки, почек или печени.

Поскольку компьютерная томография выявляет патологические ткани, она полезна для планирования зон для лучевой терапии и биопсии, а также может предоставить ценные данные о кровотоке и других состояниях сосудов.

Это может помочь врачу оценить заболевания костей, плотность костной ткани и состояние позвоночника пациента.

Он также может предоставить важные данные о травмах рук, ног и других структур скелета пациента. Хорошо видны даже мелкие кости, а также окружающие их ткани.

КТ и МРТ

Основные различия между КТ и МРТ:

• При компьютерной томографии используются рентгеновские лучи, а при МРТ используются магниты и радиоволны.
• В отличие от МРТ, компьютерная томография не показывает сухожилия и связки.
• МРТ лучше подходит для исследования спинного мозга.
• Компьютерная томография лучше подходит для лечения рака, пневмонии, аномальных рентгенограмм грудной клетки, кровотечения в головном мозге, особенно после травмы.
• Опухоль головного мозга более отчетливо видна на МРТ.
• Компьютерная томография быстрее выявляет разрывы и повреждения органов, поэтому может быть более подходящей для случаев травм.
• Сломанные кости и позвонки более четко видны на компьютерной томографии.
• КТ обеспечивает лучшее изображение легких и органов грудной клетки между легкими.

Пациенту может потребоваться воздержаться от еды и, возможно, питья в течение определенного периода перед сканированием.

В день

В большинстве мест пациенту необходимо раздеться, обычно до нижнего белья, и надеть халат, который предоставит поликлиника. Избегайте ношения украшений.

Если в больнице халат не предоставляется, пациент должен носить свободную одежду без металлических пуговиц и молний.

Некоторым пациентам может потребоваться выпить контрастный краситель, краситель может быть введен в виде клизмы или инъекции. Это улучшает изображение некоторых кровеносных сосудов или тканей.

Любой пациент, у которого есть аллергия на контрастное вещество, должен сообщить об этом врачу заранее. Некоторые лекарства могут уменьшить аллергические реакции на контрастные вещества.

Поскольку металл мешает работе КТ-сканера, пациенту необходимо удалить все украшения и металлические крепления.

Во время сканирования

Пациенту необходимо лечь на моторизованный стол для осмотра, который вставляется в компьютерный томограф в форме пончика.

В большинстве случаев пациент лежит на спине лицом вверх. Но иногда им может потребоваться лечь лицом вниз или боком.

После одного рентгеновского снимка кушетка немного сдвинется, затем аппарат сделает еще один снимок и так далее. Для достижения наилучших результатов пациенту необходимо лежать неподвижно.

Во время сканирования все, кроме пациента, покинут комнату. Интерком обеспечит двустороннюю связь между рентгенологом и пациентом.

Если пациент – ребенок, родителям или взрослым может быть разрешено стоять или сидеть рядом, но они должны будут носить свинцовый фартук для предотвращения радиационного облучения.

Поделиться на Pinterest Врач должен объяснить, почему необходимо сканирование, любые другие доступные варианты, а также плюсы и минусы компьютерной томографии.

КТ включает небольшую целевую дозу радиации.

Эти уровни радиации, даже у людей, прошедших несколько сканирований, не оказались вредными.

Считается, что вероятность развития рака в результате компьютерной томографии составляет менее 1 из 2 000.

По оценкам, количество радиации примерно такое же, как и в случае естественного воздействия окружающей среды на человека в период от нескольких месяцев до нескольких лет.

Сканирование проводится только при наличии явных медицинских причин для этого. Результаты могут привести к лечению состояний, которые в противном случае могли бы быть серьезными. Когда будет принято решение о проведении сканирования, врачи убедятся, что преимущества перевешивают любой риск.

Проблемы, которые могут возникнуть в результате радиационного облучения, включают рак и проблемы с щитовидной железой.

Это крайне маловероятно у взрослых, а также у детей. Однако более чувствительны к воздействию радиации.Это не означает, что это приведет к проблемам со здоровьем, но любые компьютерные томограммы должны быть отмечены в истории болезни ребенка.

В некоторых случаях только компьютерная томография может показать требуемые результаты. В некоторых случаях можно провести УЗИ или МРТ.

Могу ли я пройти компьютерную томографию, если я беременна?

Любая женщина, подозревающая, что она беременна, должна сообщить об этом врачу заранее, поскольку существует риск того, что рентгеновские лучи могут нанести вред плоду.

Ссылаясь на Американский колледж радиографии, Американская ассоциация беременных (APA) указывает, что «Ни один диагностический рентгеновский снимок не имеет дозы излучения, достаточно значительной, чтобы вызвать неблагоприятные эффекты у развивающегося эмбриона или плода.

Тем не менее, APA отмечает, что компьютерная томография не рекомендуется беременным женщинам: «Если преимущества явно не перевешивают риск».

КТ и грудное вскармливание

Если в период лактации или грудного вскармливания матери требуется йодсодержащий внутривенный краситель для контраста, ей следует избегать грудного вскармливания в течение примерно 24 часов, так как это может перейти в грудное молоко.

У меня клаустрофобия. Можно мне сделать компьютерную томографию?

Пациенту, страдающему клаустрофобией, следует заранее сообщить об этом своему врачу или рентгенологу.Пациенту могут сделать инъекцию или таблетку, чтобы успокоить его перед сканированием.

Ваш лечащий врач обычно может порекомендовать подходящее учреждение для сканирования. Вы можете проверить, аккредитован ли радиолог, выполнив поиск на веб-сайте Американского колледжа радиологии.

Micro-CT Принципы, сильные и слабые стороны

Компьютерная томография (КТ) – это неинвазивный инструмент визуализации, который обеспечивает трехмерные (3D) изображения внутренних органов. КТ обеспечивает очень хороший контраст между костью и мягкими тканями и, таким образом, может найти новое применение в исследовании костей.

Micro-CT – это усовершенствование, которое позволяет получать трехмерные изображения в небольшом масштабе с очень высоким разрешением. Не требует подготовки образцов или гистологического среза. Используя сканер микро-КТ, можно визуализировать внутреннюю структуру ткани без разрушения образца ткани.

Системы

Micro-CT были впервые созданы Фельдкампом и др. Для анализа трехмерной микроструктуры губчатой ​​кости. Первый сканер микро-компьютерной томографии был коммерчески доступен в 1994 году и вскоре стал стандартным инструментом визуализации в области исследования костей.

В наши дни многие производители предлагают сканеры микро-компьютерной томографии с различным разрешением для различных приложений, которые позволяют проводить анализ костной ткани и измерения in vivo. В последнее время появились новые алгоритмы обработки изображений и методов анализа данных, которые открыли новые возможности использования методов микро-КТ.

Принципы микро-КТ

Micro-CT работает с помощью источника рентгеновского излучения с микрофокусом, который освещает образец. Вращая образец, можно получить несколько изображений под разными углами.Эти множественные угловые изображения реконструируются для создания трехмерного изображения конструкции с высоким разрешением.

В системах микро-КТ рентгеновские лучи проходят через различные типы тканей-мишеней в организме человека. Ткани в разной степени поглощают или отклоняют рентгеновские лучи. Система КТ измеряет интенсивность рентгеновских лучей, проходящих через разные ткани под разными углами. Системы микро-КТ используют низкоэнергетический источник рентгеновского излучения с микрофокусом и позволяют получать изображения с высоким разрешением в экспериментах с небольшими животными.Несколько 2D-изображений, полученных с помощью микро-КТ, могут быть объединены с помощью компьютера для формирования 3D-изображений.

Сильные стороны метода микро-КТ

• Быстрая техника, дающая результат от 40 мин до 12 часов
• Высокая чувствительность к костной и легочной ткани
• Обеспечивает изображения с высоким разрешением и позволяет дополнительно повысить разрешение за счет использования контрастных веществ.
• Не разрушает ткани-мишени
• Простота реконструкции и анализа изображений
• Легко интерпретировать результаты в форматах 2D и 3D
• Сканеры Micro-CT недороги по сравнению с другими системами, использующими аналогичные инструменты визуализации

Биологические применения микро-КТ

Micro-CT успешно применяется для биологической визуализации в следующих областях:

• Визуализация головы / колена in vivo
• Анализ костей
• Обнаружение опухоли легкого in vivo и ex vivo
• Визуализация и количественная оценка опухолей
• Изображение мозга кролика Ex vivo
• Фенотипирование почки мыши
• Визуализация кальцификации сердца мыши и грудной клетки живых животных с использованием контрастных веществ in vivo
• Визуализация зубов и костей челюсти у мышей

Техника микро-КТ также использовалась для визуализации воспалительных заболеваний кишечника у мышей и в других зоологических исследованиях.

Слабые стороны метода микро-КТ

• Использование радиации, которая может нанести вред животным в высоких дозах
• Воздействие радиации может влиять на размер опухолей и, следовательно, влиять на результаты
• Недоступны пятна для некоторых типов тканей
• Требуется хорошая ИТ-инфраструктура и конвейеры данных
• Не подходит для различения подобных типов тканей

Список литературы

1. http: // medicalphysicsweb.org / cws / article / research / 62214
2. http://www.b-cube.ch/index.php?option=com_content&view=article&id=21&Itemid=19
3. http://www.ncku.edu.tw/animal/pdf/M-CT.pdf
4. https://museumvictoria.com.au/pages/58029/237-246_mmv71_paterson_5bpz_web.pdf
5. http://www.sciencedirect.