Діагностика

У сучасній медицині активно використовуються складні приладові методи для діагностики. Діагностування – процес отримання інформації про параметри системи з метою визначення її стану. Відповідно, для медичної діагностики використовуються фізичні методи вимірювання параметрів тканин, органів, систем органів пацієнта для визначення відхилення їх стану від усталеної норми, тобто для постановки діагнозу про стан пацієнта. Фактично, фізичні методи медичної діагностики охоплюють методи і засоби вимірювання параметрів та методики інтерпретації даних дослідження, які дозволяють всебічне систематичне дослідження організму пацієнта для постановки діагнозу.

Класичні діагностичні дослідження в медицині, наприклад, визначення температури, розмірів і маси тіла, тиску крові, густини речовин, концентрації тощо, є фізичними вимірюваннями. Проте такі вимірювання вже не задовольняють потреби сучасної медицини. У сучасній медичній діагностиці зростають вимоги до типу та обсягів отриманої інформації про стан людського організму, що тягне за собою підвищення складності фізичних вимірювань. Це пов’язано як з розвитком нових методик для діагностування, так і з потребою виявлення захворювань людини на ранніх етапах.

З іншого боку це дозволяє підвищити ефективність лікування пацієнтів і мінімізувати можливі негативні наслідки перебігу хвороби. Однак виявлення захворювань на ранніх етапах ускладнене необхідністю фіксувати все менші зміни параметрів досліджуваних об’єктів.

Зараз в медичній діагностиці широко застосовуються інтроскопічні методи, які дозволяють “зазирнути” усередину організму людини без проведення хірургічного розтину (неінвазивно). Термін інтроскопія (від лат. intro – в середину і грец. σκοπέω – дивитися) виник від словосполучення “зазирнути всередину”.

Для отримання просторових розподілів характеристик тканин використовують взаємодію випромінювання із речовиною досліджуваного об’єкта. Випромінювання, які можуть бути використані для потреб інтроскопії, можна поділити на дві великі групи: 1) іонізуюче; 2) неіонізуюче.

Здебільшого отримані дані про просторовий розподіл характеристик тканин представляють як набір площин, що перетинають досліджувану область простору. Звідси частину методів сучасної медичної діагностики називають томографією (об’єднання двох грецьких слів: τομοσ – переріз і γραοσ – писати) –пошарове дослідження внутрішньої структури об’єктів.

Накопичення даних, необхідних для візуалізації перерізу, вимагає вирішення багатьох фізичних і технічних проблем. Прикладом фізичних проблем є вибір типу взаємодії, методу дослідження. Як приклад технічних проблем можна навести забезпечення необхідного рівня чутливості та динамічного діапазону датчиків, їх швидкодії, однорідності магнітного поля, однаковості характеристик багатьох датчиків або підсилювачів, їх стабільність в часі тощо. У деяких випадках додаються певні ускладнення, пов’язані, наприклад, з обмеженням дозового навантаження на організм людини, зменшенням часу дослідження, особливо при візуалізації рухомих об’єктів, наприклад, серця. Непрямий характер отримання інтроскопічних зображень вимагає особливо ретельного вибору математичних методів реконструкції томограм. Таким чином, медична інтроскопія, у тому числі томографія, є поєднанням фізичних, математичних, технічних, біологічних проблем, які слід вирішувати тільки в комплексі.

Сучасна класифікація томографії за фізичними принципами:

•    томографія з використанням акустичних хвиль;

•   ультразвукова томографія (УЗТ);

•    томографія з використанням іонізуючого випромінювання;

•   рентгенівська томографія;

•   рентгенівська комп’ютерна томографія (КТ);

•   радіонуклідна емісійна томографія (використовується гамма-випромінювання);

•   однофотонна емісійна комп’ютерна томографія (ОФЕКТ);

•   двофотонна емісійна або позитронно-емісійна томографія (ПЕТ);

•    томографія з використанням електромагнітного неіонізуючого випромінювання;

•   магніторезонансна томографія (МРТ);

•   електроімпедансна томографія;

•   оптична томографія.

Також використовують класифікацію за ознакою взаємного розташування джерела та приймача випромінювання відносно досліджуваного об’єкта:

•    трансмісійна томографія – випромінювання від зовнішнього джерела реєструється після проходження крізь пасивний об’єкт дослідження і ослаблення в ньому (наприклад, у КТ), також може реєструватися відбиття (відлуння) зовнішнього зондувального випромінювання від внутрішніх структур досліджуваного об’єкта (наприклад, у УЗТ);

•    емісійна томографія – реєструється випромінювання, що виходить з активного (випромінювального) об’єкта, тобто реконструюється просторовий розподіл джерел випромінювання в досліджуваному об’єкті (наприклад, ОФЕКТ, ПЕТ);

•    комбіновані трансмісійно-емісійні методи – реєструється вторинне випромінювання від об’єкта, який збуджується зовнішнім випромінюванням (наприклад, МРТ).

Радченко С.П., доцент, к.ф.-м.н. Київський національний університет імені Тараса Шевченка