Radiologické zobrazovací metody Historie, přehled, principy Jan Šprindrich 3. LF UK Praha RDG klinika 2012

Prezentace je úvodem do výuky radiologie a zobrazovacích metod na lékařské fakultě. Zabývá se historií oboru, jeho současnou podobou a trendy jeho dalšího rozvoje. Podává rozdělení hlavních zobrazovacích modalit dle fyzikálních principů.

Objev RTG záření – počátek radiologie 8.11.1 8 9 5 W.C.Röntgen Würzburg 1901 Nobelova cena za fyziku Objevitel rtg záření – Wilhelm Conrad Röntgen, profesor fyziky na universtě ve Würzburgu, listopad 1895. Prvý historický snímek (22.11.1895) – ruka manželky ( exponováno 25 minut ! ). Prvé rentgenky byly katodové trubice s chladnou katodou, antikatodou a anodou, vysoké napětí bylo získáváno z Rhumkorffova induktoru.Pod vlivem vysokého napětí došlo v trubici k ionizaci molekul vzduchu, uvolněné elektrony dopadly na antikatodu, kde zabržděním došlo k přeměně jejich kinetické energie ve fotony pronikavého elektromagnetického záření –zvaného z počátku zářením X, poději rtg zářením. Paprsky se v anglofonních zemích dodnes jmenují „X-rays“ záření X - rtg

1 9 0 0 Rtg snímkovna Pohled do primitivní rtg snímkovny počátku 20.století. Je vidět Rhumkorffův induktor, starý typ rentgenky (Crookesova trubice) bez jakéhokoliv krytu – biologické účinky rtg záření tehdy nebyly známy, ochrana před ionizujícím zářením neexistovala. Řada průkopníků rentgenologie z počátku minulého století proto zahynula na rakovinu. Snímkovalo se na fotografické desky zabalené do černého papíru.

RTG záření : krátkovlnné elmag. záření - proud fotonů – pronikavé neviditelné ionizující prostředí E = h. f f = c / λ Fyzikální charakteristika rtg záření

Historie radiologie Röntgen záření X (rtg) rentgenologie Becquerel přirozená radioaktivita (α, β, γ) 1898 Mme Curie Po, Ra radiologie 20. století 1940 F.J.Curie umělá radioaktivita nukleární medicína technika IČ záření termovize technika UZ ultrazvuk – léčba elektronika, polovodiče,TV zesilovač rtg obrazu mikroprocesory, počítače digitální obraz 1970 ultrasonografie Hounsfield, McCormack výpočetní tomografie CT Lauterbur princip MR zobrazování digitalizace digitální metody, MRI intervenční radiologie 1990 informatika PACS, teleradiologie Historický přehled vývoje radiologie v návaznosti na fyzikální a technické objevy.

Současnost radiologie - 21. století Radiologie a zobrazovací metody jsou základním lékařským klinickým oborem s vlastní specializací ( zákon č. 95/2004 Sb ) Patří mezi obory tzv. komplementu, zahrnuje výkony diagnostické i léčebné Navazující specializace: dětská radiologie, intervenční radiologie a neuroradiologie. Blízké, tzv. radiační obory: nukleární medicína, radiační onkologie ( radioterapie ). Postavení a členění oboru v dnešní medicíně.

Trendy rozvoje radiologie zobrazování analogové zobrazování digitální morfologie funkce kvalitativní hodnocení kvantitativní hodnocení hybridní systémy molekulární zobrazování rozvoj intervenčních metod miniinvazivita ionizující záření neionizující záření Radiologie je oborem který profituje z rozvoje techniky i technologií všech druhů. Radiologické zobrazování se stále zdokonaluje, radiologie se stává díky intervencím i oborem léčebným. Kromě detailního zobrazení tvaru a struktury orgánů se dnes rozvíjejí metody zachycující funkci Od metod subjektivního hodnocení se přechází ke kvantifikaci – tedy číselnému hodnocení. V poslední době se uplatňují tzv. hybridní systémy, představující fúzi mezi radiologickým a nukleárně-medicínským zobrazováním, které tvoří základ pro molekulové zobrazení. Na poli intervenčním jsou zaváděny miniinvazivní techniky. Kladen je důraz na rozvoj těch metod zobrazování, které nejsou spojeny s rizikem ionizujícího záření či toto riziko výrazně snižují.

Přehled radiodiagnostických metod RTG UZ IČ MRI Rozdělení základních technik radiologického zobrazování dle použitého záření či vlnění. skiagrafie skiaskopie CT ultrasonografie termografie MRI Doppler MRS

Základní principy zobrazovacích metod 1. Princip transmisní Z P D Princip transmisní je založen na průchodu záření pacientem. Primární svazek, vycházející ze zdroje je částečně absorbován mechanismem fotoefektu v pacientovi, částečně rozptýlen mechanismem Comptonova rozptylu – vzniká sekundární záření, šiřicí se všemi směry kol pacienta, jeho vlnová délka je větší než vlnová délka primárního záření. Primární svazek po průchodu pacientem přestavuje signál se zakódovanou absorpční charakteristikou tkání pacienta. Dopadá na detektor kde tuto informaci předá. Tento princip je uplatněn v metodách, které používají rtg záření – tedy při skiagrafii, skiaskopii a CT. Velikost oslabení signálu ve tkáních pacienta závisí od tvrdosti záření – tedy na vlnové délce záření emitovaného zdrojem (Z) a od efektivního protonového (atomového) čísla příslušné tkáně pacienta (P). Vzájemné postavení zdroje, pacienta a detektoru určuje danou projekci – např. předo-zadní či zado-přední dle toho, kde záření do těla vstupuje. zdroj pacient detektor 3 4 μ ≈ λ . Zef RTG, CT Z P

P Z D 2. Princip emisní nukleární medicína, termografie U emisního principu se zdroj nachází v pacientovi, odkud záření vychází všemi směry a je zachyceno v detektoru. Tato technika se uplatňuje v nukleární medicíně, kdy umělé radioaktivní zářiče jsou podány do těla a odtud září a při termografii, kdy infračervené tepelné záření je emitováno úměrně teplotě jednotlivých tkání. U těchto metod hovoříme o projekci přední, zadní, pravé bočné atd. – dle polohy detektoru k tělu pacienta. nukleární medicína, termografie

Z P P D 3. Princip reflexní - odrazu ultrazvukové metody V ultrazvukové sondě se nachází zdroj UZ vlnění a detektor. Ze zdoje vycházející vlnění se odráží na impedančních rozhraních v pacientovi a vrací se do detektoru. D ultrazvukové metody

4. Princip rezonanční absorpce a emise Ze zdroje – cívky – vychází vysokofrekvenční elektromagnetické záření a dopadá na pacienta. Ten se nachází v silném magnetickém poli a pokud je splněna podmínka rezonance je dopadající záření absorbováno atomovými jádry a poté opět emitováno mechanismem deexcitace jader. V celotělové či povrchové cívce je pak detekováno. Tato technika je základem zobrazování pomocí magnetické rezonance. Z P D MRI

Děkuji za pozornost !