RENTGENOVÁ DIAGNOSTIKA

Lukáš Kuzmiak 05/2006

Princíp rentgenu

Objevenie paprskov X W.C.Roentgenom roku 1895

Paprsky X vznikajú interakciou rýchlych elektrónov s hmotou a vďaka svojej krátkej vlnovej dĺžke sú schopné preniknúť cez ľudské telo

V závislosti na biochemickom zložení orgánov dochádza k rôznemu tlmeniu žiarenia

Analýza paprskov prechádzajúcich telom umožňuje rekonštrukciu vnútornej morfológie pacientovho tela

Vznik rentgenového žiarenia

Zdrojom X-žiarenia je špeciálna vákuová elektrónka (rentgenka)

Dióda žhavená napätím 20-200kV Takto vzniknuté žiarenie obsahuje celé

elektromagnetické spektrum – väčšinu tvorí infračervené žiarenie (tepelná energia, ktorá je spotrebovaná k rozohriatiu anódy)

- menší poddiel rentgenového žiarenia sa emituje z anódy do priestoru

Vznik rentgenového žiarenia

Vysvetlenie fyzikálnych princípov: Žhavená katóda emituje elektróny, ktoré sú

priťahované k anóde, pričom sú silným elektrickým poľom urýchľované na energiu danú vysokým napätím (tj. cca 20-200keV). Po dopade na anódu sa elektróny prudko zabrzdia, pričom časť ich kinetickej energie se premení na brzdné elektromagnetické žiarenie - X- žiarenie, ktoré vylieta z trubice von

Vznik rentgenového žiarenia Spektrum emitovaného žiarenia:

Plynulosť jeho spektra je narušená ostrými špičkami – K-líniami → spektrum tvoria dva rozdielne fyzikálne procesy:

1. posupným trením a elastickými nárazmi na jednotlivé atómové dráhy

2. nárazom elektrónu na iný elektrón anódy

Počítače v rtg diagnostike

V priebehu 20. storočia zaznamenávame búrlivý vývoj – vedľa úspechov boli odhalené aj nedostatky:

interpretácia štandardného rentgenového snímku si vyžaduje skúseného rádiológa

orgány sú znázorňované sumárne (obrazy sa prekrývajú) → nedá sa zobraziť tomografický (anatomický 3D rez telom)

vedľajšie účinky rentgenového žiarenia na pacienta

Počítače v rtg diagnostike Zavedením počítačov do lekárskej diagnostiky v 60. rokoch bol vyriešený

problém s prekrývaním orgánov a obtiažnou interpretáciou rádiologického snímku

A.M.Cormack a G.N.Hounsfield – urobili rekonštrukciu tomografického rezu objektom (dostali Nobelovu cena r. 1979)

Princíp počítačovej tomografie

Vyšetrovaná oblasť se prežiari X-žiarením pod rôznymi uhlami (180° - 360°)

Detekovaná intenzita se prevedie na elektrický signál Metóda spätnej projekcie → rekonštrukcia absorbčnej mapy →

tomografický obraz - množina obrazových bodov tzv. voxel Skutočná hodnota koeficientu tlmenia v danom bode je kódovaná

stupňom šedosti odpovedajúceho voxelu.

Rotačná metóda Spočíva v nezávislom získavaní jednotlivých obrazov priečnych

rezov tela a následnej tomografickej rekonštrukcii v 3D obraze → diskrétnom procese

Základné typy usporiadania:

VejárovitéVejárovité

Detektory v Detektory v kruhovej kruhovej

výseči, ktorá výseči, ktorá se otáča se otáča

společne s společne s rentgentkou, rentgentkou, sú tu stovky sú tu stovky detektorov.detektorov.

KruhovéKruhové

Detektory Detektory po celom po celom

obvode, sú obvode, sú tu tisíce tu tisíce

detektorovdetektorov

Špirálová metóda

Začiatkom 90. rokov technický pokrok umožnil prejsť na spojitý proces merania (bezkábelový prenos zdrojového napätia)

Kombináciou posuvu pacienta a rotačného pohybu rentgentky vznikol špirálový pohyb

Mnohodetektorové, rotačné a špirálové CT

1. generácia CT – 70. a 80. roky – systém jednej rentgenky a jedného detektora → jeden rez trval až niekoľko minút

Začiatkom 80. rokov boli vynájdené rotačné a špirálové CT – majú vysokú technickú dokonalosť

Ďalší pokrok sa môže dosiahnuť zkracovaním dôb vyšetrení → modernými počítačovými systémami

„Cé Téčko“ dnes

Substrakčná rádiografia. Rentgenové zobrazenie mäkkých tkanív: sú malé rozdiely v absorbcii

X-žiarenia → kontrast zobrazenia je nízky, nemožnosť rozlíšenia niektorých štruktúr

Zvyšovanie kontrastu sa robí aplikáciou vhodných kontrastných látok do skúmaných miest (zažívací trakt, žlčové či močové cesty, cievy, …), sú to látky obsahujúce atómy ťažkých kovov – báryum, jód

Zvýšená absorbcia X-žiarenia odhalí prípadné defekty či anomálie

Detektory X - žiarenia pre CT

Úlohou je zachytiť fotóny X-žiarenia prochádzajúce vyšetrovaným tkanivom a ich premena na elektrický signál

Scintilačné detektory – nejčastejšie použitie – obsahujú scintilačné kryštály NaI(Tl), CsI(Tl) Bi4Ge3O12 (vysoká detekčná účinnosť pri malých rozmeroch, ionizačné komory sú plnené stlačeným plynným xenónom – zriedkavé použitie)

Scintilačné detektory

Scintilačné detektory sú založené na vlastnosti niektorých látok reagovať svetelnými zábleskami (scintiláciami) na pohltenie kvánt ionizujúceho žiarenia

svetelné záblesky sa potom elektronicky registrujú pomocou fotonásobičov alebo fototranzistorov

Výhody: Vysoká detekčná účinnosť (citlivosť) - která se často blíži k 100%. Krátka mŕtva doba - scintilácia v kryštáloch cca10-9sec, zpracovávanie vo fotonásobičochi

cca 10-8sec. Mŕtva doba scintilačného detektora asi 1ms

3D modely zachytené CT

3D modely zachytené CT

Použitá literatúra GANONG, William F.. Přehled lékařské

fyziologie. Nakladatelství HaH, 1995. HRAZDIRA, Ivan - MORNSTEIN, Vojtěch –

LECHNER, Jiří. Biofyzikální principy lékařské přístrojové techniky. Brno: Masarykova univerzita, 1999.

ULMAN,Vojtěch. Detekce a aplikace ionizujícího záření [online]. [cit. 2006-05-15]. URL: <http://astronuklfyzika.cz/JadRadMetody.htm>