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.

Билет 14

1). Виды рентгеновского излучения.

Исходя из принципа возникновения излучения различают тормозное и характеристическое излучение.

Тормозное рентгеновское излучение.Электроны, испускаемые катодом, разгоняются электрическим полем, приложенным между катодом и антикатодом, приобретая у антикатода кинетическую энергию Е = еU, где е – заряд электрона 1, 6 10-19 Кл и U – напряжение между катодом и антикатодом. На поверхности вещества антикатода (зеркала) движение электрона резко тормозится электрическим полем его атомов и избыток энергии частью превращается в тепловую, а частью излучается в виде электромагнитной волны рентгеновского диапазона: Е = еU = Q + hν, где Q – тепловая энергия, h – постоянная Планка 6, 68 10-34 Дж с, ν – частота электромагнитного излучения. Появление электромагнитного излучения можно объяснить следующим образом: направленное движение электронов от катода к антикатоду представляет собой электрический ток. Вокруг электрического тока возникает магнитное поле

Характеристическое рентгеновское излучение.Кроме тормозного, есть характеристическое излучение, которое имеет линейчатый спектр.Характеристическое излучение возникает в результате возбуждения атомов электронами высоких энергий, которые проникают вглубь атома и переводят близкие к ядру электроны на более высокие энергетические уровни. Последующие переходы удаленных от ядра электронов на освобождающийся уровень сопровождается испусканием квантов, длины волн которых лежат в рентгеновской области и служат характеристикой материала анода.Как правило, характеристическое излучение возникает при переходах электронов на внутренние оболочки (k, l, m) атомов с высоким порядковым номером. В веществе антикатода, подвергшемуся сильному внешнему воздействию, т.е. бомбардировке быстрыми электронами, электрон с оболочки К удаляется со своей орбиты и переходит на достаточно удаленный уровень – N (рис. 6). На освободившееся место уровня K может перейти электрон с любого другого, более высокого энергетического уровня, например, с L или М, или N уровня.

2) Исследование микроструктур в поляризационном свете

В основе приборов, используемых для исследований в поляризованном свете, лежит система из поляризатора и анализатора, расположенных вдоль направления световых лучей, между которыми помещается исследуемый объект. Анализатор устроен подобно поляризатору, но приспособлен для вращения вокруг продольной оси системы. Если плоскости поляризатора П и анализатора А совпадают, то свет полностью проходит через анализатор и образует на экране Э светлое пятно (рис. 5, а; поляризатор П и анализатор А - поляроидные пленки, плоскости колебаний на которых обозначены стрелками).

При повороте анализатора яркость пятна на экране убывает. Убывание интенсивности I света, прошедшего через анализатор, происходит по соотношению (закон Малюсa) I_А = I_П cos²a, где I_П и I_А - интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор соответственно, и a - угол поворота плоскости анализатора (рис. 5, б). При взаимно перпендикулярном расположении плоскостей поляризатора и анализатора свет полностью гасится (рис. 5, в) анализатором. Таким образом, за один полный оборот (на 360°) анализатора экран дважды полностью освещается и дважды полностью затемняется.

Поляризованный свет применяется при исследовании оптически анизотропных элементов различных структур, в частности тканей организма. Во многих случаях при этом, возможно, установить расположение и строение элементов структуры, которые не выявляются при микроскопировании в естественном свете.

^{Рисунок 5. Варианты взаиморасположения поляризатора и анализатора и интенсивность прошедшего света иллюстрируют закон Малюса.}

Оптическая анизотропия наблюдается, например, у мышечных, соединительно-тканных (коллагеновых) и нервных волокон. Само название скелетных мышц - поперечнополосатые - связано с тем, что при микроскопировании в естественном свете волокно наблюдается состоящим из чередующихся более темных А и более светлых I участков, это и придает ему поперечную исчерченность. Исследование мышечного волокна в поляризованном свете обнаруживает, что более темные участки являются анизотропными, тогда как более светлые - изотропными, что и является причиной их различия в естественном свете.

Коллагеновые волокна целиком анизотропны, оптическая ось их расположена вдоль оси волокна. Мицеллы в мякотной оболочке нейрофибрилл также анизотропны, но оптические оси их расположены в радиальных направлениях.

Для гистологического исследования этих структур применяется поляризационный микроскоп. Это биологический микроскоп, снабженный двумя призмами Николя: одна расположена перед конденсатором и служит поляризатором, вторая - в тубусе между объективом и окуляром - служит анализатором. Предметный столик вращается вокруг продольной оси микроскопа на 360°.

Если в поляризационный микроскоп, установленный на полное затемнение поля зрения («скрещенные николи»), поместить препарат с изотропной структурой, но поле зрения останется темным. В случае, когда между поляризатором и анализатором помещен препарат с анизотропными структурами, свет, прошедший поляризатор, будет в них вновь двояко преломляться. В связи с этим он не гасится полностью анализатором, и соответствующие структуры выступают светлыми на общем темном фоне поля зрения.

3).Биофизические особенности аорты.Распространение пульсовой волны по стенке артерий. Венный пульс.

Под действием крови, выбрасывае­мой в систолу левым желудочком, происходит растяжение аортальной стенки, об­ладающей упругими свойствами. При коле­баниях давления крови в сосуде изменяется главным образом его просвет, а длина остается практически неизменной. При рентгенографии аорты обнару­жили, что в систолу ее диаметр увеличивается примерно на 10% относительно сво­его диастолического значения. Коэффициент упругости определяется преиму­щественно эластигескими волокнами, хотя в аортальной стенке присутствуют наряду с ними коллагеновые волокна.

На гистологических препаратах аорты коллагеновые волокна имеют волнис­тую (гофрированную) форму, обусловленную их свободной (рыхлой) укладкой среди других структур, пребывающих в недеформированном состоянии. Под дей­ствием повышения кровяного давления в физиологических пределах коллагеновые волокна только распрямляются, но не растягиваются. Благодаря коллагеновым волокнам стенки артерий здорового человека не разрушаются даже при 5—10-кратном повышении кровяного давления. Следовательно, коллагеновые волокна обес­печивают артериальной стенке не упругость, а жесткость и прочность.

Напротив, эластические волокна аортальной стенки растягиваются при обыч­ных колебаниях кровяного давления во время систолы сердца. В эластических волокнах возникает сила упругости в соответствии с законом Гука. Коэффициентом пропорциональ­ности между F_ynpи величиной растяжения стенки аорты при повышении КД слу­жит модуль Юнга эластических волокон, равный (0, 4—1, 0) • 10⁶Па.

Эластическим волокнам аорты в физиологических условиях свойственна экспоненциальная за­висимость силы упругости от степени растяжения. При более сильном растяжении устанавливается линейная зависимость, а чрезмерно растянутые эластические волокна разрываются. Упругость аортальной стенки обуславливает возникновение и распространение пульсовой волны по стенке артерий. Пульсовая волна распространяется от места своего возникновения до капилляров, где затухает.

Общую характеристику пульсовой волны врач получает при пальпации арте­рии, но более полные сведения дает регистрация кривой артериального пульса, ко­торая называется сфигмограммой

Записав сфигмограммы в двух точ­ках артериальной магистрали и измерив сдвиг фазы между ними, можно опреде­лить скорость пульсовой волны в стенках исследуемых артерий. Скорость пульсовой волны в аорте составляет 4—6, а в лучевой артерии 8—12 м/с. При склеротических изменениях артерий повышается их жесткость. С возрастом скорость пульсовой волны увеличивается. Чем выше упругость артериальной стенки, тем больше амплитуда колебаний кровяного давления в аорте и крупных артериях. Высокоамплитудные колебания кровяного давления создают дополнительную нагрузку на сердце и усиливают деформацию сосудистых стенок.

Более сложным является венный пульс — колебания стенок венозных сосудов. Он возникает в венах, впадающих в предсердия, и распространяется по направлению к капиллярам. Амплитуда венного пульса ниже, чем артериального, что обусловлено прежде всего меньшей упругостью оболочек венозных сосудов. Кривая венного пульса называется флебограммой. Следовательно, от сердца к капиллярному руслу движутся навстречу друг другу две пульсовые волны (артериальная и

Билет15

1). Процессы, происходящие при взаимодействие рентгеновского излучения с веществом

Регистрация и использование рентгеновского излучения, а также воздействие его на биологические объекты определяются первичными процессами взаимодействия рентгеновского фотона с электро-нами атомов и молекул вещества.

В зависимости от соотношения энергии hν фотона и энергии ионизации Еи имеют место три главных процесса взаимодействия рентгеновского излучения с веществом: когерентное (классическое) рассеяние, фотоэффект, некогерентное рассеяние (Комптон эффект).Когерентное рассеяние происходит, если энергия падающего рентгеновского фотона hν 1 (hc/λ 1) меньше, чем энергия ионизации вещества (работы выхода электрона из вещества) hν 1< Еи. В этом случае фотон рентгеновского излучения, встретившись с валентным электроном вещества, отдает ему свою энергию и возбуждает его, в результате электрон переходит на более удаленную орбиту, где не может быть дольше чем 10-10 секунд, возвращается в основную орбиту и излучает свою избыточную энергию в виде электромагнитного излучения рентгеновского диапазона. Этот фотон электромагнитного излучения будет иметь энергию hν 2 (hc/λ 2), равную поглощенной электроном, но может иметь другое направление, поэтому называется рассеянием. А когерентным называется потому, что hν 2 = hν 1 или hc/λ 2 = hc/λ 1 и ν 2 = ν 1 или λ 2 = λ 1, частота (или длина волны) первичного и вторичного излучении равны. Таким образом при когерентном рассеянии в веществе изменения не происходят, излучение изменяет только направление распространения.Фотоэффект происходит, если энергия падающего рентгеновского фотона hν 1 (hc/λ 1) больше, чем энергия ионизации вещества (работы выхода электрона из вещества) hν 1 ≥ Еи.Фотон рентгеновского излучения взаимодействует с валентным электроном вещества, отдает ему свою энергию. Электрон получив достаточную энергию оставляет вещество, т.е. часть полученной энергии затрачивает на совершение работы выхода из вещества, а оставшаяся часть энергии преобразуется в кинетическую энергию свободного электрона hν 1 = Еи+ mυ 2/2. Таким образом в результате фотоэффекта вещество превращается в положительный ион, появляется свободный электрон, а фотон исчезает.Некогерентное рассеяние происходит, если hν 1 > > Еи. В этом случае часть энергии фотона, сообщенная электрону, идет на совершения работы выхода электроном из вещества Еи, другая часть на кинетическую энергию mυ 2/2 свободного электрона, третья часть излучается в виде вторичного излучения hν 2, которое рассеивается по всевозможным направлениям.

2) Вращение плоскости поляризации поперечной волны — физическое явление, заключающееся в повороте поляризационного вектора линейно-поляризованной поперечной волны вокруг её волнового вектора при прохождении волны через анизотропную среду. Волна может быть электромагнитной, акустической, гравитационнойи т. д.

Линейно-поляризованная поперечная волна может быть описана как суперпозиция двух циркулярно поляризованных волн с одинаковым волновым вектором и амплитудой. В изотропной среде проекции полевого вектора этих двух волн на плоскость поляризации колеблются синфазно, их сумма равна полевому вектору суммарной линейно-поляризованной волны. Если фазовая скорость циркулярно поляризованных волн в среде различна (циркулярная анизотропия среды, см. такжеДвойное лучепреломление), то одна из волн отстаёт от другой, что приводит к появлению разности фаз между колебаниями указанных проекций на выбранную плоскость. Эта разность фаз изменяется при распространении волны (в однородной среде — линейно растёт). Если повернуть плоскость поляризации вокруг волнового вектора на угол, равный половине разности фаз, то колебания проекций полевых векторов на неё будут вновь синфазны — повёрнутая плоскость будет плоскостью поляризации в данный момент.

Вращение плоскости поляризации электромагнитной волны в плазме при наложении магнитного поля (эффект Фарадея).

Таким образом, непосредственной причиной поворота плоскости поляризации является набег разности фаз между циркулярно поляризованными составляющими линейно-поляризованной волны при её распространении в циркулярно-анизотропной среде. Для электромагнитных колебаний такая среда называется оптически активной (или гиротропной), для упругих поперечных волн — акустически активной. Известен также поворот плоскости поляризации при отражении от анизотропной среды (см., например, магнитооптический эффект Керра).

Циркулярная анизотропия среды (и, соответственно, поворот плоскости поляризации распространяющейся в ней волны) может зависеть от наложенных на среду внешних полей (электрического, магнитного) и от механических напряжений (см. Фотоупругость). Кроме того, степень анизотропии и набег фаз, вообще говоря, могут зависеть от длины волны (дисперсия). Угол поворота плоскости поляризации линейно зависит при прочих равных условиях от длины пробега волны в активной среде. Оптически активная среда, состоящая из смеси активных и неактивных молекул, поворачивает плоскость поляризации пропорционально концентрацииоптически активного вещества, на чём основан поляриметрический метод измерения концентрации таких веществ в растворах; коэффициент пропорциональности, связывающий поворот плоскости поляризации с длиной луча и концентрацией вещества, называется удельным вращением данного вещества.

В случае акустических колебаний поворот плоскости поляризации наблюдается лишь для поперечных упругих волн (так как для продольных волн плоскость поляризации не определена) и, следовательно, может происходить лишь в твёрдых телах, но не в жидкостях или газах.

Общая теория относительности предсказывает вращение плоскости поляризации световой волны в пустоте при распространении световой волны в пространстве с некоторыми типами метрики вследствие параллельного переноса вектора поляризации по нулевой геодезической — траектории светового луча (гравитационный эффект Фарадея, или эффект Рытова — Скротского)^[1].

3).Компьютерный томограф.

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.

Билет16

1). Закон ослабление рентгеновского излученияВ результате множества процессов, происходящих при взаимодействия рентгеновского излучения с веществом поток излучения ослабляется. Это ослабление можно описать законом Бугера: Ф = Фое-μ d, где Ф - поток излучения, прошедшее через вещество, Фо - поток излучения, падающее на вещество, μ – линейный коэффициент ослабления, d – толщина слоя вещества.

Одним из показателей ослабления рентгеновского излучения с веществом является толщина слоя половинного поглощения, которое можно определить из условия, что прошедший через вещество поток излучения равен половине падающего: Ф = Фо/2. Если подставить сюда математическое выражение закон Бугера получится: Фо/2 =Фое-μ d ½ = е-μ dln1 – ln2 = -μ d1/2 d1/2 = ln2/μ = 0, 693/ μ, т.е. толщина слоя половинного поглощения величина обратная линейному коэффициенту ослабления.Поток рентгеновского излучения ослабляется пропорционально числу атомов вещества, через которое этот поток проходит. Чем больше атомов в единице длины вещества, соответственно в единице объема, тем сильнее ослабляется поток рентгеновского излучения. Отсюда следует, что линейный коэффициент ослабления зависит от плотности вещества ρ μ = ρ μ m, где μ m – массовый коэффициент ослабления, который зависит от природы вещества и от длины волны излучения..

2) Методы световой микроскопии

Методы световой микроскопии (освещения и наблюдения). Методы микроскопии выбираются (и обеспечиваются конструктивно) в зависимости от характера и свойств изучаемых объектов, так как последние, как отмечалось выше, влияют на контрастность изображения.

Метод светлого поля и его разновидности

Метод светлого поля в проходящем светеприменяется при изучении прозрачных препаратов с включенными в них абсорбирующими (поглощающими свет) частицами и деталями. Это могут быть, например, тонкие окрашенные срезы животных и растительных тканей, тонкие шлифы минералов и т. д. В отсутствие препарата пучок света из конденсора, проходя через объектив, даёт вблизи фокальной плоскости окуляра равномерно освещенное поле. При наличии в препарате абсорбирующего элемента происходит частичное поглощение и частичное рассеивание падающего на него света, что и обусловливает появление изображения. Возможно применение метода и при наблюдении неабсорбирующих объектов, но лишь в том случае, если они рассеивают освещающий пучок настолько сильно, что значительная часть его не попадает в объектив.

Метод косого освещения- разновидность предыдущего метода. Отличие между ними состоит в том, что свет на объект направляют под большим углом к направлению наблюдения. Иногда это помогает выявить «рельефность» объекта за счёт образования теней.

Метод светлого поля в отражённом светеприменяется при исследовании непрозрачных отражающих свет объектов, например шлифов металлов или руд. Освещение препарата (от осветителя и полупрозрачного зеркала) производится сверху, через объектив, который одновременно играет и роль конденсора. В изображении, создаваемом в плоскости объективом совместно с тубусной линзой, структура препарата видна из-за различия в отражающей способности её элементов; на светлом поле выделяются также неоднородности, рассеивающие падающий на них свет.

Метод темного поля и его разновидности

Метод тёмного поля в проходящем свете(Dark-field microscopy)используется для получения изображений прозрачных неабсорбирующих объектов, которые не могут быть видны, если применить метод светлого поля. Зачастую это биологические объекты. Свет от осветителя и зеркала направляется на препарат конденсором специальной конструкции — т. н. конденсором тёмного поля. По выходе из конденсора основная часть лучей света, не изменившая своего направления при прохождении через прозрачный препарат, образует пучок в виде полого конуса и не попадает в объектив (который находится внутри этого конуса). Изображение в микроскопе формируется при помощи лишь небольшой части лучей, рассеянных микрочастицами находящегося на предметном стекле препарата внутрь конуса и прошедшими через объектив. Темнопольная микроскопия основана на эффекте Тиндаля(Tyndall effect), известным примером которого служит обнаружение пылинок в воздухе при освещении их узким лучом солнечного света. В поле зрения на тёмном фоне видны светлые изображения элементов структуры препарата, отличающихся от окружающей среды показателем преломления. У крупных частиц видны только светлые края, рассеивающие лучи света. Используя этот метод, нельзя определить по виду изображения, прозрачны частицы или непрозрачны, больший или меньший показатель преломления они имеют по сравнению с окружающей средой.

Проведение темнопольного исследования

Предметные стекла должны быть не толще 1, 1-1, 2 мм, покровные 0, 17 мм, без царапин и загрязнений. При приготовлении препарата следует избегать наличия пузырьков и крупных частиц (эти дефекты будут видны ярко святящимися и не позволят наблюдать препарат). Для темнопольной применяют более мощные осветители и максимальный накал лампы.

Настройка темнопольного освещения в основном заключается в следующем:

Устанавливают свет по Келеру;

Заменяют светлопольный конденсор темнопольным;

На верхнюю линзу конденсора наносят иммерсионное масло или дистиллированную воду;

Поднимают конденсор до соприкосновения с нижней поверхностью предметного стекла;

Объектив малого увеличения фокусируют на препарат;

С помощью центрировочных винтов переводят в центр поля зрения светлое пятно (иногда имеющее затемненный центральный участок);

Поднимая и опуская конденсор, добиваются исчезновения затемненного центрального участка и получения равномерно освещенного светлого пятна.

Если этого сделать не удается, то надо проверить толщину предметного стекла (обычно такое явление наблюдается при использовании слишком толстых предметных стекол - конус света фокусируется в толще стекла).

После правильной настройки света устанавливают объектив нужного увеличения и исследуют препарат.

В основе метода ультрамикроскопиилежит тот же принцип – препараты в ультрамикроскопах освещаются перпендикулярно направлению наблюдения. При этом методе можно обнаружить (но не «наблюдать» в буквальном смысле слова) чрезвычайно мелкие частицы, размеры которых лежат далеко за пределами разрешающей способности наиболее сильных микроскопов. При помощи иммерсионных ультрамикроскопов удаётся зарегистрировать присутствие в препарате частиц с× частиц размером до 2× 10 в -9 степени м. Но форму и точные размеры таких помощью этого метода определить невозможно. Их изображения представляются наблюдателю в виде дифракционных пятен, размеры которых зависят не от размеров и формы самих частиц, а от апертуры объектива и увеличения микроскопа. Так как подобные частицы рассеивают очень мало света, то для их освещения требуются чрезвычайно сильные источники света, например угольная электрическая дуга. Ультрамикроскопы применяются в основном в коллоидной химии.

3) Магнитно-резонансная томография.

Магнитно-резонансная томография (МРТ, MRT) — томографический метод исследования внутренних органов человека с использованием физического явления ядерно-магнитного резонанса — метод основан на измерении электро-магнитного отклика атомов водорода на возбуждение их определенной комбинацией электро-магнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности.

Некоторое время существовал термин ЯМР-томография, который был заменен на МРТ в 1986 году в связи с развитием у людей после Чернобыльской авариирадиофобии. В новом термине исчезло упоминание на «ядерность» происхождения метода, что и позволило ему достаточно безболезненно войти в повседневную медицинскую практику, однако и первоначальное название также имеет хождение.

Метод я́ дерного магни́ тного резона́ нса (ЯМР) основан на взаимодействии внешнего магнитного поля с ядрами, имеющими магнитный момент, т. е. для ядер с ненулевым спином. К ним относятся ¹Н, ¹³С, ¹⁵N, ³¹P и другие. Спектроскопия ЯМР на ядрах ¹Н в настоящее время наиболее развита и получила название протонный магнитный резонанс (ПМР). Одни и те же ядра атомов в различных окружениях в молекуле показывают различные сигналы ЯМР. Отличие такого сигнала ЯМР от сигнала стандартного вещества позволяет определить так называемый химический сдвиг, который обусловлен химическим строением изучаемого вещества. В методиках ЯМР есть много возможностей определять химическое строение веществ, конформации молекул, эффекты взаимного влияния, внутримолекулярные превращения.

Принцип работы магнитно-резонансного томографа основан на ядерно-магнитном резонансе атомов вещества в сильном магнитном поле. По сравнению с рентгеновскими методами, такими как компьютерная томография или обычный рентген, данный метод не связан с проникающими излучениями и поэтому считается наиболее безопасным неинвазивным методом исследования в настоящее время. Физические принципы построения МР изображений позволяют получать изображения не только костной ткани, но и мягких тканей сустава, таких как связки, хрящи, гиалиновый слой и мышечная ткань.

Этот метод позволяет получить послойные изображения исследуемой части тела с любым пространственным расположением слоев. Пациента помещают в сильное магнитное поле, это приводит к тому, что все атомы водорода в теле пациента выстраиваются параллельно направлению магнитного поля. В этот момент аппарат посылает электромагнитный сигнал, перпендикулярно основному магнитному полю. Атомы водорода, имеющие одинаковую с сигналом частоту, «возбуждаются» и генерируют свой сигнал, который улавливается аппаратом. Разные виды тканей (кости, мышцы, сосуды и т.д.) имеют различное количество атомов водорода и поэтому они генерируют сигнал с различными характеристиками. Томограф распознает эти сигналы, дешифрует их и строит изображение.

Магнитно-резонансная томография - самый ценный метод исследования костного мозга, так как открыла пути обнаружения отека, некроза и инфаркта костного мозга и тем самым начальных проявлений патологических процессов в скелете. Магнитно-резонансная томография дала врачу возможность прижизненно изучать морфологию и биохимию хрящей и мяхкотканных образований опорно-двигательной системы. МРТ, например, показана при подозрении на разрыв связок и для исключения грыжи межпозвонкового диска. Очень широко МРТ используют в нейрохирургии и неврологии (старые травмы головного мозга, инсульты в поздней (!) стадии, подозрения на опухоли спинного и головного мозга и т.д.).

Во время проведения сканирования пациент находится в туннеле аппарата. В туннеле сканера хорошее освещение, и есть вентилятор, который обдувает больного и обеспечивает приток свежего воздуха. Исследование проходит от 30 до 60 мин. В комнату, где расположен сканер, нельзя вносить металлические предметы (часы, монеты, кредитные карты, телефоны) – сильный магнит сканера может их повредить, а получаемые изображения будут низкого качества из-за искажения магнитного поля.

МРТ противопоказана пациентам, страдающим клаустрофобией, и с инородными металлическими включениями (искусственные металлические суставы, пулевые осколки.

Билет17

1).Методы использования рентгеновских лучей в медицине.Рентгеновские лучи относятся к группе излучений, называемых ионизирующими. Эта их способность положена в основу измерения дозы облучения, получаемой человеком при рентгеновском облучении.Рентгеновские лучи используются в медицине и в терапевтических и диагностических целях.В терапевтических целях рентгеновские лучи применяют главным образом для уничтожения злокачественных образований (рентгенотерапия). В этом случае используют более мягкое рентгеновское излучение, т.е. менее проникающее и более поглощаемое излучение. В диагностических целях рентгеновские лучи применяются для просвечивания внутренних органов. Различают два варианта рентгенодиагностики: рентгеноскопия и рентгенография. В рентгеноскопии изображение рассматривают на рентгенолюминесцирую-щем экране, а в рентгенографии – изображение фиксируют на фотопленке. При рентгеноскопии вызывают свечение лучи, прошедшие через мягкие ткани, т.е. менее поглощенный пучок излучения, а плотные ткани, поглотившие излучение, дают темную тень. При рентгенографии лучи, прошедшие через мягкие ткани, менее поглощаются и, вызывая фотохимические реакции на пленке, дают более темное изображение, чем лучи, прошедшие через плотные ткани, они дают светлые изображения, так как интенсивность прошедших лучей настолько мала, что они не вызывают фотохимических реакции на пленке.

2) В микроскопе различают механическую и оптическую части. Механическая часть представлена штативом (состоящим из основания и тубусодержателя) и укрепленным на нем тубусом с револьвером для крепления и смены объективов. К механической части относятся также: предметный столик для препарата, приспособления для крепления конденсора и светофильтров, встроенные в штатив механизмы для грубого (макромеханизм, макровинт) и тонкого (микромеханизм, микровинт) перемещения предметного столика или тубусодержателя.

Оптическая часть представлена объективами, окулярами и осветительной системой, которая в свою очередь состоит из расположенных под предметным столиком конденсора Аббе и встроенного осветителя с низковольтной лампой накаливания и трансформатором. Объективы ввинчиваются в револьвер, а соответствующий окуляр, через который наблюдают изображение, устанавливают с противоположной стороны тубуса.

Рисунок 1. Устройство микроскопа

К механической части относится штатив, состоящий из основания и тубусодержателя. Основание служит опорой микроскопа и несет всю конструкцию штатива. В основаниимикроскопа находится также гнездо для зеркала или встроенный осветитель.

Тубусодержатель служит для крепления тубуса микроскопа - встроенные в штатив механизмы для грубого (макромеханизм, макровинт) и тонкого(микромеханизм, микровинт) вертикального перемещения предметного столика или тубусодержателя

кронштейн для крепления предметного столика;

предметный столик, служащий для размещения препаратов и горизонтальногоих перемещения;

узел для крепления и вертикального светофильтров.

В большинстве современных микроскопов фокусировка осуществляется путем вертикального перемещения предметного столика с помощью макро- и микромеханизма при неподвижном тубусодержателе. Это позволяет установить на тубусодержатель различные насадки (микрофото и т.п.). В некоторых конструкциях микроскопов, предназначенных для работы с микроманипулятором, фокусировка осуществляется вертикальным перемещением тубусодержателя при неподвижном предметном столике.

Тубус микроскопа - узел, служащий для установки объективов и окуляров на определенном расстоянии друг от друга. Он представляет собой трубку, в верхней части которой находится окуляр или окуляры, а в нижней - устройство для крепления и смены объективов. Обычно это револьвер с несколькими гнездами для быстрой смены объективов различного увеличения. В каждом гнезде револьвера объектив закреплен таким образом, что он всегда остается центрированным по отношению к оптической оси микроскопа. В настоящее время конструкция тубуса существенно отличается от прежних микроскопов тем, что части тубуса несущие окуляры и револьвер с объективами, конструктивно не связаны. Роль средней части тубуса может выполнять штатив.
Механическая длина тубуса биологических микроскопов обычно составляет 160мм. В тубусе между объективом и окуляром могут располагаться призмы, изменяющие направление хода лучей и промежуточные линзы, изменяющие окулярное увеличение и оптическую длину тубуса.

Существуют различные взаимозаменяемые конструкции участка тубуса, несущего окуляры (прямой и наклонный) и различающиеся по количеству окуляров (окулярные насадки):

монокулярные - с одним окуляром, для наблюдения одним глазом;

бинокулярные - с двумя окулярами, для одновременного наблюдения двумя глазами, которые могут различаться по конструкции в зависимости от модели микроскопа;

тринокулярные - с двумя окулярами и проекционным выходом, позволяющие одновременно с визуальным наблюдением двумя глазами, проецировать изображение препарата соответствующей оптикой на монитор компьютера или другой приемник изображения.

Помимо тубусодержателя с тубусом к механической части микроскопа относятся:

кронштейн для крепления предметного столика;

предметный столик, служащий для размещения препаратов и горизонтального перемещения в двух перпендикулярных направлениях относительно оси микроскопа. Конструкция некоторых столиков позволяет вращать препарат. Вертикальное перемещение предметного столика осуществляется макро- и микромеханизмом.

приспособления для крепления и вертикального перемещения конденсора и его центрировки, а также для помещения светофильтров.

3).Воздействие электромагнитных полей.

Организм человека подвержен воздействию электромагнитных полей (ЭМП). Живые ткани испытывают биологические эффекты ЭМП. ЭМП взаимодействует только с такими физическими средами, в которых присутствуют свободные или связанные электрические заряды. В средах, содержащих заряды обоих типов, ЭМП создаёт и ток проводимости, и ток смещения, который при большой частоте поля становится значительным.

Взаимодействие магнитной и электрической составляющих ЭМП с организмом приводит к изменению характеристик биологической системы и усилению биологических эффектов. Это необходимо учитывать при резонансных явлениях. В радиобиологии все ЭМП подразделяются на два диапазона: низкой (до Гц) и высокой частоты (выше Гц).

Тело человека по отношению к низкочастотным ЭМП обладает свойствами проводника. Под действием внешнего поля в тканях возникает ток проводимости. Основными представителями свободных зарядов служат ионы. Длина ЭМВ низких частот многократно превосходит размеры человеческого тела, вследствие чего весь организм подвергается воздействию таких волн. Однако это действие на разные ткани не одинаково, т.к. они отличаются как по электрическим свойствам, так и по чувствительности к току проводимости. Наиболее чувствительна к индуцированному току проводимости нервная система. Он течёт преимущественно по межклеточной жидкости, т.к. её сопротивление меньше сопротивления клеточных мембран. Через плазмолемму нейронов протекает примерно тысячная доля тока проводимости. Этого недостаточно для возбуждения нейронов. Но со столь сильными низкочастотными ЭМП в окружающей среде человек и животные практически не встречаются. Повышая частоту этого поля до 200 Гц, можно возбуждать нервы и мышцы, но резкое увеличение тока служит биофизическим механизмом электротравмы.

билет18

1). Радиоактивное излучение. Структура ядра. Радиус ядра.Ядро атомов состоит из элементарных частиц - протонов и нейтронов, называемых нуклонами. В свободном состоянии протоны и нейтроны - самостоятельные частицы, но в ядре они могут взаимно превращаться и тогда рассматриваются как различные состояния одной и той же частицы. Число Z протонов в ядре равно атомному номеру элемента. Массовое число А – это целое число, ближайшее к атомной массе элемента (изотопа), выраженной в а.е.м..Число N нейтронов в ядре равно разности между массовым числом и атомным номером элемента (изотопа): N = A–Z. Радиус ядра определяется по приближенной формуле: R=1.5 -13, т.е. имеет порядок 10-13см (в 105 раз меньше порядка радиуса атома). Ядерные силы. Свойства ядерных сил. Модели ядерных сил.Нуклоны в ядре связаны особыми силами взаимного притяжения – ядерными силами.Природа ядерных сил недостаточно еще изучена, однако основные его свойства установлены достоверно. Ядерные силы – короткодействующиеЯдерные силы –сильнодействующиеЯдерные силы действуют между нуклонами независимо от их электрического заряда, как между двумя нейтронами, так и между нейтроном и протоном или двумя протонами.Ядерные силы имеют свойства насыщения, т.е. каждый нуклон взаимодействует только с ограниченным числом окружающих его нуклонов, поэтому при увеличении числа нуклонов в ядре ядерные силы не возрастают, как это имеет место для сил электростатического отталкивания между протонами. По мере увеличения общего числа нуклонов в ядре, причем со значительным избытком нейтронов по отношению к протонам (N / Z> 1.6), устойчивость ядра ослабляется, вследствие чего у элементов последнего ряда происходит самопроизвольный распад, называемый радиоактивность.

2) Метод фазового контраста

Метод фазового контрастаи его разновидность — т. н. метод «аноптрального» контрастапредназначены для получения изображений прозрачных и бесцветных объектов, невидимых при наблюдении по методу светлого поля. К таковым относятся, например, живые неокрашенные животные ткани. Суть метода в том, что даже при очень малых различиях в показателях преломления разных элементов препарата световая волна, проходящая через них, претерпевает разные изменения по фазе (приобретает т. н. фазовый рельеф). Не воспринимаемые непосредственно ни глазом, ни фотопластинкой, эти фазовые изменения с помощью специального оптического устройства преобразуются в изменения амплитуды световой волны, т. е. в изменения яркости («амплитудный рельеф»), которые уже различимы глазом или фиксируются на фоточувствительном слое. Иными словами, в получаемом видимом изображении распределение яркостей (амплитуд) воспроизводит фазовый рельеф. Получаемое таким образом изображение называется фазово-контрастным.

Фазово-контрастное устройство может быть установлено на любом световом микроскопе и состоит из:

Набора объективов со специальными фазовым пластинками;

Конденсора с поворачивающимся диском. В нем установлены кольцевые диафрагмы, соответствующие фазовым пластинкам в каждом из объективов;

Вспомогательного телескопа для настройки фазового контраста.

Настройка фазового контраста заключается в следующем:

Заменяют объективы и конденсор микроскопа на фазовые (обозначенные буквами Ph);

Устанавливают объектив малого увеличения. Отверстие в диске конденсора должно быть без кольцевой диафрагмы (обозначенной цифрой " 0");

Настраивают свет по Келеру;

Выбирают фазовый объектив соответствующего увеличения и фокусируют его на препарат;

Поворачивают диск конденсора и устанавливают соответствующую объективу кольцевую диафрагму;

Вынимают из тубуса окуляр и вставляют на его место вспомогательный телескоп. Настраивают его так, чтобы были резко видны фазовая пластинка (в виде темного кольца) и кольцевая диафрагма (в виде светлого кольца того же диаметра). С помощью регулировочных винтов на конденсоре совмещают эти кольца. Вынимают вспомогательный телескоп и вновь устанавливают окуляр.

Благодаря применению этого способа микроскопии контраст живых неокрашенных микроорганизмов резко увеличивается и они выглядят темными на светлом фоне (позитивный фазовый контраст) или светлыми на темном фоне (негативный фазовый контраст).

Фазово-контрастная микроскопия применяется также для изучения клеток культуры ткани, наблюдения действия различных вирусов на клетки и т. п. В этих случаях часто применяют биологические микроскопы с обратным расположением оптики - инвертированные микроскопы. У таких микроскопов объективы расположены снизу, а конденсор - сверху.

Поляризационная микроскопия

Поляризационная микроскопия – это метод наблюдения в поляризованном свете для микроскопического исследования препаратов, включающих оптически анизотропные элементы (или целиком состоящих из таких элементов). Таковыми являются многие минералы, зёрна в шлифах сплавов, некоторые животные и растительные ткани и пр. Оптические свойства анизотропных микрообъектов различны в различных направлениях и проявляются по-разному в зависимости от ориентации этих объектов относительно направления наблюдения и плоскости поляризации света, падающего на них. Наблюдение можно проводить как в проходящем, так и в отражённом свете. Свет, излучаемый осветителем, пропускают через поляризатор. Сообщенная ему при этом поляризация меняется при последующем прохождении света через препарат (или отражении от него). Эти изменения изучаются с помощью анализатора и различных оптических компенсаторов. Анализируя такие изменения, можно судить об основных оптических характеристиках анизотропных микрообъектов: силе двойного лучепреломления, количестве оптических осей и их ориентации, вращении плоскости поляризации, дихроизме.

3). УЗИ - УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКА