METODE IMAGISTICE

1999-2003, Disciplina Radiologie Imagistică Medicală, UMF “Gr. T. Popa” Iaşi

METODEMETODERADIO-IMAGISTICERADIO-IMAGISTICE


IMAGISTICA MEDICALĂIMAGISTICA MEDICALĂ

TOTALITATEA METODELOR CE PERMIT VIZUALIZAREA, IN VIVO, A STRUCTURII CORPULUI OMENESC, A ORGANELOR ŞI SISTEMELOR - NORMALE SAU PATOLOGICE, ÎN CORELARE CU FUNCŢIONALITATEA ACESTORA


METODE METODE RADIO-RADIO-IMAGISTICEIMAGISTICE:clasificare:clasificare

METODE “INVAZIVE”: folosesc ca sursă de energie radiaţii ionizante, potenţial periculoase (funcţie de doză) Raze X (descoperite de Röntgen în 1895) –

röntgendiagnostic Izotopi radioactivi (medicina nucleară)

METODE NEINVAZIVE: utilizează radiaţii neionizante Unde de radiofrecvenţă în câmp magnetic – imagistica

prin rezonanţă magnetică (IRM) Unde mecanice (ultrasunete) – ultrasonografia (US,

ecografia)


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- radiaţia electromagnetică -- radiaţia electromagnetică -

Radiaţia electromagnetică – formă de transport a energiei; (radiaţia electromagnetică = undă transversală, în care câmpurile electric şi magnetic oscilează perpendicular pe direcţia de propagare a undei);

radiaţia electromagnetică este caracterizată prin: Lungimea de undă (λ) – distanţa dintre două unde succesive

(măsurată în metri); Amplitudinea – intensitatea, caracterizată de înălţimea undei; Frecvenţa (f) – numărul de oscilaţii în unitatea de timp; se măsoară

în hertz-i (Hz); viteza c = f x λ (m/s); viteza de deplasare a radiaţiei

electromagnetice este de 3x108 m/s (viteza luminii în vid);


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X

RAZELE X – descoperite în 1895 de Röntgen – sunt o formă de radiaţie electromagnetică cu lungimea de undă în domeniul angströmilor – 0,1-150 Ǻ (1 Ǻ = 10-10 m);

În aplicaţiile medicale razele X sunt produse de tubul radiogen în instalaţii specializate.

Wilhelm Konrad RONTGEN

Premiul NOBEL-1905 pentru descoperirea Razelor X


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- locul razelor X în spectrul electromagnetic -- locul razelor X în spectrul electromagnetic -


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- producerea razelor X – tubul radiogen -- producerea razelor X – tubul radiogen -

Razele XRazele X sunt produse în tubul radiogenAcesta converteşte energia electrică în raze X, cu producerea concomitentă de căldură.



Electronii furnizaţi de catod prin încălzirea unui filament – focalizaţi şi acceleraţi către anod prin aplicarea unei diferenţe de potenţial de ordinul zecilor de kV;

Anodul de Cu (bun conducător de căldură) – pe suprafaţa sa o pastilă de tungsten (focar), care produce razele X în urma “bombardamentului” cu electroni;

anodul – rotativ (3600-10000 rpm) – previne deteriorarea focarului de către fasciculul de electroni;

suprafaţa anodului este înclinată (7-20) – controlează lărgimea fasciculului generat (aceasta influenţând netitatea geometrică a imaginii);

suprafaţa focarului: mică (0,3-0,6 mm) sau mare (1-1,2 mm) funcţie de aplicaţie; tuburile pentru fluoroscopie şi radiografie au în general două focare;

Întregul ansamblu e situat într-o incintă vidată care la rândul ei este plasată într-o cupolă plumbată conţinând un fluid schimbător de căldură (ulei).



Fasciculul de raze X obţinut este policrom (conţine fotoni cu energie variabilă) fiind mai departe filtrat (sunt reţinuţi fotonii cu energie joasă) şi colimat printr-un sistem de diafragme (fascicul util) pentru a minimiza expunerea la regiunea de interes.

Căldura este disipată prin intermediul anodului de cupru şi a fluidului de răcire;

Caracteristicile tubului variază funcţie de destinaţia acestuia (echipament pentru explorări generale - radiografie, fluoroscopie; angiografie; mamografie; computer-tomografie).


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- principiu general -- principiu general -

Fasciculul de raze X (fascicul incident) – proiectat pe regiunea anatomică de examinat şi, trecând prin corp, este absorbit diferenţiat în funcţie de compoziţia chimică a structurilor (numărul atomic Z al atomilor componenţi), densitate (ρ), grosime (d) şi distanţa de emisie a fasciculului;

La ieşirea din pacient, fasciculul de radiaţii (emergent) este atenuat energetic, neomogenitatea sa exprimând diferenţele de absorbţie ale organelor/ţesuturilor străbătute;

Fasciculul emergent întâlneşte apoi suportul (film radiologic, ecran fluorescent, detectori) care transformă – pe baza efectelor ionizat şi fotochimic - informaţia latentă transportată de fotonii X în imagine structurată, utilă. Imaginea obţinută poate fi analogică (radiografia standard, fluoroscopia clasică) sau digitală (radiografia şi fluoroscopia digitală, computer-tomografia), directă (radiografia, fluoroscopia) sau reconstruită (computer-tomografia).


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- proprietăţile razelor X -- proprietăţile razelor X -

Intensitatea – scade cu pătratul distanţei; Penetrabilitatea – exprimă calitatea radiaţiei; este

dependentă de lungimea de undă (funcţie de diferenţa de potenţial aplicată tubului – cu cât mai mare cu atât raze mai “dure”, lungime de undă mică);

Atenuarea – diminuarea intensităţii radiaţiei ce străbate un corp material prin absorbţie şi difuziune (împrăştiere);

Absorbţia – cantitatea de radiaţii “sustrasă” radiaţiei incidente:

absorbţia=Z4xλ3xρxd Efectul de luminiscenţă – emisia unei radiaţii optic

vizibile albastru-verde de către unele materiale când sunt expuse la raze X (foliile întăritoare, ecranul fluoroscopic);

Efectul fotochimic – utilizat în radiografie.


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- legile formării imaginii radiologice -- legile formării imaginii radiologice -

Proiecţia conică: fasciculul de raze X fiind conic, dimensiunile şi forma corpului radiografiat variază în raport cu:

• poziţia corpului în fascicul

• distanţele focar (F)-film (f), obiect (O)-f, F-O



Sumaţia (şi substracţia) planurilor: imaginea radiologică este o imagine bidimensională a unui corp tridimensional, fiind în acelaşi timp o sumaţie a tuturor straturilor – dacă sunt opace = sumaţie pozitivă, dacă sunt şi structuri transparente = substracţie



Paralaxa: proiecţiile a două elemente structurale suprapuse, dar situate la adâncimi diferite în corpul de radiografiat se suprapun sau sunt vizualizate separat funcţie de înclinarea fasciculului faţă de planul corpului, obţinută:

Prin rotaţia corpului în fascicul

Prin deplasarea sursei de raze X



Incidenţele tangenţiale: conturul unei imagini este net atunci când raza incidentă este tangenţială la conturul structurii respective (scizură, tăblie osoasă);

Secţiune os Proiecţie

ortogradăProiecţie

transversală


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- metode -- metode -

Radiografia

Fluoroscopia

Tomografia plană

Computer tomografia


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- radiografia -- radiografia -

Standard imaginea obţinută este analogică;suportul utilizat pentru imagine – filmul radiologic;

acesta este plasat într-o casetă între două ecrane intensificatoare, care, stimulate de fotonii X conţinuţi de fasciculul emergent, emit o lumină fluorescentă ce impresionează filmul radiologic; acesta este apoi developat obţinându-se imaginea radiologică a corpului radiografiat;



DigitalăImaginea obţinută este digitală (obţinută prin

conversia unei imagini analogice);suportul pentru imagine este o placă fotostimulabilă;

imaginea analogică astfel obţinută este “citită” cu un fascicul laser şi numerizată de computer prin suprapunerea cu o matrice de n linii şi m coloane (obişnuit 512x512 sau 1024x1024), calitatea imaginii digitale astfel realizate depinzând de matricea utilizată;

imaginea radiologică digitală este afişată pe monitorul computerului; aceasta poate fi salvată pe HDD, CD-R/RW, MOD sau printată pe diverse dispozitive hardcopy (film, hârtie);



Direct digitalăImaginea obţinută este digitală;Suportul pentru imagine este o placă cu diode

fotosensibile acoperite de un material scintilator, incluse într-o peliculă fină de silicon, fiecare din acestea fiind răspunzătoare pentru un pixel din imaginea afişată pe monitorul computerului (direct digital radiography – dDR);

imaginea radiologică digitală este afişată pe monitorul computerului; aceasta poate fi salvată pe HDD, CD-R/RW, MOD sau printată pe diverse dispozitive hardcopy;



Aparat roengen clasic pentru radiografie

Casete pentru filmele radiologice


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- - fluoroscopiafluoroscopia - -

Fluoroscopia – examinarea în timp real a structurilor în mişcare din corp, cu sau fără utilizarea de substanţe de contrast; Vechile echipamente de fluoroscopie furnizau o imagine pe un

ecran fluorescent, operau la întuneric, necesitând astfel o perioadă de adaptare a examinatorului la aceste condiţii; imaginea obţinută era analogică, dozele de expunere mari;

Echipamentele moderne sunt dotate cu amplificatoare de imagine şi lanţ TV, astfel încât nu se mai lucrează la întuneric, dozele de expunere necesare pentru o imagine de calitate sunt mult mai mici, aparatele fiind dotate cu variate dispozitive de stocare a imaginilor; imaginea obţinută poate fi analogică sau digitală; echipamentele fluoroscopice direct digitale sunt în curs de elaborare şi standardizare.



Echipamentele de fluoroscopie configuraţii diferite, în funcţie de

aplicaţiile clinice dorite; configuraţia componentelor, de la

tubul radiogen până la monitorul TV, este în general similară (v. schema);

echipamentele digitale au în locul unui simplu monitor TV, un computer care stochează şi afişează imaginea digitală pe unul sau mai multe monitoare;

Noile echipamentele sunt telecomandate;



1933 2000

Echipamentele de fluoroscopie


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- - fluoroscopiafluoroscopia ;fluorografia digitala-;fluorografia digitala-

Cl. Radiologică-Iasi-1993:Ap. Röntgen Prestilix 1600 X - (General Electric)

Movie:CLICK PE IMAGINE=STOP/START


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- - fluoroscopia;fluorografiafluoroscopia;fluorografia - -

ANGIOGRAFE MODERNE

FLUORO-MOBIL(s.operatie) FLUORO CLASICA MESE cu TELECOMANDA

ANGIOGRAF BI-PLAN


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- - fluoroscopiafluoroscopia – aplicaţii clinice - – aplicaţii clinice -

Examenul dinamic simplu (fără substanţe de contrast) al toracelui, abdomenului, etc.

Studiile cu contrast ale tubului digestiv: Tranzitul baritat eso-gastro-duodenal; Enterocliza; Clisma baritată, ş.a.;

Proceduri de radiologie intervenţională: Diagnostice:

Angiografia; DSA – angiografia cu substracţie digitală (digital substraction angiography)

CPT – colangiografia percutană transhepatică, ş.a.. Terapeutice:

CHEAT – chemoembolizarea arterială terapeuticăDrenajele biliare, externe sau interne; ş.a.


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- tomografia plană -- tomografia plană -

Tomografia plană Prima metodă de obţinere a unor

imagini secţionale, al cărei principu este ilustrat în schema alăturată; deplasarea sincronă în sensuri opuse a tubului şi casetei cu filmul, permite ca structurile din regiunea de interes să se proiecteze în acelaşi loc pe film, în timp ce structurile supra- şi subiacente se proiectează în arii diferite, astfel că nu determină imagine pe film;

Metodă în curs de abandonare


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- tomografia plană -- tomografia plană -

Tomografia plană

Tub Rx

Caseta/film


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- computer tomografia -- computer tomografia -

Computer tomografia (CT) este o tehnică imagistică care generează imagini secţionale în plan axial prin baleierea unui fascicul de raze X în jurul corpului de examinat;

CT se bazează pe determinarea coeficienţilor de atenuare (absorbţie) liniară în ţesuturi – densitate – a unui fascicul de raze X ce străbate corpul, imaginea CT fiind astfel o “hartă” a distribuţiei densităţilor tisulare în volumul secţiunii examinate; Un fascicul colimat (îngust) de raze X străbate corpul pacientului iar

intensitatea fasciculului emergent este măsurată de către o coroană de detectori, dispuşi diametral opus faţă de tubul de raze X;

pentru o poziţie dată a tubului radiogen valoarea măsurată a intensităţii fasciculului emergent se numeşte proiecţie;

imaginea obiectului din fascicul este RECONSTRUITĂ de computer prin analiza matematică a multiplelor sale proiecţii.


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- computer tomografia – aparatura -- computer tomografia – aparatura -

Gantry (tunel) – având o deschidere cu un diametru de 54 – 70 cm şi putându-se înclina cu 15-40, conţine: Tubul de raze X Detectorii; sistemul de achiziţie a datelor (DAS) Circuitele de răcire Sistemele de colimare (la ieşirea din tub şi la intrarea în detectori)

Masa mobilă Generatorul de raze X Computer (reconstruieşte pe baza datelor furnizate de detectori şi a

software-ului imaginea CT); stochează datele pe HDD; Consola cu monitorul TV Sistemul de stocare/arhivare a imaginilor (HDD, CD-R/RW, MOD,

dispozitive hardcopy pe filme de imagistică – cu developare umedă sau uscată – sau hârtie).



1975 1995



Generaţia Ia: primul CT (EMI, 1972) utiliza un fascicul fin (“pencil

beam”) şi un detector care realizau o mişcare de translaţie în timpul căreia se obţinea o proiecţie apoi o rotaţie de un grad şi se achiziţionau datele unei noi proiecţii;

în total 180 de proiecţii; generarea unei singure imagini dura 5 min; Principiul baleiajului circular=“scanare”

TUB Rx

DTETECTORI

pacient



Generaţia a II-a: realizează tot o mişcare de

translaţie-rotaţie; utilizează un fascicul conic

şi mai mulţi detectori (5-20);

Timp de secţiune 6-20 s;



Generaţia a III-a: utilizează un fascicul conic; tubul şi coroana de

detectori realizând o mişcare de rotaţie sincronă în jurul pacientului;

Timp reconstrucţie 3-8 s;



Generaţia a IV-a: utilizează un fascicul conic; o coroană completă de

detectori, staţionari, tubul fiind singurul ce se roteşte în gantry în jurul pacientului,

Timp reconstrucţie 1-4 s;



Generaţia a V-a: nu există elemente mecanice în mişcare; utilizează un tun electronic care generează un fascicul

de electroni ce este focalizat şi se deplasează rapid de-a lungul unui arc de 210 pe un inel-ţintă de tungsten;

fasciculul de raze X astfel produs traversează corpul pacientului ajungând pe coroana de detectori;

multiple coroane de detectori permit achiziţia simultană a multiple secţiuni (multi-slice/multi-detector CT).

Imaginile pot fi obţinute în 50-100 ms;



CT spirală. Are loc o scanare continuă a unui volum din corpul pacientului în timpul

deplasării mesei; se scade timpul de examinare; nu mai există secţiuni “pierdute” datorită respiraţiei inegale a pacientului de la

o secţiune la alta; se pot realiza reconstrucţii de calitate în diverse planuri ale spaţiului, etc;


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- computer tomografia -- computer tomografia -

CT este o metodă imagistică secţională; secţiunile se realizează în plan axial, grosimea lor fiind de 1-10 mm;

CT a eliminat sumaţia planurilor; CT lucrează cu noţiunea de densitate, derivată din

coeficientul de atenuare; Unitatea de măsură a densităţii este denumită

Unitate Hounsfield (UH), după numele iniţiatorului metodei; prin convenţie apa are densitatea de 0 UH, aerul de – 1000 UH, osul +1000 UH.


IMAGISTICA CU RAZE XIMAGISTICA CU RAZE X- computer tomografia – imaginea -- computer tomografia – imaginea -

Imaginea obţinută este formată din pixel-i (picture elements); dimensiunea pixel-ului este obţinută împărţind diametrul ariei examinate la dimensiunea matricei;

Aria secţiunii – FOV (field of view) – diametrul ariei examinate (25 cm pt. cap, 38-45 pt. corp, etc.);

Matrice – obişnuit 512x512 Voxel – este elementul de

volum al secţiunii (grosimea secţiunii x aria pixelului);



Imaginea în CT este o imagine reconstruită de computer pe baza datelor achiziţionate de detectori; utilizând diverşi algoritmi matematici acesta aranjează în matrice coeficienţii de atenuare realizând o imagine numerică (digitală) care este apoi afişată pe monitor în nuanţe de gri-uri;

numărul de nuanţe de gri afişate este de 16-20, limitat de capacitatea ochiului omenesc de a le diferenţia;

calitatea imaginii (contrastul) depinde de intervalul de densitate afişat de acest număr limitat de nuanţe de gri;

se utilizează ferestre de densitate (window width – WW) şi mediana ferestrei (window level – WL);



WW – este intervalul de densitate (în jurul valorii centrale – WL) afişat (cu cât mai îngustă fereastra cu atât mai mare contrastul); valorile mai mari decât maximul ferestrei sunt afişate în alb indiferent de densitate, iar cele inferioare valorii minime în negru;

WL – este centrul intervalului, determinând intensitatea (strălucirea) medie în imagine; aceasta este aleasă în jurul valorii medii a densităţii ţesutului de interes;

Aceste setări afectează numai imaginea afişată nu şi datele pe baza cărora se reconstruieşte aceasta;

Imaginea obţinută este afişată pe monitoare CRT sau LCD şi poate fi printată pe film.


IMAGISTICA prin IMAGISTICA prin REZONANŢĂ MAGNETICĂREZONANŢĂ MAGNETICĂ

((IRM IRM ))

PRINCIPIU: metodă de explorare imagistică care constă în obţinerea de secţiuni tomografice de 1-30 mm grosime în orice plan al spaţiului, prin utilizarea unor impulsuri de radiofrecvenţă (RF) într-un câmp magnetic intens (0,2-3T) şi omogen.

Se bazează pe comportamentul nucleilor atomilor într-un câmp magnetic intens – în particular a nucleilor de hidrogen care se găsesc din abundenţă în corpul uman – şi pe fenomenul de rezonanţă a acestora în câmp magnetic la aplicarea unui puls de RF cu o frecvenţă specifică;


IRMIRM- fizica -- fizica -

Datorită mişcării de rotaţie în jurul propriului ax (spin nuclear) protonii de H se comportă ca nişte mici magneţi, fiind caracterizaţi de un moment magnetic;

Când este plasat într-un câmp magnetic extern, momentul magnetic generat de mişcarea de spin descrie o mişcare de rotaţie pe o pânză de con (asemănătoare unui titirez) – mişcare de precesie; frecvenţa acestei mişcări se numeşte frecvenţă Larmor şi este specifică fiecărui nucleu, depinzând de intensitatea câmpului magnetic (de exemplu, pentru nucleul de hidrogen este de 21 MHz la 0,5T, 42 MHz la 1T, 63 MHz la 1,5T);


Fenomenul de rezonanţă magnetică apare la aplicarea unui impuls de RF cu frecvenţa egală cu frecvenţa Larmor, când protonii de H sunt scoşi din starea de echilibru, la care revin după încetarea acestuia (relaxare), emiţând la rândul lor un semnal de RF (cu aceeaşi frecvenţă) care este detectat, amplificat, digitizat şi prin utilizarea unor algoritmi de reconstrucţie este generată imaginea RM.

Intensitatea semnalului este diferită în ţesuturi, funcţie de concentraţia protonilor H-1 (apă, grăsimi), de timpul de relaxare necesar revenirii nucleelor la starea de echilibru energetic iniţial (T1 şi T2), de timpul de emisie a impulsului RF.




În ţesuturi, unde concentraţia protonilor de H atinge valoarea de 1020 pe cm3, vectorul moment magnetic al fiecăruia este orientat aleator, astfel încât nu există un moment magnetic net (se anulează reciproc);

Plasarea corpului într-un câmp magnetic extern orientează momentele magnetice ale tuturor protonilor de H pe direcţia câmpului magnetic extern (energie potenţială mai mică) sau invers (energie potenţială mai mare); există un număr de protoni în exces pe direcţia câmpului magnetic extern (3 la 1 milion într-un câmp de 1T), şi care determină “magnetizarea” tisulară fiind în acelaşi timp responsabili de generarea semnalului RM;



Când vectorul magnetizare tisulară netămagnetizare tisulară netă este perturbat din starea de echilibru cu ajutorul pulsului RF cu frecvenţa Larmor, acesta se va orienta către un plan perpendicular (x,y) pe direcţia câmpului extern (z);

CComponentaomponenta vectorului magnetizare netă pe direcţia câmpului pe direcţia câmpului externextern se numeşte magnetizare longitudinalămagnetizare longitudinală, iar componenta perpendicularăcomponenta perpendiculară pe acesta se numeşte magnetizare transversalămagnetizare transversală (măsurabilă, fiind singura capabilă să inducă un semnal în bobinele receptoare – legea inducţiei a lui Faraday);

Unghiul de rotaţie a vectorului magnetizare netă (flip angleflip angle) depinde de intensitatea pulsului de RF aplicat ca şi de durata acestuia; acesta poate fi de 90, 180, sau intermediar; acesta influenţează la rândui intensitatea semnalului RM (influenţând magnetizarea transversală).



Relaxarea T1 sau longitudinală (relaxarea spin-substrat, influenţată semnificativ de intensitatea câmpului magnetic extern) - reprezintă recuperarea magnetizării longitudinale; magnetizarea netă creşte cu o constantă de timp T1, caracteristică, la aplicarea unui câmp magnetic şi scade cu aceaşi constantă la înlăturarea lui; după un timp T1 de la încetarea pulsului RF s-a recuperat 63% din magnetizarea longitudinală;

Relaxarea T2 sau transversală (relaxarea spin-spin, neinfluenţată de intensitatea câmpului magnetic extern, în condiţiile explorării IRM tipice) – reprezintă rata constantă de timp cu care scade magnetizarea transversală, proporţional cu FID (free induction decay = semnalul indus în bobina receptoare, sesizat ca o diferenţă de potenţial oscilând cu frecvenţa Larmor şi care scade liber cu o rată constantă după încetarea pulsului RF extern); semnalul indus FID scade ca o funcţie exponenţială e-t/T2; după un timp T2 FID a scăzut la 37% din maximul atins la sfârşitul pulsului RF.


IRMIRM- aparatura -- aparatura -

MAGNETUL: pentru generarea câmpului magnetic extern; supraconductor (1-3T - în practica curentă), rezistiv (≤ 0,5 T), permanent (≤ 0,35T); diam.70 cm;

BOBINELE DE GRADIENT: sunt utilizate pentru codarea spaţială (localizarea semnalului RM); acestea se comportă ca nişte mici magneţi (1-10 mT/m) suprapunându-se peste câmpul magnetic extern şi astfel modificând în regiunea de interes frecvenţa de precesie; există 3 seturi de bobine de gradient pe cele 3 direcţii ale spaţiului (x,y,z), combinaţia dintre ele permiţând orientarea în orice direcţie a spaţiului (de aici capacitatea de a realiza secţiuni în orice plan);

SISTEMUL DE RĂCIRE: necesară numai pentru magneţii supraconductori şi rezistivi; pentru cei supraconductori răcirea se realizează cu He (4,2 K)

BOBINELE EMIŢĂTOARE/RECEPTOARE UNDE RF MASA MOBILĂ: POZIŢIONARE PACIENT; COMPUTER PERFORMANT & ACCESORII; MASA COMANDĂ/TASTATURĂ/MONITOARE; CUŞCA FARADAY: protecţie anti RF; sistem supraveghere video/intercom pacient; siteme arhivare, post-procesare, transmitere, printare hard copy.


SCHEMA de principiu a echipamentelor IRM




ECHIPAMENT RM

MAGNET

BOBINE RF RECEPTOARE


IRMIRM- imaginea -- imaginea -

Intensitatea semnalului RM – contrastul imaginii – depinde de: densitatea de protoni timpul de relaxare T1 a ţesuturilor (specifice fiecărui ţesut) timpul de relaxare T2

Ţesuturile cu T1 scurt apar strălucitoare pe imaginile ponderate T1; T1 este lung pentru moleculele mici (ex. apa) şi pentru moleculele mari (ex. proteinele); T1 este scurt pentru grăsimi şi moleculele cu dimensiuni intermediare; T1 creşte cu intensitatea câmpului magnetic extern;

Ţesuturile cu T2 lung apar strălucitoare pe imaginile ponderate T2; lichidele au în general T2 lung, în timp ce solidele şi moleculele mari au T2 scurt; T2 depinde foarte puţin de intensitatea câmpului magnetic);

Imaginile ponderate PD (densitate de protoni) au un contrast intrinsec redus datorită variaţiilor mici de densitate în protoni a ţesuturilor (max. 10%);

Fluxul afectează de asemenea contrastul imaginii – baza angiografiei RM; Administrarea de agenţi de contrast, creşte contrastul prin scurtarea T1;


IRMIRM- imaginea -- imaginea -

Se utilizează mai multe tipuri de secvenţe, cele mai obişnuite fiind: Spin echo (SE) Fast spin echo (FSE) Inversion recovery (IR) Gradient recalled echo (GRE) Echo-planar imaging (EPI)

Fiecare din secvenţele menţionate sunt caracterizate de intensitatea, ordinea, durata şi intervalul (TR) la care se repetă a pulsurilor de RF, ca şi de intervalul de timp la care antena “ascultă” semnalul RM – timp de ecou (TE); de asemenea depind de gradienţi;

Semnalele culese de la nivelul secţiunii de interes sunt interpretate de computer (modelul matematic utilizat este mai complex decât la CT) şi printr-un algoritm matematic (transformarea Fourier) se obţine imaginea digitală ce este afişată apoi pe monitor; noţiunile de pixel, voxel, FOV sunt similare CT; matricea este obişnuit 128x128, 256x256 sau 256x512.


IRMIRM- performanţe -- performanţe -

APLICAŢII: Studiul tuturor regiunilor anatomice şi organelor; Studii angiografice – angiografia RM – MRA (magnetic resonance

angiography); Spectroscopia RM (MRS – magnetic resonance spectroscopy)

utilizează fenomenul de rezonanţă magnetică aplicat şi altor nuclei, cel mai frecvent cel de fosfor 31P; studiul metabolismului celular; necesită un câmp magnetic mai intens şi mai uniform decât în aplicaţiile clinice uzuale; în curs de standardizare;

Realizează secţiuni multiplanare 2D şi 3D în orice plan al spaţiului: axial, coronal, sagital;

Rezoluţie tisulară neegalată: discriminează substanţa cenuşie de cea albă;

Detectează leziuni incipiente, minimale (cancer); Este NEINVAZIVĂ – nu utilizează radiaţii ionizante; Dezavantaje: cost mare, disponibilitate redusă; nu poate fi

utilizată la pacienţii cu pacemaker, proteze sau implanturi metalice.


ULTRASONOGRAFIAULTRASONOGRAFIA- principiu/aparatura -- principiu/aparatura -

PRINCIPIU: reflexia ultrasunetelor (US) în structurile corpului omenesc, diferenţiată de impedanţa acustică a acestora, permite realizarea unor imagini anatomice (mod B) sau curbe grafice (mod A, TM).

ENERGIA folosită este vibraţia mecanică cu foarte mare frecvenţă (“ultrasunete”) = 2-12 Mhz.

COMPONENTE CONSTRUCTIVE: traductor (sonda) = emiţător/receptor de US;

conţine generatorul de US; Amplificator semnal Computer (procesare semnal); Consola/tastatura/reglaje a emisiei si

postprocesare semnal; Monitor TV; Accesorii pentru stocare imagini,

transmisie, printare etc.


ULTRASONOGRAFIAULTRASONOGRAFIA- producerea US/proprietăţi -- producerea US/proprietăţi -

Undele ultrasonore utilizate in imagistică sunt produse de cristalele piezoelectrice prezente în sondă. Există multiple tipuri de sonde pentru ecografie în funcţie de aplicaţia căreia i se adresează.

Undele ultrasonore propagate în ţesuturi sunt atenuate şi reflectate de diferitele tipuri de ţesuturi şi de interfeţele dintre acestea.

Semnalele generate de undele reflectate sunt utilizate şi interpretate pentru a obţine imaginea precum şi informaţiile Doppler.

Unda

incidentă

Unda

refle

ctat

ă

Un

da

transm

isă

(refractată)

Interfaţa acustică

Mediul A

Mediul B


ULTRASONOGRAFIAULTRASONOGRAFIA- proprietăţile US -- proprietăţile US -

Viteza de propagare a undelor ultrasonore depinde de tipul de ţesut;

Majoritatea ţesuturilor din organism au viteze de propagare apropiate;

Aerul şi osul au însă viteze total diferite de propagare a US, ceea ce face ca propagarea să fi afectată dramatic scăzând calitatea imaginii;

Propagarea ultrasunetelor

• piele

• muşchi

• ficat

• sânge

Media ţesuturilor

• Apă

• Aer

• Os

m/sec

1700

1580

1600

1570

1540

1480

330

3500



Cu cât frecvenţa undelor US este mai mare cu atât scade adâncimea de penetrare a US dar creşte rezoluţia spaţială, şi invers;

Rezoluţia este determinată în principal de frecvenţa US produse de sondă precum şi de calitatea echipamentului (hardware, software);

Lungimea de undă este invers proporţională cu frecvenţa; o sondă de 10 MHz emite US cu o lungime de undă de 3x mai mică decât o sondă de 3,5 MHz, a.î. teoretic, are o rezoluţie spaţială de 3x mai mare;

US sunt caracterizate şi de amplitudine (puterea semnalului), de care depinde amplitudinea semnalului reflectat.



FRECVENŢA 2-12 MHz; cu cât frecvenţa este mai

mare cu atât penetrarea este mai redusă.

LUNGIMEA DE UNDĂ inversul frecvenţei; determină rezoluţia

spaţială.

AMPLITUDINEA puterea semnalului; determină amplitudinea

semnalelor reflectate.Comportamentul US funcţie de frecvenţă

FR

EC

VE

NŢ

A

PE

NE

TR

AR

EA

RE

ZO

LUŢ

IA

PE

NE

TR

AR

EA

FR

EC

VE

NŢ

A

RE

ZO

LUŢ

IA


ULTRASONOGRAFIAULTRASONOGRAFIA- afişarea informaţiei US -- afişarea informaţiei US -

MOD A: curbe grafice exprimând pe orizontală profunzimea şi pe verticală amplitudinea undelor reflectate (perimată);

MOD TM (time motion): mod A + mişcarea în timp - pe orizontală – dinamică; permite înregistrarea în dinamică a mişcărilor cavităţilor cardiace;

MOD B (brightness=strălucire): afişarea în nuanţe (tonuri) de gri, bidimensională, a unor secţiuni anatomice corespunzatoare zonei anatomice scanate; afisarea în timp real permite şi analiza miscărilor în timp (cord, fetus în uter etc);

Mod DOPPLER: calculare de fluxuri, debite (cord,vase) cu afişare grafică (doppler spectral) sau cod de culoare (doppler color).


ULTRASONOGRAFIAULTRASONOGRAFIA- semiologie US mod B -- semiologie US mod B -

NEGRU = ZONĂ TRANSONICĂ – lichide (vas, vezica, chist);

ALB= ZONĂ REFLECTOGENĂ - gaz, calcul, interfaţă; TONURI DE GRIURI = organe parenchimatoase, procese

patologice etc; traduc grade diferite de reflexie/absorbţie a US în ţesuturi;

INTERFAŢA = limita de separaţie între medii diferite ca impedanţă acustică (pereţi vasculari, cavităţi, etc) = REFLECTOGENĂ;

VID SONIC = ABSENŢA SEMNALULUI (posterior de zone cu maximum de reflexie; ex după calculi, gaze, oase)


ULTRASONOGRAFIAULTRASONOGRAFIA- aplicaţii -- aplicaţii -

US ABDOMINALĂ = toate organele parenchimatoase, vase;

US CARDIACĂ = studiu morfologic, dinamică, fluxuri; US VASCULARĂ = mod B, Doppler, duplex, triplex, Power; US PARŢI MOI = tiroidă, sân, musculară, articulară, ochi; US ÎN OBSTETRICĂ = sarcină normală şi patologică; US DIGESTIVĂ = ENDOSONOGRAFIA (esofag, rect); US TRANSCRANIANĂ (Doppler); US INTERVENTIONALĂ = ghidare puncţii percutane

diagnostice şi terapeutice Relativ recent, s-au realizat aparate care utilizează US

pentru măsurarea densităţii osoase, având aplicaţii în studiul osteoporozei.


IMAGISTICA CU IZOTOPIIMAGISTICA CU IZOTOPIRADIOACTIVIRADIOACTIVI

- - medicina nuclearmedicina nuclearăă;; scintigrafiscintigrafia -a - PRINCIPIU: introducere de izotopi radioactivi=>raze α, β, γ

şi captarea cu o cameră de scintilaţie a radiaţiei rezultate după fixarea izotopului în ţesuturi; fixarea detectată este analizată şi redată de computer în imagine analogică pe monitor TV;

fixare normală; hiperfixare (zone “calde”); hipofixare (zone reci).

SPECT =SINGLE PHOTON EMISSION CT

PET=POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY


SCINTIGRAFIA SPECTSCINTIGRAFIA SPECT

• IZOTOPI UZUALI: 99Tc, 201Ta, 67Ga, 131I, 111In

APLICAŢII CLINICE FICAT SPLINA CORD/MIOCARD; SCHELET=“WHOLE BODY SCAN”; RINICHI PULMON=>PERFUZIE, VENTILAŢIE TIROIDA/PARATIROIDE INFECŢII (abcese) DETECŢIE CANCER


SCINTIGRAFIA PETSCINTIGRAFIA PET

PRINCIPIU: emisie de positroni de către izotopi cu viaţă scurtă, (minute) sintetizaţi în laboratorul anexat aparatului detector.

RADIOTRASORI: C-11…..+ metionina;N-13…..+amoniuF-18…...+deoxiglucozaO-15; RUBIDIUM 82

APLICAŢII CLINICE: cuantificare flux sanguin => creer, miocard utilizarea tisulara acizi grasi,glucoza,aminoacizi; reperaj &

funcţionalitate neuroreceptori cerebrali, etc; epilepsie focală, tumori, AVC, demenţă, IMA.

Combinaţii

organice


SUBSTANŢE DE CONTRAST ÎN SUBSTANŢE DE CONTRAST ÎN RADIO-IMAGISTICĂRADIO-IMAGISTICĂ

Radiologia convenţională şi CT Negative – aer, dioxid de carbon Pozitive

suspensie de sulfat de bariusubstanţe de contrast iodate

Pentru examenul organelor cavitare – ex. Gastrografin Pentru uz intravenos/intrarterial – hidrosolubile, ionice şi non-

ionice (de preferat acestea din urmă, care deşi mai scumpe au mult mai puţine r.a.) – utilizate la U.I.V., angiografie, CT, ş.a.

Mixt (combinaţii de agenţi de contrast pozitivi şi negativi) studiile cu dublu contrast ale tubului digestiv (aer + sulfat de Ba)



Reacţii adverse la substanţele de contrast iodate Uşoare

greaţă, senzaţie de căldură, strănut, acufene, ş.a. nu necesită tratament, doar supraveghere; eventual un anxiolitic

(Diazepam/Valium 5-10 mg iv lent)

Moderate Urticarie (cu sau fără prurit), rash cutanat; Tratament:

Antihistaminice iv (Tavegyl, 5 ml=2 mg) Derivaţi de cortizon (Solu-Decortin/Hidrocortizon 50-200 mg) Inhibitori H2 iv (Tagamet – 2 ml=200 mg)



Reacţii adverse la substanţele de contrast iodate Grave, fiind ameninţătoare de viaţă necesită intervenţia

serviciului de Terapie Intensivă! Simptome:

Generale: senzaţie de anxietate, agitaţie, urticarie generalizată, vărsături, dureri de spate, pierderea conştienţei;

Respiratorii: tahipnee, dispnee expiratorie, tuse spastică, spasm laringian-glotic, bronhospasm;

Cardio-vasculare: tahicardie, bradicardie, răcirea extremităţilor, cădere tensională, colaps, şoc.

Tratament (măsuri imediate): Antihipotensive: Suprarenin iv 1ml (0,1 mg) diluat 1/9 în ser fiziologic; se

poate repeta la 2 min, eventual în adm. s.c. 0,3-0,5 ml; Corticoizi: Hidrocortizon 500-1500 mg iv; Oxigen; Eufilin pentru combaterea bronhospasmului; Soluţii iv pentru combaterea colapsului, substituente de plasmă.



Ultrasonografie Pentru uz intravascular – diverse suspensii de microparticule ce conţin

gaz (dimensiuni 1-8 µm), care amplifică semnalul Doppler color şi spectral;

unele substanţe îmbunătăţesc contrastul şi în mod B – aşa-numitele substanţe schimbătoare de fază (lichid la temperatura mediului ambiant, se transformă în microbule de gaz la temperatura corpului);

altele – specifice tisulare – sunt captate de celulele sistemului reticulo-endotelial (ex. cel. Kuppfer);

Agenţi de contrast oral – în studiu; IRM

substanţe de contrast paramagnetice (chelaţi pe bază de Gadolinium – scurtează T1) – pentru uz i.v.;

există şi alte substanţe de contrast, inclusiv pentru tubul digestiv, aplicaţiile ce le utilizează fiind în studiu şi în curs de standardizare.


BIBLIOGRAFIEBIBLIOGRAFIE

CHIŞLEAG GH.: Radiologie Medicală - vol1, Ed. Litera, 1988, DANIIL C. – Metode şi tehnici uzuale în röntgendiagnostic,

Ed. Polirom, 1999 GĂLEŞANU M.R. – Curs radiologie medicală, IMF 1982 W. HUDA, R. STONE – Review of Radiologic Physics, Ed.

Williams & Wilkins, 1995 J. P. McGAHAN, B. GOLDBERG – Diagnostic Ultrasound,

Ed. Lippincott-Raven, 1999 D. STARK, W. BRADLEY – Magnetic Resonance Imaging,

Ed. Mosby, 1999

METODE IMAGISTICE

Documents

Transcript of METODE IMAGISTICE