Занятие 1. Ионизирующее и неионизирующее излучение на службе лучевой
диагностики. Виды излучений, их применение в медицине.
Контрольные вопросы:
1. Ультразвук: физические основы, использование в медицине.
2. Инфракрасное излучение: определение, спектральная характеристика. Термография:
понятие, возможность использования на современном этапе.
3. Физика магнитного резонанса. Формирование МР-изображения. Применение в медицине.
4. Рентгеновские лучи: основные свойства, их использование в медицине. Принципы и
средства защиты от ионизирующего излучения.
Занятие 10. Явление магнитного резонанса. История вопроса. Физика ЯМР,
возможности использования в медицине, показания и противопоказания для магнитно-
резонансной томографии.
Контрольные вопросы:
1. История создания МРТ.
2. Устройство и виды магнитно-резонансных томографов.
3. Принцип получения диагностического изображения при магнитно-резонансной
томографии.
4. Возможности МРТ, противопоказания.
5. Терминология, применяемая в МРТ.
6. Клинический подход к использованию компьютерной и магнитно-резонансной
томографии при обследовании костно-суставной системы, органы грудной клетки,
органов малого таза, брюшной полости при различных заболеваниях.
7. Контрастные препараты, используемые для усиления МР-сигнала.
Занятие 2. Физико-технические и морфологические основы рентгенодиагностики.
Методы рентгенологического исследования. Преимущества и недостатки методов.
Контрольные вопросы:
1. Устройство и принцип работы рентгеновской трубки.
2. Физические и морфологические основы формирования рентгеновского изображения.
3. Основные методы рентгенологического исследования. Принципы флюорографии,
рентгенографии, рентгеноскопии,.
4. Принципы получения диагностического изображения при линейной томографии.
5. Факторы, определяющие качество рентгеновского изображения (резкость, контрастность,
жесткость).
6. Искусственное контрастирования в рентгенологии и область применения. Контрастные
вещества, используемые в рентгенологической практике. Противопоказания для
применения контрастных веществ, возможные побочные эффекты (симптомы, первая
помощь).
ОТОЖДЕСТВЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С ПОМОЩЬЮ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ МИКРОСИСТЕМITMO University
В статье рассматриваются телекоммуникационные способы и устройства, основанные на функциональных узлах микроскопов, для верификации (отождествления) расположения конца медицинской иглы в биологических тканях в процессе проведения медицинских операций.
Занятие 1. Ионизирующее и неионизирующее излучение на службе лучевой
диагностики. Виды излучений, их применение в медицине.
Контрольные вопросы:
1. Ультразвук: физические основы, использование в медицине.
2. Инфракрасное излучение: определение, спектральная характеристика. Термография:
понятие, возможность использования на современном этапе.
3. Физика магнитного резонанса. Формирование МР-изображения. Применение в медицине.
4. Рентгеновские лучи: основные свойства, их использование в медицине. Принципы и
средства защиты от ионизирующего излучения.
Занятие 10. Явление магнитного резонанса. История вопроса. Физика ЯМР,
возможности использования в медицине, показания и противопоказания для магнитно-
резонансной томографии.
Контрольные вопросы:
1. История создания МРТ.
2. Устройство и виды магнитно-резонансных томографов.
3. Принцип получения диагностического изображения при магнитно-резонансной
томографии.
4. Возможности МРТ, противопоказания.
5. Терминология, применяемая в МРТ.
6. Клинический подход к использованию компьютерной и магнитно-резонансной
томографии при обследовании костно-суставной системы, органы грудной клетки,
органов малого таза, брюшной полости при различных заболеваниях.
7. Контрастные препараты, используемые для усиления МР-сигнала.
Занятие 2. Физико-технические и морфологические основы рентгенодиагностики.
Методы рентгенологического исследования. Преимущества и недостатки методов.
Контрольные вопросы:
1. Устройство и принцип работы рентгеновской трубки.
2. Физические и морфологические основы формирования рентгеновского изображения.
3. Основные методы рентгенологического исследования. Принципы флюорографии,
рентгенографии, рентгеноскопии,.
4. Принципы получения диагностического изображения при линейной томографии.
5. Факторы, определяющие качество рентгеновского изображения (резкость, контрастность,
жесткость).
6. Искусственное контрастирования в рентгенологии и область применения. Контрастные
вещества, используемые в рентгенологической практике. Противопоказания для
применения контрастных веществ, возможные побочные эффекты (симптомы, первая
помощь).
ОТОЖДЕСТВЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ С ПОМОЩЬЮ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ МИКРОСИСТЕМITMO University
В статье рассматриваются телекоммуникационные способы и устройства, основанные на функциональных узлах микроскопов, для верификации (отождествления) расположения конца медицинской иглы в биологических тканях в процессе проведения медицинских операций.
Митин В.Н., Козловская Н.Г., Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А., Мещерякова В.В. Онкологический научный центр Российской Академии медицинских наук
Хохлов В.Ф., Кулаков В.Н. Институт биофизики Минздрава России
Зайцев К.Н., Портнов А.А. Московский инженерно-физический Институт
В опухоль вводят бор, затем облучают пучком тепловых нейтронов высокой интенсивности.
В результате захвата бором тепловых нейтронов возникает вторичное излучение, которое поражает клетки опухоли.
6. Наш первый опыт лазерной эндопиелотомии, эндоуретеротомииИгорь Шадеркин
Наш первый опыт лазерной эндопиелотомии, эндоуретеротомии
ГУ "дорожная больница" ГП «Одесская железная дорога"
Центр эндоскопической, лазерной хирургии и дистанционной литотрипсии.
Малярчук Д.А. Малярчук А.И.
1. СПЕЦКУРС
«Многофункциональная оптическая когерентная
томография: физический принцип и сферы применения»
Лекция 4.
Многофункциональная оптическая когерентная томография:
сферы применения
Сироткина Марина Александровна, к.б.н., н.с. НИИ БМТ НижГМА
Гладкова Наталья Дорофеевна , д.м.н, профессор, зам. директора по науке НИИ БМТ НижГМА
Нижний Новгород - 2015
2. Место ОКТ среди других методов визуализации
ОКТ занимает нишу
между УЗИ и
конфокальной
микроскопией.
Преимущества ОКТ
над УЗИ состоят в
лучшем
пространственном
разрешении
(единицы мкм), а
перед микроскопией
– в большей глубине
проникновения
(единицы мм).
4. ВЧ УЗИ
ОКТ
Стенка пищевода
• ОКТ- метод визуализации микроструктуры биологических
тканей на глубину до 2 х мм с высоким пространственным
разрешением 10-15 мкм, основанный на принципе
низкокогерентной интерферометрии, использующий свет
ближнего ИК-диапазона
• ОКТ- изображение представляет собой карту в поперечном
сечении коэффициента обратного рассеяния оптического
излучения как функции глубины и боковой координаты
6. Двумерное ОКТ-изображение: набор А-сканов
Поперечное сканирование
«Руководство по ОКТ». Ред. Гладкова НД и др. 2007
соединительнотканная строма
эпителий
1 мм
0.5 mm
B-скан (двумерное изображение)
А-скан
эпителий
соединительнотканная строма
0дБ
54дБ
Мощность обратно рассеянного излучения –
ОКТ-сигнал
Продольноесканирование
(глубина)
Серия А-сканов ОКТ-сигнала
А-скан
7. Москва, «Физматлит»,
«Медкнига», 2007, 298.
1994 – первое OКТ изображение кожи пальца
1999 – Государственная премия РФ в области науки
и техники по физике
2005 – сертификация ОКТ-устройства в России
2007 – вышло руководство по ОКТ
История развития метода ОКТ в России
Профессор д.м.н. Гладкова Н.Д
д.м.н. Шахова Н.М.
Член-корр. РАН
Сергеев А.М.
Д.ф-м.н. Геликонов В.М.
К.ф-м.г Геликонов Г.В.
12. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ
КОГЕРЕНТНАЯ ТОМОГРАФИЯ
(ИПФ РАН, отделение нелинейной динамики и оптики, г. Нижний Новгород)
•Рабочая длина волны - 1.3 мкм;
•Разрешение - 15 мкм;
•Диапазон сканирования по глубине ~ 1.7 мм;
•Размер области сканирования 4х4 мм;
•Скорость получения изображения ~ 10
кадров/с;
ОКТ-зонд Гибкое
оптическое
волокно
Позволяет изучать:
Поляризационные свойства тканей
Микроциркуляцию в ткани без
использования дополнительных маркеров
Вязкоупругие свойства тканей
Проведение комплексного
мониторинга совокупности
процессов, происходящих
внутри биоткани
14. Экспериментальная
опухолевая модель на ухе
Мышиная карцинома
кишечника CT-26
Поверхностный локализация
опухоли
Подходящая модель для КП
ОКТ
Оптимальная модель для МА
ОКТ
Здоровое ухо мыши
2
4
5
6
1
3
4 6
Исходная поляризация
Ортогональная поляризация
КП OКT 4x4ммМА ОКТ 2x2мм
(1) хрящ;
(2) адипоциты;
(3) мышца;
(4) дерма;
(5) Кожные придатки;
(6) эпидермис;
(7) Опухолевая ткань
МА OКT 2x2мм
Опухолевая модель СТ26
4
75
6
1
14й день роста
3,6x3,1x1,6mm
КП OКT 4x4мм
15. Понятие спекла и поведение спеклов в ОКТ
Axial
resolutionLax
Два рассеивателя в объеме
когерентности:
Электромагнитная волна:
Волны приходят на
приемник в фазе, пятно
яркое:
Спекл – результат интерференции волн, рассеянных двумя
рассеивателями, находящихся в пределах элемента разрешения. Сдвиг
фаз между волнами определяется расстоянием между рассеивателями.
Волны приходят на
приемник в противофазе,
пятно темное:
16. Понятие спекла и поведение спеклов в ОКТ
Axial
resolutionLax
Два рассеивателя в объеме
когерентности:
Электромагнитная волна:
Волны приходят на
приемник в фазе, пятно
яркое:
Спекл – результат интерференции волн, рассеянных двумя
рассеивателями, находящихся в пределах элемента разрешения. Сдвиг
фаз между волнами определяется расстоянием между рассеивателями.
Волны приходят на
приемник в противофазе,
пятно темное:
17. Особенности ОКТ изображений. Понятие спекла и
поведение спеклов в ОКТ
Символическое распределение
рассеивателей внутри каждого из
элементов разрешения:
Элементарный объем
(элемент разрешения).
По вертикали определяется длиной
когерентности.
Формируемое изображение,
символическая спекл-структура:
Волны от рассеивателей сложились в
противофазе (полное подавление)
Волны от рассеивателей частично подавили
друг друга
Волны от рассеивателей сложились
в фазе (яркое пятно)
18. Неподвижные
рассеиватели
Процесс записи ОКТ микроангиограмм
Схематически показана спекловая картина до и после фильтрации
Движущиеся
рассеиватели После фильтрации остаются только мигающие
спеклы (движущиеся рассеиватели)
Направление вдоль оси Х
НаправлениевдольосиУ
LINE1
LINE2
LINE3
...
Площадь сечения одного плотного В-скана
…
…
…
…
…
…
…
…
Особенности:
1) Отдельные В-сканы не перекрываются;
2) Отдельные А-сканы в В-скане сильно
перекрываются;
3) Каждый В-скан, состоящий из плотной записи
А-сканов, записывается только 1 раз.
19. Визуализация сосудов методом ОКТ
С помощью фазовой фильтрации можно разделять сосуды
по скорости мигания спеклов
60 Гц 40 Гц
320 Гц 160 Гц
Размер изображений 2x2 мм
640 Гц
Только «быстрые сосуды»
30 Гц
«быстрые» + «медленные»
д.м.н.
20. Артериоллы: 10~200 мкм, 2~15 мм/с
Капилляры: ~10 мкм, 0~1.5 мм/с
Венулы: 10~200 мкм, 2~3 мм/с
Нормальные и патологические
кровеносные сосуды
( непредсказуемые, хаотичные,
извилистые, со слепыми концами)
from: McDonald and Choyke Nat. Medicine (2003)
Венулы
Капилляры
Артериоллы
Задача: получить подобные изображения на живом объекте!
норма опухоль
25. Развитие сосудистой сети в процессе
естественного роста опухоли CТ-26 на ухе
5 дней 7 дней 9 дней
11 дней 14 дней
26. 5дней 6 дней 7 дней 10 дней
Развитие сосудистой сети в процессе
естественного роста опухоли CТ-26 на ухе
Спонтанный регресс опухоли!
27. Опухоль CТ-26 на ухе. 10 день роста
Хорошо васкуляризированная опухоль
Плохо васкуляризированная опухоль
3.1х1.9мм 3.2х1.5мм 3.4х1.6 мм 4.3х1.5мм
2.7х1.9мм 2х1.8мм 1.4х1.1мм 2х2мм
Разнообразие сосудистой сети в опухоли
в зависимости о размера узла
Ни одна плохо васкуляризированная пухоль не отреагировала на ФДТ!
28. 1. Введение в организм
фотосенсебилизатора
Этапы Фотодинамической терапии
2. Избирательное накопление в опухоли:
сосудах, клетках, межклеточном веществе
О2*О2 Переход
Повреждение
опухоли
3. Облучение лазером
29. ФДТ на мышиной модели CT-26
Опухоль CT-26
локализованная на ухе
Фотодитазин (Хлорин e6), в.в.
5мг/кг
Режим облучения: 662нм,
75Дж/см2, 170мВт/cм2
До ФДТ 1д после ФДТ 2д после ФДТ
Полнокровие сосудов
Стаз
Тромбоз
Кровоизлияние
Необратимое исчезновение сосудов на МА ОКТ
50µm
30. До ФДТ
1 сутки после ФДТ 2 суток после ФДТ
3,4х1,6 мм 3,7х2,1 мм
Обратимая реакция сосудистой сети на ФДТ с частичным
восстановлением сосудов на 2-е сутки
Мониторинг ФДТ опухоли СТ-26 методом ОКТ
75Дж/см2: 170мВт/см2
31. До ФДТ 1 сутки после ФДТ 2 суток после ФДТ
3,2х1,5 мм 3,4х1,5 мм
НЕТ реакции сосудистой сети на ФДТ
Мониторинг ФДТ опухоли СТ-26 методом ОКТ
75Дж/см2: 170мВт/см2
34. 37
Эластография
Пальпация – прощупывание мягких
тканей с целью обнаружения более
«жестких» включений.
Пальпация основана на осязательном
ощущении, возникающем при
движении и давлении пальцев или
ладони ощупывающей руки.
Эластография – визуализация
неоднородностей мягких тканей по их
«жесткостным» свойствам.
Эластография основана на обработке
изображений или сигналов,
получаемых с помощью различных
диагностических техник (УЗИ, МРТ,
ОКТ…)
35. 38
более жесткая ткань
менее жесткая ткань
Одностороннее сдавливание УЗИ зондом вызывает вблизи поверхности зонда
различные деформации в областях с различной жесткостью
Эти различия оцениваются по характеру изменения рассеянного ультразвукового
сигнала от этих областей. Важно обнаружить не просто смещение некоторой области в
целом, а именно деформацию.
Аналогичную информацию можно извлечь из ОКТ изображений
Эластография в УЗИ – пальпация с
помощью прибора
УЗИ
зонд УЗИ
зонд
36. 39
Демонстрация ОКТ-эластографии
Жесткий слой
Мягкий слой
Двухслойный фантом: верхний слой – мягкий, нижний слой - жесткий
ОКТ изображение
Начальное состояние
Среднее по 10
изображениям
Изображение рогового слоя кожи пальца
ОКТ изображение
(начальное состояние)
Среднее по 5 ти
изображениям
Постепенное сжатие
Постепенное сжатие
37. Эластография в ОКТ
на примере атеросклероза
Здоровая стенка
легочной артерии
Атеросклетротическая
бляшка с фиброзной
капсулой и липидным
ядром
Атеросклетротическая
бляшка со скоплением
кристаллов кальция