Главная Технологии Техника Оружие Адреналин Мастер- класс Российская наука Карта: 1 2 3 4 5 6 7 Технологии - Заглянуть внутрь

Разглядывание мозга
Техника дает врачам немыслимые прежде возможности увидеть, что происходит внутри живого человека. Грязные игры

Прославленный анатом XVI века Андреас Везалий страдал от мучений совести, втайне считая себя виновным в убийстве: однажды, вскрыв грудную клетку умершей женщины, он обнаружил, что у той все еще сокращалось сердце. После этого случая, под угрозой сожжения, был написан трактат «О строении человеческого тела». Проба пера

Но даже когда церковь отменила смертную казнь за медицинские опыты, еще долгое время привилегией заглянуть внутрь человеческого тела обладали только патологоанатомы. Медицина оставалась «наукой о сомнениях», которые разрешались, в основном, только после смерти пациента. Первая революция здесь произошла в начале XX века с открытием рентгеновских лучей, позволивших, хоть и весьма расплывчато, увидеть, что находится внутри у живого человека. Вторая – буквально несколько десятилетий назад, с появлением мощных компьютеров, способных проводить реконструкцию изображения внутренних органов. Ведь после действия излучением или ультразвуком мы получаем отклик разных тканей тела в виде огромного количества матриц данных, и только умный компьютер ухитряется расшифровать эту абракадабру и дать нам точную информацию о расположении и свойствах органов. «Разрушитель», «Потрошитель» и другие

Без пищи человек может прожить десятки дней, без воды – несколько суток. А вот без воздуха его жизнь измеряется всего лишь минутами… Первый среди приборов, позволивших заглянуть внутрь человеческого тела, был предназначен для визуализации легких. Это – флюорограф, сконструированный Дж. М. Блейером всего лишь через год после открытия рентгеновских лучей. И если первые рентгеновские установки могли «разглядеть» только кости и суставы, то современным доступны также очень многие внутренние органы (печень, почки, желудок) и сосуды. По воле волн

Сейчас привычные еще старшему поколению установки заменяются цифровыми, на которых доза облучения снижается в 4–5 раз (например, 4 рентгена при маммографии, 210 миллирентрен при снимке зуба, при том что серьезная опасность начинается со 100 рентген). Но современная медицина отдает предпочтение неинвазивным (то есть не нарушающим целостность тела) методам исследования, поэтому рентгенография (и как разновидность – флюорография, фотографирование рентгеновского изображения с экрана на фотопленку меньших размеров) чаще всего используется лишь для наиболее хорошо поддающихся рентгеновскому просвечиванию костей, суставов и легких. Но кто сказал, что старые добрые Х-лучи пора списывать? В 70-х годах появился новый метод диагностики, который дал возможность «увидеть» почти все внутренние органы – брюшной полости, малого таза, грудной клетки. Речь идет о компьютерной (рентгеновской) томографии, позволяющей «сканировать» тело слой за слоем. На экране видны селезенка, печень, поджелудочная железа, почки, молочные железы, суставы, кости, мозг – и это далеко не полный перечень возможностей компьютерной томографии (КТ). Сейчас в каждом втором фильме есть кадры, где человек в белом халате (видимо, врач) с умным видом говорит что-то о «тяжелом нервном срыве, несовместимом с жизнью», глядя на томограмму. Трансформеры, скрипачи и вездеходы

При выполнении обычной рентгенограммы три составляющих – пленка, объект и рентгеновская трубка – остаются в покое. В компьютерных томографах рентгеновская трубка и приемник перемещаются в противоположных направлениях, а пациент остается неподвижным (спокойней как-то, да и голова не кружится). Рентгеновский излучатель и кассето-держатель с приемником жестко соединены с помощью металлического рычага. Ось вращения рычага (то есть ось передвижения трубки и пленки) находится над уровнем стола, и ее можно произвольно перемещать. Когда система в движении, четким получается только изображение точек того слоя, который находится в плоскости на уровне оси вращения системы. Мементо

Рентгеновская трубка в режиме излучения «обходит» область исследования по дуге 240°, останавливаясь через каждые 3° этой дуги и делая продольное перемещение. На одной оси с рентгеновским излучателем закреплены детекторы – кристаллы йодистого натрия, преобразующие ионизирующее излучение в световое. При регистрации ослабленного рентгеновского излучения на каждом детекторе возбуждается ток, соответствующий величине излучения, попадающего на детектор. В системе сбора данных ток от каждого детектора (500–2400 шт.) преобразуется в цифровой сигнал и после усиления подается в ЭВМ для обработки и хранения. Конечный результат представляет собой некую матрицу с относительными числами, соответствующую уровню поглощения каждой точки в отдельности. То есть в рентгеновских исследованиях картинка получается из-за того, что разные ткани по-разному пропускают рентгеновские лучи. Отпечатки сетчатки

КТ – метод быстрый и дешевый, но не всегда очень точный. К тому же при исследовании нельзя избежать лучевой нагрузки, пусть и минимальной (порядка 5–10 милликюри, намного меньше даже десятой доли рентгена), поэтому чаще чем раз в полтора-два месяца КТ лучше не делать. Много кому доводилось давиться противным шлангом, дабы врачи смогли рассмотреть содержимое желудка. Гастроэнтероскопия – одна из многих методик исследования зондами, очень похожими на те, которые запускаются на Марс или в недра Земли. Эндоскопы – гибкие пластиковые или металлические трубки с осветительной и оптической системой, которые засовываются в тело и шпионят там благодаря оптоволоконным технологиям, позволяющим получать истинное изображение внутренней поверхности органа (по сути дела, это мини-камеры). Между прочим, в 2002 году во время колоноскопии (исследования кишечника) президент Буш передал свои полномочия вице-президенту Ричарду Чейни ровно на 20 минут – все-таки процедура ответственная! Антарктическая Европа

«Вершиной» диагностической пирамиды часто называют магнитно-резонансную томографию (МРТ). Чаще всего это исследование применяется для «целых двух прямых извилин» или наоборот, замысловато изогнутых позвоночников, – то есть головного и спинного мозга. Хотя, в принципе, можно исследовать все мягкие ткани. Твердые (кости) не годятся, потому что в них магнитная релаксация происходит слишком быстро – на томограмме они всегда будут темными. Космос: новости

МРТ основана на явлении ядерного магнитного резонанса. Интересно отметить, что слово «ядерный» было намеренно исключено из названия метода из-за ассоциаций с радиацией и облучением. На самом деле, никакого излучения, кроме радиочастотного, в МРТ нет, поэтому подвергаться исследованию – не вреднее, чем слушать радио. Как и в КТ, пациент помещается в длинную трубу, но вместо излучателей и приемников в трубе находится…очень большое магнитное поле, в 20, а то и в 60 тысяч раз больше, чем магнитное поле Земли. Оно достигается при помощи сверхпроводящего магнита в жидком гелии при температуре, близкой к абсолютному нулю! Гибкость, ловкость и агрессия

МРТ делают при черепно-мозговых травмах, при инсультах, при заболеваниях нервной системы, при раке, при проблемах с позвоночником и внутренними органами. Иногда можно видеть удивительные вещи! Например, выясняется, что у человека нет одной сонной артерии или мозг съежился до разме-ров апельсина – и ничего, никаких жалоб! В одном исследовательском центре добровольцев поили пивом, а потом смотрели, как работает выводящая система и наполняется мочевой пузырь… И все это видно благодаря тому, что в различных тканях нашего тела содержится разное количество протонов, и резонанс у них тоже разный. Фотографии не тают

МРТ – метод очень точный и безвредный, но дорогой. Поэтому чаще всего он показан там, где «не справляется» компьютерная томография. Летающие дроиды на МКС

Практически все младенцы начинают жизнь уже исследованными (и не раз!) на ультразвуковом аппарате. УЗИ – процедура безвредная (хотя есть мнение, что ультразвук «нервирует» неродившихся детишек), недорогая и достаточно информативная. Она позволяет определить срок беременности и расположение плода, отставание в его развитии и врожденные пороки, установить неразвивающуюся беременность… Кроме этого, УЗИ показано и давно вышедшим из младенческого возраста товарищам c проблемами сердца, зрения, внутренних органов (печени, почек, желудка), при «женских» и «мужских» болезнях. Часто после УЗИ следует дополнительное направление на КТ или МРТ. Старый поезд, поезд скорый

Ультразвуковая диагностика основана на принципе эхолокации: специальный датчик фиксирует время прохождения волны до исследуемого объекта и обратно, а затем преобразовывает данные в электрический сигнал, который виден на экране как рельефное изображение органа. Датчик представляет собой пьезо-кристаллы, частота вибрации которых и называется частотой датчика. Чем больше частота, тем лучше разрешение, но меньше проникновение волны – поэтому для разных исследований используют различные типы датчиков. Картинка получается из-за того, что ткани неодинаково отражают ультразвук. Охотники за сокровищами

Увидеть изменения, которые уже произошли, – дело нехитрое. Но перед тем как патология станет видна, происходит очень много химических нарушений, незаметных даже для «всевидящего глаза». Но – доступных позитронно-эмиссионной томографии! На цветных ПЭТ-изображениях мы видим не только мозг и его структуры, но и интенсивность потребления, например, глюкозы. Не укладывается в норму? Возможно, это признаки «созревания» опухоли или болезни Альцгеймера, которые можно увидеть еще до того, как в теле произошли изменения… Лес чудес в стране магов

Пациенту вводят радиофармпрепараты с периодом полураспада 10–60 минут, меченные позитронными излучателями. В организме они превращаются в гамма-кванты, которые регистрируются окружающими пациента кольцами детекторов. При помощи блока совпадений томограф выделяет только те гамма-кванты, которые зарегистрированы одновременно, формируя так называемую «линию ответа». Далее изображение реконструируется примерно так же, как в КТ или МРТ. Доза, которую получает пациент, приблизительно в два раза превосходит лучевую нагрузку при КТ (10–20 милликюри). Трудности перевода

Так что сейчас в теле человека нет ничего тайного или сокровенного – увидеть можно все. Начиная от мельчайшей косточки и заканчивая движением мысли. Но это не значит, что пора успокоиться! Задача-минимум сейчас – научиться четко определять и различать болезни как можно раньше, задача-максимум – предсказывать их возможное появление исходя из того, что мы видим в теле на настоящий момент. Космос: новости


Варианты Без человека

Рентгеновские лучи Апгрейд на орбите

Рентгеновские или Х-лучи – это поток частиц относительно низкой энергии, но обладающих достаточной проникающей способностью. Проходя через органы и ткани, пучок рентгеновских лучей поглощается ими в неодинаковой степени и на выходе становится неоднородным, что и обуславливает видимые темные и светлые участки изображения при попадании на пленку или экран. Надо сказать, что доза, получаемая даже при обычном рентгеновском исследовании (не говоря уж о ПЭТ или КТ) относительно небольшая, а вот вред для здоровья при нежелании делать снимок может быть действительно огромным… Чемпионы будущего

Ядерный магнитный резонанс Уоки-Токи

В магнитном поле происходит расщепление энергетического уровня водорода на два подуровня (эффект Зеемана). Ядра водорода могут переходить в возбужденное состояние, поглощая фотон, энергия которого равна разнице между нижним и верхним энергетическими уровнями. Это явление и называется ядерным магнитным резонансом. В томографии частота, на которой наблюдается резонансный переход, лежит в радиочастотной области (42,6 МГц для ядер водорода в поле 1 Тл). Через некоторое время, определяющееся магнитными свойствами молекул и атомов ткани, электроны с верхнего уровня возвращаются в исходное состояние, излучая энергию, пропорциональную напряженности поляризующего магнитного поля. Этот сигнал (спад свободной индукции) регистрируется приемной катушкой. Соевый заменитель

Ультразвук Рыбное мороженое и конопляный чай

Ультразвук – высокочастотные колебания, лежащие в диапазоне выше полосы частот, воспринимаемых человеческим ухом (более 20 000 Гц). Скорость ультразвуковых волн в мягких тканях тела человека в среднем составляет 1,540 м/сек и практически не зависит от частоты. Излученные в тело пациента, ультразвуковые колебания отражаются от исследуемых тканей, крови и поверхностей, таких как границы между органами. Дальше в дело вступает известный принцип эхолокации: ультразвуковые волны возвращаются в ультразвуковой сканер, обрабатываются и измеряются после их предварительной задержки для получения фокусированного изображения. Милосердная пила

Позитрон Улыбка робота

Позитрон представляет собой частицу, «эквивалентную» электрону, но положительно заряженную. После эмиссии из ядра атома позитрон проходит в окружающих тканях расстояние, равное 1–3 мм, теряя энергию при соударении с молекулами. В момент столкновения позитрон соединяется с электроном, и масса обеих частиц превращается в энергию в виде двух высокоэнергетических гамма-квантов, разлетающихся в противоположные стороны (аннигиляция). В позитронно-эмиссионном томографе происходит регистрация этих гамма-квантов с помощью нескольких колец детекторов, окружающих пациента.





Антарктическая Европа | ASIMO поумнел | Космос: новости | Ядерная бочка в сарае | Гибкость, ловкость и агрессия | Шарики-детекторы | Фотографии не тают | Дизайн в холодных тонах | Летающие дроиды на МКС | Снежный узор | Старый поезд, поезд скорый | Свой дом на орбите | Охотники за сокровищами | Соединить навсегда | Лес чудес в стране магов | Креслопотрошители | Трудности перевода | Одной рукой | Космос: новости | Наночувствительность | Без человека |