18.11.2010
Wykład 6: Fizyka medyczna
I. ULTRADy
WI
KI
pole dalekie
m
1540
v s
sin ¾Ä…=1,22 =0,61
fd
5"104 1"0,1 m
s
TRYBY OBRAZOWANIA
prezentacja typu A (amplituda)
 polega na wyświetlaniu na ekranie pionowych impulsów . Są one usytuowane wzdłuż
jednej linii. Wysokość powstających impulsów jest proporcjonalna do ciśnienia
akustycznego.
 Tylko pomiar odległości między granicami struktur tkankowych
prezentacja typu B (Brightness):
1. echa ultradz
więkowe zostają zmienione na świecące plamki
2. jasność plamki jest proporcjonalna do natężenia echa
3. prezentacja statyczna
4. obraz 2d  pomiar wzdłuż kilkuset kierunków
Max liczba obrazów 2D zmierzona w jednostce czasu:
MCP
MCO=
N
np.; N = 220 linii, MCP = 2,2 kHz
to MCO = 10Hz
im większe MCO tym mniej artefaktów!!!
prezentacja typu M ( TM )
1. nieruchoma głowica nakierowana jest na poruszający się narząd
2. rozjaśniane są punkty , w których pojawiają się echa ultradz
więkowe. Gdy narządy się
porusza to plamki poruszają się w górę i w dół , a podstawa czasu porusza się w prawo i
lewo
3. można określić prędkość ruchu struktur serca, ich wymiar, czas i prędkość zamykania i
otwierania zastawek
4. obraz 1d
TRYBY OBRAZOWANIA
prezentacja typu 2D
1. dynamiczna prezentacja typu B (metoda RT  real time)
TYPY GA
OWIC
1) mechaniczne  sterowanie przetwornikiem w sposób mechaniczny, starszy typ głowic.
Korzystniejsze okazało się stosowanie głowic elektronicznych
DzielÄ… siÄ™ na:
- liniowe
- sektorowe  tańsze niż stosowanie elektroniczne
2) elektroniczne
- liniowe
- sektorowe
PARAMETRY OGÓLNE WI
ZKI ULTRADy
WI
KOWEJ
 czas ekspozycji
 ekspozycja frakcjonowana
 stopień i okresowość modulacji lub przerywania
 strefa martwa  obszar za impulsem prostokątnym, w którym nie można odbierać echa
 przenikanie w ośrodku pochłaniającym
 dokładność i liniowość układu pomiarowego
 rozdzielczość
a) rozdzielczość przestrzenna
 rozdzielczość osiowa  głębokościowa  najmniejsza odległość między dwoma punktami
które leżą wzdłuż osi wiązki i możemy powiedzieć ze widzimy je jako osobne,
zależy od: szerokości wiązki, częstotliwości
im krótszy czas trwania impulsu tym lepsza rozdzielczość osiowa
 rozdzielczość boczna  najmniejsza odległość dwóch pkt które leżą w osi prostopadłej do
osi wiązki i możemy powiedzieć ze widzimy je jako 2 osobne punkty,
zależy od: rozwartości kąta , wielkości przetwornika i długości fali
ÁÄ…
dla krążka sin ·Ä…0=
D
ÁÄ…
gdy przetwornik nie ma ksztaÅ‚tu sin ·Ä…0=ÈÄ…
D
b) rozdzielczość kontrastu  zdolność układu do obrazowania różnic pomiędzy echami (czyli
wyświetlania rożnych odcieni szarości na ekranie aparatu usg)
c) rozdzielczość czasowa  zależy od czasu w którym uzyskany jest pełny obraz sektorowy,
prędkości ultradz
więków, liczby linii tworzących obraz. Ma znaczenie przy badaniu struktur ,
które szybko się poruszają
Terapia  np.; rozbijanie kamieni w nerkach, za pomocą wysokoczęstotliwościowych fal
ultradz
więkowych
FANTOMY
 wykorzystywane do sprawdzenia czy ultrasonograf działa prawidłowo (płytki wykonane z
pleksi) /sprawdzenie rozdzielczości bocznej i osiowe, sprawdzenie czy prędkość
rozchodzenia siÄ™ fali ultradz
więkowej jest prawidłowa.
DOZYMETRIA
 kalorymetr  pomiar mocy akustycznej emitowanej przez przetwornik poprzez
rejestracje zmian temperatury (energia UD jest absorbowana i zmieniana na ciepło w
ośrodku)
środki ochrony:
 konieczna informacja dla użytkownika o wyjściowej mocy ultradz
więków (moc całkowita,
SATA SPTP, SPPA, czas trwania impulsu, częstotliwość, kryteria skuteczności
obrazowania
 ocena korzyści w porównaniu do ryzyka
 urządzenia powinny mieć układ kontrolny
 w terapii ; niezbędna dokładność parametrów mocy wyjściowej i zegara, konieczna
górna wartość graniczna ekspozycji
 STANDARDY (przepisy i wytyczne)
 fantomy
rozkład temperatur w zależności od odległości
ZJAWISKO DOPPLERA
v
tr=t0 śą1ƒÄ…/- źą[ Hz ]
c
f  częstotliwość fali padającej na ruchomy obiekt [Hz]
r
różnica częstotliwości wysyłanej i odbieranej określana mianem PRZESUNIECIA
DOPPLEROWSKIEGO
v
­Ä… f = f  f =2 f cos¾Ä…
2 0 0
c
­Ä… f  f przesuniÄ™cia dopplerowskiego
f0  częstotliwość fali emitowanej przez głowice [Hz]
v  prędkość przepływu krwi [m over s]
c  prędkość dz
więku [m over s]
na podstawie przesunięcia dopplerowskiego oblicza się prędkość przepływu krwi
TERMOLUMINESCENCJA
http://dawki.ifj.edu.pl/wyklady.php
dozymetria termoluminescencyjna
metody kontroli dawek
1) aktywne
- komory jonizacyjne (liczniki scyntylacyjne, Geigera), liczniki proporcjonalne i GM
- liczniki scyntylacyjne
- detektory półprzewodnikowe
2) pasywne
- detektory termoluminescencyjne TLD
- detektory filmowe (tzw błony)
- detektory optoluminescencyjne OSL
- detektory bÄ…belkowe
- detektory śladów cząstek
- dozymetry żelazowo-żelazawy
- dozymetry alaninowe
- dozymetry barwnikowe
Detektory filmowe
plusy
 prosta archiwizacja i dowodów
 niskie koszty filmu
 prosty sposób stwierdzenia ekspozycji statycznej
minusy
 mała czułość
 skomplikowana obróbka
 skomplikowane obliczenia dawki
 większe błędy wyznaczania dawki
 brak automatyki odczytów
 zła charakterystyka energetyczna
 ciężki dawkomierz  filtry typu Cu i Pb
 zbliżający się koniec produkcji klisz
Detektory TLD
plusy
 wysoka czułość
 całkowicie zautomatyzowany proces
 tkankopodobność materiału i płaska charakterystyka energetyczna
 małe błędy  więcej elementów czułych w dawkach
 nieczuła na warunki środowiskowe (woda, światło)
 niskie koszty usługi
minusy
 wysokie koszty jednorazowe zakupu systemu
 brak archiwizacji materiałowej odczyt się kasuje
plus/minus
 niemożliwość stwierdzenia ekspozycji statycznej (chociaż już istnieje możliwość
rozróżnienia)
TERMINOLUMINESCENCJA (TL)
zjawisko występujące w niektórych materiałach, polegające na emisji światła pod wpływem
dostarczonej energii cieplnej
Dozymetria:
 indywidualna (kończyny, całe ciało, tkanka)
 środowiskowa (kopalna, ziemia, kosmos)
 kliniczna (diagnostyka, radiologiczna, radioterapia)
wykorzystanie
 wysokie dawki (sterylizacja żywności)
POWSTANIE ZJAWISKA
 jonizacja promieniowaniem X lub gamma powodująca lokalizację elektronów i dziur w
centrach powstałych wokół domieszek
 rekombinacja pod wpływem temperatury
przykłady detektorów
w formie tabletek na bazie LiF: Mg, Ti (MTS-N)
LiF: Mg, Cu, P (MTS-...)
Krzywa wyświecania  odpowiedz
detektora w wyniku wyświetlania
odczyt zaraz po naświetlaniu detektora  duże dawki
po 30 minutach  znika pierwszy pik ,
po tygodniu znika 2 pik
po 3 miesiącach już tylko zostaje 4 pik czyli główny
(można stwierdzić kiedy dawka została otrzymana)