В медицине достаточно длительное время существуют рентгенологические методы исследования, основанные на прямом преобразовании разной степени ослабления рентгеновского излучения после похождения через просвечиваемый объект в изображение, при этом происходит наложение теней от неоднородных по плотности объектов, что затрудняет трактовку.
Метод компьютерной томографии основан на трех основных идеях: последовательное сканирующее просвечивание объекта узким пучком рентгеновских лучей, цифровое преобразование и дальнейшее представление результатов измерения степени ослабления сканирующего луча, компьютерная математическая реконструкция изображения объекта исследования. Эти технические особенности определяют преимущества данного метода: изображение не имеет теней других слоев, и не зависит от чередования тканей различной плотности, метод позволяет различать ткани незначительно различающиеся по плотности.
Существенными характеристиками томографа являются время одного сканирования и время воспроизведения изображения, которые обычно варьируют от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. Современные томографы позволяют производить быстрое последовательное (серийное) сканирование, при котором время сканирования равняется 0,5-2 с, а промежутки между ними составляют от 1,5 до 6,5 с.
Данный способ был назван динамическим сканированием. Он позволяет исследовать движущиеся органы (сердце, легкие), а при использовании ряда контрастных соединений дает возможность производить оценку некоторых параметров кровотока. При этом возможна синхронизация сканирования с определенной фазой физиологического циклического процесса.
Позитронная эмиссионная томография
ПЭТ основана на выявлении распределения в мозге различных химических веществ, которые принимают участие в метаболической активности мозга. Для этого используют короткоживущие радиоизотопы элементов, входящих в молекулы биоорганических соединений. Так, замещение в молекуле какого -либо вещества атома углерода, кислорода, азота или фтора соответственно изотопом 11C, 15O, 13N, 18F не влияет на химические свойства вещества, но позволяет проследить его движение методом ПЭТ. Во время исследования меченое вещество вводят в вену или ингаляционно, и оно с током крови поступает в мозг , где включается в соответствующий физиологический процесс. Перечисленные изотопы являются позитронизлучающими.
Явление позитронной эмиссии - это исход из ядра позитронов, в котором нарушен баланс между позитроном и электроном. Позитрон после свободного пробега (1-10мм) взаимодействует со своей античастицей - электроном. При их воссоединении (аннигиляции) выдяляются 2 гамма-кванта, которые разлетаются в прямо противоположных направлениях под углом 180. Это позволяет ввести счётчики совпадения, которые стоят на противоположных сторонах кольца по многим линиям. Пэт -камера содержит детекторы гамма-излучения, собранные в кольца.
Голова человека находится внутри колец. При сборе данных и последующем расчёте определяют плотность актов аннигиляции позитрона с электроном по каждой линии за время сканирования. Множество линий, образованных счётчиками совпадения, дают возможность получить распределение плотности аннигиляций в одном "срезе" мозга. На срезах-сканах последовательно открывается весь мозг, видны его более или менее активные зоны, неактивные и сверхактивные. Эти последние или отражают болезнь, или, если речь идёт именно о сверхактивности, активацию этих зон заданной деятельностью.
По полученным горизонтальным "срезам" строят трёхмерное отображение плотности аннигиляции; так создаётся трёхмерный образ объекта для дальнейшего визуального или статического анализа. В настоящее время ПЭТ - единственный метод прижизненного и неинвазивного количественного изучения метаболизма и кровотока практически в любых структурах головного мозга, в частности интенсивности потребления глюкозы и кислорода. Это возможность увидеть в пространстве всего мозга на уровне даже нескольких популяций нейронов, "рабочие" и "молчащие" области, имеющие значение для обеспечения интеллекта, речи, счёта, опознания слов и соответственно речевой памяти и многого другого.