ТОМОГРА́ФИЯ

ТОМОГРА́ФИЯ (от греч. τομή – се­че­ние, слой), ме­тод не­раз­ру­шаю­ще­го по­слой­но­го ис­сле­до­ва­ния внутр. струк­ту­ры объ­ек­та по­сред­ст­вом его мно­го­крат­но­го про­све­чи­ва­ния под раз­ны­ми уг­ла­ми оп­тич., рент­ге­нов­ским из­лу­че­ни­ем, уп­ру­ги­ми вол­на­ми, а так­же маг­нит­ным по­лем. Со­от­вет­ствен­но вы­де­ля­ют оп­ти­че­скую то­мо­гра­фию, рент­ге­нов­скую то­мо­гра­фию, аку­сти­че­скую то­мо­гра­фию и маг­нит­но-ре­зо­нанс­ную то­мо­гра­фию. Рент­ге­нов­скую Т., ши­ро­ко ис­поль­зуе­мую в ме­ди­ци­не, на­зы­ва­ют так­же ком­пь­ю­тер­ной (вы­чис­ли­тель­ной) Т., т. к. в ней ис­поль­зу­ют­ся оциф­ро­ван­ные изо­бра­же­ния се­че­ний или про­ек­ций объ­ек­та. Ме­тод ком­пь­ю­тер­ной Т. пред­ло­жен в 1972 Г. Ха­унс­фил­дом и А. Кор­ма­ком (Но­бе­лев­ская пр., 1979).

Для ис­сле­до­ва­ния внутр. струк­ту­ры объ­ект дол­жен быть хо­тя бы час­тич­но про­зрач­ным для из­лу­че­ния. При про­хо­ж­де­нии че­рез тка­ни из­лу­че­ние ос­лаб­ля­ет­ся вслед­ст­вие по­гло­ще­ния и рас­сея­ния. Ис­точ­ник из­лу­че­ния и объ­ект ис­сле­до­ва­ния мо­гут быть не­под­виж­ны­ми или пе­ре­ме­щаю­щими­ся. В ка­ж­дом из по­сле­до­ват. по­ло­же­ний из­ме­ря­ет­ся ин­тен­сив­ность из­лу­че­ния, про­шед­ше­го че­рез объ­ект, из­ме­ре­ния вво­дят­ся в па­мять ком­пь­ю­те­ра, где на­ка­п­ли­ва­ет­ся мас­сив дан­ных, за­тем по ним вы­чис­ля­ют­ся ко­эф­фи­ци­ен­ты ос­лаб­ле­ния из­лу­че­ния во всех ячей­ках сет­ки, об­ра­зо­ван­ной пе­ре­се­че­ния­ми раз­но­на­прав­лен­ных лу­чей. Да­лее по рас­счи­тан­ным ко­эф­фи­ци­ен­там ос­лаб­ле­ния из­лу­че­ния на дис­плее ком­пь­ю­те­ра фор­ми­ру­ет­ся по­лу­то­но­вое изо­бра­же­ние ис­сле­дуе­мо­го объ­ек­та или его се­че­ния. Ана­ло­гич­но про­во­дит­ся кон­троль внутр. со­стоя­ния разл. де­та­лей си­ло­вых ус­та­но­вок, напр. тур­бин, для пре­дот­вра­ще­ния ава­рий. Изо­бра­же­ние те­ла па­ци­ен­та, по­лу­чен­ное с по­мо­щью рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния, об­ла­да­ет низ­ким кон­тра­стом. Для его уве­ли­че­ния при­ме­ня­ют кон­тра­ст­ные ве­ще­ст­ва на ос­но­ве ба­рия или ио­да.

Ме­тод маг­нит­но-ре­зо­нанс­ной Т. (МРТ), ис­поль­зую­щей ядер­ный маг­нит­ный ре­зо­нанс, пред­ло­жен в 1971 П. Ло­тер­бу­ром и усо­вер­шен­ст­во­ван П. Мэнс­фил­дом (Нобе­лев­ская пр., 2003). Ме­тод МРТ по­зво­ля­ет по­лу­чать изо­бра­же­ния внутр. ор­га­нов па­ци­ен­тов с вы­со­кой точ­но­стью. Па­ци­ен­та по­ме­ща­ют внутрь боль­шо­го маг­ни­та, где име­ет­ся по­сто­ян­ное (ста­тич.) маг­нит­ное по­ле, ори­ен­ти­ро­ван­ное вдоль те­ла па­ци­ен­та. Под воз­дей­ст­ви­ем это­го по­ля яд­ра ато­мов во­до­ро­да в те­ле па­ци­ен­та ори­ен­ти­ру­ют­ся оп­ре­де­лён­ным об­ра­зом от­но­си­тель­но по­ля маг­ни­та. До­бав­ляя сла­бое пе­ре­мен­ное маг­нит­ное по­ле к силь­но­му ста­ти­че­ско­му, вы­би­ра­ют об­ласть, изо­бра­же­ние ко­то­рой на­до по­лу­чить. За­тем па­ци­ен­та об­лу­ча­ют ра­дио­вол­на­ми, под­страи­вая час­то­ту так, что­бы про­то­ны в те­ле па­ци­ен­та мог­ли из­ме­нить ори­ен­та­цию сво­их маг­нит­ных по­лей от­но­си­тель­но на­прав­ле­ния ста­тич. маг­нит­но­го по­ля. По­сле пре­кра­ще­ния об­лу­че­ния про­то­ны воз­вра­ща­ют­ся в пер­во­на­чаль­ные со­стоя­ния, из­лу­чая по­лу­чен­ную энер­гию. Это пе­ре­из­лу­че­ние вы­зы­ва­ет по­яв­ле­ние элек­трич. то­ка в при­ём­ных ка­туш­ках то­мо­гра­фа. За­ре­ги­ст­ри­ро­ван­ные то­ки пре­об­ра­зу­ют­ся ком­пь­ю­те­ром и ис­поль­зу­ют­ся для по­строе­ния изо­бра­же­ния ис­сле­дуе­мо­го объ­ек­та.

Осо­бое ме­сто за­ни­ма­ет кван­то­вая то­мо­гра­фия. В ней по ре­зуль­та­там отд. из­ме­ре­ний, ко­то­рые (со­глас­но по­сту­ла­ту фон Ней­ма­на) яв­ля­ют­ся про­ек­ция­ми век­то­ра со­стоя­ния кван­то­вой сис­те­мы, вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся сам мно­го­мер­ный век­тор. Эта слож­ная за­да­ча ре­ша­ет­ся с ис­поль­зо­ва­ни­ем ком­пь­ю­те­ра.