10-przyklady-3

PRZYKŁADY
Metody obrazowania obiektów
1
Różne rodzaje promieniowania elektromagnetycznego.
4
1
0
5
1
0
6
1
0
3
1
0
8
1
0
1
0
1
0
1
2
1
4
1
6
1
8
2
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
-1
-3
1
0
1
0
-5
1
0
-7
1
0
2
2
1
0
f[H
z
]
-9
-1
1
-1
3
1
0
1
0
1
0
λ
[m
]
U
V
IR
M
IK
R
O
F
A
L
E
V
IS
R
A
D
IO
W
E
G
A
M
M
A
R
E
N
T
G
E
N
O
W
S
K
IE
2
Historia metod obrazowania
Na przełomie XIX i XX wieku zaczął się ziszczać odwieczny sen
ludzkości dotyczący możliwości zajrzenia w głąb człowieka bez
konieczności interwencji chirurgicznej.
Prowadzone przez Wilhelma Conrada Roentgena prace badawcze
zaowocowały 8 listopada 1895 odkryciem promieni „X”. Jeszcze
w tym samym roku Roentgen uzyskał pierwsze obrazy
radiologiczne kończyn człowieka, a dokładnie lewej ręki swojej
żony.
W tamtych czasach, obrazy te były wystarczająco nadzwyczajne.
Odkrywały struktury dotychczas niedostępne w życiu.
3
Pierwsze zdjęcie RTG dłoni kobiety:
4
Tor obrazowania rentgenowskiego:
Na jakość tworzonych obrazów rentgenowskich mają wpływ
funkcje przejścia elementów toru obrazowania takich jak:
• lampa rtg - źródło promieniowania,
• filtr promieniowania rtg,
• badany obiekt oraz
• detektor promieniowania rentgenowskiego.
5
Lampa rentgenowska jest to dwuelektrodowa lampa katodowa,
przeważnie szklana, próżniowa, z żarzącą się katodą.
Katodą jest spirala wolframowa zasilana napięciem 5-12 V, pod
wpływem płynącego prądu nagrzewa się do temp. Około 24003000 oC, przy której zachodzi zjawisko termoemisji elektronów.
Anoda wykonywana była z bloku miedzianego pokrytego płytką
z wolframu, tworzącą tzw. tarczę dla przyspieszanych
elektronów.
Obecnie stosuje się lampy rentgenowskie z tzw. wirującą anodą z
prędkością od 3 do 17 tysięcy obrotów na minutę. Wzrosła
dzięki temu obciążalność lampy, a skrócił się czas ekspozycji
pacjenta.
Izolację i chłodzenie lampy zapewnia praca anody w kołpaku
olejowym.
6
Schemat lampy rentgenowskiej z wirującą anodą:
anoda
wysokie napięcie
szklana bańka
trzon anody
prąd żarzenia i
wysokie napięcie
łożysko i wirnik
katoda
stojan
promieniowanie X
7
Lampa rentgenowska z wirującą anodą pracująca w
kołpaku olejowym w aparacie rentgenowskim PHILIPS
z generatorem OPTIMUS 50
8
Promienie rentgenowskie w lampie rtg powstają wskutek
przemiany energii kinetycznej pędzącego strumienia elektronów na
energię promienistą atomów, z którymi się zderzają.
Długość fali tego promieniowania zależy od wartości energii
kinetycznej elektronu w momencie hamowania, również od
sposobu, w jaki elektron straci tę energię. Jeśli występuje
hamowanie jednokrotne na pierwszym napotkanym atomie cała
energia kinetyczna zostaje zamieniana na energię promieniowania.
Jeśli zaś elektron dozna kilku zderzeń niesprężystych, podczas
których traci po części energię, długości emitowanych fal są różne.
Zatem promieniowanie emitowane przez lampę ma widmo ciągłe.
Widmo ciągłe nie jest jedynym widmem promieniowania
rentgenowskiego rzeczywistej lampy rtg. Na tle widma występują
wyraźne linie charakterystyczne dla pierwiastka, z jakiego
zbudowana jest anoda.
9
Lampa rentgenowska i model emisji jej
promieniowania:
Lampa rentgenowska to źródło promieniowania o pewnej
charakterystyce emisyjnej, która jak wykazał Kuhlenkampff, może
być opisana za pomocą wzoru:
I  A  Z   0    B  Z 2
gdzie: Iv – natężenie promieniowania na jednostkowy przedział
częstotliwości;
Z – liczba atomowa materiału anody;
A, B – stałe lampy, niezależne od przyłożonego napięcia i
liczby atomowej;
v0 – częstotliwość określająca krótkofalową granicę
promieniowania.
10
Krótkofalowa granica promieniowania uzależniona jest od napięcia
przyspieszającego wiązkę elektronów padających na anodę, wynika
to ze związku pomiędzy energią pola elektrycznego i energią
promieniowania:
e U a  h  0
gdzie: e – ładunek elektronu;
Ua – napięcie anodowe;
h – stała Plancka;
Stąd otrzymujemy wzór Dunae’a – Hunta, który określa
minimalną długość fali promieniowania:
min
h  c 1.234


e U a
Ua
m
11
Natężenia promieniowania występujące w pierwszym wzorze jest
określane na jednostkowy przedział częstotliwości.
Otrzymywane doświadczalnie widma mają jednak przebieg różny
od prostoliniowego. Kształt ich wynika ze sposobu ich pomiaru –
opartego na równaniu Bragga, w którym przyrostowi kątów
odpowiada przyrost długości fali.
Mierzone jest zatem promieniowanie na jednostkowy przyrost
długości fali – Iλ .
Wzajemną relację między tymi wielkościami określa następująca
zależność:
I   I 
c
2
12
Podstawiając ostatnie równanie do pierwszego oraz pomijając
stały człon otrzymujemy:
K  1 1
I   2    
  0  
gdzie: K  c 2  A  Z
Natężenie promieniowania w funkcji energii opisuje więc zależność:
I   K  E 2  E0  E 
gdzie:
A Z
K 3
h c
13
Względne natężenie promieniowania wynikające
z równania Kuhlenkampffa:
Charakterystyka teoretyczna lampy
1
0.9
150 kV
0.8
0.7
Emax / E
0.6
125 kV
0.5
0.4
0.3
100 kV
0.2
75 kV
0.1
50 kV
0
0
50
100
Energia fotonow [keV]
150
Mierzone wartości natężenia zazwyczaj odnosi się do natężenia
maksymalnego, powstałe w ten sposób charakterystyki są
charakterystykami idealnymi
14
W rzeczywistości jednak fotony o energii mniejszej od 20 keV
nie wydostają się z lampy.
Zjawisko to jest spowodowane filtracją wewnętrzną w
warstwie chłodzącej i obudowie lampy, a także pochłanianiem
promieniowania przez materiał anody.
Materiały, z których zbudowane są anody lampy, posiadają duże
liczby atomowe, a w związku z tym silnie pochłaniają
promieniowanie i fotony o małej energii powstałe na głębokości
0.01 mm, mają małe szanse, aby na tej drodze nie zostać
pochłonięte i wydostać się z emitera.
Sposobem uwzględnienia zjawiska filtracji w anodzie jest
modyfikacja idealnej charakterystyki lampy poprzez filtr z
warstwy wolframu o grubości 0.01 mm.
15
Natomiast filtracja wewnętrzna w warstwie chłodzącej i
obudowie lampy może być uwzględniona poprzez tzw.
ekwiwalent filtracji wewnętrznej, za który przyjmuje się
pewną grubość warstwy aluminium, przy czym osłabienie
promieniowania, na skutek przejścia przez tę warstwę,
odpowiada osłabieniu promieniowania przy filtracji
wewnętrznej.
Przykładowo dla lampy typu RO 1750 grubość tej
warstwy wynosi 0.7 mm Al
16
Osłabienie promieniowania, po przejściu przez absorbent o
grubości d i liniowym współczynniku pochłaniania μ, określone
jest prawem Bougera-Lamberta-Beera:
I   I  0  e   ( E )l  I  0  e   m ( E ) l
gdzie: μ(E) – liniowy współczynnik absorpcji;
l – długość drogi przebytej przez promieniowanie w
absorbencie;
μm(E) – masowy współczynnik pochłaniania
promieniowania;
ρ – gęstość absorbentu
17
Masowy współczynnik pochłaniania jest silnie zależny od energii
promieniowania. Model lampy można, więc przedstawić jako
następującą funkcję przejścia:
I l E   K  E 2  E  e U max   e  W ( E )W 0.001  e   Al ( E ) Al 0.07
gdzie, zależność współczynnika pochłaniania od energii
przedstawia zależność:
k
 (E)  3  b
E
18
Względne natężenie promieniowania po nałożeniu
0.01 mm filtru W oraz 0.7 mm filtru Al
Filtracja w lampie
1
0.9
0.8
0.7
Emax / E
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
50
100
150
Energia fotonow [keV]
19
Korzystając z dwóch ostatnich zależności funkcję przejścia dla
filtrów można zatem opisana zależnością:
I f E   I l E   e
  mf  E   f d f
gdzie: Il(E) – charakterystyka emisyjna modelu lampy;
µmf(E) – masowy współczynnik pochłaniania
promieniowania dla filtru;
ρf – gęstość pierwiastka, z którego zbudowany jest filtr;
df – grubość filtru
20
Zmiana charakterystyki emisyjnej dla filtru Al:
Filtr Al
1
lampa
0.5 mm Al
1 mm Al
5 mm Al
0.9
0.8
0.7
Emax / E
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
50
100
150
Energia fotonow [keV]
21
Zmiana charakterystyki emisyjnej dla filtru Cu:
Filtr Cu
1
lampa
0.1 mm Cu
0.5 mm Cu
1 mm Cu
0.9
0.8
0.7
Emax / E
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
50
100
150
Energia fotonow [keV]
22
Filtry w lampach rentgenowskich stosowane są w celu ograniczenia
tzw. promieniowania charakterystycznego lampy, powstającego w
wyniku wybijania elektronów z zewnętrznych powłok atomów
materiału anody.
23
Przykład:
Obiektem pomiarów jest układ kostny człowieka, a ściślej rzecz
biorąc połączenia ruchome kości (stawy).
Kość udowa
Więzadło poboczne
Więzadło krzyżowe
Łąkotka przyśrodkowa
Łąkotka boczna
Więzadło poboczne
strzałkowe
Kość strzałkowa
Kość piszczelowa
24
Najbardziej odpowiednie do pomiaru szerokości przestrzeni
stawowej jest zdjęcie przednio-tylne w zbliżonej do fizjologicznej
pozycji stojącej, w której główne punkty nacisku są równomiernie
obciążone.
Kaseta z błoną
rentgenowską
L
ampa
rentgenowska
L
100cm
25
Założenia normalizacyjne wykonania radiogramów
stawów kolanowych w projekcji przednio-tylnej:
Parametr
1. Napięcie anodowe lampy rtg
2. Iloczyn mAs lampy rtg
3. Czas ekspozycji
4. Pozycja lampy rtg*
5. Pozycja pacjenta*
6. Odległość lampy rtg od kasety z
filmem
7. Pozycja kasety z filmem*
8. Pozycja kolana
9. Pozycja promienia centralnego
lampy rtg
*) względem poziomu
Projekcja przednio-tylna
50 kV
1 mAs
3,36 ms
Pozioma
Pionowa
100 cm
Pionowa, przylegająca do kończyny
Wyprostowana
1 cm poniżej krawędzi rzepki
Parametry przedstawione w Pkt.4÷9 określają
standaryzowaną pozycję pacjenta.
26
Sposób wyboru miejsc pomiarowych szerokości szpary
stawowej stawu piszczelowo-udowego w projekcji
przednio-tylnej:
W oparciu o przeprowadzone badania oraz analizę radiogramów przyjęto
wstępne założenia dotyczące miejsc wykonania pomiarów. Otrzymujemy je
dzieląc szerokość nasady bliższej kości piszczelowej na sześć części i
wskazując miejsca pomiarowe w 1/6 odległości od brzegu zarówno części
przyśrodkowej (odcinek AB) jak i bocznej stawu (odcinek CD).
radiogram
obrys krawędzi płaszczyzn
kośćudow
a
C
A
D
B
kośćpiszczelow
a
27
220
220
200
200
180
180
Stopnie szarości
600 dpi
Stopnie szarości
Wizualne odzwierciedlenia wpływu częstotliwości próbkowania
obrazu rentgenowskiego na odwzorowanie odczytanego
przekroju szczeliny stawowej z zapisanego cyfrowo radiogramu
bez wykonanych dodatkowych przekształceń:
160
140
120
100
300 dpi
160
140
120
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
100
13
0
1
2
3
4
220
220
200
200
180
180
160
140
6
7
8
9
10
11
12
13
100 dpi
160
140
120
120
100
5
Odległość [mm]
Stopnie szarości
200 dpi
Stopnie szarości
Odległość [mm]
100
0
1
2
3
4
5
6
7
Odległość [mm]
8
9
10
11
12
13
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Odległość [mm]
28
220
220
200
200
180
180
Stopnie szarości
Stopnie szarości
Przekrój obrazu stawu kolanowego poddanego filtracji
medianowej, zapisywanego z rozdzielczościami odpowiednio: 600,
300, 200 oraz 100 dpi:
160
140
120
100
160
140
120
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
100
13
0
1
2
3
4
220
220
200
200
180
180
160
140
120
100
5
6
7
8
9
10
11
12
13
9
10
11
12
13
Odległość [mm]
Stopnie szarości
Stopnie szarości
Odległość [mm]
160
140
120
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Odległość [mm]
9
10
11
12
13
100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Odległość [mm]
29
Schematy blokowe procesów pomiarowych:
według metody bezpośredniej
mechaniczne
urządzenie
pomiarowe
aparat
RTG
zdjęcie RTG
wynik
pomiaru
pacjent
według metody pośredniej na cyfrowo zapisanym obrazie
aparat
RTG
zdjęcie
RTG
algorytm
pomiaru
skaner
wynik
pomiaru
komputer
pacjent
oprogramowanie
własne
30
Metodyka wyznaczania szerokości szpary stawowej:
Przykładowe wykresy przekrojów stawów kolanowych w projekcji
przednio-tylnej
220
170
Stopnie szarości
180
Stopnie szarości
szerokość
szpary
stawowej
190
200
160
140
120
150
130
110
100
80
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
90
0
Odległość (mm)
f ( x )  c0  c1  x  c2  x 2  ...  cn  x n
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Odległość (mm)
gdzie: c0 , c1 , c2 , ... cn stałe
31
Okno początkowe programu pomiarowego:
32
Po wczytaniu obrazu do pamięci roboczej programu wykonywane
są zadane wcześniej przekształcenia wstępnej filtracji szumów
powstałych podczas procesu wykonywania i obróbki
fotochemicznej zdjęcia rentgenowskiego. Są to przekształcenia:
- filtr medianowy z otoczeniem [5 5];
- przekształcenie gamma z parametrem 0,75.
Następnie wykorzystując filtr gradientowy z operatorem
wyodrębniane są niektóre krawędzie na obrazie w celu
wydzielenia obszaru nasady bliższej kości piszczelowej.
Ze względu na występujące na wielu obrazach zniekształcenia w
postaci różnego rodzaju narośli (osteofitów) bądź rozrostów
chrzęstnych deformujących obraz kości piszczelowej operacja ta
jest wykonywana interakcyjnie.
33
Wydzielenie regionu nasady bliższej kości
piszczelowej:
34
Wskazanie kolana lewego bądź prawego:
35
Okno końcowe programu „Kolano” prezentujące
wyniki pomiarów:
36
Inny sposób prezentacji:
37
Schemat szacowania położenia badanych obszarów:
a
b
c
d
e
gdzie:
a, b, c, d – położenie granic szacowanych obszarów względem
brzegu przyśrodkowego nasady kości piszczelowej;
e – szerokość kości piszczelowej;
38
Ze względu na mogące wystąpić znaczące różnice wymiarów
anatomicznych w stawie kolanowym (co oszacowano dla zakresu
prawidłowych wartości szerokości szpary stawowej położenie
ocenianych obszarów wyznaczono względem szerokości nasady
bliższej kości piszczelowej. Ostatecznie wyznaczono obszary dla
przedziału przyśrodkowego (a/e÷b/e) oraz bocznego (c/e÷d/e).
m
SD
m+1SD
m-1SD
m+2SD
m-2SD
10,17
19,54
74,86
86,46
16,62
27,33
84,80
93,65
8,02
16,95
71,54
84,06
(%)
a/e
b/e
c/e
d/e
12,32
22,14
78,17
88,86
2,15
2,60
3,31
2,40
14,47
24,74
81,48
91,25
Można zatem stwierdzić, iż oszacowane wstępnie miejsca
pomiarowe bardzo dobrze korelują z obszarami małej zmienności
szerokości szpary stawu kolanowego.
39
Analiza statystyczna wyników pomiarów
szerokości szpar stawowych
Do badań prowadzonych wspólnie z radiologami i lekarzami
zakwalifikowano wstępnie 123 osoby płci żeńskiej w wieku powyżej 50 lat.
U każdego z pacjentów wykonano po 2 zdjęcia rentgenowskie, kolana
prawego i lewego w 2 seriach.
Dwa tory badań:
• pomiary wykonywane metodą bezpośrednią na zdjęciach rentgenowskich;
• pomiary wykonywane metodą pośrednią na cyfrowo zapisanych
radiogramach.
Pomiary te dotyczyły zarówno grupy osób zdrowych jak i chorych.
40
Analiza wyników pomiarów w grupie pacjentów
uznanych za zdrowych
Weryfikacja hipotezy o normalności funkcji gęstości prawdopodobieństwa
szerokości szpary stawowej w przedziałach bocznym i przyśrodkowym:
Część przyśrodkowa (zmienna P )
Chi-kwadrat = 2,956, df = 3, p = 0,398
Część boczna (zmienna B )
Chi-kwadrat = 0,137, df = 1, p = 0,711
30
Liczba obserwacji
Liczba obserwacji
30
20
10
0
3
4
5
6
7
8
9
10
20
10
0
3
4
5
Kategoria
6
7
8
9
Kategoria
Zakres prawidłowych wartości szerokości szpary stawowej można
wstępnie oszacować na:
•dla części bocznej stawu:
•dla części przyśrodkowej stawu:
4,82 do 7,30 mm
(4,5 do 7,5 mm)
4,22 do 6,10 mm
(4,0 do 6,5 mm)41
10
Zastosowanie metody pośredniej, o większej rozdzielczości, istotnie
wpłynęło na zwiększenie poziomu prawdopodobieństwa testowego
normalności rozkładu dla każdej badanej zmiennej:
Próby
PB1
PB2
Ręczna
Cyfrowa
0,146
0,388
0,052
0,328
LB1
LB2
PP1
PP2
Poziom prawdopodobieństwa testowego p
0,319
0,018
0,097
0,060
0,497
0,184
0,554
0,661
LP1
LP2
0,284
0,434
0,007
0,362
Szerokość szpary stawu kolanowego w populacji pacjentów
kwalifikowanych jako chorych podlega rozkładowi normalnemu
zarówno w przedziale bocznym jak i przyśrodkowym.
42
Analiza struktury beleczek w szyjce kości udowej:
43
Wpływ parametrów progowych na wynik binaryzacji - obraz
wyjściowy oraz efekt przekształcenia uzyskany przy różnych
wartościach progu:
Obraz wyjściowy
155
162
167
170
175
44
Etapy obróbki obrazu przekształceniami morfologicznymi:
1.
Inwersja
2.
Zamknięcie
3.
Otwarcie
5.
6.
7.
Obcięcie gałęzi Dylatacja
Ścienianie
bez dotykania
4.
Ścienianie
8.
Obcięcie gałęzi
45
9.
Zamknięcie
10.
Erozja
11a.
11b. 12.
Szkieletyzacja Obcięcie gałęzi
Graficzna prezentacja trajektorii przebiegu beleszek kostnych i ich
aproksymacja liniowa
46
Inne rozwiązanie:
Oryginał
e)
a)
b)
c)
f)
g)
h)
d)
i)
gdzie: a) mediana, b) zamknięcie, c) normalizacja, d) filtr uśredniający,
e) detekcja szczytów, f) otwarcie, g) negatyw, h) szkieletyzacja, i) obcinanie gałęzi
47
Analiza kierunkowości struktur kości:
Poprzez aproksymację liniową za pomocą metody najmniejszych
kwadratów, zaś prostą przedłużano na miednicę. Wynikiem analizy
było zakwalifikowanie prostej do trzech obszarów, w których
przecinała ona miednicę:
I - prosta aproksymująca strukturę beleczkową
przecinała miednicę w górnej jej części do stawu
krzyżowo-biodrowego,
II - prosta przecinała miednicę w obszarze stawu
krzyżowo-biodrowego,
III - prosta przecinała miednicę w obszarze poniżej
stawu krzyżowo-biodrowego.
48
Schemat:
49
Na radiogramie:
50
Wybrane inne przypadki:
51
52
53
Parametry anatomiczne obręczy miednicy:
54
55
56
57
58
Wybrane aspekty ochrony pacjenta przed
promieniowaniem rentgenowskim:
Zasady ochrony pacjenta przed nadmierną ekspozycją można
ująć w następujących punktach:
•
•
•
ograniczenie wielkości napromienionego pola,
•
stosowanie osłon i fartuchów ochronnych.
właściwa filtracja promieniowania,
właściwe dobranie parametrów elektrycznych
nastaw badania w celu uniknięcia powtarzania
ekspozycji,
59
Do oceny narażenia osób poddawanych zewnętrznej ekspozycji
na promieniowanie jonizujące najczęściej używa się trzech
wielkości:
•
kermy w powietrzu – zdefiniowanej stosunkiem sumy energii
kinetycznych naładowanych produktów oddziaływania do masy
ośrodka, wyrażanej w grejach (Gy) (dawniej zwana dawką
ekspozycyjną),
•
dawki pochłoniętej – zdefiniowanej stosunkiem energii
pochłoniętej w analizowanym obszarze ośrodka do jego masy,
wyrażanej w grejach (Gy),
•
dawki efektywnej – wyrażanej w sievertach (Sv) –
zdefiniowanej wzorem:
E   wR  wT  DT
R
T
60
gdzie:
DT – średnia wartość dawki pochłoniętej w narządzie „T”,
wR – wagowy czynnik promieniowania, dla którego według
zaleceń Międzynarodowej Komisji Ochrony Radiologicznej
(ICRP-International Commission on Radiological Protection)
dla promieniowania rentgenowskiego przyjmuje się wartość
jeden,
wT – wagowy czynnik narządu „T”, którego wartość kształtuje
się w granicach od 0,01 (dla skóry, powierzchni kości) do 0,12
(dla czerwonego szpiku kostnego, jelita grubego, płuc, żołądka)
oraz 0,2 (dla gonad), określa on wrażliwość narządów na
promieniowanie jonizujące.
61
Dawkę efektywną otrzymywaną przy wykonywaniu zdjęcia
rentgenowskiego stawu kolanowego oszacowano korzystając z
opisanej uprzednio zależności oraz przedstawionych poniżej
założeń:
•
wartość wagowego czynnika promieniowania
rentgenowskiego wR = 1,00,
•
wartość wagowego czynnika dla powierzchni kości i skóry
wynosi wKS = 0,01,
•
•
•
wartość wagowego czynnika dla mięśni wynosi wM = 0,05,
przyjęto wartość dawki pochłoniętej DKS = DM = 0,20 mGy,
przyjęto masę powierzchni kości i skóry oraz masę mięśni w
obszarze pierwotnego promieniowania rentgenowskiego mKS =
mM = 0,5 kg,
62
Zgodnie z powyższym w warunkach bardzo ostrożnego
szacowania dawki efektywnej, otrzymano jej wartość E =
0,012 mSv.
Przyjmując dawkę 1 mSv jako graniczną, przy której
narażenie pacjentów na stochastyczne skutki działania
promieniowania jonizującego określa się jako minimalne,
można stwierdzić, iż możliwe jest wykonanie około 80 zdjęć
rentgenowskich stawu kolanowego w ciągu jednego roku,
nie wywołując niestochastycznych skutków działania
promieniowania jonizującego.
63
Urządzenia rentgenowskie dedykowane weterynarii:
Przygotowanie psa do zdjęcia klatki piersiowej
pozycja grzbietowo – brzuszna
pozycja boczna
64
Przygotowanie do zdjęcia RTG palca lewej kończyny miednicznej
konia w Klinice Koni SGGW w Warszawie
65
Projekcja boczna palca
konia, lewa kończyna
miedniczna.
Prawidłowy obraz RTG jamy
brzusznej kota, zdjęcie profilowe:
1 - bańka gazowa żołądka, 2 – prawa
nerka, 3 – lewa nerka. 4 – pęcherz
moczowy, 5 – jelita, 6 – śledziona,
7 – wątroba
66
Rezonans Magnetyczny MRI
67
Obrazowanie tą techniką bazuje na wykorzystaniu właściwości fal
radiowych, silnego pola magnetycznego oraz właściwości
magnetyczne jąder atomu wodoru – protonów, do tworzenia
czytelnych i szczegółowych obrazów organów wewnętrznych i
tkanek. MRI stała się bardzo pomocna w diagnozowaniu np. guzów
mózgu, jak również oczu czy ucha wewnętrznego.
Nie można jednak badać pacjentów z:
•
•
•
•
•
rozrusznikami serca,
implantami słuchawkowymi,
metalowymi klipsami naczyniowymi,
endoprotezami
oraz wszystkimi materiałami metalicznymi, które w polu
magnetycznym mogą się przemieścić lub nagrzać i
spowodować obrażenia sąsiadujących z nimi tkanek.
68
W skład aparatury rezonansu magnetycznego wchodzą:
•
magnes (np. elektromagnes nadprzewodzący, oporowy lub
magnes stały),
•
•
•
•
cewki pola gradientowego,
nadajnik z cewkami nadawczymi,
odbiornik z cewkami odbiorczymi,
system komputerowy.
Sercem aparatury MRI jest impulsowy spektrometr cyfrowy, który
kształtuje sekwencje impulsów pobudzających, kontroluje proces
odbioru sygnału oraz analizuje widmo sygnału.
69
Schemat tomografu MRI w przekroju
a) cewka główna,
b) cewka nadawczo odbiorcza,
c) cewki korekcyjne,
d) cewki korekcyjne
70
Elektromagnes nadprzewodzący – stanowi element
umożliwiający wytworzenie niemal jednorodnego pola
magnetycznego o indukcji od 0,4[T] do 3[T] w dużym obszarze
przestrzeni.
Zwoje elektromagnesu zbudowane są z nadprzewodnika, stopu
niobu z tytanem. Zamknięte są wewnątrz naczyń Dewara
zawierających ciekły hel (dla wytworzenia zjawiska
nadprzewodnictwa wspomnianego stopu).
Poziom szumu elektromagnesu jest bliski zeru dzięki
bezoporowemu przewodzeniu prądu. Utrzymanie stanu
nadprzewodzenia zwojów warunkuje prawidłową pracę
elektromagnesu.
71
Obrazy uzyskane techniką MRI
a) kolano
b) kręgosłup
72
c) głowa w płaszczyźnie
poprzecznej
d) głowa w płaszczyźnie
strzałkowej
73
Zasada powstawania obrazu
Atomy zbudowane są z jądra atomowego i powłoki atomowej z
krążącymi elektronami. W skład jądra wchodzą protony i neutrony, a
w przypadku jądra atomu wodoru – tylko protony o dodatnim ładunku
elektrycznym. Protony dokonują obrotu wokół własnej osi, a zatem
posiadają moment pędu, tzw. spin. Z kolei z ruchem ładunku związane
jest powstawanie momentu magnetycznego, czyli własnego pola
magnetycznego. Normalnie kierunki i zwroty momentów
magnetycznych poszczególnych protonów są przypadkowe,
nieuporządkowane. Pod wpływem silnego, stałego, zewnętrznego pola
magnetycznego cewki aparatu MRI, momenty magnetyczne protonów
ustawiają się równolegle lub antyrównolegle względem kierunku tego
pola (magnetyzacja podłużna). To zewnętrzne pole magnetyczne
oddziałuje na momenty magnetyczne protonów jąder atomu wodoru.
Występują one w ciele ludzkim przede wszystkim w wodzie.
74
Pozytonowa Tomografia Emisyjna PET
75