Тема 3. Системы эмиссионной компьютерной томографии.

Физические основы эмиссионной томографии. Радиоактивные фармацевтические препараты. Строение атома и атомного ядра. Изотопы и изобары. Радиоактивность и ядерные реакции. Понятия естественной и искусственной радиоактивности. Превращения при α и β^-, β⁺ распадах и Е-захватах. Изменение заряда и массового числа при распаде радиоактивного вещества. Характер процесса. Ядерные реакции. Получение радиоактивных фармакологических препаратов для медицинской диагностики. Характеристики радиофармпрепаратов.

Технические средства для детектирования γ квантов. Газонаполненные ионизационные камеры. Сцинтилляционные камеры. Полупроводниковые детекторы.

Традиционная радиоизотопная диагностика. Структура сканеров и коллиматоров. Структура γ камеры Энгера. Фокусирующие устройства. Зонные пластины Френеля. Разрешающая способность приборов. Методы сканирования объекта исследования. Метод продольной и поперечной томографии.

Математическая модель сбора информации при эмиссионной томографии.

Основы эмиссионной компьютерной томографии. Продольные и поперечные томограммы. Однофотонная эмиссионная компьютерная томография и экспоненциальное преобразование Френеля. Математическая модель преобразования. Применение теоремы о центральном сечении и метода преобразования Фурье для однофотонной ЭКТ. Метод обращения преобразования Фурье. Фильтрация проекции при ОФЭКТ.

Двухфотонная позитронно - эмиссионная компьютерная томография. Уравнение распада. Структура система ДФПЭТ. Структура датчика.

Тема 4. Системы ядерно-магниторезонансной томографии.

Явление ядерно-магнитного резонанса. Прецессия вектора намагниченности. Изменение вектора намагниченности во времени. Теория электромагнетизма. Уравнение Максвелла. Характеристики поля. Краевые задачи. Граничные условия.

Уравнение Блоха. Гиромагнитное отношение. Ларморова частота. Время спин-спиновой и спин-решетчатой (продольной) релаксации. Феноменологическое описание прецессии вектора намагниченности. Уравнение Блоха для сред с поглощением.

Математическое описание ядерного магнитного резонанса. Плоскополяризованные и поляризованные по кругу поля. Форма ЯМР-сигнала. Спиновое эхо.

Формирование ЯМР-изображения. Локализация сечения, отрезка и точки в области с помощью локализации ларморовской частоты.

Структура системы ЯМР-томографии. Конструкция электромагнитных катушек, формирующих продольный и поперечный градиенты магнитного поля. Конструкция излучающей и приемной антенны. Фазовый детектор. Фильтр нижних и частот. Требования, предъявляемые к электромагнитным катушкам. Связь значений продольного и поперечного градиента магнитного поля с разрешающей способностью ЯМР-томограммы.

Прием сигналов прецессии. Первичная обработка сигнала спада свободной индукции. Квадратурно-фазовое детектирование регистрируемого сигнала.

Уравнение Блоха для трехмерной реконструкции. Реконструкция плоского сечения и отрезка прямой. Изменение времени продольной и поперечной релаксации. Задание режимов ЯМР-томографии. Функциональные возможности режимов работы ЯМР-томографии. Квантово-механическая природа ядерно-магнитного резонанса.