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