Radiodiagnostyka i ultrasonografia Podstawy metodyki

Promieniowanie rentgenowskie zostało odkryte w 1895 roku przez Wilhelma Konrada Roentgena

Najważniejsze wydarzenia w rozwoju diagnostyki obrazowej

1908 siarczan baru w diagnostyce p.pok.

1924 cholecystografia (Graham, Cole)

1927 urografia(Binz, Lichwitz) i arteriografia naczyń mózgowych (Moniz)

1928 (Frossmann) wprowadzenie cewnika przez żyłę odłokciową do prawego przedsionka seca

1950 wprowadzenie scyntygrafów (Cassen)

1952 zastosowanie ultradźwięków do oceny tkanek miękkich (Howry)

1953 cewnikowanie naczyń (Seldinger)

1972 tomografia komputerowa (Hounsfield)

1977 tomografia MR (Damadian)

Nagrody Nobla

1901 W.K. Roentgen (fizyka)

1956 D.W. Richards, A.T. Cournand, W.Forssmann (medycyna)

1979 A.M. Cormack, G.N. Hounsfield (medycyna)

1991 R. Ernst (chemia)

2003 P.C. Lauterbur, P. Mansfield (medycyna)

Promieniowanie elektromagnetyczne używane w diagnostyce obrazowej

Promieniowanie Gamma jest używane w medycynie nuklearnej

Promieniowanie X: klasyczne zdjęcia rtg i tomografia komputerowa

Światło widzialne wykorzystywane dla oceny i interpretacji badań

Rezonans magnetyczny wykorzystuje fale o częstotliwości radiowej

Aparaty RTG

aparaty przewoźne - przyłóżkowe

aparaty na stałe montowane na salach operacyjnych

aparaty z ramieniem C

aparaty zębowe

aparaty do badań naczyniowych typu CAS

mammografy

Badania Rentgenowskie

Badania rentgenowskie są diagnostycznymi badaniami obrazowymi wykorzystującymi do uwidaczniania tkanek i narządów ciała ludzkiego elektromagnetyczne promieniowanie jonizujące wytwarzane w lampie rentgenowskiej

Właściwości promieniowania rentgenowskiego

ulega osłabieniu, przenikając przez materię,

zmniejsza swoje natężenie z kwadratem odległości,

wywołuje jonizację materii,

wywołuje zjawisko luminescencji,

działa na emulsję fotograficzną,

ma działanie biologiczne.

Osłabianie promieniowania

Zjawisko osłabiania promieniowania spowodowane jest pochłanianiem i rozpraszaniem promieni rentgenowskich przenikających przez ciało pacjenta.

Wielkość osłabiania promieniowania RTG, przenikającego przez ciało zależy od energii promieniowania, efektywnej liczby atomowej związków i tkanek oraz ich gęstości, a także od grubości obiektu.

Stopień pochłaniania prom X przez tkanki

Grubość tkanki: Stopień pochłaniania prom X zależy od grubości tkanki

Masa atomowa: Atomów tworzących tkanki odgrywa ważna rolę w określaniu stopnia pochłaniania prom X

Jakość promieniowania RTG

O jakości promieniowania rentgenowskiego decyduje napięcie szczytowe prądu elektrycznego (kVp).

Na liczbę promieni rentgenowskich ma wpływ natężenie prądu mierzone miliamperami (mA).

Obrazy RTG

obrazy rtg na zdjęciu i w trakcie prześwietleń powstają dzięki różnicy pochłaniania promieniowania przez różne tkanki:

I grupa: tkanki zawierające powietrze:

płuca, komórki sutkowate, zatoki oboczne nosa, gaz w przewodzie pokarmowym

II grupa: tkanka tłuszczowa: tkanki podskórne, torebka tłuszczowa nerki

III grupa: płyny ustrojowe: krew, mocz, chłonka, płyn m-r

narządy gruczołowe: wątroba, śledziona, nerki

tkanki miękkie; mięśnie, ściany p.p

IV grupa: kości, zęby, zwapnienia fizjologiczne i patologiczne

Obraz rentgenowski to suma nakładających się na siebie cieni różnych struktur

Zmiana natężenia promieniowania

Ze zmniejszania się natężenia promieniowania z kwadratem odległości wywodzi się prosta zasada, że odległość jest najlepszą ochroną przed promieniowaniem

Jonizacja

Promieniowanie rentgenowskie w trakcie oddziaływania z materią wywołuje jonizację atomów i związków chemicznych.

Luminescencja

Luminescencją nazywa się zjawisko emisji światła widzialnego przez pewne związki chemiczne pod wpływem fotonów promieniowania RTG.

Luminescencję wykorzystuje się do wzmocnienia działania promieniowania rentgenowskiego podczas zdjęć rentgenowskich oraz prześwietleń.

Działa na emulsję fotograficzną- Tworzenie obrazu rentgenowskiego na filmie

Działanie biologiczne

W organizmach żywych promieniowanie jonizujące wywołuje zmiany niekorzystne:

• Destabilizacja cząstek chemicznych

• Tworzenie wolnych rodników – zniszczenie DNA i białek komórkowych, liza komórki

Szkodliwy wpływ promieni X na tkanki wykorzystywany jest do leczenie nowotworów złośliwych.

Skutki napromieniowania w tkankach i narządach

Skutki napromieniowania organizmu są zależne od dawki napromieniowania, rodzaju promieniowania, rodzaju napromieniowanej tkanki a także wieku napromieniowanego osobnika

Tkanki i narządy płodu oraz dzieci są bardziej promienioczułe niż tkanki i narządy dorosłych - tkanki różnicujące się są bardziej wrażliwe od już ukształtowanych !

Tkanki najbardziej promienioczułe :

szpik kostny

gonady

limfocyty

tarczyca

gruczoły sutkowe

soczewki oczu

Tkanki mało promienioczułe :

skóra

kości

tkanka nerwowa

Zdjęcia rtg

obraz dwuwymiarowy: kilka przedmiotów jeden za drugim

- jeden wspólny cień - sumacja cieni

- cień jest większy od prześwietlanego obiektu

rtg klatki piersiowej: projekcja P/A

Zdjęcie RTG – podstawowe projekcje: A-P, boczna; projekcje specjalne:skośna

RTG stawu kolanowego

Środki kontrastowe

Nierozpuszczalne w wodzie: siarczan baru

badania p. pokarmowego - baryt nie jest wchłaniany w p.pokarmowym

Rozpuszczalne w wodzie: pochodne kwasu 3-J-benzoesowego

• podawane dożylnie i dotętniczo wydzielane przez nerki:

  badania naczyniowe, układu moczowego,

• podawane do jam ciała nie wchłaniają się:

  ERCP, cholangiografia przezskórna, fistulografia, cystografia

• podawane doustnie nie wchłaniają się z p.pok.

Negatywne: pochłanianie prom X < woda (powietrze, tlen, gazy, metyloceluloza)

Pozytywne: pochłanianie prom X > wody (sole J, Ba)

Badania kontrastowe

Badanie górnego odcinka przewodu pokarmowego z użyciem siarczanu baru

Badanie jelita cienkiego -Enterokliza

Wlew kontrastowy jelita grubego

Urografia

Radiologia klasyczna a Tomografia komputerowa

RTG klasyczne – uwidocznienie struktur trójwymiarowych jako dwuwymiarowe, nakładanie się cieni tkanek i narządów, konieczność różnych projekcji

TK - Obrazowanie w płaszczyznach poprzecznych: przegląd płaszczyzn warstwa po warstwie daje wyobrażenie o trójwymiarowym obrazie ciała, możliwość tworzenia 2 i 3-wymiarowych rekonstrukcji

CAS - Cyfrowa Angiografia Subtrakcyjna (DSA - Digital Subtraction Angiography)

WADY: Badanie inwazyjne

• Użycie cewnika i prowadnicy

• Bezpośrednie dotętnicze podanie kontrastu

Duża dawka promieniowania

Zdjęcia wykonywane w projekcjach standardowych

Możliwe powikłania miejscowe i ogólne

Ograniczone możliwości obróbki obrazu bez specjalnego wyposażenia

ZALETY:Wyjątkowo dokładny obraz naczyń wewnątrzczaszkowych - duża rozdzielczość przestrzenna

Najwyższa czułość i swoistość

Obrazowanie selektywne

Sekwencyjne obrazowanie fazy tętniczej, włośniczkowej i żylnej

DSA wykonywana jest dla zobrazowania chorób naczyń w tym naczyń serca i mózgu.

Umożliwia wykonywanie zabiegów z zakresu radiologii wewnątrznaczyniowej

Kontrast podawany jest cewnikiem do odpowiedniego naczynia

możliwe jest wykonywanie

zabiegów poszerzania naczyń

embolizacji malformacji naczyniowych

rozpuszczanie skrzeplin

DSA rotacyjna - 3D

nowoczesne oprogramowanie umożliwia wtórną rekonstrukcję obrazu DSA i uzyskanie projekcji objętościowych, trójwymiarowych oraz wirtualnej angioskopii

ULTRASONOGRAFIA

Badania ultrasonograficzne -USG- są diagnostycznymi badaniami obrazowymi wykorzystującymi do uwidaczniania tkanek i narządów ciała ludzkiego fale ultradźwiękowe o częstotliwości 2,0-15 megaherców (MHz)

O wartości, przydatności i znaczeniu USG w diagnostyce medycznej zdecydowały jej następujące zalety:

• pełne bezpieczeństwo dla badanych osób

• duża dokładność w uwidacznianiu badanych narządów i tkanek

• możliwość częstego powtarzania badania

• niska cena badania

• mobilność aparatury ultrasonograficznej

Wady badania:

• ogromna dostępność – największa wada

• uzyskiwane wyniki zależą od osoby badającej

• badania wykonywane przez niedostatecznie wyszkolony personel

  mogą prowadzić do stawiania błędnych diagnoz

• metoda ta w rękach osoby bez doświadczenia może stać się

  niebezpieczna – tworzy choroby jatrogenne

Diagnostyka USG

fale ultradźwiękowe podlegają prawom optyki i ulegają:

• odbiciu

• ugięciu

• pochłanianiu

Odbicie fali: wiązka pierwotna przechodząc z jednego ośrodka w drugi ulega na ich granicy częściowemu odbiciu i nieco osłabiona jest retransmitowana dalej

uwarunkowane jest to różnicą oporności (impedancji) akustycznej sąsiadujących z sobą ośrodków

impedancja jest iloczynem gęstości danego ośrodka i prędkości dźwięku w tym ośrodku

im większa jest różnica oporności akustycznych sąsiadujących struktur tym wyraźniejsze powstaje echo pochodzące z granicy między nimi

Długość fali USG zależna jest od częstotliwości:

fale o wysokich częstotliwościach

posiadają mniejszą długość

ulegają w większym stopniu pochłanianiu i rozproszeniu

mają ograniczony zakres penetracji

uwidaczniają więcej szczegółów

Elementy składowe aparatu USG

głowica

konsola sterująca

oprzyrządowanie –

czyli dodatkowe wyposażenie

Głowica: działanie oparte na zjawisku piezoelekrycznym

zawiera materiał piezoelekryczny - kryształy o budowie asymetrycznej (kwarcowe)

pod wpływem mechanicznego nacisku pojawiają się ładunki elektryczne

zjawisko to jest odwracalne, tzn. oscylator kwarcowy pod wpływem zmiennego pola elektrycznego zaczyna drgać z tą samą częstotliwością jaką posiada impuls elektryczny

ten sam kryształ na krótko, jest nadajnikiem a następnie odbiornikiem fali USG

Głowica sektorowa:

• obraz ma kształt wycinka koła, sektora, o różnej rozwartości kąta

  od 60 – 120 stopni

• obraz jest stosunkowo wąski w pobliżu głowicy, a rozszerza się w

  miarę oddalania

• mała powierzchnia kontaktu głowicy ze skórą daje obraz

  szerokich partii przekroju, umożliwiając dobry przegląd narządów

  leżących głębiej

Głowica liniowa, linearna:

Obraz prostokątny zależny :

• od szerokości głowicy przylegającej do skóry, a nie głębokości wniknięcia impulsu

• przy odpowiednich częstotliwościach stosowana do badania:

  narządów leżących powierzchownie: tarczyca,

  sutki,

  jądra

  A także stawy biodrowe u dzieci – dysplazja

Głowica konweksowa:

Wypukła – obraz pośredni między sektorową a linearną,

najmniej wykorzystywana w pediatrii

Prędkość fali zależna jest od ośrodka w którym następuje jej rozchodzenie (propagacja)

Prędkość fali w różnych ośrodkach m/sek

Powietrze - 331

Tkanka tłuszczowa - 1450

Woda destylowana - 1530

Mózg - 1540

Krew - 1570

Wątroba - 1570

Kości - 2500 - 4700

Różna oporność akustyczna tkanek umożliwia powstawanie obrazów USG

fala ultradźwiękowa nie przenika przez przestrzenie powietrzne

(gazy wewnątrzustrojowe) i struktury o dużej gęstości – kości

tkanka tłuszczowa - utrudnia przechodzenie fali ultradźwiękowej

co utrudnia, a czasem uniemożliwia ocenę narządów leżących głębiej

Badanie USG nie wymaga specjalnego przygotowania (???)

wystarczy pozostawienie na czczo, a w przypadku noworodka

i małego niemowlęcia opuszczenie jednego posiłku

diagnostyka narządów miednicy wymaga badania przy pełnym

pęcherzu - co zapewni wypicie odpowiedniej ilości płynów i

powstrzymanie mikcji do czasu badania

USG : ocena echogeniczności badanych struktur:

normoechogeniczna - prawidłowa przyjęta jako standard echa

hyperechogeniczna - echo wzmożone, jaśniejsze na ekranie

hypoechogeniczna - echo obniżone, ciemniejsze na ekranie

USG: ocena echogeniczności badanych struktur

homogenna - jednorodne echo

heterogenna (niehomogenna) - niejednorodne echo

echoujemna (bezechowa) - czarna na ekranie,

pozbawiona ech - płyn

echododatnia struktura - biała na ekranie – złóg,

zwapnienie, pęcherz powietrza

heterogenna struktura - coś czego nie powinno być np.

guz, krwiak, torbiel

Cień akustyczny, wzmocnienie:

cień akustyczny czarna smuga za zwapnieniem, gazem

wzmocnienie akustyczne jasna smuga za torbielą, małe lub żadne tłumienie fali

Rodzaje badań:

1.Badania wykonywane przez powłoki ciała lub niezarośnięte ciemiączko :

• badanie ośrodkowego układu nerwowego u noworodków

• badania narządów szyi

• badanie serca, tzw. echokardiografia

• badanie płynu w opłucnej i guzów płuca

• badanie narządów jamy brzusznej

• badanie układu moczowego i przestrzeni zaotrzewnowej

• badanie miednicy mniejszej

• badanie naczyń krwionośnych

• badanie moszny

• badanie narządu ruchu

• badanie stopnia odwapnienia kości

2.Badania endosonograficzne specjalnymi głowicami wprowadzonymi do otworów i jam ciała lub naczyń krwionośnych:

• badanie przezpochwowe

• badanie przezodbytnicze

• badanie przezprzełykowe

• badanie donaczyniowe

• badanie laparoskopowe

3.Badania śródoperacyjne

• mózgu

• narządów jamy brzusznej

• naczyń krwionośnych

4.Badania dopplerowskie

umożliwiające ocenę tkanek – płynącej krwi, znajdujących się w ruchu w stosunku do głowicy aparatu

USG

Przekrój podłużny, prezkrój poprzeczny

Wątroba:

echogeniczność:

nieco większa od kory nerki, mniejsza niż śledziony,

równa lub mniejsza od trzustki

Kamica pęcherzyka żółciowego

Wątroba -zmiany przerzutowe: meta

Guz śródbrzusza - chorioncarcinoma:

zwyrodnienie płynowe, martwica

Ocena pola trzustkowego:

Nerki:

USG w gastroenterologii:niedrożność

Przekroje czołowe i strzałkowe: w USG przezciemiączkowym

Ultrasonografia B-mode

Duplex Doppler

możliwość oceny przepływu krwi

pod kontrolą obrazu B

tzw. Doppler spektralny lub kolorowy

Doppler „ślepy”

IVUS IntraVascularUltraSound

obecnie stosowany głównie do badania przepływów

wewnątrzmózgowych (Transcranial Doppler – TCD)