Transcript Sem 6 Materialy 2014 15

Seminarium 6
WYBRANE METODY
DIAGNOSTYKI OBRAZOWEJ
1
Zakład Biofizyki CM UJ
Zagadnienie 1
Scyntygrafia.
Zasada działania gamma-kamery.
2
Zakład Biofizyki CM UJ
Zadanie 1
• Opisz, jakie właściwości musi spełniać
promieniowanie wysyłane przez znaczniki
stosowane w scyntygrafii i SPECT.
• Wymień narządy, które mogą być
diagnozowane tymi metodami i najlepsze
dla nich radio-znaczniki.
• Czy dowolny metabolizowany przez
organizm związek chemiczny może być
stosowany jako radio-farmaceutyk?
3
Zakład Biofizyki CM UJ
Budowa gamma - kamery
4
Zakład Biofizyki CM UJ
5
Zakład Biofizyki CM UJ
Obrazowanie kośćca w scyntygrafii
6
Zakład Biofizyki CM UJ
Scyntygraficzne badanie układu kostnoszkieletowego
Izotopy podawane są zwykle bezpośrednio do naczyń, wyjątkowo doustnie.
Istnieją specjalne normogramy i wzory, na podstawie których oblicza się dawkę
izotopu w zależności od masy i powierzchni ciała. Najczęściej używanym
radioizotopem jest technet 99mTc, rzadziej używa się jodu (131I), talu (201Tl)
i galu (67Ga). Izotopy te zwykle są związane z odpowiednio dobranymi
związkami chemicznymi powodującymi gromadzenie się ich w tym, a nie w
innym narządzie.
Technet połączony z fosforanami gromadzi się w kościach. Ponieważ izotop
technetu-99m ma niewielką energię promieniowania i krótki okres
połowicznego rozpadu (6 godzin) napromieniowanie pacjenta jest niewielkie.
W scyntygrafii kości stosuje się m.in. związki fosfonianowe takie jak:
hydroxymetylenodifosfonian (HMDP)-Tc99m
dikarboksydifosfonian (DDT)-Tc99m
metylenodifosfonian (MDP)-Tc99m
W czasie badania pacjent leży nieruchomo. Pełne badanie może
trwa zwykle kilkadziesiąt minut.
7
Zakład Biofizyki CM UJ
Zagadnienie 2
Tomografia emisyjna pojedynczych fotonów
(SPECT)
8
Zakład Biofizyki CM UJ
Tomografia SPECT
Gamma-kamera
obraca się
wokół pacjenta
9
Zakład Biofizyki CM UJ
Zasada SPECT
Animacja
10
Zakład Biofizyki CM UJ
Zastosowania SPECT
• Podstawową zaletą metod izotopowych jest badanie czynności narządu:
przepływu krwi, filtracji moczu pierwotnego, przepływu żółci
w przewodach wątrobowych itp. Zatem, o ile techniki rentgenograficzne
lepiej obrazują strukturę narządu, trudno o lepszą technikę
diagnostyczną niż metody izotopowe w badaniu funkcji narządów
wewnętrznych. Ponadto, badania izotopowe pozwalają niejednokrotnie
uniknąć wykonania badań radiologicznych obarczonych ryzykiem
powikłań - połączonych z cewnikowaniem naczyń lub podawaniem
jodowych środków kontrastowych (arteriografia, cholangiografia,
koronarografia, urografia).
Szczególnie przydatnymi badaniami izotopowymi z wykorzystaniem
techniki SPECT są:
• Perfuzyjna i wentylacyjna scyntygrafia płuc w ocenie zaburzeń krążenia
płucnego, w tym zatorowości płucnej
• Perfuzyjna scyntygrafia mięśnia sercowego, jako badanie
selekcjonujące i poprzedzające koronarografię (angiografia naczyń
wieńcowych)
• Statyczna scyntygrafia wątroby w rozpoznawaniu i nadzorze przebiegu
przewlekłego zapalenia wątroby
• Izotopowe badania nerek w rozpoznawaniu nerkowego tła nadciśnienia
11
Zakład Biofizyki CM UJ
SPECT - kardiologia
12
Zakład Biofizyki CM UJ
Zagadnienie 3
Pozytonowa tomografia emisyjna
(PET)
13
Zakład Biofizyki CM UJ
Zadanie 2
• Opisz, jakie właściwości musi spełniać
promieniowanie wysyłane przez znaczniki
stosowane w tomografii PET.
• Wymień wykorzystywane w PET radioznaczniki i podstawowe radiofarmaceutyki.
• Wymień narządy, które mogą być
diagnozowane tą metodą.
14
Zakład Biofizyki CM UJ
Oddziaływanie pozytonu (β+)
z elektronem (β-) = anihilacja
foton
elektron

pozyton
foton
Znikają elektron i pozyton, pojawiają się 2 koincydencyjne
fotony (E = 0.511 MeV), rozbiegające się pod kątem 180o
Zastosowanie w medycynie: PET
15
Zakład Biofizyki CM UJ
PET/CT
16
Zakład Biofizyki CM UJ
Obrazowanie mózgu w PET
17
Obrazowanie PET/CT
Badanie przewodu pokarmowego
i układu moczowego
18
Zakład Biofizyki CM UJ
Zagadnienie 4
Tomografia rezonansu magnetycznego
– podstawy fizyczne
19
Zakład Biofizyki CM UJ
Tomografia RM
Tomografia rezonansu magnetycznego
=
tomografia magnetycznego rezonansu
jądrowego
Wykorzystuje się fakt posiadania
niezerowego momentu magnetycznego
przez jądra 1H
20
Zakład Biofizyki CM UJ
 hB0

N
 e 2 kT
N
1
L 
B0
2
S
z
21
N
B0
Zakład Biofizyki CM UJ
B0
22
Zakład Biofizyki CM UJ
Zagadnienie 5
Budowa i zasada działania tomografu
rezonansu magnetycznego
23
Zakład Biofizyki CM UJ
24
Zakład Biofizyki CM UJ
1
L 
B0
2
B0 0.15-3T
Częstotliwość rezonansowa zależy od natężenia pola magnetycznego
w którym znajduje się próbka. Jeśli na pole B0 nałożymy pole
magnetyczne, którego natężenie zmienia się liniowo wzdłuż osi Z
(pole gradientowe), to tylko dla jednej płaszczyzny spełniony będzie
warunek rezonansu. W ten sposób można wybrać płaszczyznę, którą
chcemy zobrazować.
25
25
Z
B0
Nakładając pola gradientowe w
pozostałych kierunkach można wybrać
punkt przestrzeni, z którego będzie
pochodził sygnał rezonansowy.
1
L 
B0
2
26
26
Zakład Biofizyki CM UJ
Metody prezentacji obrazu w tomografii
rezonansu magnetycznego
27
Zakład Biofizyki CM UJ
Zagadnienie 6
Ultrasonografia dopplerowska
28
Zakład Biofizyki CM UJ
Ultrasonografia Dopplerowska
f0
cf
v
2 f 0 cos 

f1
29
f  f1  f 0
v
Zakład Biofizyki CM UJ
Zadanie 3
Proszę wyliczyć prędkość przepływu krwi
w naczyniu, gdy przy użyciu głowicy
wysyłającej ultradźwięki o częstości 4,5 MHz
i ustawionej pod kątem 60o do osi naczynia
zmiana częstotliwości fali odbitej wyniesie
300 Hz.
30
Metody obrazowania w
ultrasonografii dopplerowskiej
• Metoda fali ciągłej (cwD – continuous
wave Doppler)
• Metoda fali impulsowej (pwD – pulse
wave Doppler)
31
Zakład Biofizyki CM UJ
Aparat ultrasonograficzny z opcją pomiarów
dopplerowskich nakłada na obraz w prezentacji B
informację o prędkości przepływu w postaci
koloru.
Kolor może kodować informację o wartości
prędkości i kierunku przepływu (Color Doppler)
(czerwony – do sondy, niebieski – od sondy), albo
jedynie o wartości prędkości (Power Doppler).
W trybie pulsed wave Doppler możliwy jest pomiar
prędkości dla wybranego miejsca na obrazie.
Wymaga to określenia położenia tego miejsca
(bramka) i ręcznego określenia kierunku
przepływu krwi.
32
Zakład Biofizyki CM UJ
Color Doppler
33
Zakład Biofizyki CM UJ
Power Doppler
34
Zakład Biofizyki CM UJ
Zagadnienie 7
Badania kontrastowe
w diagnostyce obrazowej
35
Zakład Biofizyki CM UJ
Środki kontrastowe
Środki kontrastowe (kontrasty, środki cieniujące)
stosowane są w rożnych technikach diagnostyki
obrazowej.
Ich wybór musi uwzględniać fizykę metody
diagnostycznej. Zastosowanie kontrastu musi
prowadzić do modyfikacji cechy fizycznej tkanki
(najczęściej krwi) istotnej z punktu widzenia danej
metody.
36
Zakład Biofizyki CM UJ
Środki kontrastowe - RTG
W rentgenografii zastosowanie środków kontrastowych ma
najdłuższą tradycję i jest najpowszechniejsze.
Środki kontrastujące w rentgenografii mają na celu
zwiększenie współczynnika osłabienia promieniowania X
badanej tkanki, najczęściej krwi. Z tego powodu powinny
zawierać pierwiastki o możliwie największej liczbie
atomowej. Stosuje się środki na bazie jodu.
Związki jodowe nie są zbyt bezpieczne dla pacjentów
i dlatego ostatnio wprowadza się nowe generacje środków
kontrastowych tzw. niejonowych.
37
Zakład Biofizyki CM UJ
Środki kontrastowe - RTG
W przypadku badania układu krwionośnego i moczowego
środki kontrastowe podaje się dożylnie, niekiedy dotętniczo.
Dokładna lokalizacja zależy od rodzaju badania. Przykładowo,
znane są techniki w których kontrast podaje się cewnikiem
w miejsce badania.
Przy pomocy kontrastów można badać również układ
pokarmowy. Podaje się je wtedy doustnie (siarczan baru –
baryt)
W badaniu płuc stosuje się technikę polegającą na poprawie
kontrastu tkanki płucnej nie poprzez podanie środka
cieniującego, ale poprzez głęboki wdech. Powietrze
wypełniające płuca obniża ich średni współczynnik osłabienia
przez co łatwiej je różnicować w stosunku do otaczających
tkanek.
38
Zakład Biofizyki CM UJ
Środki kontrastowe - TK
W tomografii komputerowej stosowane są podobne
środki cieniujące i techniki ich stosowania jak
w rentgenografii, ponieważ tomografia
komputerowa działa z zastosowaniem
promieniowania rentgenowskiego.
39
Zakład Biofizyki CM UJ
Środki kontrastowe - RM
Środki cieniujące stosowane w tomografii rezonansu
magnetycznego muszą wpływać na zachowanie się spinów
jądrowych w polu magnetycznym.
Jest to możliwe, ponieważ lokalne pole magnetyczne jakie
odczuwa jądro atomowe zależy od konfiguracji powłok
atomu, a to zależy z kolei od składu chemicznego.
W TRM stosuje się podawane dożylnie środki cieniujące na
bazie gadolinu, manganu, dysprozu i żelaza. Powodują one
zmianę tzw. czasów relaksacji podłużnej i poprzecznej.
Dzięki temu tkanki zawierające kontrast różnią się od tych,
które go nie zawierają.
40
Zakład Biofizyki CM UJ
Środki kontrastowe - USG
Kontrasty stosowane w ultrasonografii zmieniają własności
tkanek pod względem oddziaływania z wiązką
ultradźwiękową.
Środki cieniujące w ultrasonografii to mikropęcherzyki gazu
zamknięte w otoczkach albuminowych. Podaje się je
dożylnie.
W badaniach tego typu stosuje się aparaty USG emitujące
wiązkę o większej mocy niż w przypadku normalnych
badań. Wiązka wprowadza pęcherzyki gazu w drgania
i rozrywa otoczki albuminowe. Poza rozpraszaniem wiązki
na pęcherzykach gazu wzmacnia się efekty nieliniowe,
przez co łatwiejsze jest obrazowanie z zastosowaniem
wyższych harmonicznych.
41
41
Zakład Biofizyki CM UJ
Zagadnienie 8
Mikroskop stomatologiczny
42
Zakład Biofizyki CM UJ
Podstawowe cechy mikroskopu
dentystycznego
•
•
•
•
Duże pole widzenia i właściwa jasność pola
operacyjnego dzięki zastosowaniu soczewek
o znacznej średnicy. Możliwość
zastosowania filtrów barwnych uwydatnia
zmiany chorobowe.
Zmienno-ogniskowe obiektywy o niezbyt
dużym powiększeniu oraz wymienne okulary
(pow. 5 do 15x) umożliwiają otrzymywanie
powiększeń od kilku do ok. 30x.
Zastosowanie obiektywów o niewielkim
powiększeniu (0,6 do 2x) i zmienna długość
tubusu (100 do 250 mm) dają dużą głębię
ostrości uwidaczniając wyraźnie kanały
zębowe na całej ich długości.
Obiektywy znajdujące się w odległości ok.
250 mm od pola operacyjnego, regulowane
nachylenie i pozycja mikroskopu dają
dentyście dużą swobodę wykonania zabiegu.
43
Zakład Biofizyki CM UJ
Mikroskop stomatologiczny jest nieocenionym narzędziem pracy
dentysty umożliwiającym bardzo dokładne diagnozowanie i precyzyjne
przeprowadzenie procesu leczenia schorzenia stomatologicznego
•
•
Mikroskop pozwala na właściwe oświetlenie pola zabiegowego. Dzięki barwie
światła zbliżonej do słonecznego oraz powiększeniach od 4.3x do 26.5x,
mikroskop ten pozwala na znaczne poprawienie widoczności pola widzenia.
Duże powiększenia umożliwiają wykonywanie zabiegów niemożliwych bez
wykorzystania mikroskopu.
Możliwości:
• znakomita widoczność pola zabiegowego
• zwiększenie precyzji pracy podczas leczenia kanałowego
• lokalizacja oraz opracowanie kanałów korzeniowych
• odnalezienie ujść dodatkowych kanałów
• prawidłowe opracowanie kanałów o nietypowej budowie anatomicznej
• pokonywanie niedrożności w kanale korzeniowym
• łatwiejsze, szybsze i dokładniejsze opracowanie całego systemu kanałowego
zęba
• ułatwienie preparowania ubytku próchnicowego
• ułatwienie dostrzeżenia plamek próchnicowych na zębie w trudno
dostępnych miejscach
• usuwanie złamanych narzędzi
44
Zakład Biofizyki CM UJ
Widok bez powiększenia powierzchni żującej zęba
przedtrzonowca
Prawidłowe wsteczne opracowanie kanału ultradźwiękami
(powiększenie 25x)
45
Powiększenie 16 x uwidacznia ubytek próchnicowy
drążący w głąb
Szczelne wsteczne wypełnienie kanału materiałem I R M
Zakład Biofizyki CM UJ