Urządzenia do planowania radioterapii (Symulatory i TK)

Transkrypt

1 Urządzenia do planowania radioterapii (Symulatory i TK)

2 Plan wykładu Historia Zasada działanie symulatora Zasada działania TK Rola i miejsce urządzeń w procesie planowania radioterapii.

3 Historia W. C. Roentgen ( )

4 Działanie symulatora Radiografia konwencjonalna - ekspozycja pacjenta na promieniowanie X. Otrzymywany obraz jest "cieniem" pacjenta. Obraz uzyskiwany jest za pomocą kliszy fotoczułej, cyfrowej płyty obrazującej lub metody fluoroskopowej. Fluoroskopia - techniką tworzenia "żywych" obrazów promieniowanie ekran fluorescencyjny (wzmacniacz obrazu) kamerą telewizyjną. Angiografia - do badania układu krążenia. Technika z użyciem kontrastu.

5 Działanie symulatora Promieniowanie X jest promieniowaniem elektromagnetycznym wytwarza jony materii wybijając z powłok atomów elektrony (jonizuje) Promieniowanie X można wytwarzać w wyniku bombardowania rozpędzonymi ładunkami (np. elektronami) tarczy. W rezultacie powstają dwa rodzaje promieniowania określane jako: ciągłe (promieniowanie hamowania) charakterystyczne. Wytwarzanie promieniowanie rentgenowskiego jest z konwersją energii kinetycznej elektronu na energię promieniowania.

6 Działanie symulatora Promieniowanie hamowania Promieniowanie charakterystyczne

7 Działanie symulatora Współczynnik konwersji K = kze 0 Anoda powinna posiadać cechy: 1. Wysoka liczba atomowa Z pierwiastków, 2. Wysoka temperatura topnienia T top, 3. Niskie ciśnienie parowania P par. Źródło promieniowania powinno być punktowe

8 Działanie symulatora około 1 do 4% promieniowania pierwotnego dociera do detektora kratka przeciw-rozproszeniową czułość klisz bezpośrednio na promieniowanie X jest bardzo mała stosuje się ekrany luminescencyjne fluorescencja i fosforescencja

9 Działanie symulatora

10 Działanie symulatora Ogranicznik nadaje odpowiedniego kształtu wiązki promieniowania. Ogranicznik stały - ołowiana blachy z wyciętym dowolnego kształtu otworem, Ogranicznik nastawny Ogranicznik głębinowy - regulacja kształtu wiązki promieniowania odbywa się za pomocą układu co najmniej dwóch sprzężonych ograniczników nastawnych znajdujących się w różnych odległościach od ogniska Filtr - zmienia widmo promieniowania X za pomocą ośrodka pochłaniającego. Filtr własny - obudowa samej lampy Filtr dodatkowy - absorpcyjny, charakterystyczny lub kompensacyjny. Filtr absorpcyjny - Jest to metalowa płytka (absorber) włożona w poprzek wiązki w celu pochłonięcia promieniowania miękkiego. Filtr charakterystyczny (selektywny) - do wyeksponowania promieniowania charakterystycznego Filtr kompensacyjny - celu wytworzenia nierównomiernej wiązki promieniowania

11 Działanie symulatora

12 Działanie tomografu komputerowego 1896 godne uwagi Doświadczenie Thompsona. W 1971 roku G.N. Hounsfield ogłosił stworzenie nowego systemu diagnostyki medycznej, który nazwał "Computed Axial Transverse Scanning". Zaprezentował zdjęcie Rtg będące przekrojem głowy prezentujące rozdzielone poprzez odcienie szarości tkanki Pierwsze zastosowanie kliniczne tomografu komputerowego miało miejsce w 1972r.

13 Działanie tomografu komputerowego Podstawe elementy Rentgenowskiego Tomografu Komputerowego: gantry - główny element urządzenia, stół, na którym układany jest badany pacjent, komputer (komputery system lampy rentgenowskiej i kolimatora, system detektorów, układ obracający, przetwornica wysokiego napięcia zasilająca lampę rentgenowską.

14 Działanie tomografu komputerowego Obecnie w urządzeniach RTK stosowane są dwa typy detektorów. Detektory gazowe - ksenonowe, w których sygnałem wyjściowym jest prąd proporcjonalny do natężenia promieniowania jonizującego atomy gazu. Detektory półprzewodnikowe (ang. solid state detectors) cezowe lub kadmowo-wolframowe. Detektory te pod wpływem promieniowania rentgenowskiego emitują światło widzialne, które z kolei za pomocą fotodetektorów półprzewodnikowych zamieniane jest na sygnał elektryczny. Zamiast pojedynczych fotoelementów w detektorze może być zastosowany liniowy analizator obrazu ze sprzężeniem ładunkowym CCD (charge-transfer device), zawierający sieć fotoelementów MOS na wspólnym podłożu krzemowym.

15 Działanie tomografu komputerowego Tomograf I generacji

16 Działanie tomografu komputerowego Tomograf II generacji

17 Działanie tomografu komputerowego Tomograf III generacji

18 Działanie tomografu komputerowego Tomograf IV generacji

19 Działanie tomografu komputerowego Skanery ultraszybkie Systemy DSR (60 cykli na sekundę, cylinder 38x24cm) Systemy CV Zastosowanie np. do celu obrazowania bijącego serca

20 Działanie tomografu komputerowego Tomografia spiralna

21 Działanie tomografu komputerowego Skanery z detektorami wielowarstwowymi

22 Działanie tomografu komputerowego Typowe wartości parametrów technicznych RTK III generacji Parametry gantry: Geometria - typ skanera: Rotate-rotate (III Generacja) Liczba detektorów: Czas skanowania (360 ): 1..5 [s] Grubość skanowanego przekroju [mm]: min ; max 10 Szerokość (kąt) wachlarzowej wiązki promieniowania: Kąt pochylenia gantry [ ]: Masa gantry [kg] Średnica otworu gantry [cm]: Lokalizator skanu:światło lasera lub żarówki Parametry lampy rentgenowskiej: Pojemność cieplna anody lampy [HU]: 350, ,500,500 Rozpraszanie ciepła [HU/min]: 75, ,000 Chłodzenie lampy: Olejem lub powietrzem Tube focal spot [mm]: 0.6x x1 gdzie:[hu] - Heat Unit - jednostka ciepła. Parametry generatora: Moc [kw]: Zakres szczytowych napięć [kvp]: Prąd [ma]: , Wydajność : Minimalny czas pomiędzy kolejnymi skanami [sek]: 1..4 Częstotliwość skanowania [skan/min]: Rozdz. najw. kontrastu [lp/cm]: % MTF % MTF Low contrast res. [mm]x[%] przy <4 radach: mm x % szum [%] przy < 4 radów: 0.3%..0.35% Gdzie: MTF - Modulation Transfer Function

23 Działanie tomografu komputerowego Tomografia komputerowa jest systemem pośredniego obrazowania. Obraz uzyskiwany jest na drodze obliczeń matematycznych (rekonstrukcja obrazu). Liczne metody algebraiczne, iteracyjne, Fouriera, filtrowany rzut wsteczny ( projekcja ).

24 Działanie tomografu komputerowego Metoda algebraiczna o123=8; o456=12; o8=8; o3=4; o159=12; o7=4; o26=4; o48=4; o1=2; o753=16; o9=2; o42=4; o86=4 projekcja nr 1: o1+o2+o3=8; o4+o5+o6=12; o7+o8+o9=8;

25 Działanie tomografu komputerowego Metoda wstecznej projekcji

26 Działanie tomografu komputerowego Metoda wstecznej projekcji

27 Działanie tomografu komputerowego Metoda wstecznej projekcji

28 Działanie tomografu komputerowego Wizualizacja HU µ tkanki µ wody = 1000 µ wody

29 Działanie tomografu komputerowego Jakość obrazów CT zależy od: parametry źródła promieniowania, dawkę promieniowania, liczbę pomiarów (liczba kanałów pomiarowych / detektorów), jakość detektorów, stosowaną metodę rekonstrukcji obrazu, rozmiar siatki obrazu, występowanie artefaktów. Rozdzielczości przestrzenne CT są rzędu mm. Artefakty: skończony rozmiar źródła promieniowania i detektorów rozmycie obszarów (partial volume averaging) filtracja cyfrowa obrazów. ruch obiektu echo obiektów (np. przy występowaniu el. metalowych) smugi w obrazie małym krokiem rekonstrukcji (efekt schodkowy) z polichromatycznością wiązki promieniowania

30 Rola urządzeń w planowaniu RT Brachyterapia Konsultacja lekarska (ustalenia terapeutyczne) Założenie aplikatorów

31 Rola urządzeń w planowaniu RT Brachyterapia

32 Rola urządzeń w planowaniu RT Brachyterapia

33 Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 2D

34 Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 2D

35 Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 2D

36 Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 3D

37 Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 3D