Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

ZOBRAZOVACÍ METODY V MEDICINĚ. RTG metody Wilhelm Conrad Roentgen (1895) - pořídil první rentgenový snímek části lidského těla (ruky jeho manželky)‏ RTG.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "ZOBRAZOVACÍ METODY V MEDICINĚ. RTG metody Wilhelm Conrad Roentgen (1895) - pořídil první rentgenový snímek části lidského těla (ruky jeho manželky)‏ RTG."— Transkript prezentace:

1 ZOBRAZOVACÍ METODY V MEDICINĚ

2 RTG metody Wilhelm Conrad Roentgen (1895) - pořídil první rentgenový snímek části lidského těla (ruky jeho manželky)‏ RTG – záření o vlnové délce okolo 0,1nm. V posledních desetiletích jsou některá RTG vyšetření nahrazena vyšetřeními ultrazvukovými nebo radioizotopovými. Výhodou rentgenových obrazů je jejich relativně nízká cena, snadnost získávání i jejich přesnost. Nevýhodou je vždy jistá zátěž vyšetřovaných ionizujícím zářením

3 •zdroj vysokého napětí •rentgenka •ovládání •zesilovač RTG •mechanické části (umožňují měnit polohu vyšetřovaného pacienta vůči rentgence a poskytují mechanickou oporu celému systému). Princip metody vychází z rozdílné absorpce a rozptylu RTG záření v jednotlivých tkáních lidského těla. Každý RTG diagnostický přístroj se skládá z několika základních částí:

4 Rentgenka – vakuová elektronka zapojená v obvodu s vysokým napětím. Katoda – žhavená Anoda – vyrobena z těžkého kovu s vysokou elektronovou hustotou (např. W, Mo)‏ Žhavená katoda emituje elektrony, které jsou přitahovány k anodě a urychlovány silným elektrickým polem. Po odpadu na anodu se elektrony prudce zabrzdí a část jejich kinetické energie se přemění na RTG záření, které vylétá z trubice ven.

5

6 Primární clona (hliníkový plech): clona pohlcuje nízkoenergetické fotony, které by nemohly přispět k tvorbě obrazu a přitom by mohly poškozovat vyšetřovaného (zvyšovaly by absorbovanou dávku v kůži a v podkoží)‏ Rentgenové paprsky pak procházejí tělem, kde dochází k absorpci nebo rozptylu. Sekundární neboli Bucklyho clona, která je již v blízkosti stínítka nebo filmu. Clona pohlcuje rozptýlené záření, jehož fotony se nepohybují ve směru původního světelného svazku.

7 Skiaskopie Skiaskopie (fluroskopie) – přímé pozorování obrazu na fluorescenční štítě nebo přes zesilovač obrazu a CCD kameru v počítači. Obraz vytváří samotné RTG záření. Vyšetření v zatemnělé místnosti. Nevýhody – vyšší dávka RTG záření (dlouhá expozice záření), menší rozlišovací schopnost štítu než při skiagrafii Sledování dynamických dějů v organismu – peristaltika střev, žaludku, pohyb bránice, pulsování srdce a velkých cév.

8 Radokontrastní látky Radiokontrastní látky – Používají se pro zvýšení kontrastu sledované tkáně. Látky obsahují prvky s vysokým atomovým číslem (Ba, I), které pohlcují ve zvýšené míře RTG záření. Síran barnatý Používá se jako kontrastní látka ke sledování trávícího traktu jako: Klystýr (s teplou vodou a laxativy – zlepšující pohyb střev). Sledování zánětlivých onemocnění tlustého střeva, polypy a střevní obstrukce. Nápoj – sledování hltanu, žaludku a dvanáctníku.

9 Radiokontrastní látky Kontrastní látky obsahující jód – organické látky obsahující molekuly jódu. Čím více jódu, tím silněji pohlcuje RTG záření. Jsou to látky rozpustné ve vodě a málo toxické pro člověka. Mají vysokou hustotu a zvyšují osmolaritu krve. Např. Iohexol, Ioxylan, Iodixonol (Visipaque), diatrizoát (Hipaque)‏ Vedlejší účinky: anafylaktická reakce, kontrastem indukovaná nefropatie. Proto se podává co nejnižší možná dávka kontrastní látky. Hipaque

10 Skiagrafie Skiagrafie (RTG snímkování) – místo fluorescenčího štítu se využívá rtg filmů (tlustší vrstvička bromidu stříbrného než u klasického filmu). Kazeta ve které je film vyvoláván je opatřena kovovými značkami, z důvodu identifikace a geometrické orientace filmu. Protože fotografický film není moc senzitivní na RTG záření, přidává se mezi něj a zdroj záření fluorescenční clona. RTG naráží na fluorescenční látku, díky čemuž dochází k emisi viditelného světla a k expozici filmu. PSP (Fotostimulační fluorescence) – flurescenční záření je polapeno v „barevných centrech“ krystalové mřížky. Po stimulaci laserem dochází k emisi světla, které je sbíráno do fotoluminiscenční trubice a převáděno na digitální signál. Další detektory – Gaigrův čítač, Scintilátory, polovodičové detektory

11 Skiagrafie – využití sledování patologie kostí, patologických procesů v měkkých tkáních (mozek, svaly, střeva, pneumonie plic, edémy, nádorové onemocnění), střeva, vizualizace močových a ledvinových kamenů.

12 RTG metody – specifická vyšetření Angiografie – snímání cév, žil a srdečních komor. Pro vizualizaci e využívá radiokontrastních látek, které jsou do cév přiváděny pomocí katedru (do periférní arterie – v tříslech, podpaží). Sledování průchodnosti cév a diagnostika aterosklerosy. Cerebrální angiografie – sledování cév v mozku. Kontrastní látka je vypouštěna katedrem do krční tepny. Pulmonární angiografie – sledování plic (embolie, cévních malformace). Kontrastní látka je vypouštěna katedrem do pravé srdeční síně.

13 Počítačová tomografie - CT Computed tomography – G.N. Housfield (1967)‏ Klasickým RTG zobrazením lze získat pouze planární obraz. Tkáň je trojrozměrná - při klasickém RTG nelze najít různé struktury, které se překrývají nebo rozdílné pozice struktur uložené v různých hloubkách  je třeba snímat 3D.

14 rentgenka detektor signál počítačová rekonstrukce Vyšetřovaná oblast se prozařuje RTG zářením z různých úhlů (v rozsahu °). Rentgenka a naproti ní umístěný detektor rtg záření rotují kolem pacienta. Intenzita svazku světla je převedena na elektrický signál (výsledně se vyhodnocuje zeslabení paprsku v důsledku absorbce tkání). Z množství integrálních hodnot v různých úhlech se metodou zpětné projekce rekonstruují absorbční mapy, ze který se vytvoří obraz příčného řezu.

15 Postupným podélným posuvem pacienta se vytváří větší množství obrazů příčného řezu (společně vytvářejí 3D tomografický obraz )‏ Oproti klasickému rentgenovému obrazu má CT vyšší kontrast a je schopen zobrazit nepatrné rozdíly (pacient je prozářen úzkým paprskem RTG, nedochází k ovlivnění obrazu průchodem RTG okolní tkání). Navíc je obraz rekonstruován a filtrován na počítači. RTG záření je u CT detekován scintilačními detektory se scintilačními krystaly, světlo vzniklé na detektoru zesilováno a snímáno na fotonásobiči nebo fototranzistorech. Ojediněle se využívá ionizační komory plněné stlačeným xenonem.

16 Klasické CT je příliš zdlouhavé (řez/1min) a pacient je vystaven vysoké dávce ozáření. Mnohodetektorová CT Vyšší počet detektorů (cca 1000) uspořádaných stacionárně do kruhu (prstence) kolem pacienta, přičemž krouží jen rentgenka. (řez/ méně než sekundu). Spirální CT během otáčení rentgenky probíhá pomalý posun pacienta --> následná 3D rekonstrukce. Zobrazení celého těla.

17 Multi-slice CT (MSCT)‏ Několik prstenců detektorů, umístěných vedle sebe v axiálním směru. To umožňuje snímání několika transverzálních řezů vedle sebe. Vyšší rozlišení a rychlost oproti klasickému CT

18 CT - vyšetření CT lebky Využití pro detekci krvácení do mozku, nitrolebečního tlaku, tumorů (ale NMR je citlivější), fraktury lebky, zánětů a tumorů nosní a ústní dutiny, oka. CT hrudníku Detekce zánětů, pneumonie a nádorů plic. CT angiografie Detekce embolie nebo protržení cév. CT pánve a břicha Detekce nádorů a jejich stádia, záněty a obstrukce střev, močové a ledvinové kameny, fraktura pánve atd.

19 CT - vyšetření CT srdce Sledování koronálních cév vyživující srdeční sval. Pro sledování srdce se běžně využívá Multi-slice CT (díky své rychlosti). Pacient je vystaven relativně vysoké dávce záření, prokázána souvislost mezi tímto vyšetřením a vznikem rakoviny prsu. Dual - source CT Na kruhu jsou dva zdroje RTG záření (vzdáleny od sebe o 90°) a naproti nim dva detektory. Pro vytvoření snímku stačí, aby se kruh otočil o 180°  poloviční doba snímání. Snímek je vytvořen rychleji než je doba srdečního tepu (cca 80 ms)  celé srdce nasnímáno za 10s. Nižší dávka záření, nemusí se používat léky na zpomalení tepu.

20 Radiografické vyšetření hustoty skeletu na základě míry absorbce X záření. Využívá se rozdílného poměru absorbce RTG záření v měkké tkáni a v kostech při nízké a vysoké energii záření. Pak lze vypočítat absorbci v měkké tkáni a v kostech. Lze také stanovit obsah svalové a tukové tkáně, vody a minerálů v dané části těla. BCM - obsah minerálů v kostech (g/cm)‏ BMD - plošná hustota minerálů (g/cm2)‏ T-skóre - srovnání BDM mladého zdravého jednice téhož pohlaví Z-skóre - srovnání BDM s průměrnými normálovými hodnotami pro daný věk a pohlaví. Densitometrie

21 CT - radiace CT střeva (virtuální kolonoskopie)‏ CT srdce 9.9CT (pánev + břicho + hrudník)‏ 5.8CT hrudníku 5.3CT břicha 1.5CT hlavy 0.02Klasické RTG hrudníku Efektivní dávka (mSv)‏Vyšetření

22 Aplikujeme vhodnou chemickou látku s navázaným radionuklidem (radioindikátor) do organismu. Látka vstoupí do tkáně a jejího metabolismu. Distribuce radioindikátoru tedy odráží konkrétní fyziologický či patologický stav nebo funkci příslušných orgánů a tkání. Pro komplexnější diagnostiku radioindikátoru v těle používáme scintigrafii. Scintigrafie (gammagrafie)‏ Např. aplikace radioaktivního jodidu sodného, který se jako každý jód vychytává ve štítné žláze. Byla vyvinuta řada druhů radiofarmak s afinitou k ledvinám, játrům, kostem, myokardu, některým nádorovým či zánětlivým tkáním. Nebo se radionuklid vstřikne do krevního oběhu a sleduje se dynamika jeho průchodu srdcem, plícemi a velkými cévami.

23 Statická scintigrafie Jeden či několik scintigrafických obrazů vyšetřované oblasti (bez ohledu na čas). Dynamická scintigrafie Série snímků vyšetřované oblasti, snímaných postupně v různých časech. Můžeme nejen vizuálně sledovat pohyb a časové změny distribuce radioindikátoru v organismu. Planární scintigrafie Tomografická scintigrafie: SPECT a PET

24 Scintilační kamery Z každého místa obsahující radioindikátor se na všechny strany emituje záření . Aby mohlo vzniknout zobrazení, je nutno nejdříve provést jeho kolimační projekci (vycházejícímu záření  dáme do cesty olověnou desku, provrtanou velkým množstvím drobných rovnoběžných otvorů). Tímto kolimátorem mohou projít pouze ty fotony , které se pohybují přesně ve směru osy otvorů. Kolimátor tak vytvoří rovinnou projekci distribuce radioindikátoru. Každý foton záření  vyvolá v scinitlačním krystalu záblesk viditelného světla. Záblesky jsou snímány a na elektrické impulsy převáděny soustavou fotonásobičů. Porovnáním amplitud impulsů z jednotlivých fotonásobičů lze vypočítat polohu záblesku v krystalu, a tím i místo v těle pacienta, odkud byl foton  vyzářen. záření  kolimátor scintilační krystal fotonásobiče obraz

25 Jejich úkolem je provést co nejdokonalejší projekci distribuce radioaktivity do roviny velkoplošného scintilačního krystalu. Na jeho vlastnostech závisí konečná kvalita scintigrafického obrazu. Kolimátory u scintilačních kamer jsou výměnné. Kolimátory s paralelními otvory (pro vysoké, střední a nízké energie.)‏ Scintigrafické kolimátory Nízkoenergetické kolimátory: Kolimátory s vysokou účinností, s vysokým rozlišením, s vhodným kompromisem mezi rozlišením a citlivostí,konvergentní a divergentní, s šikmými otvory, Pinhole atd.

26 Tomografická kamera SPECT se svou konstrukcí od běžné planární kamery liší jen tím, že stojan na němž je detektor kamery upevněn umožňuje motoricky poháněnou rotaci detektoru kolem vyšetřovaného objektu. Kamera obíhá postupně kolem vyšetřovaného objektu a pod řadou různých úhlů snímá scintigrafické obrazy, většinou 32 či 64 obrazů pod úhly 0°-360°. SPECT (jednofotonová emisní počítačová tomografie)‏ 

27 Série planárních scintigrafických obrazů se pak počítačově rekonstruuje obraz distribuce radioaktivity v příčném řezu vedeném vyšetřovaným objektem. Tímto trojrozměrným obrazem v paměti počítače pak metodami počítačové grafiky můžeme vést a zobrazovat na monitoru řezy v libovolných směrech. SPECT

28 SPECT kardiologie Diagnostika ischemické nemoci srdeční (průtok krve je v srdci s narušeným srdečním svalem nižší než ve srdci zdravém). Jako radioindikátor se využívá 99m Tc – tetrafosmin. SPECT neurologie Sledování mozkové aktivity a jejího metabolismu.

29 Metoda scintigrafického zobrazení distribuce pozitronových (  +) radionuklidů, využívající koincidenční detekci dvojice fotonů anihilačního záření gama (o energii 511 keV), vznikajících při anihilaci pozitronu  + s elektronem a vylétajících z místa svého vzniku v protilehlých směrech - pod úhlem 180°. Detektor scintilační kamery PET má prstencové uspořádání segmentů scintilačních krystalů v optickém kontaktu s fotonásobiči, snímajícími záblesky vzniklé interakcí záření . Pozitronová emisní tomografie (PET)‏ e+e+ e-e-  + radikoaktivní rozpad pozitron srážka s elektronem e+e+  paprsek

30 Vyšetřovaný objekt, v němž je rozložena (  +) radioaktivní látka, je umístěn uvnitř detekčního prstence PET kamery. Dojde-li v určitém místě k radioaktivní přeměně radioindikátoru, vyzářený pozitron se po 1-3 mm pohybu v tkáni ionizačním brzděním prakticky zastaví a při interakci s elektronem anihiluje. Obě kvanta anihilačního záření  se rozletí, projdou tkání a jsou koincidenčně zaregistrovány prstencovým scintilačním detektorem ve dvou místech. Spojnice těchto míst, tzv. koincidenční přímka, prochází bodem, v němž došlo k anihilaci. Množina těchto koincidenčních přímek od jednotlivých dvojic detekovaných anihilačních fotonů pak slouží k rekonstrukci obrazu vyšetřovaném objektu. fotonásobiče Scintilační krystaly  záření rekonstrukce obrazu signály

31 Rozdílem oproti SPECT je, že detektory nejsou opatřeny olověnými kolimátory, neboť kolimace je realizována elektronicky a vyšší detekční účinnosti. Novější typy PET kamer sestávají z několika souosých vedle sebe řazených prstenců detektorů, což umožňuje současné snímání několika axiálních řezů. Pro lepší a názornější porovnávání charakteru, velikostí a lokalizace zobrazovaných struktur se někdy provádí simultánní zobrazení obrazů CT+PET, či NMR popř. SPECT, do jediného vhodně barevně modulovaného obrazu - tzv. fúze obrazů.

32 Pozitronový radioindikátor se vyrábí na místě uměle v cyklotronu. Většinou jsou to látky obsahující radionuklidy 11 C, 13 N, 15 O, 18 F. Nejznámější je fluorodeoxyglukosy (GFD) – používaná v onkologii (nádory mají zvýšený příjem glukozy), kardiologii a neurologii. Neurologie – sledování aktivity mozku pomocí 15 O (např. u alzhaimerovy nemoci), sledování radioaktivních analogů přenašečů vzruchu (serotonin, dopamin). Průměrná dávka ozáření pacienta je okolo 7mS. PET

33 NMR – jaderná magnetická rezonance „Jaderná“ - nejedná se o uvolňování obrovské energie při rozpadu atomového jádra, NMR pracuje s energiemi, které jsou tak nepatrné, že je mnohdy nedokážeme rozlišit od elektrického šumu způsobeného tepelným pohybem. Isidor Isac Rabi; využití jaderného spinu (NC za fyziku, 1944)‏ Felix Bloch, Edvard Mills Purcell; naměřen první NMR signál 1H (NC za fyziku, 1949) Peter Mansfield, Paul Laurterbur; přínos při zavedení techniky NMR do lékařské praxe (NC za medicínu, 2003)

34 NMR – teorie Každý nukleon (proton i elektron) má vlastní "mechanický" moment hybnosti - spin. Ten vytváří vlastní elementární magnetický moment. Atomová jádra díky spinům svých nukleonů vytvářejí velmi slabé magnetické pole (magnetický moment). Spin a magnetický moment jádra vytváří pouze jádra s lichým nukleonovým číslem (spiny a magnetické momenty spárovaných protonů a neutronů se navzájem ruší). Pro NMR se využívá např. 1H, 13C, 15N, 19F, 23Na, 31P.

35 NMR – teorie Za normálních okolností jsou vlivem tepelného pohybu směry spinů a magnetických momentů jednotlivých jader chaoticky rozházené, jejich orientace je náhodná a neuspořádaná.

36 NMR – teorie Supravodivý magnet B B Precesní pohyb Jádro lze považovat za magnetický dipól. Je-li umístěno v silném homogením magnetickém poli (několik Tesla), přestávají být různé orientace rovnocenné. Magnetické momenty jader se zorientují paraleně či antiparaleně do směru vektoru B (vnějšího magnetického pole) a začnou vykonávat precesní pohyb (podobný rotaci „káči“). Čím je pole silnější, tím je toto uspořádání dokonalejší.

37 B B vf cívka excitace Excitační impuls Vyšlemem-li pomocí další cívky do magneticky polarizované látky krátký střídavý vysokofrekvenční elektromagnetický signál (frekvence signálu, která je specifická pro daný druh jádra, Larmorova frekvence, MHz). Ten vychýlí dočasně směr magnetického momentu jádra ze směru určeného vektorem B. supravodivý magnet

38 B B vf cívka relaxace NMR signál Během „relaxace“ se vychýlená jádra vracejí zpět do rovnovážněho stavu ve směru B. Během návratu jádro vyzařuje elektromagnetické vlny, dokud se po spirále zase nevrátí do původního stavu. Na cívce pozorujeme pozvolné doznívání indukovaného vf signálu. Frekvence elektromagnetických vln je rovna Larmorově frekvenci a určena druhem jádra. Intezita vln je úměrná koncentarci jader daného druhu.

39 MRI – magnetic resonance imaging Neinvazivní metoda pro získání obrazu vnitřních struktur v živých objektech. Nejběžnější metoda je MRI vodíkového jádra (1H, protonu) MRI nejčastěji využívá relaxačních vlastnosti excitovaného protonu v ve vodě a v tucích. Lze tak sledovat množství vody ve zkoumané tkáni a způsob vazby vody v buňkách a extracelulárnímu prostoru. Tyto vlastnosti se liší v závislosti na fyziologickém nebo patologickém stavu tkáně.

40 MRI – složení přístroje Gradient „z“ Supravodivý elektromagnet Vf cívka Gradient „x,y“ vysílač přijímač přepínač počítač Magnet (trvalý, elektromagnet, supravodivý elektromagnet)‏ Běžná síla magnetickéo pole je od 0,3 do 3T (ale jsou i silnější až do 20T, magnetické pole země má 50 uT). Vysokovrekveční cívka (objemová, povrchová, „shim“ cívky)‏ Magnetické gradienty v ose x, y a z

41 Vysílací režim – vyslání vysokofrekvenčního signálu do magnetického pole. Existují různé typy vf pulzů 90° pulz Dodá protonu tolik energie, že vynuluje vnitřní magnetizaci (v tkáni bude stejný počet paralelně i antiparalelně uspořádaných protonů). Zároveň vznikně tzv. transverzální magnetizace. 180° pulz Dodá množství energie, že se otočí poměr paralelně a antiparalelně uspořádaných protonů. Přijímací režim – měření intenzity vf signálu. Frekvence, při níž nastává rezonanční maximum, určuje druh jádra, intenzita rezonančního maxima určuje koncentraci příslušných atomů ve vzorku. 90° pulz 180° pulz

42 Aby bylo možné detekovat NMR signály z jednotlivých míst organismu (tkáně), je třeba zajistit prostorově – geometrické kódování souřadnic. Toho lze dosáhnout tím, že na hlavní konstantní magnetické pole řidáme další „gradientní“ magnetické pole ve směru osy x,y,z. Pole jsou tvořena příslušnou dvojicí gradientních cívek. Gradient „z“ Supravodivý elektromagnet Vf cívka Gradient „x,y“ B

43 MRI – tvorba 3D obrazu Díky přidanému gradientní magnetickému poli je hodnota magnetického pole B závislá na ose z. Po vyslání vf signálu, který splňuje rezonanční podmínky pro danou vrstvu v ose z, je signál magnetické rezonance vysílán jen z tenké vrstvy. Změnou frekvence (nebo intenzity podélného gradientového pole) se poloha vrstvy mění. Působením dalšího, příčného, gradientního magnetického pole získáme zobrazení prostorového rozložení hustoty jader v malém objemu o daných souřadnicích. V nich se zjišťuje závislost intenzity NMR signálu na frekvenci a času jejího odeznění. NMR spektrometry jsou řízeny počítačem, přičemž indukovaný NMR signál je analyzován s použitím Fourierovy transformace. Elektronickou analýzou relaxačních časů NMR signálu se zároveň vytvářejí i obrazy příčných řezů v relaxačních časech T1 a T2. Množina obrazů příčných řezů vytváří 3D tomografický obraz vyšetřované oblasti v protonové hustotě a relaxačních časech.

44 Doba návratu z exitovaného stavu se nazývá relaxační doba T. Doby doznívání rezonančního signálu se charakterizuje dvěma relaxačními časy T1 a T2. Rozlišujeme relaxační dobu T1 – doba, kdy se osy 2/3 jader zorientují paralelně s osou zevního magnetického pole B. Popisuje rychlost, s jakou vychýlené jádro při relaxaci odevzdává energii svému okolí. T1 v biologických tkáních má rozsah ms. Hodnota T1 závisí na složení tkáně, jeho struktuře. Například když je v okolí protonů čistá voda se svými malými a rychle se pohybujícími molekulami, odevzdávaní energie je těžké a pomalé - proto má voda dlouhý relaxační čas T1. Naopak je to u tuků. T1 dále závisí na intenzitě vnějšího magnetického pole - čím je tato vyšší, tím je delší. T1 Vf impuls MRI – čas T1 a T2 2/3

45 Relaxační doba T2 - vyjadřuje čas potřebný k srovnání precesního pohybu. Je odrazem nesynchroního návratu jader do původního stavu. Relaxační čas T2 je okolo ms. Vnější magnetické pole není úplně homogenní (odlišnosti v precesních frekvencích) a každý proton je ovlivňovaný nehomogenitami magnetických polí ve svém okolí (různá struktura tkáně, různá distribuce molekul, různé vlastní drobné magnetická pole). Voda nebo jiná tekutina má kromě T1 dlouhý i čas T2. Stejně i tkáně s vyšším obsahem vody mají vyšší relaxační časy T1 a T2 jako ty, které vody obsahují málo. (patologicky změněné tkáňě mají vyšší obsah vody jako okolní zdravé.)‏ Vf impuls T2 1/3

46 Když vyšleme do lidského těla, které se skladá z mnoha tkáňových typů, vf pulz v 90°, dojde k „překlopení“ protonů ve směru vnějšího magnetického pole. Pokud budeme čekat dostatečně dlouhý čas (T1), orientace protonů se postupně úplně obnoví ve všech tkáních. Pokud po tomto čase vyšleme další 90° pulz, signál, který přijmeme, bude ze ve všech tkání stejně silný. Čas mezi dvěma vf pulzy označujeme zkratkou TR („time to repeat“). Je-li TR mezi vf pulzy kratší než T1, orientace protonů se ve všech tkáních nestihne úplně obnovit. Po druhém 90° pulzu bude signál těchto tkání slabší - a bude možné tímto způsobem rozlišit tkáně podle jejich odlišností v T1. Použití dvou a více RF pulzů označujeme termínem sekvence pulzů. Typ sekvencí pulzů určuje, jaký signál dostaneme z tkáně. Obraz, který znázorní rozlišení tkání podle T1, nazýváme T1 vážený obraz. Čím je rozdíl větší, tím větší kontrast bude mezi příslušnými typy tkání. Jednotlivé sekvence si vybírá lékař při vyšetrení podle toho, co je potřebné zobrazit a o jakou předpokládanou chorobu se jedná. PD vážený obraz – proton densitní, měří se hustota protonů v tkáni Rozlišení jednotlivých tkání - T1, T2, PD a T2* vážení

47 T2 vážený obraz Začína 90° vf pulzem. Po ukončení jeho působení se začnou protony rozbíhat (defázovat). Po určitém čase, který se označuje jako čas TE/2, nasleduje další, tentokrát 180° vf pulz. Ten způsobí, že protony s precesní frekvencí začnou vykonávat pohyb přesně opačným směrem než vykonávali doposud. Následkem dojde opětovně k sfázování protonů, které se znovu „zběhnou“ - a znovu se obnoví defázování protonů. Silný signál, který v tomto okamžiku zaznamenají přijímací cívky, se označuje jako echo nebo spinové echo. Potom se protony znovu rozfázují. Můžeme je sfázovat dalším, případně několika dalšími po sobě nasledujícími 180° pulzy a zaznamenáme další a další echa. Jednotlivé echa mají postupně nižší a nižší intenzitu signálu. B 90° puls180° puls TE/2

48 T2* zobrazení Sekvenci pulzů složená jen z jednoho 90° a jednoho 180° pulzu - a tedy jen s jedním echem - a budeme vést křivku jen po vrcholech sinusoidy signálu nad osou x (vyjadřující čas) dostaneme tzv. T2*-krivku. Tato vyjadřuje pokles transverzální magnetizace podmíněné samotnými vlastnostmi lokálních magnetických polí tkáně. Má velký význam v rychlém zobrazování magnetickou rezonancí. Čas od ukončení 90° pulzu až po snímaní echa se označuje jako čas TE (z angl. „time to echo“) a je složený z dvou stejných časových úseků TE/2. TE čas si je možné zvolit podle toho, jak má být výsledný obraz „vážený“. Čím je tento čas kratší, tím vyšší je intenzita echa. T1 T2

49 kontrastní látky Voda: perorálně, vyšetření žaludku a tenkého střeva Paramagnetické kontrastní látky: např. NO 2, NO,kationty různých kovů (Ni 2+, Gd 3+, Fe 3+, Mn 2+ ) v komplexech (např. EDTA, DTPA). Nejznámější je Gd-DTPA (míchá se s plazmou, po indikaci vstupuje do extracelulární tekutiny, je vylučován močí – pro lidi s poruchou vylučování toxické). Výrazně svítí v T1 obrazech, dobrá citlivost pro nádory. Supermagnetické kontrastní částice: Nanočástice oxidu železa – játra, žaludek, střeva, slinivka. V T2 obrazu je výrazně tmavý.

50 Funkční MRI S její pomocí lze zmapovat funkční oblasti mozku aktivované při provádění určitého úkolu či stimulace. Mapování se provádí buď na základě změny prokrvení dané oblasti nebo na základě změny oxygenace krve (tzv. BOLD efektu). Metabolické změny v neuronech pro svou činnosti potřebují energii (tedy i kyslík) a proto se při zvýšení synaptické aktivity zvyšují požadavky na dodávku kyslíku. K uspokojení těchto požadavků dochází zvýšeným průtokem okysličené krve. Navíc je přísun okysličené krve do místa neuronální aktivity větší než spotřeba kyslíku a v dané lokalitě začne převažovat množství okysličené krve nad neokysličenou.

51 Funkční MRI Hemoglobin samotný má odlišné magnetické vlastnosti než s navázaným kyslíkem (oxyhemoglobin). Pokud se v konkrétním místě nahromadí větší množství oxyhemoglobinu, pak v něm získáme silnější MR signál než kdyby v této lokalitě převažoval deoxyhemoglobin. Mozek je snímán s nízkým rozlišením, ale zato velmi rychle (1 obrázek za 2-3 minuty).

52 MRI Angiografie Získání obrazu cév pomocí sledování toku krve nebo kontrastní látky. MRI srdce Používají speciálně upravené měřící sekvence spinového echa (SE), které jsou synchronizovány se signálem EKG a navíc vybaveny technikou potlačení signálu proudící krve. Výsledkem by měly být obrazy s nulovým signálem krve v srdečních dutinách (metoda "tmavé krve“). MRI artrografie Kontrastní látka do kloubních jamek Difuzní MRI Sleduje míru difůze molekul vody v tkáních např. molekul vody uvnitř neuronů. Lze vytvořit mapy mozku a sledovat oblastí neuronální degenerace v nemocech jako je roztroušená skleroza.

53 MRI - vyšetření Na vyšetření MRI se doporučuje přijít cca 3 hodiny po jídle. Důležitý je dostatečný příjem tekutin. Nevhodné jsou líčidla, zvlášť u vyšetření hlavy - můžou obsahovat kovové částečky, které snižují kvalitu vyšetření. Je vhodné se obléct co najjednodušeji. V každém případe nesmí do místnosti s přístrojem vstoupit s ničím kovovým, pro kontrolu se někdy používá i detektor kovů. Samotné vyšetření trvá průměrně 30 minut, které je potrebné vydržet úplne bez pohybu. Před vsunutím do přístroje by sa měl pacient položit co nejpohodlněji. Během vyšetření vydává přístroj dost hlasité zvuky a klepání, proto má pacient na uších sluchadla – když má nějakou Během celého vyšetření je sledovaný kamerou a má možnost kdykoliv přivolat pomoc.

54 Ultrazvuk (sonografie)‏ Zobrazovací metoda se širokým využítím v medicíně. Pomocí ultrazvukové diagnostiky lze zobrazit svaly a vnitřní orgány, jejich velikost, strukturu a jejich poškození. Pro vysílání ultrazvuku se využívá typická ruční sonda (vysílač), se kterým lze přímo posouvat po těle pacienta. Gel na vodní bázi se používá k usnadnění přenosu zvuku mezi vysílačem a pacientem. Pro diagnostické účely se používají frekvence od 1-15MHz. Nižší frekvence produkuje obrázky s nižším rozlišením, ale na druhou stranu proniká zvuk hlouběji do těla. Povrchové struktury jako svaly, šlachy nebo mozek novorozenců se sleduje při vyšších frekvencích (7-15 MHz). Naopak játra nebo ledviny jsou zobrazovány při 1-6 Mhz.

55 Zvukové vlny se částečně odráží z vrstev mezi různým prostředím (tkáněmi) a vytváří tzv. echo. Podud nedopadá vlnění na rozhraní kolmo, na rozhraní dvou prostředí dojde k jeho lomu. Rychlost zvuku v různých materiálech závisí na zvukové impendanci materiálu. Průchodem hmotným prostředím ultrazvuk postupně ztrácí svou energii a předává ji do okolí ve formě tepla

56 Tvorba obrazu probíhá ve třech krocích - produkce zvukové vlny, příjem echa a jeho interpretace pomocí počítače. Ultrazvuk je vyráběn piezoelektrickým vysílačem, který je skrytý uvnitř sondy. Ultrazvukový paprsek vycházející z vysílače je zaměřován pomocí soustavy čoček, tvarem vysílače nebo pomocí různých druhů pulzů. U nových přístrojů se využívá k zaměřování metoda fázového pole. Vysílač pak odražené vlny přijímá a převádí je na elektrické impulsy. Ty jsou poté pomocí počítače převáděny na digitální obraz.

57 • způsob A (amplitude)‏ jednotlivé odrazy jsou zobrazovány na monitoru osciloskopu jako samostatné impulsy na časové ose X • způsob B (brightness)‏ odrazy jsou na monitoru zobrazovány jako body na časové ose X (stejně jako u zobrazování A) a intenzita odražených vln je interpretována v různých odstínech šedi Ultrazvuk – způsob zobrazení

58 poloha sondypohyb sondy model tkáně zobrazení Běžně se provádí 2D zobrazování. 3D zobrazení je vlastně pouze spojení 2D obrazů. Pro 3D zobrazování se používají vysílače s fázovým polem, které jsou schopny rychle vytvářet obraz a lze pomoci nich vytvářet obrazy pohybujících se orgánů.

59 Sonografický scaner musí umět rozlišit 3 základní parametry: 1. Směr echa - určuje lokalizaci obrazu 2. Jak silné echo je - určuje schopnost vrstvy mezi dvěma různě hustými tkáněmi odrážet ultrazvuk (na obraze je silné echo zobrazeno bíle, slabé černě) 3. Za jak dlouho došlo k přijmu echa po vyslání vysokofrekvenčního zvuku - určuje hloubku zobrazované tkáně Pokus se ultrazvukové pulzy setkají s plynem nebo pevnou struktutou, většina ultrazvuku se odráží zpět a nelze sledovat další struktury.

60 Dopplerova sonografie Většina sonografů umí vytvářet barevné obrazy. Barva je často používána k popsání pohybu, např. ve studiu svalového stahu, průtoku krve v cévách nebo v srdci. Pro sledování směru a rychlosti pohybu objektu se využívá Dopplerova sonografie. Ta pomocí měření dopplerova efektu určuje, zdali se sledované struktury pohybují směrem k nebo od sondy. Doplerův efekt Fyzikální jev, který se projevuje změnou vlnové délky vlnění v závislosti na vzájemném pohybu přijímače a vysílače vlnění. Intenzita zvuku přijíždějící sanitky je pozorovatelem slyšena jako vyšší, po minutí pozorovatele je zvuk naopak slyšen s nižší vlnovou délkou a frekvencí – jeví se jako nižší.

61 Používá se ke zjišťování směru a rychlosti proudění krve. Ultrazvukový měnič vysílá pod úhlem jiným než kolmým ultrazvukové kmity směrem k cévě. Krvinky v proudící krvi působí jako odrazná plocha a stávají se tak vlastně pohyblivými zdroji signálu. Kmitočet přijímaného signálu je pak porovnáván s kmitočtem signálu vysílaného a ze zjištěného Dopplerovského posunu je pak vypočítávána rychlost pohybu krve a její směr. Dopplerova sonografie

62 Kontrastní látky Pro sonografii existují kontrastní látky. Jsou to tzv."mikrobublinky", které zvyšují zpětný rozptyl ultrazvuku. Mikrobublinky jsou připraveny ze vzduchu, perflourokarbonu či dusíku. Také se vyrábí mikrobublinky z albuminu, galaktosy, lipidů nebo polymerů. Zatím se nejvíce používají v echokardiografii, ale v budoucnosti se s nimi počítá pro zobrazování molekul a nebo léků přímo v těle.

63 Výhody: Rychlá diagnostika, lze sledovat rozhraní mezi měkkými tkáněmi, ukazuje strukturu orgánu, nejsou známy dlouhotrvající vedlejší účinky této metody, levné a přenostitelné příslušenství Nevýhody: Rozlišení obrazu záleží na vzdálenosti sondy a sledovaného objektu. Velký problém u obezních lidí. Ultrazvuk velmi špatně prochází přes kosti (např. u sonografie mozku)‏ Problém při sledování oblastí vyplněných plynem (plíce, střeva). Není to metoda natolik přesná jako MRI nebo CT. Rizika: Ultazvuk může způsobit tvorbu mikroskopických kapes s vakuem. Ty se rozpadají za velké produkce tepla a mohou tak poškodit okolní tkáň.

64 Echokardiografie (Dopplerova sonografie srdce)‏ Pomocí echokardiografu lze sledovat rychlosti proudění krve a stahů srdeční tkáně. Pro zlepšení signálu se používají kontarstní látky. Neinvazivní metoda sledování srdce (sonda se pohybuje po hrudníku). Kardiologové ji používají při rychlý přístup k informacím o stavu srdečních chlopní a kontarkci srdečního svalu. Ale dobrému zobrazení může bránit - obezita, deformace hrudníku, tekutina na plicích. Proto existuje další způsob. Pomocí endoskopu se sonda zavede do jícnu. Pacient je pod slabými sedativy a v jícnu je anestetický lubrikant. Ultazvuk tak není ovlivněn odrazem zvuku od žeber a vzduchu v plicích.

65 Těhotenský ultrazvuk Metoda která neohrožuje zdraví plodu. Je to standardní součást prenatálního vyšetření. Používá se k zobrazení a zjištění zdravotního stavu embrya (plodu) v matčině děloze. Pohlaví dítěte se určuje okolo 16 týdne těhotenství.

66 Ultrazvuk – příklady dalšího použití A-scan ultarzvuk Pomocí něj lze získat informace o délce oka, které je hlavní určovatel běžných očních vad. Používá se pro výpočet dioptrií. Intravaskulární ultrazvuk Sonda je připevněna na speciálním katedru. Používá se pro sledování cév a jejich stěn (studium atherosklerozy). Pánevní sonogram Zobrazuje orgány uložené v pánevní oblasti. Orgány lze sledovat externě či interně. Pro vnitřní zobrazování se využívá endorektální (muži) nebo endovaginální (ženy) sonda. Břišní sonogram Zobrazuje orgány jako slinivku, aortu, játra, žlučník, ledviny, slezinu. Střeva zobrazit nelze.


Stáhnout ppt "ZOBRAZOVACÍ METODY V MEDICINĚ. RTG metody Wilhelm Conrad Roentgen (1895) - pořídil první rentgenový snímek části lidského těla (ruky jeho manželky)‏ RTG."

Podobné prezentace


Reklamy Google