Urządzenia do planowania radioterapii (Symulatory i TK)
Plan wykładu Historia Zasada działanie symulatora Zasada działania TK Rola i miejsce urządzeń w procesie planowania radioterapii.
Historia W. C. Roentgen (1845-1923)
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.
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.
Działanie symulatora Promieniowanie hamowania Promieniowanie charakterystyczne
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
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
Działanie symulatora
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
Działanie symulatora
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.
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.
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.
Działanie tomografu komputerowego Tomograf I generacji
Działanie tomografu komputerowego Tomograf II generacji
Działanie tomografu komputerowego Tomograf III generacji
Działanie tomografu komputerowego Tomograf IV generacji
Działanie tomografu komputerowego Skanery ultraszybkie Systemy DSR (60 cykli na sekundę, cylinder 38x24cm) Systemy CV Zastosowanie np. do celu obrazowania bijącego serca
Działanie tomografu komputerowego Tomografia spiralna
Działanie tomografu komputerowego Skanery z detektorami wielowarstwowymi
Działanie tomografu komputerowego Typowe wartości parametrów technicznych RTK III generacji Parametry gantry: Geometria - typ skanera: Rotate-rotate (III Generacja) Liczba detektorów: 500..850 Czas skanowania (360 ): 1..5 [s] Grubość skanowanego przekroju [mm]: min 0.6..2 ; max 10 Szerokość (kąt) wachlarzowej wiązki promieniowania: 49.. 60 Kąt pochylenia gantry [ ]: 20.. 30 Masa gantry [kg] 900..3000 Średnica otworu gantry [cm]: 55..60 Lokalizator skanu:światło lasera lub żarówki Parametry lampy rentgenowskiej: Pojemność cieplna anody lampy [HU]: 350,000.. 3,500,500 Rozpraszanie ciepła [HU/min]: 75,000.. 850,000 Chłodzenie lampy: Olejem lub powietrzem Tube focal spot [mm]: 0.6x0.6.. 0.9x1 gdzie:[hu] - Heat Unit - jednostka ciepła. Parametry generatora: Moc [kw]: 15..50 Zakres szczytowych napięć [kvp]: 80..140 Prąd [ma]: 40..160, 10..400 Wydajność : Minimalny czas pomiędzy kolejnymi skanami [sek]: 1..4 Częstotliwość skanowania [skan/min]: 9.. 30 Rozdz. najw. kontrastu [lp/cm]:12..15-0% MTF 5..8-50% MTF Low contrast res. [mm]x[%] przy <4 radach: 2.5..3mm x 0.25..0.3% szum [%] przy < 4 radów: 0.3%..0.35% Gdzie: MTF - Modulation Transfer Function
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 ).
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;
Działanie tomografu komputerowego Metoda wstecznej projekcji
Działanie tomografu komputerowego Metoda wstecznej projekcji
Działanie tomografu komputerowego Metoda wstecznej projekcji
Działanie tomografu komputerowego Wizualizacja HU µ tkanki µ wody = 1000 µ wody
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 0.2-0.3 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
Rola urządzeń w planowaniu RT Brachyterapia Konsultacja lekarska (ustalenia terapeutyczne) Założenie aplikatorów
Rola urządzeń w planowaniu RT Brachyterapia
Rola urządzeń w planowaniu RT Brachyterapia
Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 2D
Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 2D
Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 2D
Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 3D
Rola urządzeń w planowaniu RT Teleterapia 3D