RENTGENOV Á D IA GNOSTIKA

1. RENTGENOVÁ DIAGNOSTIKA Lukáš Kuzmiak 05/2006

2. Princíp rentgenu • Objevenie paprskov X W.C.Roentgenom roku 1895 • Paprsky X vznikajú interakciou rýchlych elektrónov s hmotou a vďaka svojej krátkej vlnovej dĺžke sú schopné preniknúť cez ľudské telo • V závislosti na biochemickom zložení orgánov dochádza k rôznemu tlmeniu žiarenia • Analýza paprskov prechádzajúcich telom umožňuje rekonštrukciu vnútornej morfológie pacientovho tela

3. Vznik rentgenového žiarenia • Zdrojom X-žiarenia je špeciálna vákuová elektrónka (rentgenka) • Dióda žhavená napätím 20-200kV • Takto vzniknuté žiarenie obsahuje celé elektromagnetické spektrum – väčšinu tvorí infračervené žiarenie (tepelná energia, ktorá je spotrebovaná k rozohriatiu anódy) • - menší poddiel rentgenového žiarenia sa emituje z anódy do priestoru

4. Vznik rentgenového žiarenia • Vysvetlenie fyzikálnych princípov: • Žhavená katóda emituje elektróny, ktoré sú priťahované k anóde, pričom sú silným elektrickým poľom urýchľované na energiu danú vysokým napätím (tj. cca 20-200keV). Po dopade na anódu sa elektróny prudko zabrzdia, pričom časť ich kinetickej energie se premení na brzdné elektromagnetické žiarenie - X- žiarenie, ktoré vylieta z trubice von

5. Vznik rentgenového žiarenia • Spektrum emitovaného žiarenia: • Plynulosť jeho spektra je narušená ostrými špičkami – K-líniami → spektrum tvoria dva rozdielne fyzikálne procesy: • 1. posupným trením a elastickými nárazmi na jednotlivé atómové dráhy • 2. nárazom elektrónu na iný elektrón anódy

6. Počítače v rtg diagnostike • V priebehu 20. storočia zaznamenávame búrlivý vývoj – vedľa úspechov boli odhalené aj nedostatky: • interpretácia štandardného rentgenového snímku si vyžaduje skúseného rádiológa • orgány sú znázorňované sumárne (obrazy sa prekrývajú) → nedá sa zobraziť tomografický (anatomický 3D rez telom) • vedľajšie účinky rentgenového žiarenia na pacienta

7. Počítače v rtg diagnostike • Zavedením počítačov do lekárskej diagnostiky v 60. rokoch bol vyriešený problém s prekrývaním orgánov a obtiažnou interpretáciou rádiologického snímku • A.M.Cormack a G.N.Hounsfield – urobili rekonštrukciu tomografického rezu objektom (dostali Nobelovu cena r. 1979)

8. Princíp počítačovej tomografie • Vyšetrovaná oblasť se prežiari X-žiarením pod rôznymi uhlami (180° -360°) • Detekovaná intenzita se prevedie na elektrický signál • Metóda spätnej projekcie → rekonštrukcia absorbčnej mapy → tomografický obraz - množina obrazových bodov tzv. voxel • Skutočná hodnota koeficientu tlmenia v danom bode je kódovaná stupňom šedosti odpovedajúceho voxelu.

9. Rotačná metóda Vejárovité Detektory v kruhovej výseči, ktorá se otáča společne s rentgentkou, sú tu stovky detektorov. Kruhové Detektory po celom obvode, sú tu tisíce detektorov • Spočíva v nezávislom získavaní jednotlivých obrazov priečnych rezov tela a následnej tomografickej rekonštrukcii v 3D obraze → diskrétnom procese • Základné typy usporiadania:

10. Špirálová metóda • Začiatkom 90. rokov technický pokrok umožnil prejsť na spojitý proces merania (bezkábelový prenos zdrojového napätia) • Kombináciou posuvu pacienta a rotačného pohybu rentgentky vznikol špirálový pohyb

11. Mnohodetektorové, rotačné a špirálové CT • 1. generácia CT – 70. a 80. roky – systém jednej rentgenky a jedného detektora → jeden rez trval až niekoľko minút • Začiatkom 80. rokov boli vynájdené rotačné a špirálové CT – majú vysokú technickú dokonalosť • Ďalší pokrok sa môže dosiahnuť zkracovaním dôb vyšetrení → modernými počítačovými systémami

12. „Cé Téčko“ dnes

13. Substrakčná rádiografia. • Rentgenové zobrazenie mäkkých tkanív: sú malé rozdiely v absorbcii X-žiarenia → kontrast zobrazenia je nízky, nemožnosť rozlíšenia niektorých štruktúr • Zvyšovanie kontrastu sa robí aplikáciou vhodných kontrastných látok do skúmaných miest (zažívací trakt, žlčové či močové cesty, cievy, …), sú to látky obsahujúce atómy ťažkých kovov – báryum, jód • Zvýšená absorbcia X-žiarenia odhalí prípadné defekty či anomálie

14. Detektory X - žiarenia pre CT • Úlohou je zachytiť fotóny X-žiarenia prochádzajúce vyšetrovaným tkanivom a ich premena na elektrický signál • Scintilačné detektory – nejčastejšie použitie – obsahujú scintilačné kryštály NaI(Tl), CsI(Tl) Bi4Ge3O12 (vysoká detekčná účinnosť pri malých rozmeroch, ionizačné komory sú plnené stlačeným plynným xenónom – zriedkavé použitie)

15. Scintilačné detektory • Scintilačné detektory sú založené na vlastnosti niektorých látok reagovať svetelnými zábleskami (scintiláciami) na pohltenie kvánt ionizujúceho žiarenia • svetelné záblesky sa potom elektronicky registrujú pomocou fotonásobičov alebo fototranzistorov • Výhody: • Vysoká detekčná účinnosť (citlivosť) - která se často blíži k 100%. • Krátka mŕtva doba - scintilácia v kryštáloch cca10-9sec, zpracovávanie vo fotonásobičochi cca 10-8sec. Mŕtva doba scintilačného detektora asi 1ms

16. 3D modely zachytené CT

17. 3D modely zachytené CT

18. Použitá literatúra • GANONG, William F.. Přehled lékařské fyziologie. Nakladatelství HaH, 1995. • HRAZDIRA, Ivan - MORNSTEIN, Vojtěch – LECHNER, Jiří. Biofyzikální principy lékařské přístrojové techniky. Brno: Masarykova univerzita, 1999. • ULMAN,Vojtěch. Detekce a aplikace ionizujícího záření [online]. [cit. 2006-05-15]. URL: <http://astronuklfyzika.cz/JadRadMetody.htm>