Интроскопия. Виды интроскопии.

Интроскопия — (лат. intro — внутри) — неразрушающее исследование внутренней структуры объекта и протекающих в нём процессов с помощью звуковых волн (в том числе ультразвуковых и сейсмических), электромагнитного излучения различных диапазонов, постоянного и переменного электромагнитного поля и потоков элементарных частиц.

Сферы применения

Медицинская диагностика — медицинская интроскопия или медицинская визуализация.

Дефектоскопия — промышленная (техническая) интроскопия.

Интроскопия макрообъектов.

Основные методы

Выделяют три основных вида интроскопических методов:

проекционные — получение теневого изображения объекта;

томографические — получение томографического изображения объекта;

эхозондирование, в том числе доплеровское.

Проекционные методы

В проекционных методах проводят зондирование (облучение) объекта с некоторого ракурса и получают его теневое изображение (проекцию). Чаще всего в качестве зондирующего используют рентгеновское излучение (рентгенография). Среди других проекционных методов можно выделить методы с использованием оптического излучения, например:

сортировка апельсинов: «с косточками» и «без косточек», сортировка яйцепродуктов.

Проекционные методы работают по принципу «один ракурс — один снимок». При этом никакие математические преобразования для получения изображения не проводятся, имеют место только методы пост-обработки (регулировка яркости-контраста, сегментация и т. д.). При увеличении количества ракурсов и, соответственно, количества снимков (многоракурсная съёмка), можно применить томографические алгоритмы реконструкции и получить уже не теневые, а томографические изображения.

Таким образом, иерархию усложнения проекционных методов можно представить следующим образом:

один ракурс — одно теневое изображение (двумерная проекция);

множество ракурсов — набор теневых изображений;

множество ракурсов плюс математическая обработка — трёхмерная томограмма (набор томографических изображений) — трёхмерное распределение некоторой физической характеристики.

 

Томографические методы

Томография (греч. τομη — сечение) — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта посредством его многократного просвечивания в различных пересекающихся направлениях.

Томография - методика рентгенологического исследования, с помощью которого можно производить снимок слоя, лежащего на определённой глубине исследуемого объекта. Получение послойного снимка основано на перемещении двух из трёх компонентов (рентгеновская трубка, рентгеновская плёнка, объект исследования). Преимущественное распространение получила методика, при которой исследуемый объект неподвижен, а рентгеновская трубка и кассета с плёнкой согласованно перемещаются в противоположных направлениях. При синхронном движении трубки и кассеты только необходимый слой получается четким на пленке, потому что только его вклад в общую тень остаётся неподвижным относительно плёнки, всё остальное — смазывается, почти не мешая проводить анализ полученного изображения. В настоящее время доля последнего метода в исследованиях стремительно уменьшается, в связи со своей относительно малой информативностью и высокой дозовой нагрузкой, вследствие чего такое определение морально устарело и данный метод получил название классическая томография или линейная томография.

Главное отличие методов эхозондирования от томографии состоит в том, что при эхозондировании визуализируются не области, а границы (обычно показателя преломления)

Вычислительная томография — область математики, занимающаяся разработкой математических методов и алгоритмов восстановления внутренней структуры объекта по проекционным данным.

Компьютерная томография — в широком смысле, синоним термина томография (так как все современные томографические методы реализуются с помощью компьютерной техники); в узком смысле (в котором употребляется значительно чаще), синоним термина рентгеновская компьютерная томография, так как именно этот метод положил начало современной томографии.

Анатомическая томография — основана на получении срезов тканей человека с их последующей фиксацией с помощью химических веществ и регистрация их на фотоплёнку. Классическими примерами анатомической томографии являются изображения гистологических препаратов. Терминологически, в настоящее время, данные методы не относят к томографии, в силу их разрушающего характера.

Начало современной томографии было положено в 1917 г., когда австрийский математик И. Радон предложил способ обращения интегрального преобразования, впоследствии получившего его имя (преобразование Радона). Однако работа Радона в своё время не попала в поле зрение исследователей и была незаслуженно забыта.

В 1963 г. американский физик А. Кормак повторно (но отличным от Радона способом) решил задачу томографического восстановления, а в 1969 году английский инженер-физик Г. Хаунсфилд сконструировал «ЭМИ-сканер» (EMI-scanner) - первый компьютерный рентгеновский томограф, чьи клинические испытания прошли в 1972 году. А в 2003 за изобретение метода магнитно-резонансной томографии Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Питер Мэнсфилд и Пол Лотербур.

Эхозондирование

В ряде случаев, некоторые методы эхозондирования (например, обычное, ошибочно относят к томографии, что терминологически не верно. Несмотря на то, что в ультразвуковом исследовании также получают изображение некоторого сечения (томоса) — метод его получения не является томографическим: отсутствует многоракурсная съёмка в пересекающихся направлениях и, самое главное, отсутствует решение обратной томографической задачи.

Для получения ультразвукового снимка нет никакой необходимости в особой математической предобработке. Ультразвуковой преобразователь (на самом деле это набор небольших отдельных ультразвуковых преобразователей) посылает ультразвуковую волну (ультразвуковой веерный пучок), которая частично отражается от границ неоднородностей и возвращается к ультразвуковому преобразователю, где и регистрируется. Принцип же получения снимка в упрощённой форме можно представить следующим образом: по одной оси откладываются номера отдельных преобразователей (направление), вторая ось — временная задержка отклика (расстояние), яркость — интенсивность отклика.

Компьютерная томография.

Компьютерный томограф, если говорить упрощенно – это комбинация рентгеновской установки и компьютера. Рентгеновская установка делает снимки больного под разными углами, (срезы), которые обрабатываются и суммируются компьютером – получается изображение, позволяющее докторам «заглянуть» внутрь тела больного.

Компьютерную томографию делают в настоящее время все чаще и чаще. Этот метод неинвазивный (не требует оперативного вмешательства), безопасный и применяется при многих заболеваниях. КТ идеально подходит для диагностирования костных повреждений и травм. Кроме того, на КТ хорошо видно свежее кровотечение, поэтому КТ применяют при исследованиях больных с травмами головы, грудной клетки и брюшной и тазовых полостей, а также инсультов в ранней (!) стадии. Использование контрастного вещества позволяет получить качественное изображение сосудов, почек и кишечника.

С помощью компьютерной томографии можно исследовать практически любой орган – от мозга до костей. Часто компьютерную томографию используют для уточнения патологий, выявленных другими методами. Например, при гайморите, часто сначала делают рентгенографию придаточных пазух носа, а затем для уточнения диагноза – проводят компьютерную томографию. В отличие от обычного рентгена, на котором лучше всего видны кости и воздухоносные структуры (легкие), на КТ отлично видны и мягкие ткани (мозг, печень, и т.д.), это дает возможность диагностировать болезни на ранних стадиях, например, обнаружить опухоль пока она еще небольших размеров и поддается хирургическому лечению.

С появлением спиральных и мультиспиральных томографов компьютерную томографию сосудов применяют в настоящее время все чаще. Как правило, для этого требуется внутривенное введение контрастного вещества.

Компьютерная томография головного мозга и черепа позволяет врачу видеть опухоли, участки инсульта, гематомы, патологии кровеносных сосудов и переломы. Компьютерная томография шеи применяется для обнаружения опухолей и исследования причин увеличения шейных лимфоузлов. Компьютерная томография грудной клетки чаще всего назначают для уточнения изменений легких, выявленных при флюорографии или рентгенографии. Компьютерная томография брюшной полости и таза часто применяется при травме живота, для точной диагностики заподозренной патологии перед операцией. Компьютерная томография позвоночника помогает выявить грыжи диска, сужение канала спинного мозга. Часто также применяется при травмах. Компьютерная томография применяется также при ишемической болезни сердца, что позволяет избежать инвазивных (хирургических) методов диагностики.

Диагностический медицинский рентген аппарат LAMBDA используется для маммографических исследований внутренней структуры молочных желез.Передвижной рентгенохирургический аппарат TAU9 с С-образной дугой используется в операционных. Стационарный рентген аппарат ALFA 30 применяется для медицинской диагностики.