В лекционном студенты знакомятся с новыми подходами и направлениями развития современного медицинского оборудования, математическим методами обработки и восстановления изображений, а также новыми возможностями в рамках современного развития технологий МРТ, КТ, ПЭТ томографов, ультразвуковых сканеров и др. Основное внимание уделяется современному оборудованию, используемому в диагностических целях.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Введение в предмет. Методы визуализации изображений

2. Лучевая диагностика. Источники рентгеновского излучения. Спектры рентгеновского излучения. Взаимодействие рентгеновского и гамма-излучений с биологическими тканями. Механизмы поглощения рентгеновского излучения. Комптон эффект, фотоэффект и образование электронно-позитронных пар. Основы дозиметрии. ОСШ.

Многослойная регистрация объемного томографического изображения. Принцип компьютерной рентгеновской томографии. Математические методы решения обратной задачи восстановления изображения. Преобразование Радона. Методы Фурье-реконструкции. Современные рентгеновские томографы. Электронно-лучевая томогра-фия. Технологии сканирования. КТ-числа.

Искусственное контрастирование. Контрастные препараты. МСКТ-ангиография

3. Радионуклидная диагностика. Динамические и статические методы радионуклидной диагностики. Гамма-камера сцинтилляционная. Коллиматоры. Позиционно-чувствительный детектор. Радионуклидная эмиссионная томо-графия. Изотопы и РФП для радионуклидной диагностики. ОФЭКТ. Электронный захват. Мощность дозы. Гамма-постоянная. Математическая модель перераспределения РФП в организме. Четырехкамерная модель транспорта обращения РФП в организме.

Воздействие ионизирующего излучения на ткани организма.

Управление радиобиологическим эффектом. Радиопротекторы

4. ПЭТ томография. Циклотрон и получение короткоживущих радиоизотопов. РФП для целей ПЭТ. Биохимическая автоматическая станция получения меченых соединений. Конструкция ПЭТ томографа. Кинетическое сканирова-ние. Диагностические возможности ПЭТ томографии

5. Физика ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Спин-решеточная и спин-спиновая релаксация. Свойства ЯМР-спектров. Химический сдвиг. Импульсные магнитные поля. Уравнения Блоха и Бломбергена. Принципы магнитной резонансной томографии (МРТ). Принципы частотного и фазового кодирования. Градиентные катушки. Преобра-зование Фурье для получения трехмерного изображения.

Типы МРТ изображений, контрастирование. Импульсные последовательности. Сигнальные уравнения. Диагно-стические возможности метода МРТ. МР-ангиография. Перфузионная МРТ. Функциональная МРТ

6. Физика электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Принципы получения двумерного изображения концен-трации в тканях свободно-радикальных молекул, на примере активного кислорода и активного азота. Эксперимен-ты по ЭПР томографии на животных

7. Взаимодействие лазерного излучения с биологическими тканями. Оптические характеристики биотканей челове-ка. Управление оптическими свойствами биотканей. Поглощение и рассеяние света в биотканях. Особенности спектров поглощения гемоглобина в окисленной и восстановленной форме и использование аномалии крово-снабжения быстро растущих раковых опухолей для их диагностики. Ближняя инфракрасная томография. Совре-менное развитие

8. Физика флуоресценции. Деполяризация флуоресценции. Поляризационные методы Левшина – Перрена для определения вращательной диффузии молекул.
 
Импульсно-лазерная флуорометрия. Метод Вебера-Лаковича модуляции лазерного света для получения значе-ний времени затухания флуоресценции. Ультразвуковой модулятор Дебая-Сирса. Флуорометр с фазочувстви-тельным детектором.

Диффузия фотонов. Импульсные лазерные методы оптической томографии. Уравнения диффузии рассеянных фотонов. Использование получаемых временных параметров запаздывающих фотонов для целей медицинской диагностики

9. Флуоресцентная спектроскопия. Флуоресцентные методы диагностики онкологических и неонкологических забо-леваний. Диагностические возможности метода. Метод «матричной» лазерной флуоресцентной спектроскопии как синтез нелинейной и кинетической флуориметрии. Скорость межмолекулярного переноса энергии возбуждения и др. для исследования среды окружения Флуорофора.

Диффузионная флуоресцентная томография (ДФТ). ДФТ с плоскопараллельной геометрией сканирования

10. Оптическая спектроскопия биологических тканей. Оптическая когерентная томография. Схема линейного скани-рования и схема определения временной задержки.

Интерферометрия малой когерентности. Длина когерентности. Импульсные лазерные методы оптической томо-графии. Метод оптической когерентной томографии с параллельным приемом сигнала с глубины и волоконно-оптическими модуляторами фазы. Направления развития

11. Современное ультразвуковое оборудование (УЗИ). Ультразвуковая томография. Преобразование Лапласа. Эхо-импульсные и допплеровские ультразвуковые приборы. Спектральный Доплер. Ангиодинография. Трехмерное допплеровское картирование и трехмерная ЭД. Эхоконтрастирование. Направления развития

12. Методы магнитной энцефалографии (МЭГ). Сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик — СКВИД. Джозефсоновский туннельный контакт. ВЧ-СКВИД и СКВИД на постоянном токе. Анализ данных в МЭГ. Обратная задача магнитной энцефалографии. Картрирование

СОСТАВИТЕЛИ:

д.ф.-м.н. Петрусевич Ю.М., к.ф.-м.н. Берловская Е.Е.