МРТ – магнітно резонансна томографія. Лазери. Хемілюміністенція

1. МРТ – магнітно резонансна томографія. Лазери. Хемілюміністенція.

Підготувала
стедентка 2 курсу групи 2 фБ
Бугаєнко Ольга
викладач
Трофименко Я.В.

2. Магнітно-резонансна томографія

3. Магні́тно-резона́нсна томогра́фія

МРТ - це томографічний метод дослідження
внутрішніх органів і тканин з використанням
фізичного явища ядерного магнітного
резонансу (ЯМР). Метод ґрунтується на
вимірюванні електромагнітного
відклику атомних ядер, найчастіше ядер
атомів водню, а саме на їхньому збудженні за
допомогою певної комбінації
електромагнітних хвиль у сталому магнітному
полі високої напруженості.

4.

Цей метод дозволяє одержати
висококонтрастне зображення тканин тіла, і
тому його широко застосовують у медицині,
у візуалізації тканин мозку, серця, м'язів, а
також новоутворень, порівняно з іншими
методами медичної візуалізації (такими,
наприклад, як комп'ютерна
томографія чи рентгенографія).

5. Застосування

6. МРТ головного мозку

Мультиплікація, створена з декількох фокальних перерізів голови
людини. Магнітно-резонансне зображення коліна
МРТ головного мозку застосовують в нейрохірургії і неврології, що
дозволяє з високою точністю виявити патологію тканин головного
мозку. Порівняно із КТ, цей метод забезпечує вищу чутливість під час
діагностики невеликих пухлин та кращу візуалізацію задньої черепної
ямки. Отримане зображення дає змогу виразно розрізнити сіру і білу
речовину, що дозволяє діагностувати цілий ряд патологічних процесів
в центральній нервовій системі, включаючи демієлінізуючі
захворювання, деменцію, цереброваскулярн
захворювання, нейроінфекції та епілепсію. Оскільки під час
дослідження отримують численні зображення із проміжком у
кілька мілісекунд, це дозволяє побачити реакцію мозку на різні
стимули, дослідити як функціональні, так і структурні аномалії мозку, та
діагностувати більшість психічних розладів. Метод використовують
також у стереотаксичній хірургії під контролем МРТ — в радіохірургії
для лікування пухлин головного мозку, артеріовенозних
мальформацій та інших захворювань, що потребують хірургічного
лікування.

7. МРТ серцево-судинної системи

МРТ серцево-судинної системи доповнює інші
методи візуалізації, такі як ехокардіографія, КТ
серця і ядерна медицина. До сфери її
застосувань входять обстеження при ішемічній
хворобі
серця, кардіоміопатії, міокардиті, гемохроматозі
, вроджених вадах серця.

8. МРТ опорно-рухового апарату

Діагностика захворювань опорно-рухового
апарату включає МРТ хребта, діагностику
захворювань суглобів і пухлин м′яких тканин.

9. Технології

10. Дифузійна МРТ

Дифузійна МРТ — метод, що дозволяє
визначати дифузію молекул води в біологічних
тканинах. Дифузійну МРТ застосовують для
діагностики інсультів) та інших неврологічних
порушень (наприклад, розсіяного склерозу).

11. МР-перфузія

Метод, що дозволяє оцінити проходження крові
через судини різних тканин організму, зокрема
тканин мозку і печінки. Метод дозволяє
визначити ступінь ішемії головного мозку та інших
органів, зокрема, порушення кровотоку через
утворення циротичних вузлів при цирозі печінки.

12. МР-спектроскопія

Магнітно-резонансна спектроскопія (МРС) —
метод, що дозволяє виявити біохімічні зміни тканин
при різних захворюваннях. МР-спектри
відображають процеси метаболізму. Порушення
метаболізму, як правило, виникають до появи
клінічних проявів захворювання, тому на основі
даних МРС можна діагностувати захворювання на
ранніх етапах розвитку.
Види МРС:
МРС внутрішніх органів;
МРС біологічних рідин.

13. МР-ангіографія

Магнітно-резонансна ангіографія (МРА) — метод
отримання зображення кровоносних судин за допомогою
магнітно-резонансного томографа. Дослідження
проводиться на томографах з величиною індукції
магнітного поля не менш ніж 0,3 Тл. Метод дозволяє
оцінювати як анатомічні, так і функціональні особливості
кровотоку. МРА ґрунтується на відмінності сигналу
рухомої тканини (крові) від сигналу оточуючих нерухомих
тканин, що дозволяє отримувати зображення судин без
застосування будь-яких рентгеноконтрастних засобів. Для
отримання більш чіткого зображення застосовують
особливі контрастні речовини на
основі парамагнетиків(гадоліній).

14. Функціональна МРТ

Функціональна МРТ(фМРТ) — метод картування
кори головного мозку, що дозволяє визначити для
кожного пацієнта індивідуальне розташування та
особливості функціювання ділянок мозку, які
відповідають за рух, мову, зір, пам'ять та інші
функції. Суть методу полягає в тому, що при роботі
певних ділянок мозку в них посилюється кровотік. У
процесі проведення фМРТ пацієнту пропонують
виконати певні завдання, потім реєструють ділянки
з посиленим кровотоком та накладають їхнє
зображення на звичайну МРТ мозку.

15. Протипоказання

16.

Абсолютні протипоказання:
встановлений кардіостимулятор (зміни магнітного
поля можуть імітувати серцевий
ритм);феромагнітні чи
електронні імплантати середнього вуха;
великі металічні імплантати, феромагнітні
уламки;феромагнітні апарати Ілізарова.

17.

Відносні протипоказання:
Інсулінові помпи;
Нервові стимулятори;
Неферомагнітні імплантати внутрішнього вуха;
Протези клапанів серця (у високих полях, при підозрі на дисфункцію);
Кровоспинні кліпси (крім судин мозку);
Декомпенсована серцева недостатність;
Перший триместр вагітності;
Клаустрофобія;
Неадекватність пацієнта;
Тяжкий вкрай тяжкий стан пацієнта за основним супутнім
захворюванням;
Наявність татуювань, що виконані металовмісними барвниками (можуть
виникати опіки).
Титан, який широко застосовують у протезуванніне є феромагнетиком і
практично безпечний при МРТ. Виняток — наявність татуювань, що
виконані титановмісними барвниками (наприклад, на основі діоксиду
титану).

18. Лазери

19. Лазер

Лазер - пристрій для генерування або підсилення
монохроматичного світла, створення вузького пучка
світла, здатного поширюватися на великі відстані
без розсіювання і створювати винятково велику
густину потужності випромінювання при
фокусуванні (108 Вт/см² для високоенергетичних
лазерів). Лазер працює за принципом, аналогічним
принципові роботи мазера. Лазери
використовуються для зв'язку (лазерний промінь
може переносити набагато більше інформації, ніж
радіохвилі), різання, пропалювання
отворів, зварювання, спостереження за
супутниками, медичних і біологічних досліджень і
в хірургії.

20.

Фізичною основою роботи лазера служить квантовомеханічне
явище вимушеного (індукованого) випромінювання.
Випромінювання лазера може бути безперервним, з постійною
потужністю, або імпульсним, що досягає гранично великих
пікових потужностей. У деяких схемах робочий елемент лазера
використовується як оптичний підсилювач для
випромінювання від іншого джерела. Існує велика кількість
видів лазерів, які використовують як робоче середовище всіх
агрегатних станів речовини. Деякі типи лазерів, наприклад
лазери на розчинах барвників або поліхроматичні твердотільні
лазери, можуть генерувати цілий набір частот (мод оптичного
резонатора) в широкому спектральному діапазоні. Габарити
лазерів різняться від мікроскопічних для ряду
напівпровідникових лазерів до розмірів футбольного поля для
деяких лазерів на неодимовому склі. Унікальні властивості
випромінювання лазерів дозволили використовувати їх в
різних галузях науки і техніки, а також в побуті, починаючи з
читання та запису компакт-дисків і закінчуючи дослідженнями
в галузі керованого термоядерного синтезу.

21.

Лазер — джерело когерентного, монохроматичного і
вузькоспрямованого електромагнітного
випромінювання оптичного діапазону, яке
характеризується великою густиною енергії. Існують
газові лазери, рідинні та на твердих тілах
(діелектричних кристалах, склі, напівпровідниках). В
лазері має місце перетворення різних видів енергії в
енергію лазерного випромінювання. Головний елемент
лазера — активне середовище, для утворення якого
використовують: вплив світла, електричний розряд у
газах, хімічні реакції, бомбардування електронним
пучком та ін. методи «накачування». Активне
середовище розташоване між дзеркалами, які
утворюють оптичний резонатор. Існують лазери
неперервної та імпульсної дії. Лазери отримали широке
застосування в наукових дослідженнях
(фізика, хімія, біологія, гірнича
справа тощо), голографії і в техніці. Наприклад,
у геодезії, маркшейдерії, у кінці ХХ ст. створено новий
метод лазерної сепарації алмазів з потоку руди .

22. Класифікація лазер

23.

• За схемами функціонування:
3-рівневі
квазі-4-рівневі
4-рівневі
• За агрегатним станом активного середовища:
газові
рідинні
твердотільні
• За методом отримання інверсії:
з електронною накачкою
з хімічною накачкою
з оптичною накачкою
з тепловою накачкою

24.

Найбільш розповсюдженою є класифікація за
фізичними особливостями активного
середовища:
Твердотільні
напівпровідникові
Волоконні
газові
Іонні
молекулярні
Рідинні
газодинамічні
Хімічні
ексимерні
Лазери на центрах забарвлення
фотодисоціаційні
Лазери на вільних електронах
рентгенівські
лазери з перебудовою довжини хвилі генерації
Раманівські
параметричні

25. Будова лазера

Всі лазери складаються з трьох основних частин:
Активного (робочого) середовища;
Системи накачування (джерело енергії);
Оптичного резонатора .
Кожна з них забезпечує для роботи лазера виконання своїх певних функцій.
Лазер — джерело світла. У порівнянні з іншими джерелами світла лазер має
низку унікальних властивостей, пов'язаних з когерентністю і високою
спрямованістю його випромінювання. Випромінювання «нелазерних» джерел
світла не має цих особливостей.
«Серце лазера» — його активний елемент. В одних лазерів це кристалічний або
скляний стрижень циліндричної форми. В інших — запаяна скляна трубка,
всередині якої перебуває спеціально підібрана газова суміш. В третіх — кювета зі
спеціальною рідиною. Відповідно розрізняють лазери твердотільні, газові й
рідинні.
При нагріванні будь-яке тіло починає випромінювати тепло. Однак
випромінювання теплового джерела поширюється в усіх напрямках, тобто
заповнює тілесний кут 4π стерадіан. Формування спрямованого пучка від такого
джерела, здійснюване за допомогою системи діафрагм або оптичних систем, що
складаються з лінз і дзеркал, завжди супроводжується втратою енергії. Жодна
оптична система не дозволяє одержати на поверхні освітлюваного об'єкта
потужність випромінювання більшу, ніж у самому джерелі світла.

26. Робота лазера

Збуджений атом може мимовільно (спонтанно) перейти на
один з нижчих рівнів енергії, випромінивши при цьому квант
світла. Світлові хвилі, випромінені нагрітими тілами,
формуються саме в результаті таких спонтанних переходів
атомів і молекул. Спонтанне випромінювання різних атомів
некогерентне. Однак, крім спонтанного випромінювання,
існують випромінювальні акти іншого роду. Щоб створити лазер
або оптичний квантовий генератор — джерело когерентного
світла необхідно:
Робоча речовина з інверсною заселеністю. Тільки тоді можна
одержати підсилення світла за рахунок вимушених переходів.
Робочу речовину слід помістити між дзеркалами, які
здійснюють зворотний зв'язок.
Підсилення дає робоча речовина, а отже, число збуджених
атомів або молекул у робочій речовині повинне бути більшим
від певного порогового значення, що залежить від коефіцієнта
відбиття напівпрозорого дзеркала.

27. Види лазерів

Рубіновий лазер працює в імпульсному режимі.
Існують також лазери неперервної дії. У газових
лазерах цього типу робочою речовиною є газ. Атоми
робочої речовини збуджуються електричним
розрядом. Застосовуються й напівпровідникові
лазери безперервної дії. Вони створені вперше в
нашій країні. У них енергія для випромінювання
запозичиться від електричного струму. Створені
дуже потужні газодинамічні лазери неперервної дії
на сотні кіловатів. У цих лазерах «перенаселеність»
верхніх енергетичних рівнів створюється при
розширенні й адіабатному охолодженні
надзвукових газових потоків, нагрітих до декількох
тисяч Кельвін.

28. Застосування лазерів

Великі можливості відкриваються перед лазерною
технікою в біології й медицині. Лазерний промінь
застосовується не тільки в хірургії (наприклад, при
операціях на сітківці ока) як скальпель, але й у терапії.
Інтенсивно розвиваються методи лазерної локації й
зв'язку. Локація Місяця за допомогою рубінових лазерів і
спеціальних кутових відбивачів, доставлених на Місяць,
дозволила збільшити точність виміру відстаней Земля —
Місяць до декількох см. Отримано обнадійливі
результати в спрямованому стимулюванні хімічних
реакцій. За допомогою лазерів можна вибірково
збуджувати одне із власних коливань молекули.
Виявилося, що при цьому молекули здатні вступати в
реакції, які не можна або важко стимулювати звичайним
нагріванням. За допомогою лазерної техніки інтенсивно
розробляються оптичні методи обробки, передачі й
зберігання інформації, методи голографічного запису
інформації, кольорове проекційне телебачення.

29. Хемолюмінесценція

30.

Хемолюмінесценція- люмінесценція
(світіння) тіл, викликана хімічною
реакцією (наприклад, світіння
фосфору при повільному окисненні).

31. Загальний опис

Відбувається тоді, коли продукти хімічної реакції
утворюються в збудженому стані, який надалі
релаксує із випромінюванням квантів світла.
Хемілюмінесценція пов'язана з екзотермічними
хімічними процесами. Хемолюмінесценція, що
протікає в живих організмах (світіння комах,
черв'яків, риб), називається біолюмінесценція і
пов'язана з окисними процесами.
Фізична сутність Х. полягає в емісії квантів світла
молекулами, які збуджуються енергією, яка
вивільнюється в результаті екзотермічних хімічних
реакцій. Випромінюючими частинками можуть бути
продукти реакції чи хімічні частинки, які отримали
енергію від збуджених продуктів реакції. Збудження
відбувається на електронному, коливальному або
обертальному рівнях.

32. Використання

Явище використовують як хімічне джерело світла,
наприклад як маркер для поплавка. Являє собою
пластиковий корпус зі скляною ампулою всередині.
Коли капсула руйнується - компоненти змішуються і
розчин що вийшов всередину світиться протягом
декількох годин, роблячи поплавок добре видимим в
темряві. Найвідомішим є також використання
хемолюмінесценції в криміналістиці для виявлення
слідів крові. Для цього використовують
хемолюмінесцентне
окислення люмінолу пероксидом водню в
присутності слідів іонів заліза чи
марганцію. Гемоглобін крові містить Fe2+ - іони.
Окислена молекула люмінолу служить при цьому
також як сенсибілізатор.

33. Різновиди

• ХЕМІЛЮМІНЕСЦЕНЦІЯ МІНЕРАЛІВ – явище
свічення мінералів, що виникає внаслідок
звільнення енергії при хім. реакції, напр.,
при окисненні фосфору.
• ХЕМІЛЮМІНЕСЦЕНЦІЯ СЕНСИБІЛІЗОВАНА –
емісія квантів світла молекулами, які
збуджуються енергією, яка вивільнюється в
результаті переходу енергії від інших
молекул, які попередньо перейшли у
збуджений стан в хімічній реакції.
• Сенсибiлiзована хемiлюмiнесценцiя - емiсiя
свiтла молекулярними частинками,
збудженими внаслідок переходу енергiї вiд
iнших частинок, якi попередньо перейшли в
збуджений стан у хімiчнiй реакцiї.

34. Дякую за увагу