U ovom diplomskom radu govorit ćemo o dijagnostičkim sustavima koji se primjenjuju u medicini, a zasnovani su na temeljnim fizikalnim pojavama. Nabrojat ćemo i detaljnije opisati više vrsta dijagnostičkih sustava. Objasnit ćemo fizikalnu pozadinu svakog od njih te navesti načine njihove primjene u medicini. 

Dijagnostički sustavi u medicini kroz zadnjih pedeset godina značajno su razvijeni. Možemo reci da Roentgenovim otkrićem rendgenskih zraka (X-zraka) koje prodiru kroz ljudsko tijelo i ostavljaju trag na filmu, davne 1895. god. započinje nova era u medicinskoj dijagnostici. Rendgensko zračenje temelji se na emisiji elektrona iz katode koji se usmjeravaju prema meti anodi. Prilikom udara u anodu elektroni međudjeluju s atomima u anodi i predaju svoju energiju. Rendgenske zrake proizvode se naglim usporavanjem tih elektrona. Zbog tog kočenja u blizini jezgre ovaj se proces i naziva zakočno zračenje. Rendgensko zračenje se počelo primjenjivati ubrzo nakon što je i otkriveno. Rendgensko zračenje prilikom prolaska kroz tvar se različito apsorbira. To uvelike ovisi o gustoći tvari, tako npr. kost apsorbira veliku količinu rendgenskog zračenja što se očituje bijelom bojom na slici, a preostaje vrlo malo radijacije za zacrnjenje slike. Analizom tih zacrnjenja razlučuju se organi, tkiva i njihovo stanje. Danas je ova dijagnosticka metoda neprikosnovena u početnoj dijagnostici koštano-zglobnog sustava, dijagnostici oboljenja pluća i srca. 

 

Nuklearna magnetska rezonancija (NMR) je metoda čiji je razvitak počeo otkrićem cijepanja spektralnih linija natrija, 1896.god. Temelji se na apsorpciji elektromagnetskih valova pod utjecajem magnetskog polja. Ta metoda se toliko razvila da danas ima primjenu u gotovo svim prirodnim znanostima, kao i u medicini. Kod NMR-a promatramo atome vodika koji imaju spin i koji se nalaze u našem tijelu budući da naše tijelo sadrži velike količine vode. Postavljajući atome vodika u magnetsko polje oni se počinju specifično ponašati. Naime pod utjecajem magnetskog polja atomi vodika se postavljaju paralelno ili antiparalelno u odnosu na polje i također vrše i precesijsko gibanje. Zatim se provode mjerenja relaksacijskih vremena pomoću odjeka dobivenih pobuđivanjem odgovarajućim impulsima. NMR nam omogućava dobivanje kvalitetnih tomografskih presjeka ljudskog tijela s velikom rezolucijom i zbog toga je NMR idealna dijagnosticka metoda kod koje nema upotrebe štetnog ionizirajućeg rendgenskog zračenja.

 

Prvi PET (Pozitronska emisijska tomografija) uređaji počeli su se pojavljivati 50-ih godina prošlog stoljeća. U početku se ta metoda koristila za otkrivanje tumora na mozgu. PET se temelji na emisiji pozitrona iz radioaktivnog izotopa koji bolesnik prima prije snimanja. Najčešce se glukoza ubrizgava u tijelo bolesnika. Prednost PET-a je što ranije otkriva promjene. PET uređaji se sastoje od prstenastog detektora koji detektiraju fotone. Također su moguće kombinacije PET-a s CT-om čime se dobiva još detaljnija slika: PET prikazuje metaboličku aktivnost tkiva dok CT pokazuje anatomiju i morfologiju organa dajući nam jedinstven prikaz cijelog tijela. Istovremenim prikazom morfologije i metaboličke aktivnosti dobivamo detaljniju sliku.