RADIOLOGIA I PODSTAWY TEORETYCZNE BADAŃ OBRAZOWYCH RTG, TK Promieniowanie rentgenowskie jest rodzajem promieniowania elektromagnetycznego. Rozchodzi się w przestrzeni jak fale, ale reaguje z materią jak cząstki (dualizm korpuskularno falowy). Rozchodzi się jako kwanty energii fotony. Promienie takie powstają w lampie rentgenowskiej, której podstawą jest szklana bańka próżniowa, zawierająca dwie elektrody: ujemna (katoda) cienki spiralny drut wolframowy, tzw. włókno żarzenia pod wpływem wysokiego napięcie włókno rozgrzewa się do 2200 oc i dochodzi do termoemisji elektronów dodatnia (anoda) blok miedziowy z wtopionym krążkiem, stanowiącym top b. odporny na temperaturę i czynniki mechaniczne Do elektrod podłącza się wysokie napięcie, przez co z katody wyrzucane są elektrony, które przebiegają do anody i ulegają wyhamowaniu na ognisku lampy. W wyniku tego energia elektronów zostaje zamieniona na ciepło (99 %) i promieniowanie rentgenowskie (1 %). Emitowane promieniowanie składa się z promieni hamowania i promieni charakterystycznych. Te pierwsze posiadają widmo ciągłe, drugie zaś skokowe (dyskretne, o określonej długości fali (λ) zależnej od struktury atomowej materiału tworzącego ognisko). Promieniowanie charakterystyczne odgrywa istotną rolę w mammografii. Jakość promieniowania zależy od napięcie szczytowego (U), natomiast ilość od natężenia prądu (I). Jak wcześniej wspomniano, promieniowane rentgenowskie oddziałuje z materią. Zachodzi to na 3 sposoby: rozpraszanie spójne foton uderzając w atom wprawia jego elektrony w drgania z częstotliwością spójną z jego częstotliwością, po czym wyemitowany zostaje nowy foton o zmienionym kierunku, ale takiej samej długości fali; zachodzi to bez jonizacji atomu zjawisko fotoelektryczne energia fotonu przekracza energię wiązania powłoki, wobec czego elektron (tzw. fotoelektron) zostaje wytrącony poza atom; powstają zatem 2 jony następuje jonizacja; na miejsce wybitego fotoelektronu wchodzi elektron z wyższe powłoki, wskutek czego emitowane jest promieniowanie charakterystyczne; zjawisko to odgrywa istotną rolę w pochłanianiu promieniowania rozpraszanie (zjawisko) Comptona energia fotonu przewyższa energię wiązania powłoki na tyle, że poza wyrzuceniem elektronu poza atom powstaje nowy foton o zmienionym kierunku i większej długości fali; atom staje się jonem następuje jonizacja promieniowanie może oddziaływać z materią również na inne sposoby np. zjawisko tworzenia par czy rozpadu jąder jednak nie występują one przy zakresach energii używanych w diagnostyce medycznej właściwości promieniowania rentgenowskiego: jego natężenie maleje wraz z kwadratem odległości od ogniska odległość jest najlepszą ochroną przed promieniowaniem podczas przenikania przez materię ulega osłabieni wskutek pochłaniania i rozpraszania; pochłanianie zależy gł. od efektu fotoelektrycznego, który z kolei jest zależny od liczby atomowej (Z); dlatego tkanki miękkie wytwarzają b. mało fotoelektronów, natomiast kości znacznie więcej, stąd różnice w obrazie RTG pomiędzy powietrzem, tkankami miękkimi i kością; promieniowanie rozproszone nie bierze udziału w tworzeniu obrazu RTG, a wręcz przeciwnie pogarsza jego jakość przez poszarzanie; promieniowanie miękkie (< 70 kv) powoduje gł. pochłanianie, natomiast twarde (> 100 kv) powoduje duże rozpraszanie; osłabienie zależy od energii promieniowania (w/w), efektywnej liczby atomowej, względnej gęstości oraz grubości materiału podczas oddziaływania wywołuje jonizację atomów i związków chemicznych biologicznie jest to zjawisko niekorzystne, technicznie użyteczne do określania ilości promieniowania do dobrej ekspozycji wywołuje luminescencję pewne związki chemiczne pod wpływem promieniowania RTG emitują światło widzialne zjawisko to wykorzystuje się do wzmacniania obrazu działanie fotograficzne zaczernianie błony światłoczułej działanie biologiczne dz. destrukcyjne, wykorzystywane w RTH onkologicznej Aparat rentgenowski składa się z: jednej lub więcej lamp, generatora oraz urządzeń umożliwiających przeprowadzenie badań.
Lampa obecnie stosuje się lampy dwuogniskowe z wirującą anodą. Katoda zawiera 2 włókna, różniące się długością, umieszczone na dnie skupiającej je czaszy. Wirująca anoda osadzona jest na osi odprowadzającej ciepło (Mo + grafit), a pokryta odpornym stopem (W + Re). Elektrony padają na prostokątną część talerza, zwaną ogniskiem rzeczywistym, natomiast wiązka promieniowania ma kształt (przekrój) kwadratowy, określany jako ognisko optyczne zawsze mniejsze od rzeczywistego. Dzięki wirowaniu anody elektrony padają wciąż na inne miejsca talerza, co zmniejsza wymiary i zwiększa moc ogniska oraz usprawnia odprowadzanie ciepła. Moc zależy proporcjonalnie od częstości obrotów (obecnie 3 17 tys. / min.). Lampa zamknięta jest w metalowym kołpaku, wypełnionym specjalnym olejem, pełniącym funkcje izolacyjne. 2 kable łączą ją z generatorem. Generator to zespół urządzeń zaopatrujących lampę w prąd, m. in.: transformatory, prostownik, zegary i stolik rozdzielczy. Generator dostarcza prądu do żarzenia katody (niskie napięcie 10 20 V), prostuje napięcie (półprzewodnik Se/Si), dostarcza lampie prądu o wysokim napięciu (25 150 kv) oraz steruje całym aparatem. Zegary: mechaniczny (> 250 ms), synchroniczny (1 250 ms), elektroniczne (< 1 ms). Stolik zawiera: włącznik prądu, regulatory parametrów prądu (U, I), zegary, przełączniki lamp i ich ognisk. Urządzenia do diagnostyki RTG: aparat RTG składa się z dwóch niezależnych części: ścianki do prześwietleń z lampą i zestawem wzmacniacz obrazu telewizja oraz stołu do zdjęć z pozycji poziomej i statywu do zdjęć w pozycji pionowej wraz z lampą. Stół, statyw i ścianka mają przesuwalne kratki p/rozproszeniowe. Wzmacniacz pozwala na zastosowanie kamer, a telewizja magnetowidu. Istnieją również aparaty do badań specjalistycznych: serca i naczyń, dzieci, mammografii, zębów, do zdjęć przy łóżku chorego. Ochrona pacjenta przed promieniowaniem: przesłona głębinowa oświetla pole badania, przez co ogranicza wiązkę promieni, zmniejsza ilość promieniowania rozproszonego i wskazuje przebieg promienia środkowego, co ułatwia ustawienie filtry pochłaniają fotony o długich falach, nie tworzące obrazu RTG z racji pochłaniania przez skórę pacjenta; < 50 kv szkło lampy, olej i okienko bakelitowe; 50 70 kv filtr aluminiowy 0,5 mm; > 70 kv filtr aluminiowy 1,5 mm; dawka przyjmowana przez skórę zmniejsza się dzięki temu o 80 % kratka p/rozproszeniowa listewki ołowiane poprzedzielane substancją dobrze przepuszczającą promieniowanie RTG; kratki muszą być używane do wszystkich zdjęć grubszych części ciała uciskadła i pasy gł. w diagnostyce jamy brzusznej i piersi Systemy obrazowania zdjęcia konwencjonalne, radiologia cyfrowa, prześwietlenia, badania czynnościowe, TK. Zdjęcia konwencjonalne promienie po przejściu przez ciało padają na powierzchnię błony RTG (podłoże + emulsja tj. zawiesina AgBr i AgI w żelatynie) zawartej w kasecie. We wnętrzu kasety znajdują się błony wzmacniające z warstwą luminoforu (dawniej CaWO 4, obecnie związki metali ziem rzadkich): od wielkości ziarna luminoforu zależy jakość zdjęcia i dawka promieniowania. Folie wzmacniające zamieniają padające na nie promieniowanie RTG na światło widzialne, przez co zwiększają efekt naświetlenia emulsji fotograficznej. Po naświetleniu błona jest wywoływana, utrwalana, płukana i suszona. Kontrast zaczernienie poszczególnych pól, odpowiadających różnicom gęstości tkanek zależy od: jakości promieniowania, budowy przedmiotu, czułości błony, rodzaju folii wzmacniających, ilości promieniowania rozproszonego oraz stopnia zadymienia błony. Ostrość zdolność do dobrego zarysowania granic części składowych przedmiotu. Wyróżnia się 4 rodzaje nieostrości: geometryczna rośnie wraz ze wzrostem rozmiarów ogniska optycznego lampy fotograficzna rośnie wraz ze wzrostem współczynnika wzmocnienia folii oraz czułości błony zależnej od rozmiaru ziarna luminoforu folii ruchowa maleje wraz ze skróceniem czasu naświetlania zależna od promieniowania rozproszonego Rozdzielczość zdolność do oddzielnego uwidocznienia blisko położonych szczegółów. Folie wzmacniające nieznacznie osłabiają rozdzielczość błony. Radiografia cyfrowa zamiast błony RTG występuj folia pamięciowa (związki P/Se), która po naświetleniu odczytywana jest przez czytnik laserowy i zapisywana komputerowo. Zalety: mniejsza dawka promieniowania, możliwe przetworzenie i korekcji obrazu, archiwizacja elektroniczna i przesyłanie w formie pliku. Prześwietlenie wykonywane przy pomocy wzmacniacza obrazu połączonego z telewizją w układzie zamkniętym. Wzmacniacz składa się z: ekranu luminescencyjnego pierwotnego, fotokatody, elektrostatycznych soczewek skupiających, anody i ekranu wtórnego, a jego funkcją jest zamiana
promieniowania RTG na światło widzialne. Wzmacniacz połączony jest z kamerą i monitorem. Zalety: duża jasność obrazów, lepsza jakość (kontrast i szczegóły), mniejsze (o 25 %) obciążenie promieniowaniem, przeniesienie obrazu, digitalizacja. Radiologiczna badania czynnościowe: serce, naczynia, p. pok. to narządy w ciągłym ruchu, dlatego też ich obrazowanie musi być dynamiczne. Wykorzystywane są tu: zmieniacz błon RTG (do 12/s konwencjonalna angiografia) kamera filmowa 35 mm (do 200 zdjęć/s) badania serca: koronarografia i wentrykulografia magnetowid z zapisem na taśmie połykanie, perystaltyka przełyku, odpływy pęcherzowo moczowodowe cyfrowe systemy przetwarzania obrazu cyfrowa angiografia subtrakcyjna (DSA) uwidocznienie naczyń bez części miękkich dzięki odejmowaniu obrazu uzyskanego przed podaniem kontrastu od obrazu uzyskanego po jego podaniu Tomografia komputerowa (TK) lampa RTG porusza się dookoła obiektu, a zmiany natężenia promieniowania rejestrowane są za pomocą detektorów po przeciwnej stronie. Następnie uzyskane pomiary są analizowane elektronicznie, co umożliwia rekonstrukcję obrazu. TK umożliwia zobrazowanie przekrojów ciała z dokładnością atlasu anatomicznego. Ponadto umożliwia uwidocznienie tkanek miękkich mózgu, wątroby, trzustki. Zestaw do TK składa się ze: statywu (lampa i detektory), stołu, konsoli sterowniczej z komputerem. 2 systemy badania: tradycyjny stół przesuwany skokami, umożliwiając obrazowanie kolejnych przekrojów ciała; oddech pomiędzy skokami spiralny ciągła rotacja lampy i automatyczny stały przesuw stołu; badanie w fazie bezdechu; zalety: krótszy czas badania, prezentacja 3D, wirtualna endoskopia, badania naczyniowe w okresie największego stężenia kontrastu współczynniki pochłaniania promieniowania skala Hounsfieda powietrze: -1000 j. H. (-): płuco, tłuszcz, pierś woda: 0 ± 5 (~ 0) j. H. pozostałe narządy i tkanki: 25 90 j. H. kości: > 130 (do 3000) j. H. USG W ultrasonografii (USG) wykorzystywane są ultradźwięki, które umożliwiają uwidocznienie powierzchni granicznych narządów i tkanek miękkich bez użycia środków kontrastowych. Jest to metoda nieinwazyjna i atraumatyczna. Możliwe jest określenie wymiarów narządów, głębokości ich położenia, również obliczenie powierzchni przekrojów i objętości, określenie prędkości i kierunku przepływu cieczy gł. krwi. Dzięki obrazowaniu w czasie rzeczywistym można śledzić ruch narządów. Obrazowanie za pomocą ultradźwięków oparte jest na technice impulsowo echowej. Wpierw w obrębie źródła nadajnik pobudza przetwornik piezoelektryczny do krótkotrwałej tłumionej oscylacji powstaje fala ultradźwiękowa, wysyłana w głąb ciała badanego. Jeżeli ta napotka na granicę (krawędź narządu, nieciągłość tkanki, jama z płynem, zwapnienia, pęcherzyki gazu, ciała obce), wówczas cześć fal przechodzi przez tą granicę, podczas gdy reszta zastaje odbita i wraca do źródła, które teraz przyjmuje funkcję odbiornika powstałego echa zachodzi zjawisko odwrotne do piezoelektrycznego, tzn. odebrane echo zostaje zamienione na sygnał elektryczny, który ulega przetworzeniu i prezentacji na ekranie monitora. W zależności od odległości granicy od nadajnika/odbiornika określonej na podstawie czasu powrotu echa sygnał echa przedstawiany jest na ekranie w różnym położeniu, co jest podstawą tworzenia obrazu USG. Ultradźwięki, podobnie jak wszystkie rodzaje dźwięków, potrzebują do rozprzestrzeniania się elastycznego ośrodka nie mogą rozchodzić się w próżni. Ultradźwięki to zaburzenie mechaniczne, rozchodzące się ruchem falowym w ośrodku materialnym polegają na przemieszczeniu się sprężystych deformacji tego ośrodka. Podczas przemieszczania się ultradźwięki przekazują ośrodkowi, w którym się poruszają, część swojej energii. W tkankach miękkich (podobnych do cieczy) rozchodzą się jako fale podłużne, natomiast w kościach jako poprzeczne (zależy to od stosunku kierunku rozchodzenia się fali i kierunku wychyleń cząstek). Prędkość dźwięku we wszystkich tkankach jest w przybliżeniu podobna ok. 1540 m/s poza kośćmi, tłuszczem i soczewką. Prędkość dźwięku zależy od gęstości tkanki i jej sprężystości objętościowej
(v= E/d). Każda tkanka posiada swoją własną prędkość rozchodzenia się w niej fali, zaś na ich granicy dochodzi do zmiany długości fali ultradźwięków (częstotliwość niezmienna; v = λf). Każda tkanka stanowi dla ultradźwięków pewną barierę, co charakteryzowane jest przez oporność akustyczną właściwą (impedancję akustyczną) zależy ona od gęstości ośrodka i prędkości rozchodzenia się w nim fali: Z = dv = d. E/d = de. Tkanki posiadają impedancję akustyczną w granicach: 1,55 1,72, woda: 1,49, tłuszcz: 1,38, kości: 3,5 7,38, powietrze blisko 0. Głębokość przenikania ultradźwięków w głąb ciała zależy od λ, określającej moc fali przypadającą na jednostkę powierzchni prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali [W/m 2 ]. Natężenie wiązki reguluje się przez zmiany napięcia przetwornika. Fala ultradźwięków, przechodząc przez tkanki, ulega w nich odbiciu, załamaniu, ugięciu, rozproszeniu i absorpcji w różnych proporcjach. Odbicie zachodzi gdy płaska fala pada prostopadle na granicę dwóch tkanek o różnych impedancjach akustycznych Z 1 i Z 2. Wówczas współczynnik odbicia wynosi: R = I r / I o = (Z 1 Z 2 / Z 1 + Z 2 ) 2 zatem odbijana jest tym większa część fal, im większa jest różnica akustyczna ośrodków. Z tego powodu przestrzenie wypełnione gazem (płuca, jelita) uniemożliwiają uwidocznienie tkanek leżących za nimi. Z tego samego powodu stosuje się żele pomiędzy głowicą a skórą pacjenta. Podobnie tkanka kostna i złogi (w nerce / pęcherzyku) zasłaniają leżące za nimi struktury, co określa się jak cień akustyczny ( cień świetlika ). Załamanie zachodzi gdy fala pada nieprostopadle na granicę ośrodków różniących się Z. Zmienia się prędkość i kąt nachylenia wiązki. Z powodu zbliżonych prędkości (v) w tkankach miękkich zjawisko załamania fal nie stanowi problemu. Rozproszenie przy napotkaniu na przeszkodę b. małą tj. mniejszą od λ fala ulega odbiciu we wszystkich kierunkach. Powoduje to zależność echa od stanu badanej tkanki wiele zmian patologicznych różni się strukturą od tkanek prawidłowych, np. włókna kolagenowe mają większą elastyczność, czyli większe v, czyli większe echo. Absorpcja i tłumienie amplituda drgań maleje wykładniczo z odległością (absorpcja wynika z zamiany energii na ciepło i zależy od stężenia białek), a ponadto fala ulega rozproszeniu oba te zjawiska określa się jako tłumienie. W tkankach miękkich współczynnik tłumienia wynosi 1 db/cm. MHz. Wytwarzanie fal ultradźwiękowych źródłem jest przetwornik z materiałem ceramicznym (tytanian baru, cyrkonian ołowiu), w którym zachodzi efekt piezoelektryczny (wytwarzanie napięcia pod wpływem zmiany objętości ściskania/rozciągania) i odwrotny (zmiana kształtu pod wpływem napięcia). Przetwornik pełni zatem zarówno funkcję nadawczą, jak i odbiorczą. Ma on postać dysku o średnicy 1 2 cm i grubości λ/2 (warunek rezonansu wówczas zmiany grubości są największe). Przetwornik sprzężony jest z izolatorem ultradźwięków, co poszerza jego pasmo f i umożliwia emisją b. krótkich impulsów. Pole wytwarzane przez przetwornik dzieli się na bliskie (o stałej szerokości cylindryczne) i dalekie (rozbieżne stożkowe). Zasięg pola bliskiego zależy od średnicy przetwornika (d; wprost proporcjonalnie) i długości fali (λ; odwrotne proporcjonalnie). W polu bliskim występują liczne minima i maksima fali z powodu interferencji fal cząstkowych, pochodzących z różnych części dysku fala ma nieregularny profil i źle obrazuje badane struktury, dlatego poddaje się ją ogniskowaniu: przez soczewki i zwierciadła akustyczne, wklęsły kształt przetwornika lub elektronicznie. Zdolność rozdzielcza: osiowa najmniejsza odległość między punktami na osi wiązki, które rozróżniane są na obrazie USG jako oddzielne; rośnie wraz ze skróceniem czasu trwania impulsu i wzrostem f; osiąga 1,5 λ boczna j. w., ale punkty leżą w równych odległościach od źródła; zależy od szerokości wiązki ultradźwięków, a najlepsza występuje w rejonie ogniska; jest gorsza od osiowej osiąga 10 15 λ kontrastu zdolność rozróżniania impedancji akustycznych poszczególnych tkanek, limitowana przez amplitudę echa i tłumienie tkanek; kontrast polepsza technika cyfrowa i odpowiedni dobór skali szarości (tzw. preprocessing)
formy prezentacji obrazu USG: A (amplitudowa) sonda położona w jednym punkcie ciała, a amplitudy ech przedstawiane są w funkcji głębokości. Granice ruchome obrazowane są jako zmiany położeń pików (ech). Prezentacja wykorzystywana tylko w okulistyce. M sonda j. w., ale amplituda zamieniana na jasność piksela. Obraz składa się z linii odpowiadających różnym momentom czasu, umożliwiając ocenę ruchu obiektu, np. zastawki serca. Prezentacja wykorzystywana gł. w kardiologii. B obiekt analizowany linia po linii, tak że w efekcie powstaje obraz 2D przekrój obiektu. Prezentacja popularna i powszechnie stosowana. budowa aparatu USG liniowe / wielopierścieniowe przetworniki wieloelementowe technika umożliwia skanowanie czysto elektroniczne (a nie mechaniczne historia) w układzie współrzędnych prostokątnym (głowice liniowe) lub biegunowym (głowice sterowane fazowo lub typu convex) oraz dodatkowe możliwości poprawy jakości obrazu dzięki dynamicznym ogniskowaniu i aperturze skaner sektorowy mała powierzchnia styku i łatwość i zmiany kierunku skanowania; preferowany w badaniach serca, trzustki, przezciemiączkowych, śródoperacyjnych; dzięki kolistej symetrii przetwornika posiada o stałe ognisko (przetwornik mechaniczny), dlatego uzyskuje się dobrą jakość obrazu bez konieczności dynamicznego ogniskowania najprostsze USG posiada 1 2 mechaniczne głowice sektorowe 3,5 MHz oraz dodatkową głowicę 5 lub 7,5 MHz do badania małych narządów najczęściej stosowane głowice: sektorowa z pojedynczym lub wieloma przetwornikami sterowanymi mechanicznie liniowa z 60 120 przetwornikami w linii prostej obraz prostokątny convex przetworniki ułożone na ¼ wycinku okręgu (90 o ) obraz pierścieniowy liniowa sterowana fazowo, 48 128 przetworników ułożonych liniowo, przemiatanie elektroniczne 45 o, obraz sektorowy c. d.: obserwacja do 20 cm głębokości, matryca 256x256 lub 512x512, 6-bitowa skala szarości (64 odcienie), prezentacje B i M, czasami też A możliwa regulacja wzmocnienie i jego charakterystyki oraz kontrastu aparaty wyższej klasy posiadają zestaw sond, z dodatkową możliwością badania przepływów naczyniowych badania przepływów metodami dopplerowskimi Podstawą jest zjawisko Dopplera, polegające na zmianie częstotliwości fali wysyłanej przez poruszające się źródło w porównaniu ze źródłem nieruchomym. W USG wykorzystuje się odbijanie ultradźwięków na granicy krwinek i osocza. Fala odbierana różni się od nadawanej o wartość: Δf = 2.. f o v k /v. cos α, a więc jest proporcjonalna do prędkości krwi v k. Należy, o ile to możliwe, układać głowicę zgodnie z kierunkiem przepływu, gdyż dla kątów α 0 30 o uzyskuje się najmniejszą niepewność pomiaru prędkości. techniki dopplerowskie fali ciągłej, impulsowa, kodowana kolorem Metoda fali ciągłej (continous wave CW) aparat zawiera 2 oddzielne przetworniki do nadawania i odbierania fali, a wiązka jest stale wysyłana i rejestrowana. W metodzie tej nie ma ograniczeń co do prędkości, ale brak informacji o głębokości pomiaru brak rozróżnienia przepływu w innych naczyniach znajdujących się w zasięgu wiązki. Metoda impulsowa przetwornik pracuje naprzemiennie jako nadajnik lub odbiornik analizowane jest echo z pewnej bramki czasowej, odpowiadającej próbkowanej objętości. Wybór głębokości odbywa się przez wybór bramki czasowej. Połączenie metody impulsowej z metodą obrazowania w skali szarości (tzw. dupleks Doppler) pozwala na umieszczenie bramki w różnych częściach przekroju naczynia, a przez to rejestrację widma rozkładu prędkości przepływu w danym miejscu naczynia. Dobra rozdzielczość osiowa ma miejsce kosztem ograniczenia zakresu mierzonych prędkości i dokładności pomiaru dla każdej częstotliwości powtarzania impulsów istnieje graniczna prędkość przepływu, powyżej której pomiar jest zniekształcony (zjawisko aliasingu), a odwzorowanie kierunku przepływu skokowe Metoda kodowania kolorem zapoczątkowana od wielobramkowej metody impulsowej, pozwalającej na jednoczesne określenie widma częstotliwości odbitych fal z różnej głębokości. Kierunek przepływu reprezentowany jest w skali barw, zaś jego prędkość jako wysycenie i jasność koloru. Najczęściej używane są skrajne kolory czerwony (przepływ do głowicy) i niebieski (przepływ od głowicy). Nadajnik jest tu scalony z odbiornikiem, ponadto istnieje wiele
bramek czasowych rejestracji przepływu. Metoda ta ma szczególne znaczenie w kardiologii oraz diagnostyce zakrzepicy naczyń jamy brzusznej. MR Metoda obrazowanie oparta o zjawisko NMR wykorzystuje właściwości magnetyczne jąder wodoru tj. protonów. Ciało pacjenta umieszczone zostaje w stałym polu magnetycznym, powodującym ustawienie się jąder w określony sposób, po czym działa się nań impulsami zmiennego pola magnetycznego, które wybiórczo działają tylko na tę warstwę ciała, która spełnia warunek rezonansu. Pochłonięcie impulsu przez warstwę powoduje powstanie wirowego pola magnetycznego, które wykrywane jest przez cewki otaczające ciało. Bezpośrednio mierzone są sygnały echa tzn. sygnały prądu indukowanego w cewkach po każdym impulsie. Na tej podstawie komputer oblicza rozkład amplitudy sygnału w całej warstwie (przekroju), który prezentowany jest na ekranie. podstawy NMR Jądra atomowe o nieparzystej liczbie p + lub n 0 posiadają własny moment pędu zwany spinem jądrowym (w jądrach z parzystą liczbą momenty wzajemnie się wygaszają). Proton obdarzony spinem (s ) jest źródłem mikroskopowego pola magnetycznego jak magnes o momencie magnetycznym m, oba wektory mają ten sam zwrot i kierunek: m = γ. s, gdzie γ stała żyromagnetyczna jądra. Poszczególne spiny mają zwroty nieuporządkowane i chaotyczne. Pod wpływem stałego zewnętrznego pola magnetycznego (B 0 ) spiny ulegają porządkowaniu wektory m zaczynają obracać się wokół kierunku linii pola, zachowując stały rzut na ten kierunek (+ lub -) jest to tzw. precesja Larmora. m posiada stałą składową podłużną pokrywającą się z kierunkiem B oraz poprzeczną wirującą w płaszczyźnie prostopadłej, które aktualne położenie określa faza precesji Φ, a częstotliwość precesji zależy od składowej podłużnej B : f L = γ. B / 2π. Na działające na jądro pole B składają się: stałe pole B 0, niewielka niejednorodność ΔB 0 pola elektromagnesu, mikroskopowe pole ΔB f sąsiednich jąder oraz mikroskopowe ΔB d prądów indukowanych przez B 0 w atomach i cząsteczkach. f L zależy więc od otoczenia jądra i dla tego samego atomu w różnych związkach przyjmuje różne wartości, co określa się jako przesunięcie chemiczne. Energia jądra zależy od orientacji m i B 0 : gdy składowa podłużna ma zwrot zgodny z wektorem pola, jest to stan o energii mniejszej (E 1 ) niż w sytuacji gdy ich zwroty są przeciwne (E 2 ). Tych pierwszych jest w stanie równowagi nieco więcej, gdyż układy o niższej energii są bardziej stabilne. Zatem każdy element objętości zawierający protony staje się lekko namagnesowany ogólna magnetyzacja M 0. W stałym polu magnetycznym M jest skierowana zgodnie z B 0 istnieje jak gdyby tylko składowa podłużna, gdyż fazy precesji poszczególnych momentów są przypadkowe i wygaszają się nawzajem. Równowagowa magnetyzacja: M R = χ. B 0 (χ podatność magnetyczna zależna od stężenia jąder i spinowej liczby kwantowej). W technice MR obiekt podzielony jest na objętości jednostkowe woksele (ok. 1 mm 3 ) z których każdy posada magnetyzację. Ponieważ M R jest stałe co do kierunku i wartości, nie może być użyte do zobrazowania różnic między wokselami przynajmniej tylko w polu stałym. Stosuje się zatem impulsy zmiennego pola magnetycznego, aby wymusić ruch wektorów magnetyzacji i móc mierzyć ich składowe poprzeczne pomiędzy impulsami w każdym wokselu warstwy. Przewaga protonów E 1 nad E 2 umożliwia absorpcję rezonansową: pod wpływem krótkiego impulsu oscylującego pola magnetycznego B 1 o składowych poprzecznych można spowodować przejście między poziomami E 1 i E 2. Pole B 1 o częstotliwości f = f L może dostarczyć kwantu energii równego dokładnie różnicy (E 2 E 1 ) wówczas proton pochłania ten kwant i przechodzi na wyższy poziom, skutkiem czego zmienia orientację m. Zmieniają się obsadzenia poziomów energetycznych, co wpływa na zmianę składowej podłużnej M, a ponadto uzgodnienie faz m, co powoduje powstanie niezerowej składowej poprzecznej M. Pole B 1 powoduje wychylenie M o kąt α w stosunku do B 0, przy cały czas zachowanej precesji wokół niego. Kąt α zależy od czasu trwania impulsu: α = t p. B 1. γ. Po wyłączeniu B 1 zachodzi bezpromienisty powrót do stanu równowagi jest to tzw. relaksacja podłużna, kiedy składowa podłużna M wraca do wartości równowagowej jak funkcja wykładnicza (1 e -t/t1 ), a czas potrzebny na odtworzenie 63 % określany jest jako czas relaksacji podłużnej T 1. Zazwyczaj stosuje się cały ciąg impulsów powtarzalnych co czas repetycji (TR) jeżeli jest on dostatecznie krótki, magnetyzacja podłużna w ogóle nie wróci do wartości równowagowej przed otrzymaniem kolejnego impulsu. Gdy długość magnetyzacji podłużnej po impulsie 90 o zbliża się do zera, następuje nasycenie układu impulsami, co odpowiada spadkowi amplitudy sygnału mierzonego w cewkach. Po wyłączeniu B 1 magnetyzacja poprzeczna zachowuje się inaczej: o ile w czasie działania impulsu fazy precesji były zgodne, a magnetyzacja poprzeczna woksela wykonywała precesję z częstotliwością
f L, o tyle natychmiast po wyłączeniu impulsu protony podlegają polom ΔB f i ΔB 0, zależnym od położenia jądra, stąd wykonują precesję z różnymi f, czyli ma miejsce rozfazowanie magnetyzacji poprzecznej (Φ i coraz bardziej się od siebie różnią). Magnetyzacja poprzeczna woksela zanika z tego powodu jest to tzw. relaksacja poprzeczna, która podobnie jak podłużna przebiega wykładniczo (e -t/t ). Gdyby była ona spowodowana wyłącznie ΔB f, czyli oddziaływaniem między spinami, wówczas zanik 63 % magnetyzacji poprzecznej zachodziły w czasie T 2 relaksacji spin-spin, jednak efektywny czas T * 2 < T 2 z powodu niejednorodności pola elektromagnesu. W celu eliminacji tego czynnika wprowadza się sekwencję impulsów echa spinowego: po impulsie 90 o wysyłany jest impuls 180 o, zwany ogniskującym, który obraca o 180 o wokół osi y magnetyzacje poprzeczne każdego woksela, zamieniając miejscami wektory różniące się f z powodu ΔB 0 szybsze są cofane, a wolniejsze przyspieszane tak że wszystkie mają po pewnym czasie zgodny kierunek i zwrot tj. tak jak byłoby, gdyby pole magnesu było idealnie jednorodne. W cewkach powstaje wówczas sygnał zwany echem spinowym, którego maksimum pojawia się po czasie echa (TE) od impulsu 90 o. Mierzona składowa poprzeczna magnetyzacji zależy od gęstości protonów oraz T 1 i T 2 w danym wokselu. Relaksacja podłużna = spin-sieć przekazywanie energii ze wzbudzonych jąder do otoczenia. Cząstki tego otoczenia znajdują się w bezustannym ruchu, dlatego ΔB f zmieniają się (fluktuują). Do najszybszej relaksacji dochodzi, gdy f fluktuacji jest taka jak f L. Np. woda wolna ma T 1 = 4 s, ale związana z białkami tylko 0,5 s (np. obrzęk śródmiąższowy mózgu). Szybkość relaksacji zależy od kwadratu amplitudy (A 2 ) pola fluktuacyjnego największe wytwarza jon paramagnetyczny w centrum aktywnym enzymu z powodu niesparowanego elektronu, np. deoksyhemoglobina (4 e - ), methemoglobina (5 e - ). Z tego powodu paramagnetyki (np. Gd 3+ 7 e - ) znalazły zastosowanie jak środki kontrastowe w MR. Podobnie Mn 2+ 5 e -. Relaksacja poprzeczna spowodowana wolnozmiennymi niejednorodnościami ΔB f i ΔB 0 : oddziaływanie spin-spin (1/T 2 ), niejednorodność pola (1/T 2cm ~ ΔB 0 ), dodatkowo gradient podatności magnetycznej (1/T 2,χ ~ Δχ) skokowy przyrost na granicy ośrodków (np. tkanka kostna, krwiak, kontrast w naczyniu). W rezultacie efektywny T * 2 to średnia geometryczna wszystkich w/w T 2. T 2 mniejsza ruchliwość dużych cząsteczek, ferro- / superparamagnetyki cieniujące T 2 większa ruchliwość małych cząsteczek Detekcja sygnału podstawową rolę pełnią cewki odbiorcze, otaczające badany obszar, tzw. kwadranturowe wrażliwe na zmiany magnetyzacji w osiach x i y (kiedy magnetyzacja wokseli pokrywa się ze składową z nie ma rejestracji sygnału). Przez cewki nadawcze przepuszczany jest krótki impuls prądu, wytwarzając oscylacyjne pole B 1, które odchyla M o 90 o. Po impulsie 90 o w wokselach pojawiają się składowe poprzeczne M, które indukują w cewkach kwadranturowych siłę elektromotoryczną (SEM) proporcjonalną do szybkości zmian strumienia pola przenikającego przez te cewki (U i ~ zanik magnetyzacji). Sygnał natychmiast po wyłączeniu impulsu to FID, którego A maleje zgodnie z T * 2, następnie przychodzi echo po czasie TE. Sygnał z każdej warstwy jest sumą sygnałów z każdego jej woksela. Jasność woksela zależy od amplitudy odebranego zeń sygnału. Natomiast w celu identyfikacji źródła sygnału tj. z którego woksela on pochodzi wprowadza się pola gradientowe, czyli rosnące liniowo w jednym kierunku: gradient wyboru warstwy (G S ), gradient kodujący częstotliwość (G R ), gradient kodujący fazę (G F ). Gradient wyboru warstwy G S (G Z dla warstw poprzecznych) stosowany w 2D MR w czasie działania impulsami B 1, dzięki czemu f precesji zmieniają się liniowo wzdłuż osi z, więc impuls B 1 zostanie pochłonięty tylko przez odpowiednią warstwę tzn. o takiej f jak B 1. Grubość warstwy zależy od szerokości pasma f impulsu. W 3D MR nie stosuje się tego gradientu, ponieważ pobudzona ma być cała wielowarstwowa objętość. Kodowanie woksela w płaszczyźnie warstwy: x zależy od częstotliwości sygnału, a y od fazy precesji magnetyzacji. Gradient kodujący częstotliwość G R stosowany w czasie akwizycji sygnału echa spinowego, umożliwia identyfikację kolumny wokseli w warstwie na podstawie częstotliwości odbieranego sygnału. Gradient istnieje wzdłuż osi długiej przekroju anatomicznego, np. jama brzuszna kodowanie x. Gradient kodujący fazę G F stosowany pomiędzy impulsami, np. pobudzającym a ogniskującym w 2D. Tu gradient istnieje wzdłuż osi krótkiej przekroju anatomicznego, np. jama brzuszna kodowanie y. technika aparatury MR Aparat składa się z następujących elementów: magnes elektromagnes nadprzewodzący, oporowy, magnes stały
cewki pola gradientowego oraz ich osłony aktywne nadajnik z cewkami nadawczymi odbiornik z cewkami odbiorczymi cewki korygujące jednorodność pola komputer najistotniejszy jest impulsowy spektrometr cyfrowy (nadaje, odbiera i analizuje) sterowany systemem czasu rzeczywistego Elektromagnes nadprzewodzący wytwarza prawie jednorodne pole magnetyczne 0,4 3 T. Zwoje ze stopu Nb + Ti w 1 2 tys. l ciekłego He temperatura bliska zeru bezwzględnemu pozwala osiągnąć właściwości nadprzewodzące. Nadajnik i cewki nadawcze generują i transmitują zmienne pole B 1. Odbiornik i cewki odbiorcze czasem te same do obydwu w/w czynności. kwadranturowe cewki objętościowe 2 rezonatory badanie głowy / całego ciała cewki powierzchniowe detekcja lokalnych sygnałów (jak promień cewki) wieloelementowe cewki sektorowe miejscowo przy odbiorze z dużych obszarów np. badanie kręgosłupa; każdy element jest czuły na sygnały z najbliższego sąsiedztwa, ma osobny wzmacniacz, odbiornik i pamięć; cewki te obrazują na dużym obszarze i mają wysoki stosunek sygnału do szumu Obraz z poszczególnych cewek łączony jest w całość dzięki technice planarnej EPI. System komputerowy kilka procesorów (RISC, wektorowy, system czasu rzeczywistego), HDD, CD. Odpowiada za sterowanie polami, pracę nadajnika i odbiornika oraz wzmacnianie sygnału. sekwencje impulsów i otrzymywanie obrazów Sekwencja echa spinowego: 90 o 180 o echo spinowe po czasie TE od 1. sygnału, odczytywane w każdym wokselu, amplituda echa zależy od: A = ρ. E 2. (1 E 1 ), zaś E 1 i E 2 od T 1 i T 2. Amplituda echa woksela przekłada się na stopień jasności (szarości) na mapie sygnału echa spinowego lub mapie magnetyzacji poprzecznej w płaszczyźnie warstwy, tworzonej przede wszystkim przez woksele bogate w ruchome jądra. Stąd obszary ubogie w ruchome protony (powietrze, kora kości, tkanki włókniste) są ciemne. Przez wybór różnych wartości TR i TE można zwiększyć wpływ T 1 lub T 2 na obraz są to tzw. obrazy T 1 - lub T 2 -zależne. Obraz zależny od magnetyzacji równowagowej, czyli od gęstości ruchomych protonów, określa się jako obraz PD-zależny. TR \ TE krótki 20 ms długi 90 ms krótki 500 ms obraz T 1 -zależny obraz mieszany długi 2 6 s oraz PD-zależny obraz T 2 -zależny [ms] mięśnie wątroba śledziona nerka tłuszcz istota biała istota szara PMR T 1 870 490 780 650 260 790 920 4000 T 2 47 43 62 58 85 92 101 2000 Obraz T 1 -zależny krótkie TE magnetyzacja nie powróciła do równowagowej, woksele tym jaśniejsze, im krótsze T 1, istota biała (mielina) jaśniejsza niż szara, PMR ciemny. Obraz PD-zależny istota szara (więcej wody) jaśniejsza niż biała, PMR ciemny (powolna relaksacja), tkanka tłuszczowa oraz woda w obrzęku istoty białej jasne, płyny bogatobiałkowe (ropień, martwica w guzie) jasne, methemoglobina / kontrast b. jasne, 1. faza podostra krwiaka jasne, ale późniejsze ciemne. Obraz T 2 -zależny po długim TE tkanki z krótkim T2 są ciemniejsze, gdyż ich magnetyzacja poprzeczna już zanikła. Długie T2 jaśniejsze płyny (PMR) jasne, istota biała ciemniejsza, krwiak niejednorodny magnetycznie ciemny, ale później jasny. klasyczna technika echa spinowego badanie do 10 min sekwencje Turbo Spin Echo (TSE) / Fast TSE oparte na RARE: 90 o (180 o ) n (TSE) ; w jednym TR generowane echo wielokrotne (czynnik turbo TF), czas TR echo środkowe to efektywny TR technika wielowarstwowa (MS) w jednym TR pobudza się sekwencyjnie kilka warstw sekwencjami TSE sekwencje single-shot, np. HASTE, FASE; algorytm MIP (projekcja z maksymalnym natężeniem) MRCP: sekwencje TSE (TF 256, warstwa 60 mm) lub single-shot
Prepulsy (impulsy przygotowujące) i inne sekwencje impulsów prepulsy to sygnały poprzedzające właściwą sekwencję pomiarową, obecne na początku TR impuls odwracający 180 o T 1 -zal. albo eliminacja wody / tłuszczu sekwencje odwrócenia i powrotu (IR) poprzedzone w/w czas inwersji (TI) między 180 o a 90 o ; kontrola zależności od T 1 STIR (TI 150 ms) w momencie nadania impulsu 90 o magnetyzacja tkanki tłuszczowej jest zerowa, co umożliwia wyeliminowanie sygnału od tłuszczu (diagnostyka oczodołu, piersi, jamy brzusznej) FLAIR (TI 2 s) eliminacja sygnału płynów; łączona z TSE SPIR impuls 180 o o tak dobranej częstotliwości, że działa tylko na lipidy (metoda spektralna) najszybsze sekwencje tj. wykorzystujące echa gradientowe Metoda echa gradientowego lub polowego (FE) po impulsie pobudzającym odwraca się znak gradientu odczytującego (G R ) ( +: uzyskuje się przez to odwrócenie szybkości precesji), a po czasie TE odbierany jest sygnał echa gradientowego. Impulsy odchylają magnetyzację o małe kąty, a TR są b. krótkie (2 char.); przez manipulację kątem odchylenia i TE można uzyskać różne odwzorowania: α \ TE krótki 8 ms długi 30 ms mały 5 30 o obraz PD-zależny obraz T 2 -zależny duży 50 90 o obraz T 1 -zależny obraz mieszany W metodzie echa gradientowego czasy TE są krótsze niż w metodzie echa spinowego z powodu różnic T 2 i T * 2. Przy TR < T 2 można mierzyć samo SE / FID lub FID + SE. Istnieje b. wiele sekwencji ech gradientowych wykorzystywanych do różnych badań angiografia, mielografia, badania jamy brzusznej, serca, fmri, badania dynamiczne. Technika planarna (EPI) najszybsza metoda single-shot. Ciąg wielu ech gradientowych 90 o 180 o oscylujący gradient G R, z czego każda oscylacja daje echo ogniskowe łącznie jest ich tyle ile wynosi czynnik EPI. Wszystkie echa zbierane są szybciej niż T 2, a obrazy są T * 2 - zależne. Technika ta umożliwiła wprowadzenie fmri obrazowania aktywności mózgu bez cieniowania: przepływ krwi wzrasta bardziej niż zużycie tlenu, zatem obszar większej aktywności jest bardziej utleniony, czyli ma większe T * 2, czyli będzie jaśniejszy. Sekwencje hybrydowe łączą zalety EPI i TSE, np. GRASE (gradient & spin echo) z każdego echa spinowego powstaje kilka ech gradientowych. Angio-MR (MRA) nie wymaga użycia kontrastu, ponieważ istnieje dostateczna różnica między magnetyzacją poprzeczną płynącej krwi a tkanek stacjonarnych. Pozwala zobrazować morfologię i prędkość przepływu w naczyniach. Stosuje się tylko sekwencje echa gradientowego z b. krótkimi TR (FFE), ponieważ do otrzymania sygnału wystarczy tylko 1 impuls (w SE 2), a odwrócenie gradientu obejmuje również protony, które opuściły badaną warstwę. Poruszające się protony mają silniejszy sygnał z powodu efektu napływu nienasyconych protonów z zewnątrz: protony tkanek stacjonarnych ulegają nasyceniu i dają słabszy sygnał, natomiast protony napływającej krwi otrzymują dopiero 1. impuls, dlatego dają silniejszy sygnał. Jest to tzw. napływowe MRA. Mniejsze prędkości 2D, większe 3D. Fazowe MRA jasność woksela zależy od zmiany fazy magnetyzacji w jego obrębie. Stosowane jest dwubiegunowe pole gradientowe G B, aby wytworzyć różnicę fazową proporcjonalną do prędkości przepływu stąd mapy fazy odzwierciedlają różnice prędkości w płaszczyźnie obrazu maksymalna prędkość odpowiada różnicy fazy 180 o. Zupełnie brak sygnału od tkanek stacjonarnych. Ze względu na konieczność znajomości trzech składowych prędkości, a w związku z tym trzech kierunków gradientu bipolarnego G B, badanie trwa do 15 min. Jest to dobra metoda do uwidaczniania krętych naczyń, tętniaków i malformacji tętniczo żylnych. Spektroskopia MR (MRS) gł. protonowa ( 1 H) (o wiele rzadziej fosforowa 31 P) i gł. do badania OUN. Pozwala na ocenę procesów biochemicznych w niewielkiej objętości tkanki mózgowej poprzez ocenę przesunięć chemicznych protonów związanych z różnymi związkami chemicznymi metabolitami UN i prezentację ich w postaci szeregu szczytów (pików): inozytol (Ins), grupa
cholinowa (Ch), kreatyna (Cr), NAcAsp (NAA; δ 2 ppm ch. istoty białej: MS, npl), glicyna, glukoza, mleczan (δ 1,5 ppm) marker niedotlenienia. Bezwzględne p/wskazania do badania MRI: rozrusznik serca, klips ferromagnetyczny w naczyniach mózgowych lub w ich sąsiedztwie, metalowy odłamek w oku lub w innym narządzie, neurostymulator nieusuwalny, implant uszny metalowy lub elektroniczny, miniaturowe aparaty słuchowe. MEDYCYNA NUKLEARNA W medycynie używa się izotopów promieniotwórczych do diagnostyki (rozpad γ) oraz terapii (rozpad β). Badania in vitro obejmują metody radioimmunologiczne, zaś in vivo obrazowanie funkcji narządów. Badania scyntygraficzne są proste, nieinwazyjne, powtarzalne i niezbyt szkodliwe. Badania radioizotopowe polegają na wprowadzeniu do organizmu izotopu promieniotwórczego, a następnie odczytu wysyłanego przezeń promieniowania przez detektor umieszczony poza obrębem ciała. Wprowadzony izotop musi emitować wyłącznie promieniowanie γ o energii najlepiej 100 300 kev oraz mieć odpowiedni okres półtrwania. Izotop połączony jest z substancją niereaktywną o określonej kinetyce połączenie określa się jako radiofarmaceutyk. W badaniach scyntygraficznych wykorzystuje się zjawiska emisji pojedynczego fotonu (SPE) lub emisji pozytronowej w obu przypadkach rejestrowane jest promieniowanie γ, przekształcane na impulsy elektryczne: kwant ulega absorpcji przez płaski kryształ NaI aktywowany Tl, dając elektron wtórny (zjawisko fotoelektryczne), który wywołuje błyski światła widzialnego (zjawisko scyntylacyjne), przekształcane w impuls elektryczny w układzie fotopowielacza. Komputer tworzy mapę 32x32 lub 512x512 obrazowanego obszaru i przypisuje pikselom barwę i jasność, odpowiadającą intensywności sygnału z każdego wycinka. Najczęściej używanym izotopem jest 99m Tc ze względu na dobre parametry (E, γ, T 1/2 ), nieszkodliwość, umiarkowany koszt, możliwość wytwarzania na miejscu i znakowania większości radiofarmaceutyków, np.: nadtechnecjan ( 99m TcO - 4 ), MIBI, DTPA, MDP, DMSA, HIDA, HM-PAO, mikrosfery albuminowe. Inne wykorzystywane izotopy i ich radiofarmaceutyki: 261 Tl (TlCl 3 ), 131 I (I -, MIBG), 123 I (MIBG), 114 In (oktreotyd, ab p/miozynowe), 76 Se (selenocholesterol), 67 Ga (cytrynian), 57 Co (wit. B 12 ), 18 F (FDG), 15 O (H 2 O), 59 Fe, 133 Xe. Narządy badane scyntygraficznie: tarczyca, nerki, płuca, wątroba, kości, mózg, serce, przytarczyce, nadnercza, ślinianki, przełyk, żołądek, jelita (krwawienie), śledziona, żż., naczynia chłonne, szpik, zmiany zap. i npl. aparatura sonda scyntylacyjna nieruchoma, nie pozwalała na uzyskanie obrazu, a jedynie krzywą zmian aktywności γ w funkcji czasu scyntygraf ruchoma głowica pozwalająca na badania statyczne Kamera scyntygraficzna (gammakamera) pozwala na obrazowanie przestrzennego rozkładu radiofarmaceutyku w badanych strukturach: badania statyczne i dynamiczne oraz rekonstrukcje przestrzenne. Na scyntygramie ocenia się: obecność radiofarmaceutyku w danym obszarze, ilość zgromadzonego znacznika, równomierność jego rozkładu oraz kinetykę zmian. Kamera pozytronowa (PET) rejestruje kwanty wysokiej energii: w zjawisku anihilacji powstają jednocześnie 2 kwanty o przeciwnych zwrotach, rejestrowane przez równoległe detektory tylko w sytuacji jednoczesnego zadziałania (zjawisko koincydencji) pozwala to na całkowite wyeliminowanie promieniowania rozproszonego i uzyskiwanie obrazów wysokiej jakości. Technika ta umożliwiła zastosowanie izotopów O, C, N itp. emitujących pozytony. Obrazowanie PET uwidacznia metabolizm glukozy, kwasów tłuszczowych, białek, zużycie O 2, położenie receptorów oraz farmakokinetykę leków. Tomografia radioizotopowa techniki PET i SPECT pozwalają na ocenę przestrzennego rozkładu radiofarmaceutyku w badanych strukturach, a przy zastosowaniu gammakamery z głowicą rotacyjną możliwe jest przestrzenne obrazowanie narządów, np. serca czy mózgu. wskazania i p/wskazania do badań izotopowych Za pomocą scyntygrafii można diagnozować wiele narządów, natomiast rzadko jest to 1. krok diagnostyczny. Scyntygrafia poszerza i ułatwia diagnostykę ch. serca, mózgu, gruczołów wewnętrznych, nerek, p. pok. i innych. Jest to metoda z wyboru w podejrzeniu meta do kości oraz zatorowości płucnej. Ogólnie są to badania b. czułe, ale mało swoiste. Nie pozwalają na określenie etiologii obserwowanych zmian ogniskowych. Z tego powodu stanowią raczej badania z grupy dodatkowych. p/wskazania: okres ciąży i laktacji
II ŚRODKI CIENIUJĄCE RTG Stosowane są substancje bardziej lub mniej pochłaniające promieniowanie RTG niż otaczające tkanki stąd podział na pozytywne i negatywne. Negatywne słabo pochłaniające promieniowanie RTG gazy: powietrze, O 2, N 2 O, CO 2, gazy szlachetne. Obecnie rzadko stosowane, gł. do badań tt. Wraz z BaSO 4 do badania dwukontrastowego p. pok. Pozytywne 50 1000 x bardziej pochłaniające promieniowanie RTG gł. Ba i I (ze względu na dużą liczbę Z). Wyróżnia się dwie grupy: rozpuszczalne w wodzie (organiczne sole I) oraz nierozpuszczalne (BaSO 4 ). Baryt (BaSO 4 ) stosowany do badana p. pok. w metodzie jednokontrastowej stosuje się małą gęstość (0,5 1 g/ml), natomiast w podwójnym kontraście większą (2 3,5 g/ml). Dzięki brakowi wchłaniania z p. pok. jest bezpieczny. Zagrożenie sprawia użycie go w przypadku perforacji p. pok., gdyż pobudza do tworzenia zrostów i ziarniniaków. Środki olejowe mieszanina estrów etylowych kwasów tłuszczowych i jodowanego oleju makowego (Lipiadol ultrafluid). Zastosowanie: sialografia, limfografia, ~ embolizacja guzów wątroby. Środki rozpuszczalne w wodzie w zależności od wydzielania: hepato- i urotropowe. Pierwsze z nich (podawane p.o. / i.v.) wydalają się z żółcią i są b. rzadko stosowane. Drugie, po podaniu do naczyń, służą do urografii, angiografii i TK, natomiast podane bezpośrednio do: ureteropielografii, pielografii zstępującej, cystografii, histerosalpingografii (HSG), fistulografii, ERCP, cholangiografii przezskórnej, śród- i pooperacyjnej, radikulografii i mielografii niejonowe. Wyróżnia się środki mono- i dimeryczne, dysocjujące lub nie- (jonowe lub nie-). Szczególnie szkodliwe są monomery jonowe ze względu na dużą osmolalność, jonizację, lepkość i hydrofilność. monomeryczne jonowe niejonowe dimeryczne jonowe niejonowe poch. trijododiaminobenzoesanu acetrizoat (Urekan), amidotrizoat (Uropolinum, Urografin), metrizoat (Isopaque), jodamid (Uromiro) metrizamid (Amipaque) joxaglat (Hexabrix) jotralan (Isovist), jodixanal (Visipaque) poch. trijodomonoaminoizoftalenu jothalamat (Conray), joxithalamat (Telebrix), joglicinat (Ragvist) jopromid (Ultravist), johexol (Omnipaque), jopamidol (Japamiro, Solutrast), joversol (Optiray), jopentol (Imagopaque), jomeprol (Iomeron) dz. niepożądane (10 %) ciężkość: lekkie (większość): nudności, wymioty, pokrzywka, świąd skóry, chrypka, kaszel, kichanie, nadmierne pocenie, uczucie ciepła umiarkowane (1 2 %): omdlenie, nasilone wymioty, rozległa pokrzywka, obrzęk twarzy / krtani, bronchospazm ciężkie (0,1 0,2 %): drgawki, wstrząs, obrzęk płuc, zatrzymanie oddechu / krążenia (NZK), zgon (1:50 000 1:100 000) rodzaj: idiosynkratyczne (anafilaktoidalne) nagłe, niezależne od dawki, gł.: skóra, oskrzela, obrzęk krtani, wstrząs nieidiosynkratyczne chemotoksyczne / osmotyczne / toksyczność narządowa; zależne od drogi, miejsca i dawki podania, stężenia i budowy związku osmotoksyczność: V surowicy wazodylatacja, przepuszczalność, RR, tachykardia, wymioty chemotoksyczność: neurotoksyczność, zab. rytmu serca, uszk. naczyń organotoksyczność: serce, naczynia, nerki, płuca niejodowe niskoosmotyczne grupa dużego ryzyka: powikłania poprzednim razem, astma, alergia, paraproteinemia, niewydolność krążeniowo oddechowa, nerek, wątroby, wiek > 65 r. ż. lub < 10 r. ż. niskoosmotyczne: flebografia, koronarografia, arteriografia t. szyjnej, kręgowej, płucnej, m/żebrowej, oskrzelowej, cysternografia, mielografia, radikulografia
niejodowe: wole, phaeochromocytoma, anemia sierpowata MR używane są związki z niesparowanym elektronem (lub kilkoma), powodujące skrócenie T 1 i T 2 otaczających protonów tkanka kumulująca kontrast może być hiper- (T 1 -zal.) lub hipointensywna (T 2 -zal.), co wzmacnia kontrast między tkankami, zwł. prawidłowymi a patologicznymi kontrasty pozytywne paramagnetyki skracające T 1 (Gd, Mn, Dy, Fe) zewnątrzkomórkowe drobnocząsteczkowe w naczyniach i pozakomórkowo (związki Gd) wielkocząsteczkowe ocena przepływu tkankowego (związki Gd + albumina, liposomy znakowane paramagnetykami) wewnątrzkomórkowe lub związane z komórkami powinowactwo do wątroby związki Gd, Mn, Fe powinowactwo do guzów związki Gd + ab, metaloporfiryny powinowactwo do nadnerczy polilys-gd-dpta-nh 2 powinowactwo do RES: liposomy znakowane paramagnetykami do badań p. pok. rozpuszczalne w wodzie związki Fe, Gd, Mn nierozpuszczalne w wodzie tłuszcze i oleje roślinne obecne podstawowym pierwiastkiem jest Gd (jego poch.) b. rzadko stwierdza się później dz. niepożądane wzmocnienie kontrastowe po paramagnetykach stosuje się w diagnostyce: OUN, mm. i stawów, serca, wątroby, nerek, nadnerczy, narządu rodnego zwł. guzy, zap. i niedokrwienia; ponadto do wzbogacenia MRA oraz określania filtracji nerkowej kontrasty negatywne skracają T 2 superparamagnetyki (magnetyt Fe 3 O 4 wątroba: RES, komórki Kupfera) i ferromagnetyki; najlepsze efekty w sekwencji echa gradientowego zewnątrzkomórkowe drobnocząsteczkowe związki Dy ( niedokrwienie serca i mózgu) wielkocząsteczkowe tlenki Fe z dekstranem, albumina + związki Dy wewnątrzkomórkowe lub związane z komórkami powinowactwo do wątroby tlenki Fe z arabinogalaktanem powinowactwo do RES tlenki Fe z dekstranem, liposomy znakowane superparamagnetykami powinowactwo do ww. powinowactwo do ag do badań p. pok. rozpuszczalne w wodzie związki tlenku Fe nierozpuszczalne w wodzie sole lantanowe USG środki wzmacniające echogeniczność krwi gł. w echokardiografii: mikropęcherzyki powietrza lub zawieszone w albuminie lub roztworze galaktozy prawe serce, zwł. przecieki wewnątrzsercowe nie przechodzą przez płuca pozostałe serce, duże naczynia, narządy jamy brzusznej; zawiesina cząsteczek fluorokarbonu; mikropęcherzyki w fosfolipidach wzmocnienie zależne od perfuzji (przyszłość) wątroba pęcherzyki powietrza + glukoza + kwas palmitynowy poprawia echogenność guza i umożliwia lepszą ocenę unaczynienia środki organospecyficzne wychwyt przez RES, dlatego obszary pozbawione prawidłowych komórek są hipoechogenne III RADIOBIOLOGIA Radiobiologia zajmuje się badaniem skutków promieniowania jonizującego powstałych w żywym organizmie. Biologiczne działanie promieniowania jest skutkiem oddawania przezeń energii cząsteczkom wchodzącym w skład komórek. Energia ta może spowodować przeniesienie elektronu na wyższy stopień (stan) energetyczny (wzbudzenie) lub całkowicie wybić go poza obręb atomu (jonizacja) są to procesy b. krótko trwające i kończące się albo emisją promieniowania wtórnego albo ponownym połączeniem jonu z elektronem. Wyzwolona energia może pobudzać reakcje fizyczne,
chemiczne i biochemiczne, prowadząc do zmian struktury i funkcji cząsteczek. Różne cząsteczki obecne w komórkach są w różnym stopniu wrażliwe na skutki promieniowania, a ponadto zróżnicowana jest ich istotność dla życia komórki. Teoria tarczy głosi, że uszkodzenie i śmierć komórek są rezultatem działania promieniowania na tarczę, tj. istotny element niezbędny do życia najczęściej DNA. Wyróżnia się bezpośrednie działanie na tarczę oraz pośrednie kiedy pierwotne zmiany w innych cząsteczkach powodują wtórne zmiany w tarczy. Z uwagi na fakt, że ok. 70 % komórki stanowi woda, jest ona głównym celem pośrednim pod wpływem promieniowania dochodzi do radiolizy wody, w wyniku czego powstają wolne rodniki, reagujące następnie z makrocząsteczkami. Komórki bronią się przed niekorzystnymi zmianami na 2 sposoby: obniżają sam stres oksydacyjny oraz stosują różnorodne mechanizmy naprawy DNA. Jeżeli działania te są niewystarczające, dochodzi do niekorzystnych zmian strukturalno funkcjonalnych w komórkach, tkankach, narządach, a nawet całym ustroju. Skutki napromieniowania zależą od dawki i rodzaju promieni, wieku narażonej osoby oraz rodzaju napromieniowanej tkanki. Generalnie tkanki szybko dzielące się płodowe i dzieci są bardziej wrażliwe niż ukształtowane. Również tkanki szybko odnawiające się i dobrze utlenione są bardziej czułe. Komórki w fazie podziału są bardziej wrażliwe od tych w interfazie lub dojrzałych. Do najbardziej radiowrażliwych tkanek zaliczamy: szpik, gonady, soczewki, limfocyty, tarczycę i pierś, zaś do najmniej wrażliwych: UN, skórę i układ ruchu (kości, mm., stawy). W przypadku całego ustroju istotne jest, czy napromieniowanie było miejscowe czy ogólnoustrojowe. rodzaje promieniowania jonizującego korpuskularne (α, β, p +, e -, n 0 ) oraz elektromagnetyczne (fotony: RTG i γ) 4 2α 2+ pochodzi zazwyczaj z rozpadu ciężkich jąder naturalnych, np. Ra; porusza się wolno i penetruje płytko (kilka μm), ale powoduje intensywną jonizację β + /β - penetrują głębiej (1 MeV 1 cm), ale dają mniejszą jonizację elektromagnetyczne RTG i γ penetrują b. głęboko, gdyż nie posiadają masy ani ładunku i sporadycznie oddziałują z atomami p + 1 1H +, 2 1D + zdolność przenikania pośrednia między α a β n 0 nie jonizują bezpośrednio; znaczny zasięg w głąb tkanek; mogą być wychwytywane przez jądra, czyniąc je radioaktywnymi mezony π (-) łatwo oddziałują z atomami, posiadają dużą zdolność jonizacji ciężkie jądra C, N oddziaływanie promieniowania z materią prawdopodobieństwo zderzenia fotonu z materią zależy od energii fotonu, spoistości materii oraz budowy atomów materii zjawisko fotoelektryczne: E < 100 kev, wysokie masy atomowe rozpraszanie Comptona: 100 kev < E < 10 MeV tworzenie par: E > 1,02 MeV Współczynnik liniowego przekazywania energii (LET) jednostka wyrażająca całkowita ilość energii uwolnionej drogą przebiegu cząsteczki promieniowania: ilość energii [kev] na odcinku 1 μm. LET zależy od prędkości oraz ładunku elektrycznego cząstek promieniowania (α: 95 260; γ: 0,2 2; β: 0,25 12). Cząstki o dużym LET mogą spowodować więcej uszkodzeń w danej objętości tkanki. aktywność ilość rozpadów w jednostce czasu; 1 Ci = 3,7 x 10 9 Bq; 1 Bq 1 rozpad / s dawka ekspozycyjna określa zdolność promieniowania do wywołania jonizacji; 1 R = 2,58 x 10 8 C/kg dawka pochłonięta ilość energii zaabsorbowana przez jednostkę masy materii; Gy = J/kg; 1 rad = 1 cgy moc dawki ekspozycyjnej; 1 R/s = 0,258 ma/kg moc dawki pochłoniętej; 1 rad/s = 1 cgy/s Względna skuteczność biologiczna (WSB) jest to efekt biologiczny uzyskany przez taką samą dawkę promieniowania o ustalony standardzie. WSB umożliwia porównanie skutku biologicznego dwóch rodzajów promieniowania jonizującego. WSB = D standardowa : D porównywana. α: 5 20; β: 1 1,7; γ: 1 współczynnik jakości (Q lub QF) określenie energii i przenikliwości promieniowania ocena wpływu danego rodzaju promieniowania na odpowiedź żywej tkanki; α: 20; β: 1,7 20; γ: 1 genetyka radiacyjna mutacje wywoływane przez promieniowanie jonizujące mają charakter punktowy, mogą mieć charakter pęknięć chromosomów, czy transdukcji
wczesne skutki somatyczne Uszkodzenia tkanek zależą od szybkości wymiany w nich komórek im krótszy jest czas życia dojrzałych komórek, tym szybsze i bardziej nasilone są w nich niekorzystne zmiany wywołane napromieniowaniem. Prawo promienioczułości tkanek: promienioczułość tkanek zależy od liczby niezróżnicowanych komórek w tkance, stopnia aktywności mitotycznej komórek tkankowych oraz długości fazy aktywnej proliferacji komórkowej tj. liczby podziałów między postacią najbardziej pierwotną a w pełni dojrzałą. DL 50/30 zależy od: gatunku, wieku, płci, masy ciała, temperatury otoczenia oraz stresu skrajny wiek, płeć, duża masa ciała, wysoka temperatura oraz obecność stresu zwiększają promienioczułość efekt po jednorazowym napromieniowaniu całego ciała zależy od dawki: 2 10 Gy stopniowy spadek przeżywalności z tygodni do dni 10 100 Gy brak zależności efektu od dawki > 100 Gy spadek przeżywalności do godzin lub minut niskie dawki ( kilkaset rad w ciągu od kilku minut do kilku godzin) z. hematopoetyczny = szpikowy okres prodromalny (godziny dni): nudności i wymioty okres utajenia (dni tygodnie): bezobjawowa destrukcja szpiku okres ostrej ch. popromiennej: biegunka ~ krwawa, wylewy do tkanek, zab. w e, zak. średnie dawki ( > 1000 rad) z. jelitowy: brak łaknienia, senność, inercja, biegunka, gorączka, odwodnienie, m. c., limfopenia odwodnienie, wymioty, utrata sił, sepsa, zgon 4 6 dni od napromieniowania duże dawki ( > 5000 rad) z. mózgowo naczyniowy: pobudzenie / apatia, zab. równowagi, ataksja, biegunka, wymioty, skurcz tężcowy, drgawki, wyczerpanie, śpiączka, śmierć w krótkim okresie po napromieniowaniu w wyniku uszkodzenia OUN (zap. naczyń, naciek zap., ZOMR, obrzęk, ICP) skutki napromieniowania płodu ogólnie duża promienoczułość wiele komórek różnicujących się, wysoka aktywność mitotyczna, ryzyko przerwania całej linii komórkowej napromieniowanie jaja przed implantacją lub brak zmian następczych okres organogenezy (2 6 hbd) wady rozwojowe lub wcześniej: mikrocefalia, uszkodzenie OUN, później: rozszczep kręgosłupa późne skutki somatyczne miesiące / lata po napromieniowaniu skrócenie czasu życia zależne od dawki i szybkości jej podania dz. kancerogenne: RTG skóra, tarczyca, Ru płuca, Ra kości białaczki (AML, CML) po dawkach < 1 Gy (Ru, Th, 90 Sr) wskaźnik narażenia populacji na promieniowaniu jonizujące zaćma odmienna od starczej bezpłodność: : 4 6 Gy / : 3 Gy menopauza IV OCHRONA PRZED PROMIENIOWANIEM JONIZUJĄCYM źródła promieniowania jonizującego naturalne zewnętrzne promieniowanie kosmiczne i ziemskie wewnętrzne naturalne izotopy promieniotwórcze szereg U, Ac, Th oraz K i Ra sztuczne: medycyna (diagnostyka i terapia), elektrownie atomowe, bomby atomowe, lampy oscyloskopowe, kineskopy telewizyjne, farby świecące, odpady promieniotwórcze pyły dymnicowe i żużle piecowe narażenie zawodowe napromieniowanie zewnętrzne źródła zamknięte (lampy RTG, bomby Co, defektoskopy, akceleratory) napromieniowanie wewnętrzne źródła otwarte Graniczne dawki promieniowania ustalane są dla osób zatrudnionych w warunkach narażenia na promieniowanie jonizujące, zamieszkałych lub przebywających w sąsiedztwie źródeł p. j. lub obszaru skażonego oraz narażonych z powodu stosowania wyrobów powszechnego użytku emitujących p. j.
fizyczne sposoby zabezpieczenia: osłony γ: beton ± baryt, Pb, żeliwo, woda; RTG: beton ± baryt, cegły, żeliwo, szkło Pb, guma Pb; β: szkło organiczne, zwykle, Al skrócenie czasu narażenia; zwiększenie odległości od źródła system wentylacji i podciśnienia kontrola indywidualnych dawek promieniowania fotodozymetry, metoda termoluminescencyjna kontrola lekarska badania wstępne i okresowe ochrona pacjenta ograniczenie obszaru ekspozycji, mocy i energii, liczby prześwietleń, lepsza filtracja, odpowiedni dobór parametrów elektrycznych duże obciążenie gonad przy: zdjęciach stawu biodrowego, urografii, pelwimetrii i wlewie doodbytniczym; wsk. stosowanie osłon na gonady p/wsk. do RTG: kobiety w wieku rozrodczym po 10. dniu od krwawienia zdjęcie brzucha lub miednicy, kobiety w ciąży, dzieci do lat 10; ograniczenia czasowe częstość: klatka co 12 miesięcy, Ż + XII co 6 miesięcy w miarę możliwości rozłożenie badań wielokrotnych na dłuższy okres czasu scyntygrafia izotopy o krótkim T 1/2, nie kumulująca się w organizmie terapia: promieniowanie o wysokich LET i WSB, regulacja energii, precyzyjna lokalizacja naświetlania skażenia promieniotwórcze środowiska opad promieniotwórczy wybuchy jądrowe (Sr, I, Cs) elektrownie jądrowe (Kr, Xe, I, Te, Cs, Sr, Ru) materiały budowlane pyły dymnicowe i piece żużlowe, np. wdychanie Ru wchodzącego w skład szeregu U inne: pyły ze spalania węgla, podróże samolotami, drogi z pyłów i żużli, telewizory i lampy oscyloskopowe, farby świecące, mini-latarki, znaki, przyrządy nawigacyjne V KLATKA PIESIOWA PŁUCA I OPŁUCNA metody badania podstawowa: zdjęcie przeglądowe klatki piersiowej na stojąco w projekcji PA inne: zdjęcie boczne, skośne, promieniem poziomym w ułożeniu na boku, w fazie wdechu i wydechu, celowane na szczyty płuc Zdjęcie w projekcji AP wykonuje się pacjentom leżącym oraz noworodkom. Na zdjęciu w pozycji siedzącej lub leżącej nie ocenia się rozmiarów cienia środkowego ani ustawienia kopuł przepony, ponieważ zmieniają one swoje ułożenie przy braku siły grawitacyjnej. wiele metod uzupełniających trudności diagnostyczne i szczególne wskazania Tomografia tradycyjna zdjęcia warstwowe płuc i/lub wnęk. Otrzymuje się je dzięki ruchowi lampy RTG i kasety względem ciała pacjenta pozwala to na ocenę poszczególnych przekrojów. Zdjęcie takie ma wygląd niewyraźnego, zamazanego, zawiera numer warstwy. Wykorzystywane jest do wykrywania i oceny jam gruźliczych, powiększenia ww. lub guza we wnęce płuca. TK ocena powiększonych ww. wnęk i śródpiersia, staging ca oskrzela, meta do płuc, patologie opłucnej, guzy śródpiersia, tętniaki. TK wysokiej rozdzielczości (HRCT) przewlekłe zmiany śródmiąższowe, zwłóknienia, rozstrzenie oskrzeli, rozedma. USG wykrywanie i ocena płynu w jamie opłucnej, lokalizacja zbiorników przed nakłuciem, różnicowanie zmian litych i płynnych podopłucnowych. USG przezprzełykowe można wykorzystać do oceny śródpiersia. Powietrze zawarte w pęcherzykach płucnych rozprasza ultradźwięki, dlatego USG nie nadaje się do ocen samej tkanki płucnej. scyntygrafia perfuzyjna najlepsze badanie do weryfikacji zatoru t. płucnej angiografia t. płucnej zator t. płucnej ze wsk. do operacji, malformacje naczyniowe (np. przetoki tętniczo żylne); obecnie zastępowana przez angio-tk Przewietlenie = fluoroskopia, skopia badanie dynamiczne (ruchomy obraz na ekranie TV) umożliwiające ocenę przesuwalności zmian względem żeber. W mniejszym stopniu naraża pacjenta na promieniowanie w porównaniu do TK (tu naświetlenie kilkaset razy większe od klasycznego radiogramu). Wykorzystywana do oceny czynnościowej: ruchomości przepony i śródpiersia, tętnienia zarysów serca i dużych naczyń. Np. wnęki poszerzone i tętniące mogą być prawidłowe, natomiast brak tętnienia przemawia za węzłowym charakterem zmian.
Bronchoskopia zastąpiła bronchografię. Wykorzystywana do oceny i biopsji ca oskrzela rosnącego do światła. Bronchografia to badanie kontrastowe drzewa oskrzelowego prawidłowo z obrazem drzewa liściastego, używane było do diagnostyki wrodzonych rozstrzeni oskrzeli i innych zab. rozwojowych ich ścian (obecnie stosuje się HRCT). biopsja igłowa przezskórna zmiany położone obwodowo endoskopowa zmiany przywnękowe śródoperacyjna w tracie torakotomii radiogram klatki piersiowej PA Widoczne 2 pola płucne oraz cień środkowy (serce, duże naczynia, śródpiersie, kręgosłup, mostek). Pola płucne ograniczone przez żebra (A, L, P, S), przeponę (I) oraz śródpiersie (M). Na ich tle widoczne żebra wyraźniej tylne, części chrzęstne zupełnie niewidoczne, o ile nie są zwapniałe. Prawa kopuła przepony ustawiona nieco wyżej (z powodu wątroby) i mniej ruchoma, po stronie lewej pod kopułą bańka powietrzna żołądka, ruchomość oddechowa ok. 1 PMŻ. Między przeponą a boczną ścianą klatki widoczne kąty przeponowo żebrowe. Za zdjęciu bocznym kąt tylny ostry a przedni płaski. anatomia radiologiczna płuc płuco prawe 3-płatowe szczelina m/płatowa skośna i pozioma płuco lewe 2-płatowe szczelina m/płatowa skośna prawidłowo granice płatów są niewidoczne, z wyjątkiem poziomej na przednim odcinku IV żebra po stronie prawej: linijny włosowaty cień opłucnej trafionej osiowo wiązką promieni odmiany rozwojowe: płaty dodatkowe sercowy, ż. nieparzystej segment fragment płuca posiadający własne oskrzele i t.; granice m/segmentowe widoczne gdy segment jest bezpowietrzny ( niedodma, naciek zap., marskość) oskrzela: rozwidlenie tchawicy (Th6) oskrzela gł. (prawe szersze, krótsze i odchodzi pod mniejszym kątem; lewe dłuższe i węższe, odchylone od tchawicy) płatowe segmentowe; o. g. prawe o. p. górne i pośrednie ( środkowe i dolne), o. g. lewe o. p. górne i dolne Drzewo oskrzelowe prawidłowo niewidoczne. ~ W okolicy wnęki obrączkowaty cień przekroju dużego oskrzela trafionego promieniami osiowymi. Oskrzele ujęte prostopadle posiada światło, natomiast naczynie nie. Oskrzela główne i płatowe ~ widoczne na warstwowych. Cienie wnęk (III IV żebro A) wnęka prawa nieco niżej, wydaje się większa i lepiej widoczna, gdyż lewa przysłonięta jest przez serce i pień płucny. Prawidłowo wnękę tworzą naczynia płucne, natomiast oskrzela, ww., nn., i tkanka łączna są niewidoczne. Na obwód rozchodzi się rysunek naczyniowy pasmowate cienie, dzielące się dychotomicznie, sięgające maksymalnie do granicy ⅔ ⅓ obwodu (jeżeli są widoczne dalej, to opisuje się wzmożony rysunek naczyniowy nadciśnienie żylne). Naczynia płucne: po lewej okrągły lub owalny cień we wnęce (t. płucna), po prawej pasmowaty cień obok oskrzela (t. pośrednia = m/płatowa). Tt. towarzyszą oskrzelom, zwężają się stopniowo, dają liczne rozgałęzienia. Żż. mają mniej rozgałęzień, są bardziej prostolinijne, bez zmian szerokości w przebiegu. Ww. chłonne widoczne tylko gdy są powiększone lub zwapniałe. Grupy topograficzne: oskrzelowo płucne (przy oskrzelach segmentowych), oskrzelowe (przy oskrzelach płatowych), rozwidlenia tchawicy (w kącie), tchawiczo oskrzelowe (w odp. kącie), przytchawicze (prawe > lewe), aortalny (obok łuku), Botalla (m/aortą a t. płucną). Płuco prawe ww. wnęki prawej i przytchawicze prawe; płuco lewe cz. dolna ww. wnęki lewej i rozwidlenia tchawicy przytchawicze prawe; płuco lewe cz. górna ww. wnęki lewej i przytchawicze lewe. prawidłowe zdjęcie przeglądowe klatki piersiowej sięga od szczytów płuc do przepony symetria: końce obu obojczyków w równego odległości od wyrostka kolczystego Th 4 kopuły przepony ustawione prawidłowo (VI ± I żebro przecina kopułę) kąty żebrowo przeponowe ostre i wolne od zacienień pola płucne szczytowe, podobojczykowe, środkowe, nadprzeponowe bez zmian wnęki płucne nie poszerzone cienie wnękowe 1 cm cień środkowy sylwetka serca nie poszerzona mieści się w ½ wymiaru poprzecznego klatki piersiowej łuk aorty nie poszerzony, bez zwapnień w ścianie tchawica nie odchyla się w żadną stronę struktury kostne prawidłowe
widoczna bańka powietrzna Ż, brak powietrza pod kopułami przepony niedodma Najczęściej z ucisku (1) lub z wchłonięcia (2). Dochodzi do bezpowietrzności pęcherzyków i zmniejszenia objętości obszaru dotkniętego niedodmą. (1): zapadnięcie przy dużej ilości płynu lub powietrza w jamie opłucnej. (2): niedrożność oskrzela ca, zap., uraz, npl, ciało obce, ww. (2): wtórna resorpcja powietrza z pęcherzyków płucnych. Obraz radiologiczny: bezpowietrzność i jednorodne zacienienie fragmentu płuca, im większe tym lepiej dostrzegalne brak bronchogramu powietrznego (obrazu powietrznych pasm oskrzeli) V niedodmy wygięcie szczelin m/płatowych w kierunku niedodmy, uniesienie przepony, zwężenie PMŻ, przemieszczenie wnęk i śródpiersia na stronę niedodmową niedodma dolnego lewego płata RTG skośne przednie prawe (?) zagęszczenia typu pęcherzykowego wypełnienie pęcherzyków treścią płynną lub stałą (wysięk, przesięk, krew, naciek komórkowy) przyczyny: obrzęk płuc kardiogenny (ONK, wada mitralna), przewodnienie, mocznica, płuco wstrząsowe, gazy toksyczne, obrzęk neurogenny zap. bronchopneumonia, naciek TBC, zap. bakteryjne / grzybicze / pasożytnicze urazy stłuczenie, krwiak, zatory tłuszczowe zawał płuca, naciek eozynofilowy, ch. układowe i imm. obraz radiologiczny: zmiany mogą być ograniczone do płata lub segmentu gł. w zap. płuc płatowym lub segmentowym wówczas widoczne zacienienie o prawidłowym kształcie i objętości z bronchogramem powietrznym różnicowanie z niedodmą, marskością i płynem ogniska pojedyncze / mnogie, jedno- / obustronne kształt okrągławy, nieostre zarysy, miękkie wysycenie, zróżnicowane rozmiary (od cieni plamistych do zlewnych zacienień) zmiany śródmiąższowe zgrubienia, zwłóknienia, nacieki zrębu (tkanka łączna m/zrazikowa, okołonaczyniowa i okołooskrzelowa) przyczyny: zmiany krążeniowe: obrzęk śródmiąższowy, PNK, wada mitralna, blizny pozawałowe, wtórna hemosyderoza zmiany zap. i pozap.: TBC prosówkowa, ŚZP (zwykle wirusowe), przewlekła ch. oskrzelowo płucna npl: meta lymphangitis ca, ca miliaris (rozsiew hematogenny ca), białaczka, HD inne: pylica, sarkoidoza, ch. układowe i spichrzeniowe, imm. (twardzina, LE, ch. reumatyczna) obraz radiologiczny: zmiany siateczkowe cienkie linie nakładające się na rysunek naczyniowy, siateczka o drobnych oczkach, niemal symetrycznie przywnękowo i w polach dolnych zmiany guzkowe drobne cienie 2 3 mm, ~ wysiew prosowaty zmiany pasmowate linijne cienie, dość intensywnie wysycone, o ostrych zarysach, pojedyncze lub skupione, o różnej grubości, lokalizacji i przebiegu; zazwyczaj wynik zejścia włóknistego, zbliznowacenia, ew. marskości; marskość zawiera rozstrzenie i ma V; marskość płatów górnych to często zejście TBC ( podciągnięcie wnęk) jama ubytek tkanki płucnej z powodu zmian martwiczych i ich ewakuacji przyczyny: zmiany zap.: TBC aspergiloma, ropień pierwotny (sepsa, zap. płuc ~ SA), zap. zachłystowe; młody ropień cień okrągły npl: rozpad guza pierwotnego ca bronchogenes, rzadko meta / lymphoma powikłania zawału, zropiały krwiak pourazowy, rozpad w ziarniniaku Wegenera, ropień amebowy, torbiel wrodzona lub pasożytnicza jama zwykle okrągła, otoczona ścianami, przejaśnienie, wypełniona powietrzem lub płynem pomocne zdjęcia warstwowe lokalizacja: jamy TBC gł. szczyty i pola podobojczykowe; jamy ropni pozawałowych i poaspiracyjnych gł. pola dolne
ściany: grube i nieregularne rozpad w guzie, świeża jama TBC otoczona naciekiem; cienkie z oskrzelem drenującym stare jamy TBC; cienkie pierścieniowate jamy rzekome, pęcherze rozedmowe (+ brak rysunku płucnego; rozedma powoduje bardziej pionowe wdechowe ustawienie żeber), pneumatocele zawartość: poziom płynu ropień; sucho TBC; nieregularne masy i/lub skrzepy rozpad guza rąbek powietrzny w kształcie półksiężyca aspergiloma jama nie wypełniona całkowicie przez cień okrągły cień okrągły kształt okrągły lub owalny, ostre zarysy, zwykle jednorodny, otoczony prawidłową tkanką płucną, średnicy kilka kilkadziesiąt mm, może być pojedynczy lub mnogi; przyczyny: zmiany zap.: gruźliczak, młody ropień, naciek nieswoisty, grzybica, torbiel pasożytnicza wypełniona płynem npl: obwodowy ca oskrzela, meta hematogenny, npl łagodne, chłoniak wrodzone: przetoka tętniczo żylna, torbiel zawiązkowa zawał płuca, krwiak, ziarniniak, cień brodawki skórnej zwapnienia lokalizacja: w miąższu płuc, opłucnej, ścianie tchawicy, oskrzeli, naczyń, ww., chrząstkach żeber, łuku aorty; przyczyny: mnogie rozsiane zwapnienia miąższu prosówka, po ospie wietrznej, histoplazmoza, paragonimoza, hemosyderoza zwapnienia w cieniach okrągłych i guzach gruźliczak, odpryskowiec, flebolity w malformacjach naczyniowych, meta chondro-/osteosarcoma, ściany torbieli opłucna pleuritis calcarea (TBC: rozległe, b. mocno wysycone zacienienia, ~ zamazanie kątów), azbestoza (linijne na przeponie) zwapnienia miąższu TBC, ognisko po zap. nieswoistym, zawały, krwiaki ww. TBC ( owoc morwy ), pylica ( skorupka jaja ), sarkoidoza chrząstki m/żebrowe: intensywnie wysycone poziome cienie przypominające zacienienia pasmowate Patologie w obrębie pól płucnych mogą mieć charakter zacienień lub przejaśnień. Opisuje się je wg schematu: strona pole charakter. zacienienia jednolite: niedodma, zap., płyn Niedodma i zap. odpowiadają zasięgiem granicom topograficznym obszarów zaopatrywanych przez gałęzie drzewa oskrzelowego, płyn natomiast im nie odpowiada. Niedodma wiąże się ze V, dlatego pociąga struktury (wnęki, śródpiersie) w swoją stronę, płyn przepycha je w stronę przeciwną, zaś zap. stoi w miejscu. W zap. bronchogram pozostaje widoczny, niedodma obraz urwanego oskrzela. cień okrągły: npl, ca, młody ropień, torbiel przejaśnienia jama: TBC, rozpad ca, rozpad ropnia, aspergiloma, pęcherz rozedmowy, torbiel Odma przesuwa struktury w przeciwną stronę podobnie jak płyn, choć nie zawsze jest to zaznaczone. Uciska płuco, powodując jego zapadnięcie, tak że przypomina skurczony woreczek przyklejony do sylwetki śródpiersia. W obszarze odmy nie ma płuca, a więc i rysunku naczyniowego w przeciwieństwie do pęcherzy rozedmowych, które występują w obrębie tkanki płucnej. Mała odma często w szczycie. rozedma / odma podskórna przejaśnienie w tkankach miękkich klatki wady rozwojowe płuc niedorozwój płuca hipoplazja typ i obraz radiologiczny zależą od okresu życia płodowego, w którym doszło do zahamowania wzrostu Całkowita hipoplazja masywne zacienienie płuca, przemieszczenie śródpiersia w stronę hipoplazji, V klatki piersiowej. TK: rozstrzenie oskrzeli lub niedorozwój drzewa oskrzelowego z brakiem odgałęzień obw. Płuco jednostronnie jasne charakterystycznie jednostronna nadmierna przejrzystość płuca z o. pułapki powietrznej (gorsze opróżnianie się płuca z powietrza w czasie wydechu oraz przemieszczenie śródpiersia na stronę przeciwną i ograniczeni ruchomości przepony), upośledzenie
rozwoju naczyń (skąpe, zwężone) perfuzja (zdjęcia przeglądowe, warstwowe, angiografia, scyntygrafia perfuzyjna). Różnicowanie z zatorem i rozedmą. Sekwestracja płuca oddzielenie części płuca od reszty drzewa oskrzelowego i tt. krążenia płucnego nieczynny fragment położony wewnątrz- (zwykle segmenty podstawne po stronie lewej nad przeponą) lub zewnątrzpłucnie. Brak połączenia z oskrzelem brak oo., radiologicznie: okrągława masa o wysyceniu części miękkich. Połączenie z drzewem oskrzelowym infekcje, ropień, krwioplucie, radiologicznie: ~ jak zmiany torbielowate, jamiste lub marskie. Rozstrzygająca jest aortografia. wrodzona torbielowatość płuca wrodzone rozstrzenie oskrzeli patrz dalej zab. rozwojowe I żebra aplastyczne / hipoplastyczne mostki m/żebrami gł. górnymi deformacje klatki piersiowej płat ż. nieparzystej wąs z prawej strony Zap. płuc (pneumonia) gromadzenie wysięku i komórek w świetle pęcherzyków płucnych (naciek) bezpowietrzność radiologicznie: zacienienie o zasięgu zależnym od rodzaju zap. (płatowe, segmentowe, odoskrzelowe). Klasyfikacja na odstawie zasięgu (w/w), etiologii (b/a/w/g/p/ch), występowania. Pneumonitis np. popromienne lub polekowe. Przy niepewności, czy zajęty jest cały płat, używa się określenia część. Płatowe zap. płuc ostra ch. bakteryjna. RTG jest istotne w przypadkach nietypowych, do oceny powikłań i dynamiki. Oo. radiologiczne występują później niż kliniczne, ale i później zanikają. W okresie pełnego rozwoju obserwuje się jednolite i intensywne zacienienie zajętego płata, bez zmiany V, z zachowanym bronchogramem powietrznym, wyraźnie odgraniczone od otoczenia (przez szczelinę m/płatową). Ustępowane zmian lub antybiotykoterapia jednorodność zacienień: plamiste cienie, częściowo zlewające się, zanikające w miarę resorpcji wysięku zap. Zdrowienie: pojedyncze pasmowate zacienienia. Powikłania: ropień płuca, zap. opłucnej, przewlekłe zap. płuc, marskość płuca. Różnicowanie: marskość i niedodma ( ), wysiękowe zap. opłucnej, serowate zap. płuc (TBC), płyn (nie odp. granicom, przepycha struktury). Segmentowe (odcinkowe) zap. płuc postać dotycząca jednego lub kilku segmentów, ~ leżących przywnękowo (pneumonia centralis). Obraz identyczny jak w/w, natomiast mniejszy zasięg segmentu/-ów często w obrazie radiologicznym obraz trójkąta. ododkrzelowe zap. płuc (bronchopneumonia) stany obniżonej odporności (dzieci, osoby starsze), powikłania ch. zak. (grypa), zap. zachłystowe, pooperacyjne, rozstrzenie oskrzeli Charakterystyczna lokalizacja w płatach dolnych: ogniska pojedyncze / mnogie, różnokształtne, nieostro odgraniczone, potencjalnie zlewne. Obustronne plamkowate zacienienia gł. w przyśrodkowych i dolnych polach płucnych. Często po stronie prawej. Różnicowanie z zawałem płuca (trudno) i naciekiem TBC (utrzymują się długo). zap. płuc i płucnej (pleuropneumonia) niewielka ilość płynu zacienienie kąta żebrowo przeponowego duża ilość płynu wypełnienie dużej cz. jamy opłucnej zejście korzystne: resorpcja zgrubienie i zrosty opłucnowe powikłania: zropienie wysięku i ropniak opłucnej (empyema pleurae) Gronkowcowe zap. płuc częściej w przebiegu sepsy i u dzieci. Stan kliniczny nieproporcjonalnie gorszy w stosunku do oo. radiologicznych: zmiany wielopostaciowe (śródmiąższowe, plamiste, cienie okrągłe, wysięk opłucnej płyn, odma, pęcherze rozedmowe, ropne płuc). Tendencja ognisk do ropienia, rozpadu i zajęcia opłucnej. Obrzęk śluzówki rozedma pękanie odma. Obraz radiologiczny zmienia się tu dynamicznie z godziny na godzinę. wirusowe zap. płuc zap. atypowe dotyczące bardziej zrębu (tkanki śródmiąższowej) niż pęcherzyków wczesny okres ch.: wzmożony rysunek płucny, przejrzystość pól płucnych, wzmożony zarys łącznotkankowy późniejsze nacieki zap.: wpierw przywnękowe, następnie szerzące się obwodowo jako pasmowate lub plamiste zacienienia jedno- lub obustronne pierwotniakowe pneumocystozowe zap. płuc (PCP) zab. odporności: wcześniaki, AIDS, imm.-supr., terapia białaczki cytostatyki, przeszczep nerki
naciek obejmuje zarówno zrąb, jak i pęcherzyki zmiany radiologiczne: plamiste, zlewne, obustronne zacienienia obraz szyby mlecznej / podobny do obrzęku płuc; w zaciekach widoczne pasma oskrzeli i drobne pęcherzyki rozedmowe ropień płuca pojedynczy / mnogi, zróżnicowany rozmiar, najczęściej w dolnym płcie prawego płuca etiologia pierwotne krwiopochodne, ciało obce w oskrzelu wtórne zap., zawał, rozstrzeń, npl, torbiel ewolucja: początkowo jak naciek zap. martwica rozpływna ewakuacja przez oskrzele drenujące jama (przejaśnienie) powiększenie, wygładzenie zarysów typowy ropień kształtu okrągłego lub owalnego, z poziomem płynu złe leczenie: powiększenie nacieku i martwicy zejście korzystne: opróżnienie, wygojenie i blizna zejście niekorzystne: ropień przewlekły ropnie przerzutowe, przebicie do opłucnej: ropniak i odma (pyopneumothorax) różnicowanie: jama TBC, zak. torbiel, rozpad npl, otorbiony ropniak opłucnej TBC płuc Zmiany mają charakter wysiękowy (swoisty naciek tkanki płucnej) lub wytwórczy (tworzenie ziarniny gruźliczej gruzełki), choć mogą występować jednocześnie. Każde z nic mogą ulegać martwicy, serowaceniu, rozpadowi z tworzeniem jam, resorpcji, włóknieniu i marskości lub wapnieniu. TBC jest jak widać ch. wielopostaciową. zmiany wysiękowe naciek słabo wysycony, o nieostrych zarysach i zróżnicowanym zasięgu (od małego ogniska do całego płata) zmiany wytwórcze guzki dobrze wysycone i ostro odgraniczone od otoczenia, różnej wielkości, pojedyncze lub w skupiskach serowacenie nie daje obrazu aż do wytworzenia jamy rozpad obraz jamy: okrągłe, owalne lub nieregularne przejaśnienie zmiany włókniste cienie pasmowate, nieregularne smugi, drobne blizny zwapnenia bezpostaciowe wysycone cienie w płucach i ww. TBC pierwotna bez uchwytnych zmian narządowych dotyczy dzieci i młodzieży. Bez zmian radiologicznych rozpoznanie na podstawie zmiany odczynów tuberkulinowych. TBC pierwotna ww. i węzłowo płucna najczęściej dotyczy dzieci ~ szczyty; pola górne / środkowe najczęściej z. pierwotny Ghona ognisko swoistego odoskrzelowego zap. płuc + powiększone ww. wnęki i przytchawicze ( policykliczne zacienienia) + pomiędzy nimi smugi nacieczonych naczyń chłonnych zejście: serowacenie i rozpad / blizny lub zwapnienia ucisk oskrzela ~ rozedma wentylowa / niedodma powikłania: przetoki węzłowo oskrzelowe rozsiew do drzewa oskrzelowego, bliznowacenie ścian oskrzeli ostra TBC prosówkowa rozsiew krwiopochodny potencjalnie w każdym wieku i okresie ch. do różnych narządów najczęściej płuca, ale również inne narządy miąższowe (wątroba, nerki, śledziona) W okresie pełnego obrazu: pola płucne obustronnie usiane licznymi, drobnymi (2 3 mm punkcikowate zagęszczenia droboplamkowe, dobrze wysycone), izomorficznymi (jednorodnymi pod względem rozmiaru i charakteru) ogniskami obraz zamieci śnieżnej. Najczęściej zajęte pola górne i obszary przy wnękach. Nacieki nie powstają przy współwystępowaniu AIDS. Pojedyncze ogniska są niewidoczne całość jest widoczna dzięki sumowaniu się cieni. różnicowanie: pylica, sarkoidoza, hemoyderoza, ca miliaris TBC płuc rozsiana podostra i przewlekła zmiany rozsiane drogą krwiopochodną i/lub chłonną ogniska o różnej wielkości i charakterze, zlokalizowane gł. w polu górnym i środkowym. Przebieg okresowymi rzutami. Gojenie gł. przez włóknienie. TBC guzkowa i włóknisto guzkowa gł. pola szczytowe i podobojczykowe, nieduża liczba ognisk. Jedno- lub obustronne zagęszczenia guzkowe drobnoplamkowe, pojedyncze lub skupione, dobrze wysycone i odgraniczone.