Поиск неисправностей в электронике - [111]

Магнитное поле генерируется таким образом, что его интенсивность возрастает линейно по наблюдаемой оси. Следовательно, радиочастоты, которые образуются при перемещении атомов, показывают их расположение в магнитном поле. Эта информация собирается антеннами в сканирующей камере и компьютером для формирования изображения.

Пациент располагается таким образом, что все его тело находится внутри длинной грубы (см. рис. 10.25). Вокруг трубы расположены сверхпроводящие электромагниты, которые создают сильное магнитное поле, для поляризации атомов пациента. Больной ничего не чувствует, за исключением, может быть, некоторых симптомов клаустрофобии. Компьютерное оборудование и рабочее место оператора обычно расположены отдельно или даже в другом помещении, как показано на рис. 10.26.

Рис. 10.26. Рабочее место для обработки данных и управления установки ЯМР

Магнитно-резонансное изображение способно показывать различия в мягких тканях лучше, чем получаемые компьютерным аксиальным томографом с помощью рентгеновских лучей, и может показать сечение пациента по любой из трех осей. На рис. 10.27 показано магнитно-резонансное изображение живота сбоку. Обратите внимание налетали позвоночника и хрящевые диски между позвонками, а также различные органы живота. Оборудование ЯМР особенно чувствительно при изображении мягких тканей, в то время как компьютерный аксиальный томограф хорошо отображает костные структуры.

Рис. 10.27.Магнитно-резонансное изображение области нижней части спины и близлежащих органов

Оборудование ЯМР представляет собой очень сложную систему, состоящую из многих взаимосвязанных подсистем. Для того чтобы диагностировать и исправлять проблемы такого комплексного оборудования, абсолютно необходима подготовка на предприятии-изготовителе и специальные меры предосторожности при работе с устройством из-за интенсивных магнитных полей. Любые магнитные носители, например, компьютерные диски, оставленные в кармане, выйдут из строя, если окажутся в одном помещении с установкой ЯМР. Инструменты могут быть вырваны из рук человека, даже находящегося на расстоянии нескольких метров от сканирующего туннеля. Вследствие специфической природы устройства и этих непривычных особенностей, к работе с любой частью системы ЯМР допускаются только специально подготовленные специалисты, будь то компьютерные проблемы или скрип подшипника на столе для пациента.

Работа с такой сложной системой, как установка ЯМР, может показаться непосильной задачей для начинающего специалиста. Однако, если система не выполняет каких-либо из основных функций, а их взаимоотношения понятны, становится очевидно, что в оборудовании ЯМР используются те же схемы, которые применяются для создания телевизионной аппаратуры. Для обслуживании прибора требуется умение рассуждать на основе доступных фактов.

Ультразвуковое диагностическое оборудование

Ультразвуковые технологии были разработаны во время Второй мировой войны для морских систем эхолокации. Сегодня те же принципы используются для получения информации состоянии тела человека без хирургического вмешательства. Звуковое и ультразвуковое оборудование основано на том факте, что звук имеет известную скорость. Когда звуковые волны встречают границу раздела материалов с разной плотностью, часть энергии отражается назад к источнику. Измеряя время, которое прошло между созданием исходного импульса и возвращением «эха», можно определить расстояние до объекта.

Частота ультразвуковых волн выше 20 кГц. Обычно их генерируют, заставляя пьезоэлектрический кристалл вибрировать на его собственной резонансной частоте с помощью приложения импульсного переменного высокого напряжения к его граням. По мере того как звуковой импульс идет от преобразователя, он ослабевает. Если он встречает изменение в плотности среды, только часть звука отражается и возвращающийся сигнал ослабевает еще больше. Следовательно, эхо от близлежащих объектов значительно сильнее отражения от объектов, расположенных далеко. Для компенсации этого эффекта схема приемника эха должна увеличивать свой коэффициент усиления вместе с отсчетом времени от начального звукового импульса. Выполняющая эту регулировку схема называется дифференциальной регулировкой усиления, и ее работа показана на рис. 10.28. После получения всего отраженного импульса генерируется следующий импульс, и процесс повторяется.

Рис. 10.28.Дифференциальная регулировка усиления ультразвуковых сигналов

Существует много способов отображения информации, полученной с помощью подобного эха. A-режим дает информацию о расстоянии между границами и величине эха, которая представляет собой количественную оценку разности плотности между двумя веществами на границе. Этот тин информации можно получить с помощью осциллографа, как показано на рис. 10.29.

Рис. 10.29.Пациент в цилиндре для сканирования установки ЯМР

Толстый хрящ возле виска дает сильное эхо. тонкая граница перегородки, разделяющей мозг, дает меньшее эхо, череп или хрящ на другой стороне головы — сильное эхо.

Этот режим предназначен для наблюдения движения тканей, например, сердца. Вместо того чтобы подавать эхо-сигнал на вертикальную ось, как это имеет место в осциллографе, он подается на ось