Rodzaje badań obrazowych i ich podstawy teoretyczne
advertisement
Rodzaje badań obrazowych i ich podstawy teoretyczne dr n. med. Jolanta Meller Podstawy fizyczne diagnostyki obrazowej • • • • Rentgenodiagnostyka Ultrasonografia Rezonans magnetyczny Scyntygrafia Rentgenodiagnostyka 1 Promienie rentgenowskie (rtg) • rozchodzą się w postaci fal - teoria falowa (nm) • są wysyłane z miejsca powstania w postaci cząsteczek (kwantów) energii nazywanych fotonami (eV) Powstawanie promieni rentgenowskich Właściwości promieniowania rentgenowskiego • Zmniejsza swoje natężenie z kwadratem odległości • Ulega osłabieniu przenikając przez materię (pochłanianie i rozpraszanie) • Wywołuje jonizację materii • Wywołuje zjawisko luminescencji • Działa na emulsję fotograficzną • Ma działanie biologiczne 2 Aparat rentgenowski • Jedna lub więcej lamp rentgenowskich • Generator rentgenowski • Urządzenie umożliwiające przeprowadzenie badań Urządzenia do diagnostyki rentgenowskiej Ochrona pacjenta przed promieniowaniem rentgenowskim • • • • Filtry Uciskadła Przesłony głębinowe Kratka przeciwrozproszeniowa 3 Przesłona głębinowa • Dzięki oświetleniu pola badania ogranicza wiązkę promieniowania użytecznego zgodnie z potrzebami • Zmniejsza ilość promieniowania rozproszonego • Wskazuje przebieg promienia środkowego wiązki, przez co ułatwia właściwe ukierunkowanie przebiegu promieni w stosunku do obiektu badania Zwalczanie promieniowania rozproszonego Systemy obrazowania w rentgenodiagnostyce • Konwencjonalne zdjęcia rentgenowskie (kontrast, ostrość, rozdzielczość) • • • • Radiografia cyfrowa Prześwietlenie Radiologiczne badania czynnościowe Tomografia komputerowa 4 Radiologia cyfrowa • Zamiast analogowych sposobów zapisu obrazu (błona rtg) folia/płyta pamięciowa (cyfrowy zapis obrazu) • Odczyt za pomocą skanera laserowego Radiologia cyfrowa • Radiologiczny system informatyczny • Cyfrowy system archiwizacji i przesyłania obrazów • Szpitalny system informatyczny • Intranet (sieć wewnętrzna) i internet (sieć zewnętrzna) zapewniające łączność między stanowiskami wewnątrz i na zewnątrz szpitala Różnice między analogowym i cyfrowym zapisem obrazu • Technika analogowa: tonacja i intensywność zabarwienia różnych obszarów obrazu zmieniają się w sposób ciągły (malarstwo) • Jinyoung Shin 5 Różnice między analogowym i cyfrowym zapisem obrazu Różnice między analogowym i cyfrowym zapisem obrazu • Kopiowanie mozaiki wydaje się łatwiejsze, pod warunkiem, że znamy liczbę jej poszczególnych elementów ( pikseli), ich barwę (głębia obrazu) oraz pozycję każdego elementu w matrycy Stanowiska pracy w cyfrowym zakładzie radiologii • Stanowisko do konwencjonalnych badań radiologicznych (fosforowa płyta pamięciowa zamiast folii, skaner laserowy, komputer sprzężony z siecią) • Stanowisko prezentacji i opisu badań • Cyfrowe archiwum 6 Tomografia komputerowa • Lampa rtg emitująca promienie X porusza się ruchem okrężnym wokół badanego obiektu • Zmiany natężenia promieniowania rejestrowane są za pomocą detektorów umieszczonych na obwodzie układu • Elektroniczne przetwarzanie danych i rekonstrukcja obrazu Tomograf komputerowy Zalety TK • Badanie nieinwazyjne • Przedstawienie obrazów w płaszczyźnie poprzecznej (przedstawienie przekrojów ciała ludzkiego) • Dokładniejsze przestrzenne umiejscowienie zmian dzięki zastosowaniu rekonstrukcji obrazu (pozwala uwidocznić niedostępne dotychczas badaniu tkanki miękkie, z jakich głównie są zbudowane narządy człowieka np. mózg, wątroba, trzustka) • Pomiar nowego parametru tj. współczynnika osłabienia promieniowania X • Wzmocnienie kontrastu • Wysoka rozdzielczość 7 Wady TK • Badanie TK wymaga by chory w ciągu 30-45 minut pozostawał w przymusowej pozycji leżącej na plecach w całkowitym spokoju • Pacjenci niespokojni, z zaburzeniami świadomości, dzieci wymagają badania w znieczuleniu ogólnym • Chory przed badaniem powinien być co najmniej 6 godz. na czczo • Konieczność podania kontrastu (Uropolina, strzykawki, igły, wenflon) • Obecność lekarza Systemy TK • Tradycyjny – stół z pacjentem jest przesuwany skokami, obrazuje kolejno po sobie następujące przekroje ciała. Między ekspozycjami pacjent swobodnie oddycha. • Spiralna TK – ciągła rotacja lampy i automatyczny stały, przesuw stołu. Badania odbywają się w fazie bezdechu (znaczne skrócenie czasu badania, większe możliwości przetwarzania obrazu np. prezentacja trójwymiarowa) • Wielorzędowa TK – na obwodzie okoła zamiast jednego szeregu umieszcza się detektory w kilku/kilkunastu równoległych do siebie rzędach. Pozwala to w czasie jednego obrotu lampy uzyskać kilka/kilkanaście przekrojów ciała 8 Ultrasonografia Zalety USG • Badanie nieinwazyjne • Uwidocznienie narządów i tkanek miękkich bez użycia środków cieniujących • Określenie wymiarów badanych narządów i głębokości ich położenia • Oglądanie narządów w ruchu • Uzyskanie informacji o przepływach krwi Zasada działania USG Nadajnik fal ultradźwiękowych Przetwornik echo Efekt piezoelektryczny 9 Fale ultradźwiękowe • Fale akustyczne • W tkankach miękkich rozchodzą się w postaci fal podłużnych • Prędkość dźwięku w tkankach, z wyjątkiem kości, tk. tłuszczowej i soczewki oka, jest w przybliżeniu stała (1540 m/s) • W tkankach ulegają odbiciu, załamaniu, rozproszeniu, absorpcji i tłumieniu Formy obrazowania Prezentacja M (jednowymiarowa) Formy obrazowania Prezentacja B (dwuwymiarowa) 10 Ultrasonografia dopplerowska Zjawisko Dopplera - polega na zmianie częstotliwości źródła (tkanki odbijające falę UV) sygnału poruszającego się względem obserwatora (sondy) - powstaje sygnał dopplerowski, którego częstotliwość jest proporcjonalna do prędkości Podstawowe metody dopplerowskie badania przepływu • Metoda fali ciągłej • Metoda impulsowa (bramka) • Metoda kodowania kolorem Ultrasonografia dopplerowska kodowana kolorem 11 Technika rezonansu magnetycznego Metoda polega na wzbudzaniu spinów jądrowych znajdujących się w zewnętrznym polu magnetycznym a następnie na rejestracji promieniowania elektromagnetycznego powstającego na skutek zjawisk relaksacji, gdzie przez relaksację rozumiemy powrót układu spinów jądrowych do stanu równowagi termodynamicznej Technika rezonansu magnetycznego cd. • Sygnał wytwarzają przede wszystkim woksele bogate w swobodne jądra wodoru Technika rezonansu magnetycznego cd. • Obszary o małej magnetyzacji , generujące słaby sygnał echa, będą ciemniejsze. • Obszary o większej magnetyzacji poprzecznej, wytwarzające większe sygnały echa będą jaśniejsze (hiperintensywne) 12 Technika rezonansu magnetycznego cd. • Obrazy T1 zależne: hiperintensywność sygnału • Obrazy T2 zależne: hipointensywność Rezonans magnetyczny Badanie za pomocą MRI polega na: • umieszczeniu badanego obiektu w stałym silnym polu magnetycznym • poddaniu badanego działaniu fali radiowej • odebraniu impulsów radiowych z ciała badanego • przetworzeniu uzyskanych impulsów na obraz przedstawiany na monitorze 13 Ciało pacjenta w trakcie badania MRI jest poddane działaniu: • stałego pola magnetycznego o zakresie 0,3-4 T • zmiennego pola magnetycznego • fal radiowych o zakresie UKF • fal dźwiękowych Przeciwwskazania do badania MRI Bezwzględne - rozrusznik serca - defibrylatory, implanty ślimakowe, pompy infuzyjne, stymulatory wzrostu kości i inne urządzenia uruchamiane elektrycznie, elektronicznie, mechanicznie oraz elektrody dosercowe - klipsy z metali ferromagnetycznych na naczynia - metaliczne ciało obce gałki ocznej Względne - klaustrofobia - ciąża (I trymestr) Zalety badania za pomocą MRI • Diagnostyka nieinwazyjna, brak narażenia na promieniowanie jonizujące • Obrazowanie w dowolnej płaszczyźnie • Doskonała rozdzielczość przestrzenna i kontrastowość, zwłaszcza dla tk. miękkich • Wysoka czułość • Duże pole widzenia • Krew, płyn stają się naturalnym endogennym środkiem kontrastowym (angiografia MR) • Możliwość oceny produktów rozpadu Hb • Możliwość obrazowania wielokierunkowego (morfologicznego, funkcjonalnego) 14 Wady badania za pomocą MRI • Długi czas badania - konieczność sedacji, znieczulenia ogólnego u małych dzieci, chorych cierpiących, z utrudnionym kontaktem, ruchami mimowolnymi, klaustrofobią (konieczność monitorowania funkcji życiowych, konieczność bramkowania oddechu i akcji serca przy badaniu kl. piersiowej i j. brzusznej) • Wysoki koszt badania • Niewielka dostępność • Niska czułość przy wykrywaniu zwapnień Medycyna nuklearna • Wykorzystuje promieniotwórczość pierwiastków w celach diagnostycznych i leczniczych • Do celów medycznych używane są izotopy promieniotwórcze emitujące promieniowanie beta (silnie pochłaniane w tkankach, w terapii) i gamma (w diagnostyce obrazowej) Badania scyntygraficzne 15 Badania scyntygraficzne • Umożliwiają zobrazowanie funkcji narządów, nie przedstawiają jednak obrazu anatomicznego badanej struktury Badania scyntygraficzne • Wprowadzenie substancji promieniotwórczej do tkanek i narządów • Rejestracja promieniowania za pomocą detektorów umieszczonych poza badanym obiektem Pierwiastki promieniotwórcze najczęściej stosowane w diagnostyce obrazowej 16 Radiofarmaceutyki • Kompleks izotopu i substancji nieaktywnej Zjawisko scyntylacyjne Kwanty gamma Kryształ jodku sodu Elektron wtórny Seria błysków światła widzialnego (zjawisko scyntylacyjne) Impulsy elektryczne Aparatura diagnostyczna • Gammakamera (kamera scyntygraficzna) • Kamera pozytonowa (PET) Pozytony – cząsteczki o wielkości elektronów zawierające jednak dodatni ładunek elektryczny, emitowane przez jądra radioizotopów 17 Pozytonowa tomografia emisyjna • Wykorzystuje techniki radioizotopowe do oceny procesów metabolicznych w organizmie (oparta głównie na metabolizmie glukozy) • Zastosowanie w onkologii, kardiologii, neurologii Zalety badania scyntygraficznego • • • • • Nieinwazyjność Łatwość wykonania Powtarzalność Niewielka szkodliwość Większość badań nie wymaga żadnego przygotowania ze strony pacjenta Przeciwwskazania do badań izotopowych • Ciąża i okres laktacji 18 19
