Download
1 / 52
520 likes | 812 Views
E N D
2. Rentgenové zobrazovací metody
3. 3 Rentgenové zobrazovací metody Rentgenové (rtg) zobrazovací metody patrí stále mezi nejduleitejí diagnostické metody pouívané v medicíne. Poskytují predevím morfologickou (anatomickou) informaci mohou vak také poskytovat urcité informace o funkcním stavu organismu.
Jejich fyzikálním základem je ruzný útlum rentgenového zárení v ruzných tkáních lidského organismu.
Je duleité mít na pameti, e rtg zárení mue závaným zpusobem ovlivnovat zdraví (vyvolávat napr. rakovinu, zákal cocky) jak u pacientu tak i u zdravotnického personálu. Proto existují v oblasti ochrany pred zárením prísná zákonná opatrení s úcelem zabránit zbytecnému pokozování jak pacientu tak i zdravotníku. Pojednáme o nich ve zvlátní prednáce.
4. 4 Obsah prednáky Projekcní rentgenová zarízení
Vznik obrazu a kvalita obrazu
Projekcní rentgenová zarízení pro zvlátní úcely
CT
Dávky zárení a zdravotní rizika
5. 5 Projekcní rentgenová zarízení (General Electric)
6. 6 Vznik rentgenového zárení nízkovýkonová rentgenka pouívaná napr. v zubních rentgenech
7. 7 Výkonová rentgenka s rotující anodou
8. 8 Vznik rentgenového zárení Elektron s elektrickým nábojem e (1,602.10-19 C) v elektrostatickém poli o potenciálovém rozdílu (napetí, v tomto prípade jde o napetí mezi anodou a katodou) U má potenciální energii Ep:
Ep = U.e
V okamiku tesne pred dopadem elektronu na anodu je jeho potenciální energie Ep je zcela transformována v jeho kinetickou energii EK. Platí:
Ep = EK = U.e = ˝ mv2
Pri dopadu je EK transformována ve fotony rentgenového zárení (méne ne 1%) a tepelnou energii (99%). Toto teplo mue rentgenku pokodit.
9. 9 Energie svazku a napetí na rentgence Jestlie je vekerá kinetická energie urychleného elektronu transformována do jediného fotonu rentgenového zárení, tento foton bude mít energii danou výrazem:
E = h.f = U.e
Je to maximální energie emitovaných fotonu, prímo úmerná napetí U mezi anodou a katodou.
Chceme-li tedy zvýit energii fotonu, postacuje zvýit napetí mezi anodou a katodou!
Cím je vyí energie fotonu, tím méne jsou zachycovány telem tím vyí mají pronikavost. Je to zvlát duleité, kdy snímkujeme silné cásti tela nebo pacienty obézní!
10. 10 Histogram energie fotonu
11. 11 Hlavní cásti rentgenového prístroje Rengenka
Generátor napetí a proudu:
Vysokonapetový transformátor poskytuje vysoké napetí (a 150kV)
Usmernovac - poskytuje stejnosmerný proud zajituje jednosmerný pohyb proudu elektronu v rentgence.
Jestlie zvýíme velikost proudu elektronu v rentgence (zmenou havení katody) hustota toku fotonu (pocet fotonu procházejících jednotkovou plochou za sekundu) svazku rentgenového zárení vzroste nikoliv vak energie jednotlivých fotonu.
Energii jednotlivých fotonu mueme zvýit zvýením napetí mezi anodou a katodou.
Ovládací pult v dnení dobe je vetina parametru rentgenových prístroju (vcetne napetí a proudu) ovládána prostrednictvím pocítace. Pult je umísten mimo vyetrovací místnost nebo za títem vyrobeným z olovnatého skla (pro ochranu radiologických asistentu).
Hlavní mechanické cásti: stojan s rentgenkou, vyetrovací stul, Buckyho clona odstranující rozptýlené fotony.
Detektory rentgenového zárení: kazeta s rtg filmem a priléhajícím fluorescencním stínítkem (pri skiagrafii) nebo zesilovac obrazu (obojí na ústupu) nebo ploný digitální snímac (pri skiaskopii).
12. 12 Pruchod rtg zárení telem pacienta Rentgenové zárení vycházející z malé ohniskové ploky anody se írí vemi smery. Ve sklenené stene rentgenky se nekteré fotony s nízkou energií absorbují. K dalí absorpci techto fotonu dochází v primárním filtru, jen je vyrobený z hliníkového plechu. Zde absorbované fotony o nízké energii by jinak byly pohlceny povrchovými tkánemi a neprispívaly by ke tvorbe obrazu (zbytecné ozarování pacienta). Svazek rtg zárení je vymezen obdélníkovými kolimátorovými deskami vyrobenými z olova.
Zárení pak prochází telem, kterým bud mue projít nebo je v nem absorbováno ci rozptýleno. Pak prochází Buckyho clonou umístenou pred detektorem, aby zachycovala rozptýlení fotony, které by jinak jen zhorovaly kvalitu obrazu.
13. 13 Vznik obrazu a kvalita obrazu Rentgenový snímek je analogií stínu vreného polopruhledným vnitrne strukturovaným telesem, které je osvetleno svetelným svazkem pricházejícím od témer bodového zdroje. Obraz vzniká ruzným útlumem svazku v ruzných tkáních tela a projekcí techto struktur na film ci jiný detektor rtg zárení.
Obraz lze zviditelnit pomocí
Rentgenového filmu/stínítka a jeho následného vyvolání (pri skiagrafii)
Digitálního ploného snímace obrazu umonujícího vytvorit obraz na obrazovce PC monitoru (pri skiaskopii)
Zesilovace obrazu a digitální CCD kamery spojené s monitorem (pri skiaskopii)
14. 14 Útlum zárení Svazek rentgenového zárení (jakéhokoliv zárení) prochází látkou:
absorpce + rozptyl = útlum
Malý pokles intenzity zárení -dI v tenké vrstve látky je úmerný její tloutce dx, intenzite I zárení dopadajícího na vrstvu a specifické konstante m:
-dI = I.dx.m
Po úprave:
dI/I = -dx.m
Po integraci:
I = I0.e-m.x
I je intenzita zárení prolého vrstvou o tloutce x, I0 je intenzita dopadajícího zárení, m je lineární koeficient útlumu [m-1] závislý na druhu zárení, na prostredí a jeho hustote.
Hmotnostní koeficient útlumu m/r nezávisí na hustote.
15. 15 Kazety pro rentgenový film
16. 16 Digitální ploné snímace obrazu
17. 17 Zesilovac obrazu
18. 18 Ruzné zpusoby získávání digitálního obrazu (mammografické systémy)
19. 19 Neostrost obrazu ádný radiogram (rentgenový snímek) není absolutne ostrý. Rozhraní mezi tkánemi se zobrazují jako postupná zmena odstínu edi. Tato neostrost (rozmazání) má nekolik prícin:
Pohybová neostrost náhodné pohyby, dýchání, pulsové vlny, srdecní akce atd. Lze ji omezit kratími expozicními casy za pouití intenzivnejího rentgenového zárení.
Geometrická neostrost (polostín) je zpusobena ploným charakterem ohniska anody (ohnisko není bod). Paprsky dopadají na rozhraní mezi ruzne absorbujícími prostredími pod ruznými úhly, co zpusobuje rozmazání jejich obrysu.
Svetlo emitované fluorescencními stínítky priloenými k filmu nebo digitálnímu snímaci neosvetlují jen odpovídající cást filmu nebo snímace, nýbr se írí i do blízkého okolí.
20. 20 Geometrická neostrost (polostín)
21. 21 Interakce fotonu rtg zárení s látkou: ABSORPCE fotoelektrickým jevem (FE) Foton mizí (je absorbován) pri sráce s atomem a jeden elektron je vyraen z nekteré vrstvy elektronového obalu (typicky K-vrstvy). Cást energie elektronu h.f je nutná pro ionizaci. Zbývající cást energie fotonu se mení v kinetickou energii (1/2m.v2) vyraeného elektronu. Vyraené elektrony mají té ionizacní schopnost vyráejí elektrony z jiných atomu. Platí Einsteinova rovnice pro fotoelektrický jev:
h.f = Eb + 1/2m.v2,
Eb je vazebná (ionizacní) energie elektronu.
Pravdepodobnost FE rosta s protonovým císlem tercových atomu a klesá s rostoucí energií fotonu (tím se vysvetluje, proc jsou svazky fotonu rtg zárení o vyí energii více pronikavé a proc se pro stínení pouívá olovo.
22. 22 Fotoelektrický jev
23. 23 Interakce fotonu rtg zárení s látkou: Comptonuv ROZPTYL (CR) Pri vyích energiích fotonu jejich energienení plne absorbována objevuje se foton s nií energií. Vazebná energie elektronu Eb je zanedbatelná ve srovnání s energií fotonu. Mueme napsat:
h.f1 = (Eb) + h.f2 + 1/2m.v2,
kde f1 je frekvence dopadajícího fotonu a f2 je frekvence rozptýlených fotonu.
CR je pravdepodobnejí ne FE u primárních fotonu o energiích 0.5 - 5 MeV, co vysvetluje, proc by obrazy získané pomocí fotonu o takovéto energii byly prakticky nepouitelné.
24. 24 Comptonuv rozptyl
25. 25 Princip Buckyho Clony
26. 26 Pouití kontrastních prostredku
Hodnoty útlumu mekkých tkání se od sebe lií jen málo. Proto nemohou být na beném snímku mekké tkáne rozlieny. Z tohoto duvodu se pouívají farmaka zvaná kontrastní prostredky.
Útlum urcité tkáne mue být zvýen nebo sníen. Pozitivního kontrastu dosahujeme pomocí látek s vyími protonovými císly, nebot se takto zvyuje pravdepodobnost fotoelektrického jevu. Suspenze síranu barnatého, baryová kae, se pouívá pro zobrazení a funkcní vyetrení GIT. Pri vyetrování krevních cév, lucových a mocových cest aj. se pouívají látky s vyím obsahem jodu.
Duté vnitrní orgány mueme zviditelnit pomocí negativního kontrastu. Pouívá se vzduch ci lépe CO2. Dutiny jsou naplneny plynem, nafouknuty, take se zviditelní jako struktury o velmi nízkém útlumu (streva, peritoneum, mozkové komory).
27. 27 Pozitivní a negativní kontrast
28. 28 Rentgenová zarízení pro zvlátní úcely Zubní rentgenové prístroje
Mammografy
Prístroje pro angiografii (systémy pro odcítání obrazu, dríve zaloené na zesilovacích obrazu, nyní vetinou ji vyuívají digitální snímace)
29. 29 Rentgenové prístroje v zubním lékarství
30. 30 Mammografie
31. 31 Digitální subtrakcní angiografie
32. 32 Výpocetní tomografie CT (Computerised Tomography)
První pacient byl vyetren touto metodou v Londýne v r. 1971.
Zarízení bylo vynalezeno anglickým fyzikem Hounsfieldem (spolecne s Americanem Cormackem Nobelova cena za medicínu v r. 1979)
33. 33 Princip CT Princip: Výpocetní tomograf je velký prístroj pro merení útlumu rtg zárení v jednotlivých voxelech (objemových analogiích pixelu) v tenkých plátcích tkání.
Metoda merení: Svazek rentgenového zárení ve tvaru tenkého vejíre prochází telem a je meren obloukem detektoru. Toto se opakuje pod ruznými úhly tak dlouho, dokud se neshromádí dostatek informace pro výpocet koeficientu útlumu ve voxelech odpovídajícího rezu telem pacienta. Vypocte se mapa útlumu v prícném rezu - tomogram.
34. 34 Príklady výpocetních tomogramu
35. 35 Výhody CT oproti projekcnímu rtg zobrazení Mnohem vyí kontrast ne u projekcního rtg zobrazení 0,5% rozdíly v útlumu mohou být rozlieny, protoe:
je témer úplne eliminován vliv rozptylu,
merení rtg zárení probíhá pod mnoha ruznými úhly.
Z toho plyne, e mueme videt a vyetrovat ruzné mekké tkáne.
Anatomické struktury se vzájemne neprekrývají.
Díky merení z mnoha stran dochází k menímu zkreslení.
36. 36 Ctyri generace CT
37. 37
38. 38 Hounsfieldova (CT) císla Pro zjednoduení výpoctu pouíváme Hounsfieldovu stupnici jednotek (HU) pro velikost útlumu.
39. 39 Diagnostické okno stupnice HU
40. 40 3D Animace
41. 41 Nekteré typické dávky Z prirozených zdroju: 2 mSv za rok
Rtg snímek hrudníku: <1 mSv
Skiaskopie: 5 mSv
CT vyetrení: 10 mSv
Dávky zárení rostou v dusledku a nekdy neadekvátní snahy (hranicící s alibismem) o co nejpresnejí diagnózu i v dusledku snadného pouívání moderních zobrazovacích prístroju (napr. modernejí spirální CT je snadneji pouitelné ne starí konvencní CT).
42. Dodatek: Zubní rentgenové prístroje
43. 43 Prímá digitální zubní radiografie Bluetooth and Wi-Fi are both wireless networking standards that provide connectivity via radio waves. The main difference: Bluetooth's primary use is to replace local cables, while Wi-Fi is largely used to provide wireless, high-speed access to the Internet or a local area network. First developed in 1994, Bluetooth is a low-power, short-range (30 feet) networking specification with moderately fast transmission speeds of 800 kilobits per second. Bluetooth provides a wireless, point-to-point, "personal area network" for PDAs, notebooks, printers, mobile phones, audio components, and other devices. The wireless technology can be used anywhere you have two or more devices that are Bluetooth enabled. For example, you could send files from a notebook to a printer without having to physically connect the two devices with a cable. Bluetooth and Wi-Fi are both wireless networking standards that provide connectivity via radio waves. The main difference: Bluetooth's primary use is to replace local cables, while Wi-Fi is largely used to provide wireless, high-speed access to the Internet or a local area network. First developed in 1994, Bluetooth is a low-power, short-range (30 feet) networking specification with moderately fast transmission speeds of 800 kilobits per second. Bluetooth provides a wireless, point-to-point, "personal area network" for PDAs, notebooks, printers, mobile phones, audio components, and other devices. The wireless technology can be used anywhere you have two or more devices that are Bluetooth enabled. For example, you could send files from a notebook to a printer without having to physically connect the two devices with a cable.
44. 44 Snímky jednotlivých zubu
45. 45 Ortopantomografická (OPG) jednotka
46. 46 Panoramatický snímek získaný pomocí OPG
47. 47 Cefalometrické vyetrení
48. 48 Poznámky k ochrane pred zárením Nízká individuální ale vysoká kolektivní dávka, pomerne hodne mladých pacientu
Ochrana ocí a títné lázy (ocitají se nekdy prímo ve svazku nebo blízko nej)
Protoe dávka a tím i riziko pro vyvíjející se plod je nízké, není tehotenství kontraindikací. Vyetrení musí být samozrejme oduvodnené. Dobrý odkaz:
RP136 Evropská smernice o radiacní ochrane v dentální radiologii Bezpecné pouití radiografie v zubním lékarství. 2004. EU.
49. 49 Optimalizace dávek u snímku jednotlivých zubu Prístroj
Rychlý film E nebo vyí
Impulsní reim
Filtr: 1,5 mm Al a do 70kV pro redukci koní dávky
Obdélníkový kolimátor doporucován (okrouhlý kolimátor by mel mít prumer svazku na výstupu mení ne 60 mm)
Digitální snímace umonují sníit dávku oproti filmu
Protokol
Pouívání napetí 60kV v impulsním reimu
Minimální vzdálenost zdroje od kue 200 mm (mel by to zajistit kónický nástavec kolimátor)
Není nutno pouívat ochranné zástery z olovnaté gumy (na ochranu gonád, s výjimkou vzácných prípadu) dokonce ani u tehotných pacientek (nekdy se to delá pro uspokojení pacientek)
Nekdy je hlavne u mladých pacientu doporucován ochranný límec na títnou lázu
50. 50 Jednoduchý nástavec pro premenu okrouhlého kolimátoru/kónic-kého nástavce na obdélníkový
51. 51 Optimalizace dávek pri panoramatickém snímkování (OPG) Prístroj:
CP generatory
Pouíván kazet s velmi citlivými fluorescencními stínítky
Automatická kontrola expozice
Tzv. tlacítko mrtvého mue
Protokol:
Správné umístení a imobilizace pacienta sniuje pocet opakování (napr. pri OPG brada spocívá na plastové podloce, hlavu drí plastová sluchátka aj.)
Omezení ozarovaného pole
Ochrana títné lázy pri OPG prekáí svazku (casto je vak nutná pri cephalometrii)
52. Autori: Vojtech Mornstein, Carmel J. Caruana Obsahová spolupráce: Ivo Hrazdira Grafika: Lucie Mornsteinová Poslední revize: cervenec 2009
