Bazele fizice ale imagisticii medicale in diagnostic
A Santa
A. Metode Radiologice
Radiografia Radioscopia Angiografia Tomografia plana Computer-tomografia
B. Metode Neradiologice
Ultrasonografia Imagistica prin rezonanta magnetica
Structura generala:
Sursa de radiatie Vectorul (fascicolul de radiatie) Modulatorul (tinta de examinat) Receptorul Decodorul Imaginea finala
I. Sursa de radiatie
Tubul de radiatie X Generatorul
transformator, redresor, temporizor, linie de alimentare, masa de comanda
Accesorii cupola, diafragmul, centrorul luminos, filtrul
de radiatii
Tubul de radiatie:
Catod Filament de tungsten la 2300 C, emite e-
Anoda rotativa Disc metalic cu panta marginala 15-20 gr,
frineaza e- si emite X
Tub de sticla vidat, imbraca ansamblul anoda-catod, racit
cu ulei
Rolul kV Rolul mA Elementul Timp
Elemente de constructie anoda:
Focar (optic, fin vs mare - mai puternic dar cu rezolutie scazuta)
Panta anodei Diametrul anodei Viteza de rotatie Materialul de constructie Racirea
a
b a b
Caracteristici ale anodei:
Tensiunea maximala Putere instantanee (kV x mA) = Watt Putere conventionala (puterea in 0,1 s) =
kWatt
Capacitate termica Sarcina permanenta
Generator: Alimenteaza tubul cu tensiune inalta si intensitate mica,
in curent continuu
Transforma curentul "casnic" in cel necesar tubului Actual, generatoare electronice Contine:
transformatoare (de inalta tensiune si de incalzire a filamentului catodic din tub)
redresoare (AC - DC)
temporizatoare
masa de comanda cu reglaje
Accesorii:
Cupola Diafragmul Centrorul Filtrul (Al, Cu)
II. Vectorul
Radiatie incidenta (emisa) Radiatie absorbita (blocata sau deviata de
modulator)
Radiatie reziduala (post-modulator, purtatoarea informatiei diagnostice)
incidenta
absorbita reflectata refractata
Reziduala utila
Proprietatile radiatiei X:
Radiatie corpusculara (fotoni) Frecventa mare Intensitate (nr de fotoni/unit de
suprafata/timp
Lungime de unda (determina penetranta)
III. Modulatorul (tinta)
Corpul examinat Interactiunea cu rX
Direct ionizant (coliziune, frinare)
Indirect ionizant (ef Compton, ef Fotoelectric, producere de perechi - la energii foarte mari, ef Thompson)
Formarea imaginii:
Captarea radiatiei reziduale (moduri diferite - film, scintilatori, microelemente, digital)
Metode diferite: grafie
scopie
CT
Radioprotectie:
Fond natural 87%, 11,5% medical Iradiere medicala mare
tari sarace: aparatura necorespunzatoare, control slab, tehnici perimate
tari bogate: supralicitare de metode, metode complexe cu iradiere globala crescuta (CT, Angio)
Radioprotectie:
Personal expus profesional Personal neexpus profesional Pacient Apartinator
Iradiere comparativa
Radioscopie toracica fara TV = 100 radiografii Radioscopie toracica cu TV = 10 radiografii Urografie i.v = 35 radiografii Irigoscopie = 77 radiografii CT nativ toracic = 50 radiografii radiografie toracica = 15 zile iradiere fond natural CT = 1-2 ani iradiere fond natural
Elemente radioprotective
Incinta (barita, geam plumbat, usi cu autodeclansator)
Personal (halat, colier, ochelari, DISCIPLINA!)
Pacient (limitare cimp, evitare iradiere nediagnostica)
Apartinatori (expusi doar la nevoie)
IV. RECEPTORUL
Radiografia conventionala si digitala, inclusiv angiografia
Radioscopia conventionala si cu lant TV Tomo plana CT conventional, spiral, multislice
Radiografia
Tub X Film radiologic Caseta radiologica Procesarea chimica Detectori fara film Procesarea electronica
Radiografia conventionala:
Caseta cu film si folii Albastru-verde, dual strat-single strat
Stativ orizontal si vertical Grila antidifuzoare bucky
Filmul radiologic si caseta
Clasic Emulsie fotosensibila Caseta cu folii intaritoare rolul acestora Revelator Baie internediara Fixator
Automatic ud Revelator, fixator, spalare, uscare in masina automata
Full automatic Digital tip xerox, imagini DICOM
+ / -:
Sumarea planurilor Frecvent necesare incidente diferite Rezolutie de contrast slaba
Iradiere redusa Tehnica simpla
Radiografia digitala:
Placi fosforice CCD Sisteme directe Fara developare umeda (uscata sau full digital)
Avantaje (mai ieftin, prelucrabil, stocabil) Dezavantaje (rezolutei geometrica scazuta)
Radioscopia
Clasica Simpla (pe gol) si cu contrast Cu lant de amplificare Digitala
Radioscopia conventionala
Scoatere din uz! Rezolutie slaba Iradiere mare Adaptare scazuta Timp real!
Radioscopie cu lant TV
Amplificare a imaginii conventionale cu camera TV
Rezolutie mai buna Iradiere 10% Nu necesita adaptare
+ / -
In timp real, buna disociere de planuri Rapid orientativa
Iradianta Performanta net inferioara celorlalte
metode
Aplicabila selectiv (Abd pe gol)
Angiografia
Substante de contrast Tehnici Vizualizare clasica, digitala Interventional non-vascular
Computer-Tomografie
Derivata din tomo plana Dinamica, evolutie ascendenta de la single slice la
multislice spiral
Tomografia plana
Radiografie stationara
Tomo plana la inceput
Tomo plana timp intermediar
Tomo plana final
Fizica CT
Radiatie X Tub Detectori Sistem prelucrare date Periferice
Tipuri de CT:
Generatia I Generatia II Generatia III Electron-Beam Spiral Multislice spiral
Generatia I
A BC
Generatia II
a b c
cc
c
a
a
a
b
b
b
AB
C
Generatia III
"X"
rad. "X"
inel cu detectori
Tub raze
Electron-Beam
"X"
"e"
rad. "X"
inel cu detectorisi microanode
fasc. de electroni
Spiral
Termeni specifici - pitch
Spiral multislice
Termeni specifici pitch, pitch*,increment de reconstructie
Volum-imagine
VOXEL
PIXEL
h
Artefact de miscare
Artefact de intarire (Hardening)
Volum partial
A
B
A
B
a b c d
a b c d
h
a b c d
h
a b c d
Rezolutie
Densitate (H.U.)
-1000 -30 -20 O +30 +70 +200 +3000
aer pur grasime apa pura solid calcifieri
lichid viscos compacta osoasa
- 120 HU
+ 60 HU + 600 HU + 180 HU
- 400 HU
Ferestre de examinare
-1000 -30 -20 O +30 +70 +200 +3000
-70 -5 + 26 + 500
Substante de contrast
Digestive Intraluminale Intravenoase naturale!
Substante de contrast digestive
Apa Aer Solutii ce contin metale grele (iod, bariu)
dilutia
Administrare Orala
Clisma
Pe sonda!
Substante de contrast i.v.
Compusi organici cu continut de Iod Ionice Non-ionice
Hiperosmolare
Izoosmolare
Substante de contrast i.v.
Reactii la contrast Usoare (rush, senzatie de incalzire)
Medii (spasm laringian, eruptii cutanate, angor, senzatie de angoasa)
Grave (soc anafilactic!)
Tratament, necesar in serviciul de imagistica, PASTRAREA accesului venos!
! ANAMNEZA!
Reconstructie (MPR)
Reconstructie (MIP)
Headline
Courtesy of University of Department of Radiology Munich, Grosshadern
SOMATOM
Sensation 64
with z-Sharp
9 sec for 479 mm
64 x 0.6 mm
Resolution < 0.4
mm
Rotation 0.33 sec
120 kV
200 mAs
(effective)
Conventional Technology
Without z-Sharp SOMATOM Sensation
With z-Sharp
SOMATOM
Sensation 64
8 sec for 120 mm
Coronary Stent
64 x 0.6 mm
Resolution < 0.4
mm
Rotation 0.37 sec
Courtesy of University Erlangen, Institute of Medical Physics and Department of Cardiology
Headline
Courtesy of University of Department of Radiology Munich, Grosshadern
Triple Rule Out
SOMATOM
Sensation 64
with z-Sharp
22 sec for 260mm
64 x 0.6mm
Resolution < 0.4mm
Rotation 0.33 sec
120 kV
760 mAs (effective)
Heart rate 95bpm
Metode neradiologice
Ultrasonografia (echografia) Imagistica prin Rezonanta Magnetica
Ultrasonografia
Principiu Aparatura Indicatii si limitari
Ultrasonografia
Ultrasunete emise si receptarea ecourilor Fara efecte secundare sau contraindicatii Ieftina, repetabila, versatila
Sistem echografic:
Traductor (emisie si receptie) Masa de comanda si hardware Monitor Periferice (printer, video)
Tipuri de echo: Modul A Modul M Modul B Bidimensional Doppler
continuu
pulsat
color
power
Tridimensional
Traductor:
Frecvente: 2,5 - 3,5 - 5 - 7 - 10 MHz Mecanici vs phased array Liniar, curviliniar, sectorial
Reglaje:
Gain TGC Framerate Reglaje specifice Doppler (PRF, Baseline)
Substante de contrast:
Suspensie stabila de bule de gaz Efect "de sifon" la temperatura torentului
sanguin
Endocavitar:
transesofagian intraoperator intraluminal
A doua armonica
Imagistica prin Rezonanta Magnetica
Principiu Aparatura si tipuri Indicatii si limitari
IRM
Combinatie de campuri magnetice si radiofrecvente
Spectroscopie de protoni Neiradianta Multiplan Angio-uro-colangio-mielo nativ
Nucleul atomului de hidrogen contine 1 PROTON
FARA NEUTRONI, sarcina +, masa +, miscare de spin.
Cel mai frecvent element in corpul uman Sensitivitate magnetica crescuta
DE CE PROTONII
P+
N
S
Protonul: mic magnet in miscare
PROTONII CORPULUI UMAN
PROTONII IN CIMPUL MAGNETIC
COORDONATE
Z
X
Y
Z
X
Y
Vectori in plan
Z
X
Y
Axa de masurare = Y
(MAGNETIZARE
TRANSVERSALA = 0)
MAGNETIZARE COMPLETA
Unda de radiofrecventa (90o
) Z
X
Y
(MAGNETIZARE
TRANSVERSALA = MAX)
Dupa pulsul de radiofrecventa:
Z
X
Y
MAGNETIZAREA
TRANSVERSALA = SCADE
MAGNETIZAREA
LONGITUDINALA= REVINE LA NORMAL
Z
t
RELAXAREA LONGITUD. (Z): Z
X
Y
63%
T1 5T1
Z
t
63%
T1 T1 T1
LCR
S.C. S.A.
T1 = Relativ lung (S.Alba - 680 msec la 1 Tesla)
MAGNETIZAREA TRANSV. (X-Y):
Z
X
Y
X,Y
t
T2 = Relativ scurt (S.A. - 90 msec)
T2*
63%
T2* T2
*
DE CE T2 < T1 ?
Z
X
Y
CUM RECITIM T2 ?
T0 = START!
Ta = T0 + t
1800 (refazare)
Tb = T0 + 2t
Z
X
Y
Z
X
Y
2t = TE
PRODUCEREA ECOULUI
T2*
T2
x,y
t
900 1800 1800
TE TE
TR (Timpul de repetitie)
T2*
T2
x,y
t
900 1800 1800
TE TE
900 1800 1800
TR TR >> TE
RECAPITULARE: T1 = timpul necesar ca 63% din H+ sa se relaxeze
longitudinal
T2* = timpul necesar ca 63% din H+ sa se relaxeze transversal
T1 > T2 Un puls de 900 basculeaza axul in planul x,y Se masoara magnetizarea transversa (in plan x,y) Pulsul de 1800 repolarizeaza protonii, producind un ECHO al semnalului initial
TE = 2 x intervalul intre pulsul 900si 1800
TR = intervalul intre doua pulsuri la 900
T1, T2* si T2 = constante ce tin de interrelatia intre atomi in cadrul structurilor anatomice, depind doar de tipul de tesut si de intensitatea cimpului magnetic (constanta in aparatele de RMN)
TE si TR = variabile, stabilite de catre utilizator, pentru a obtine CONTRAST MAXIMAL INTRE STRUCTURI
CUM GENERAM CONTRAST ? IMAGINEA este generata datorita diferentelor de
relaxare T1 si T2 ale diferitelor tesuturi.
Imagine ponderata T1 = imagine in care contrastul este generat in principal de diferenta de constante T1 ale diverselor tesuturi
Imagine ponderata T2 = imagine in care contrastul este generat in principal de diferenta de constante T2 ale diverselor tesuturi
Densitate protonica = imagine generata de diferenta de concentratie protonica dintre tesuturi.
Efectul TR si TE asupra recuperarii:
TR actioneaza asupra recuperarii pe axa Z (f T1)
TE actioneaza asupra recuperarii in planul x,y(f T2)
z
t
x,y
t TR TR TR TE TE TE
T1 T2
Secvente ponderate T1
z x,y
t TR scurt TE scurt
TR scurt + TE scurt = Secventa ponderata T1
T1 T2
TR = 500 TE = 15 TE = 60
TE = 90 TE = 120
Secvente ponderate T2
z x,y
t TR lung TE lung
TR lung + TE lung = Secventa ponderata T2
T1 T2
TR = 2500 TE = 15 TE = 60
TE = 90 TE = 120
Densitate protonica
z x,y
t TR lung TE scurt
TR lung + TE scurt = Densitate protonica
T1 T2
PD
TR 2500
TE 15
T1 (TR 500, TE 15) T2 (TR 2500, TE 90)
Alte secvente:
Confuzie de termeni!
EX: GRASS (Gradient echo in Steady State) =G.E.
FAST (Fourier Aquired Steady State) = Picker
CBASS (Fast Field Echo) = Philips
FISP (Fast Imaging in Steady State Precession) = Siemens
Echo Gradient
Defazare - refazare cu ajutorul bobinelor de gradient = obtinerea unui ecou de gradient, fara puls de 1800
INVERSIUNE-RECUPERARE
Z
X
Y
z
TI STIR
FLAIR
1800 900
! Diferit de FATSAT (presaturare a grasimii prin radiofr. pura preexcit.)
T2
FLAIR
CUM STIE APARATUL:
UNDE SE AFLA FELIA? CE GROSIME ARE FELIA? CE ORIENTARE IN SPATIU ARE
FELIA?
GRADIENT
0 = B0
Ecuatia Larmor:
0 = B0
B0
B1
B2
B1 = 0,95 T; B0 = 1,0T; B2 =1,05T
1 = B1
mm mm
B1 B2
SELECTIA POZITIEI SI GROSIMII SECTIUNII
Z
X
Y
TREI BOBINE DE
GRADIENT
SECVENTE RAPIDE
Tren rapid de ecouri: Turbo Spin Echo (TSE), Turbo Gradient Echo (TGE) TR>TE, permite n ecouri intre doua TR, fiecare corespunzind altei felii
Puls < 900 Unghi Ernst - Steady State GRE, FISP, FLASH
SECVENTE MIXTE (spin + gradient)
EPI TG-SE
ANGIO-RMN
Time of Flight (TOF) Defazaj de spini (PCA) Contrast IRM - saruri de gadolinium
Substante de contrast
Saruri de Gadolinium In secvente T1 Exista si contrast T2 Exista si USPIO
CE NU SE VEDE LA IRM?
COMPACTA OSOASA CALCIFIERILE HEMORAGIA SUBARACHNOIDIANA
ACUTA
SLABA PERFORMANTA IN: TUB DIGESTIV
PLAMIN
HEMORAGIE / HEMATOM SUPRAACUT
IRM - PERFORMANTA MAX. IN:
SISTEM NERVOS CENTRAL (EXCELENTA IN SUBSTANTA ALBA)
COLOANA VERTEBRALA OSTEO-ARTICULAR VASCULAR CEREBRAL SI PERIFERIC COLANGIO, MIELO, UROGRAFII - FARA S. DE
CONTRAST!
CORD! FUNCTIONAL CEREBRAL (peste 1 T) - difuziune -
perfuzie
CONTRAINDICATII !
PACE MACKER IMPLANT COCHLEAR PROTEZE FEROMETALICE CLIPURI ARTERIALE CORPI STRAINI METALICI INTRAOCULARI CLAUSTROFOBIE
SISTEM
GANTRY CU MAGNET Permanent Electromagnet Mixt Supraconductiv
SISTEM DE RACIRE PUPITRU DE COMANDA CAMERA DEZBRACARE
SISTEM
Antene RF Antifonaj Confort Interventional Contrast
I.V
S.P.I.O.
A air O oil W water L liver M muscle C calcium M - metal
Rolul tehnicianului de aparatura
1. SA EXISTE! 2. Achizitia de date 3. Manipulare pacientului 4. Administrarea de contrast (nu in toate
tarile)
5. Reconstructia primara a imaginilor
VA MULTUMESC!
Top Related