Медична інтроскопія. Комп’ютерна томоґрафія

Методи обстеження з групи " А" (рис. 1.2) є простими. Проте, для підвищення достовірності, прогностичності, швидкості визначення стану обстежуваного об’єкту використовуються значно складніші методи груп " Б" та " В" (рис. 1.3 та рис. 1.4).

Групу методів спостереження за схемою рис. 1.4 називають медичною інтроскопією, від intro (лат.) — всередині та σ κ ο π έ ω (грец.) — спостерігаю. Методами інтроскопії обстежують внутрішню структуру біооб’єктів достатньо неінвазивно. Для інтроскопії використовуються промені (хвилі, потоки частинок) різного походження (фізичні та технічні), які, поширюючись крізь біооб’єкт (трансемісійна або емісійна інтроскопія, рис. 1.7), або віддзеркалюючись від нього (рефлексійна інтроскопія), взаємодіють з ним, і, тому, містять інформацію про його внутрішню структуру. При емісійній інтроскопії (рис. 1.7, а), джерело випромінювання розміщене всередині самого біооб’єкту, а вимірювання проводиться за його межами. Наприклад, при емісійній радіоізотопній томоґрафії радіоактивна речовина попередньо вводиться в організм шляхом інгаляції або ін’єкції. При трансемісійній інтроскопії випромінювання проходить від зовнішнього джерела через об’єкт до його детекторів (рис. 1.7, б).

 

а б

 

Рис. 1.7 Схеми емісійної (а) та трансемісійної (б) інтроскопії.

 

Під час інтроскопії створене технічно або природнє поле, пронизивши біооб’єкт, змінює свою структуру (просторову орієнтацію силових ліній, інтенсивність тощо). Відповідно зареєструвавши цю зміну можна отримати проекцію внутрішнього середовища об’єкта. Хвилю (поле) від зовнішнього джерела після взаємодії з об’єктом обстеження можна означити (назвати) носієм відомостей про об’єкт (або, сиґналом, signum — знак, лат.). Важливо зазначити, що при інтроскопії важливим є саме сигнальний (інформаційний) аспект взаємодії, а не енерґетичний. Внаслідок взаємодії „фізичне поле-біооб’єкт” повинні змінюватись лише властивості носія (поля), а не властивості біооб’єкта (інформаційна взаємодія). Це основна відмінність інтроскопії від багатьох терапевтичних застосувань опромінення, коли застосовується енерґетична взаємодія, тобто коли суттєвою є не зміна фізичного поля, а зміна об’єкту.

Якщо виконати поперечні (з торця) проектування тонкого шару (зрізу) досліджуваного об'єкта, то сукупність отриманих проекцій уможливлює реконструкцію зображення розподілу речовин (структури) по площині зрізу шляхом математичної обробки цих проекцій. Таке зображення називають томограмою, а спосіб отримання його — томографією. Слово " томоґрафія" походить від грецького слова "  ό   z" — шар, шматок, та "    j  " — писати.

Томографія є розвитком, удосконаленням методу інтроскопії, оскільки є не одно-, а багато проекційним методом, що більш інформативно. Методи класичної інтроскопії є частинним випадком томографії (при якій виконується проектування з одного ракурсу, „поздовжнє”, відносно отриманого зображення, яке є тінню внутрішнього середовища об’єкту).

Деколи томографію називають багатопроекційною інтроскопією. Це справедливо, коли в основу означення методу покласти менш інформативне за змістом, але ширше за обшаром складне слово („інтро-“ ширше за змістом ніж „томо-”).

 

В 1963 р. математик Allan M. Cormack (США) розробив метод реконструкції зображення зрізів об’єктів для випромінювань з експоненційним заниканням інтенсивності в їх внутрішньому середовищі (для Х- та γ — променів) та виконав експерименти для фізичної моделі з γ — променями, рис. 1.8 [3].

	Детектор променів І		Об’єкт

Поворотний механізм

Джерело променів І0

а б

Рис. 1.8