Wykład 1
4 października 2010
99% energii elektronów zamieniane jest na ciepło
1% to promieniowanie rentgenowskie
Po II wojnie światowej:
zdjęcia techniką promieni twardych
układy 4-6 prostowników w lampie (dzięki nim- duże natężenie i mniejszy czas promieniowania)
elektronowy wzmacniacz obrazu -> rentgenoskopia-> rentgenotelewizja
Lata 60-te - 70-te:
tomografia komputerowa
rezonans magnetyczny
ultrasonografia
3 specjalności radiologii lekarskiej:
radiologia (diagnostyka obrazowa); zaliczamy tu:
rentgenodiagnostykę
rezonans magnetyczny
ultrasonografię
radioterapia- wykorzystywana w leczeniu chorób nowotworowych
medycyna nuklearna- wykorzystująca izotopy promieniotwórcze do diagnostyki i terapii
1896r- Wielka Brytania, Niemcy- pierwsze wykorzystywanie RTG do diagnozowania złamań kości u koni, psów i kotów
Powstawanie promieniowania RTG:
Gdy elektrony swobodne, poruszające się z dużą prędkością, zostają gwałtownie zahamowane.
Aparat RTG:
lampa
generator wysokiego napięcia
stolik rozdzielczy- podłączony do zasilania, na nim wszystkie wskaźniki pomiarowe, włącznik, guziki, przełączniki i inne pierdolniki
Lampa- szklana bańka próżniowa z katodą (-) i anodą (+). Obie podłączone są do wysokiego napięcia, natomiast katoda połączona jest z obwodem niskiego napięcia- tzw. obwodem żarzenia (który się włącza po załączeniu prądu). Drucik wolframowy żarzy się i zaczyna wysyłać elektrony do katody, potem lecą sobie do anody.
Im większe napięcie, tym większa prędkość elektronów.
Elektrony biegną od katody do anody.
Promień centralny (długi)- znajduje się w środku wiązki promieni.
Rzut ogniska rzeczywistego w kierunku promienia centralnego tworzy tzw. ognisko optyczne.
Im mniejsze ognisko optyczne, tym ostrzejszy obraz, ale jego wielkość zależy od wielkości ogniska rzeczywistego (decyduje o mocy lampy- im większe, tym większa moc), drucika [jak ognisko może zależeć od druta?]
Duże ognisko- do dużych zwierząt (większych części ich ciała).
Rodzaje promieniowania w lampie:
hamowania
charakterystyczne
trzonkowe (szypułkowe)
Promieniowanie hamowania- powstaje, gry elektrony zostają zahamowane na talerzu anody. Elektron zostaje przyciągnięty przez jądro atomu (+) i wprowadzony w ruch hiperboliczny wokół jądra; traci energię kinetyczną, która zostaje wypromieniowana na zewnątrz atomu w postaci promieniowania X.
Promieniowanie charakterystyczne- ma jedną długość fali (jest monochromatyczne). Nakłada się na widmo ciągłe promieniowania hamowania. Ma niewielkie natężenie. Powstaje, gdy elektron uderza w inny elektron znajdujący się na powłoce elektronowej najbliżej jądra i go wybija. Emitowany jest wtedy kwant energii. Ten wybity elektron jest zastępowany e- z następnej powłoki itd. Za każdym razem wypromieniowana jest określona ilość energii.
Promieniowanie trzonkowe- wyróżniamy tu dwa rodzaje:
Niektóre elektrony katodowe uderzają w obudowę-> zostaje naelektryzowana (-)-> elektrony są od niej odbijane i uderzają w dowolne miejsce anody.
e- zamiast hamowaniu na anodzie ulegają odbiciu od jej powierzchni a następnie są znowu przez nią przyciągane. Jest to promieniowanie małe (miękkie); rozchodzi się w nieuporządkowany sposób.
Promieniowanie miękkie- nie daje obrazu na błonie RTG ale jest pochłaniane przez ciało.
Całkowite natężenie promieniowania rośnie proporcjonalnie do kwadratu napięcia na lampie i wprost proporcjonalnie do wielkości prądu płynącego przez lampę oraz do liczby atomowej pierwiastka, z którego zbudowana jest anoda.
Im wyższe napięcie na elektrodach, tym większa częstotliwość i energia promieniowania-> twardsze promieniowanie.
Własności promieniowania RTG:
wiązka fal elektromagnetycznych rozchodzących się w próżni z prędkością 300tys. km/s
długość fali= 10-11 - 10-8m
wykazuje właściwości falowe i kwantowe
ze swego miejsca powstania wysyłane są w postaci kwantów energii zwanych fotonami. Jednostką energii fotonów jest elektrovolt eV
pole elektryczne i magnetyczne nie ma na nie wpływu
Cechy promieniowania:
Nie wywołuje bezpośredniego wrażenia światła na siatkówce oka- utrudnia ochronę przed szkodliwym działaniem.
Rozchodzi się prostolinijnie- wiązka wychodząca z lampy jest rozbieżna, dlatego obraz jest zwykle większy od obiektu badanego.
Zmniejsza swoje natężenie z kwadratem odległości- im dalej, tym mniejsze natężenie
Ma wybitną zdolność przenikania ciał- która zależy od energii promieni X i stopnia pochłaniania ich przez ciało.
Ulega w różnym stopniu osłabieniu przy przechodzeniu przez ciało
powietrze-> tłuszcz-> woda-> kości-> metal
W wyniku tego powstaje promieniowanie wtórne i rozproszone
miękkie (do 70kV)- pochłanianie
twarde (>100kV)- jest źródłem rozpraszania
Wywołuje jonizację atomów i związków chemicznych- umożliwia sterowanie naświetleniem błon RTG- mierzenie promieniowania.
Wywołuje zjawisko luminescencji- wykorzystujemy to w foliach wzmacniających oraz we wzmacniaczu obrazu do prześwietleń.
Redukuje związki chemiczne srebra do srebra metalicznego widocznego, jako zaciemnienie błony RTG.
Wykazuje działanie biologiczne- niekorzystne zmiany.
Parametry ekspozycji regulujące ilość i jakość promieni RTG docierających do błony:
napięcie (kV)
natężenie prądu lampy (mA)
czas ekspozycji (ms)
odległość lampa- błona RTG
Większe natężenie prądu= większe promieniowanie
Intensywność opisywana jest jako iloczyn natężenia i czasu ekspozycji i wyrażana w mAs.
Ilość mAs decyduje o zaciemnieniu błony.
kV o kontraście obrazu.
Odległość lampa- błona- nie mniej niż 1m.
Jeśli zmieniamy odległość, musimy też zmienić natężenie
nowe mAs = stare mAs x [nowa odległość/ stara odległość]2
Wykład 2
11 października 2010
Współdziałanie między promieniowaniem X a atomami materii możemy podzielić na:
1. przenikanie
2. pochłanianie (fotoefekt, absorpcja)
3. rozproszenie
4. zjawisko tworzenia się par
Przenikanie- w tkankach o niskiej gęstości, które zawierają powietrze (płuca, zatoki nosowe). Szczególnie promieniowanie o większej energii.
Pochłanianie- całkowite pochłanianie promieni RTG o bardzo niskiej energii. Promieniowanie dociera do danego obiektu i przestaje istnieć.
Foton promieniowania X dociera do atomu i wybija elektron znajdujący się na powłoce. Elektron ten uzyskuje energię kinetyczną (fotoelektron, elektron wtórny) a promieniowanie RTG przestaje istnieć.
Wybicie elektronu i przeniesienie na to miejsce e- z wyższych powłok wiąże się z powstaniem bardzo słabego i miękkiego promieniowania.
Powstaje jon dodatni.
Pochłanianie jest większe dla długofalowego (miękkiego) promieniowania i ciał cięższych (o wyższej licznie atomowej).
Liczba powstałych fotoelektronów jest proporcjonalna do liczby atomowej Z5 i długości fali promieni λ3.
Pochłanianie wzrasta proporcjonalnie do gęstości pochłaniającego obiektu.
powietrze (nie ma strat)-> tłuszcz-> woda-> kości-> metal (całkowicie pochłania- biały obszar na błonie RTG).
Pochłanianie wzrasta proporcjonalnie do grubości obiektu pochłaniającego. Im grubszy obiekt tym bardziej pochłania.
Pochłanianie jest odpowiedzialne za kontrast obiektu widocznego na zdjęciu rtg.
Przy zastosowaniu zbyt wysokich wartości kV następuje zmniejszenie kontrastu obrazu.
Rozproszenie- polega na zmianie kierunku promieniowania w wyniku zderzenia się fotonu promieniowania X z elektronem w atomie. Wyróżniamy rozproszenie:
klasyczne (spójne)- powstaje bez zmiany długości fali. Foton nie traci energii. Stanowi mniej niż 5% całkowitego rozproszenia wiązki i nie wpływa znacząco na obraz.
zjawisko Comptona- foton oddaje energię na elektron i zmienia swój kierunek. Foton pierwotnego promieniowania posiada po rozproszeniu mniejszą energię a tym samym większą długość fali.
Taki elektron dociera do błony i powoduje jej zaczernienie w przypadkowych miejscach. Jest to tzw. zadymienie obrazu.
Powstaje przy promieniowaniu twardym i substancjach lekkich o niskiej liczbie atomowej.
Tkanki o gęstości zbliżonej do wody- krew, mięśnie, narządy miąższowe- wytwarzają w ciele największą ilość promieniowania rozproszonego.
Zjawisko tworzenia się par- bardzo rzadkie. Zachodzi przy twardym promieniowaniu (fotony o elergii większej od 1,02 MeV). Nie występuje w diagnostyce medycznej.
Powstanie obrazu RTG:
Promienie X przechodząc przez badany obiekt ulegają w różnym stopniu osłabieniu.
Wtórna wiązka promieni zawiera informacje o badanym obiekcie.
W miejscu, gdzie promienie dotrą do błony, widoczne jest zaczernienie= przejaśnienie, a tam, gdzie nie dotrą, błona pozostaje jasna= zaciemnienie;
np. zaciemnienie- cień wątroby, serca, nerek
przejaśnienie- gaz
Pochłanianie zależy od promieniowania i własności badanego obiektu jego:
grubości
gęstości
rodzaju pierwiastków, z jakich jest zbudowany
Wszystkie tkanki miękkie zbudowane są z wodoru (Z=1), węgla (Z=6), azotu (Z=7) i tlenu (Z=8)- pochłaniają promieni X w małym stopniu.
Kości, zęby, ogniska zwapnień zawierają wapń (Z=20)- pochłaniają więc promienie X w dużym stopniu.
ośrodek |
względna gęstość |
efektywna liczba atomowa |
powietrze |
0,0013 |
7,6 |
płuca |
0,2 |
7,7 |
tłuszcz |
0,92 |
6,0 |
woda |
1 |
7,4 |
krew, osocze, tkanki miękkie |
od 1,01 do 1,06 |
7,4- 7,5 |
chrząstka |
1,09 |
13 |
kość |
1,9 |
14 |
Tkanki miękkie, płyny ustrojowe i woda mają zbliżoną gęstość i efektywną liczbę atomową- pochłaniają promienie X w zbliżonym stopniu.
Dlatego na rentgenogramie naczynia krwionośne nie kontrastują z mięśniami; nie widać różnicy między mięśniem sercowym a płynem osierdziowym.
Z punktu widzenia stopnia pochłaniania promieni, tkanki dzielimy na:
tkanki i narządy zawierające gaz- płuca, zatoki, jamy głowy (?), gaz w przewodzie pokarmowym
tłuszcz- tkanka tłuszczowa podskórna, międzymięśniowa, tłuszcz zaotrzewnowy, krezka, więzadło sierpowate (koty!)
tkanki nie zawierające gazu- skóra, naczynia krwionośne i chłonne, narządy miąższowe
tkanki zawierające wapń i fosfor- kości, zęby; zwapnienia fizjologiczne- połączenia chrzęstno- kostne żeber; patologiczne- mineralizacja krwiaka, nowotwory
Na radiogramie obserwujemy tylko wynik różnego stopnia pochłaniania promieni X przez poszczególne tkanki.
Aby odróżnić dwie tkanki na zdjęciu, współczynnik pochłaniania musi się różnić o co najmniej 0,1.
Jeśli tkanki mają ten sam współczynnik pochłaniania, odróżnimy je, jeśli się różnią grubością..
Im tkanka grubsza- tym słabiej przechodzi promieniowanie- silniejsze wysycenie cieniowania (?).
Fenomen dodawania cieni:
Przechodząc przez dwa narządy, promieniowanie słabiej zacienia błonę- obiekty mogą się na siebie nakładać, co sprawia złudne wrażenie, że w danym narządzie jest jakaś zmiana, np. w zdjęciu bocznym jamy brzusznej psa obserwujemy nakładający się cień nerki.
Aby uwidocznić na zdjęciu narządy, które nie kontrastują z otoczeniem, wprowadzamy do nich substancje kontrastowe, zawierające związki o bardzo dużej (np. siarczan baru Z= 56, jod Z= 53) lub bardzo małej (powietrze, CO2) liczbie atomowej.
mała liczba atomowa- kontrast negatywny
siarczan baru- doustnie=> kontrast jelit
Oprócz zjawiska pochłaniania, podczas przechodzenia przez ciało, promienie X ulegają też zjawisku Comptona i rozpraszaniu klasycznemu.
Ilość promieniowania rozproszonego zwiększa się wraz z napięciem (kV) i z objętością obiektu.
Promienie rozproszone biegną w dowolnym kierunku powodując zadymienie.
Promieniowanie rozproszone stanowi również zagrożenie dla personelu i właściciela zwierzęcia.
Ochrona przed promieniowaniem miękkim i rozproszonym:
Aparat rentgenowski i sposób badania powinny zabezpieczać przed:
miękkim promieniowaniem, wywołującym negatywne skutki zdrowotne
promieniowaniem rozproszonym które poza negatywnymi skutkami powodują zmniejszenie kontrastu radiogramu
Stosujemy więc:
filtrację pierwotnej wiązki promieniowania
ograniczenie promieniowania rozproszonego
Filtracja i regulacja wiązki promieni przez filtrację całkowitą. Na filtr całkowity lamy składa się:
filtr własny
filtr dodatkowy
przesłony pierwotne
Filtr własny:
metalowa (?) obudowa
olej
szkło lampy
okienko berylowe głowicy
Filtr własny wystarcza do pochłonięcia miękkiego promieniowania przy stosowanym napięciu mniejszym niż 50kV (palce, nadgarstek psa, królik, chomik).
Filtr dodatkowy- wykonany z aluminium, miedzi, molibdenu lub rodu. Utwardza wiązkę pierwotną promieniowania.
Może zmniejszyć dawkę promieniowania pochłanianego przez skórę (miękkiego) nawet o 80%.
Grubość płytki filtru zależy od stosowanego napięcia.
Przesłony pierwotne:
szczelinowa- na stałe przy lampie; stosowana, gdy wykonujemy zawsze tylko jeden typ zdjęcia
tubusy (stożki i cylindry)- w aparatach dentystycznych
głębinowe (kolimatory)- we wszystkich innych aparatach
Kolimator umożliwia:
zawężenie pierwotnej wiązki promieniowania użytecznego
wskazanie przebiegu wiązki i promienia środkowego
pośrednio redukcję promieniowania miękkiego poprzez zawężenie pierwotnej wiązki
Ograniczenie promieniowania rozproszonego:
ograniczenie napięcia
zmniejszenie grubości badanego obiektu (ucisk)
wtórne ograniczniki (przesłony wtórne)
technika luki powietrznej
filtracja i zawężenie wiązki
Ograniczenie napięcia:
W aparatach diagnostycznych używane napięcie to 40- 150kV.
W celu ograniczenia rozproszenia stosujemy 70- 90kV.
U osobników otyłych, zamiast zwiększenia kV można spróbować zwiększyć wartość mAs.
Ucisk wykonujemy np. za pomocą pasów uciskowych.
Wtórne przesłony- kratki przeciwrozproszeniowe (między obiektem a kasetą). Stosuje się je przy obiektach o grubości większej niż 10 cm lub, kiedy istnieje potrzeba użycia napięcia większego niż 60kV.
Kratki zwiększają kontrast 1,3- 3,5x, ale ich stosowanie wymaga zwiększenia parametrów ekspozycji- wtedy dawka pochłonięta przez pacjenta jest 3- 5x większa.
Rodzaje kratek:
stała Gustawa Bucky' ego
ruchoma- Potter- Bucky'ego- jest wprowadzana w ruch razem z anodą, dzięki temu, na zdjęciu RTG nie widać listewek kratki
W zależności od ułożenia listew w kratce wyróżniamy:
kratki o listwach ułożonych równolegle- gdy lampa jest w dużej odległości od błony- ok. 2m
ogniskowe- zogniskowane- lampa ustawiona w ogniskowej kratki 1- 1,2m
krzyżowe- lampa musi być dokładnie w ogniskowej kasety, by nie doszło do odcinania promieni
Technika luki powietrznej- pomiędzy obiektem badanym a kratką jest luka.
Wada:
otrzymany obraz jest większy od badanego
stosujemy tu większe parametry ekspozycji
Optyka rentgenowska:
Zdolność przenikania i pochłaniania a także prostolinijność i rozbieżność promieni X wpływa na obraz otrzymany na błonie RTG. Powstaje on jako rzut środkowy a nie równoległy, gdyż wymagałoby to odsunięcia lampy nieskończenie daleko od błony (wtf?)
różnica wielkości obiektu i obrazu
im bardziej odsunięty obiekt od błony, tym większy obraz
pozwala to na dostrzeżenie głębi obrazu
nieostrość geometryczna
wynika z tego, że lampa nie jest punktowym źródłem promieniowania
promień wychodzący z brzegów lampy tworzy w obrazie półcień
im większe ognisko, tym większa nieostrość
im bliżej ogniska (lampy) obiekt, tym większa nieostrość
ponieważ ognisko optyczne jest mniejsze bliżej antykatody, to w tym miejscu jest większa ostrość
zmiany natężenia promieniowania
promieniowanie X zmniejsza swoje natężenie z kwadratem odległości
zniekształcenia
tzw. przerysowanie
powstaje, gdy badany obiekt znajdzie się w bocznej części wiązki promieniowania
np. przy oglądaniu radiogramu kręgosłupa, do oceny szpar międzykręgowych, nie bierzemy pod uwagę kręgów leżących na krawędziach zdjęcia
zjawisko paralaksy
błona ma 2 światłoczułe filtry, jest obustronna
przebiegający promień tworzy obraz z jednej i drugiej strony (jeden jest większy od drugiego)
dlatego ustawiamy zawsze w promieniu głównym
Aby otrzymać prawidłowy obraz należy:
zachować odpowiednią odległość lampa- błona
ustawić promień centralny prostopadle do kasety
badaną część ciała przyłożyć do kasety, równolegle do niej w centralnej części wiązki promieniowania
stosować kratkę rozproszeniową
Wykład 3
18 października 2010
14:15
Metody obrazowania tkanek i narządów
Rentgenodiagnostyka:
Rentgenografia (zdjęcia RTG)
Radiografia cyfrowa
Rentgenoskopia (prześwietlenie, rentgenotelewizja)
Radiologiczne badania czynnościowe
Tomografia komputerowa (CT)
Kseroradiografia
Rentgenografia (zdjęcie RTG):
Obrazuje w pewnej postaci graficznej żądany obiekt. Stanowi rzut na płaszczyznę obrazu narządów.
Zalety:
dostępność
niski koszt
trwałość
Wady:
zarejestrowanie stanu statycznego
ujemne skutki promieniowania X
Rodzaje zdjęć:
typowe:
ułożenie pacjenta
położenie badanej części względem kasety
nachylenie promienia centralnego w stosunku do kasety
odległość lampy od pacjenta
stosowane przesłony
rodzaj ekranu wzmacniającego
sposób unieruchomienia
dane o jakości promieni
przeglądowe (sumacyjne):
daje ogólny obraz danego narządu lub danej części ciała np. zdjęcie przeglądowe klatki piersiowej
celowane:
na określony narząd, okolicę
upatrzone:
podczas prześwietlenia (skopii), dotyczy określonego narządu
kontaktowe:
wykonywane jest przez bezpośrednie zbliżenie lampy do powierzchni skóry, np. badanie mostka, rzepki, stawów skroniowo- żuchwowych
styczne:
promień centralny kierujemy stycznie do badanego obiektu, np. przy urazach kości pokrywy czaszki
bezekranowe:
bez użycia ekranów lub folii wzmacniającej
stosuje się błony o wysokiej czułości, wydłuża czas naświetlania do 5sek.
zwiększa natężenie promieniowania
stosuje się do zdjęć bardzo małych kości, zębów (eliminacja nieostrości powstałej przy użyciu folii wzmacniającej)
bezpośrednio powiększone (makroradiografia):
powiększenie pośrednie (lupa, tor wizyjny)- wadą jest powiększenie ziarnistości na obrazie
powiększenie bezpośrednie (poprzez zwiększenie odległości między błoną a obiektem prześwietlanym)
technika promieni twardych:
metoda wykonywania zdjęć przy napięciu na lampie powyżej 100kV
zalety:
obniżamy natężenie i skracamy czas ekspozycji
mniejsza dawka dla pacjenta
aby uniknąć zwiększonej ilości promieni rozproszonych stosuje się mniejsze pole naświetlania
zdjęcie małoobrazkowe (fluorografia):
obecnie, ze względu na wysokie narażenie na promieniowanie metoda nie jest wykonywana
dawniej, przy badaniach masowych, np. profilaktyce gruźlicy
zdjęcia kontrastowe:
środek cieniujący (kontrast)- substancja, która osłabia promieniowanie rentgenowskie bardziej lub mniej niż tkanki ciała
negatywne:
Minimalnie osłabiają promieniowanie: powietrze, tlen, CO2, gazy szlachetne.
Stosowane są rzadko, np. do badania pęcherza moczowego oraz w badaniach dwukontrastowych przewodu pokarmowego.
pozytywne:
Bardzo osłabiają promieniowanie RTG. W ich skład wchodzi jod albo bar.
wyróżniamy:
środki cieniujące nierozpuszczalne w wodzie (np. siarczan baru= baryt)
rozpuszczalne w wodzie (sole organiczne jodu):
hepatotropowe
urotropowe (w zależności od sposobu wydzielania)
telefadiografia (telezdjęcie):
lampa RTG jest oddalona około 2-3m od badanego. Rozbieżność promieni jest niewielka- niemal równoległy przebieg promieni
otrzymany tym sposobem obraz jest bardzo wierny, nie zniekształcony
wykorzystuje się to do zdjęć sylwetki serca u ludzi
Radiografia cyfrowa:
2 systemy:
bezpośrednia:
Lampa rentgenowska emitująca promienie X- badany obiekt- błona rentgenowska.
Zmiany natężenia promieniowania po przejściu przez ciało pacjenta są rejestrowane przez układ detektorów.
Uzyskane dane zostają zapisane w postaci cyfrowej w matrycy układu pamięciowego komputera.
pośrednia:
W miejsce błony rentgenowskiej wprowadzona jest folia pamięciowa, w której rolę bromku i jodku srebra spełniają związki fosforu lub selenu.
Po naświetleniu folii promieniami rentgenowskimi powstaje w niej, podobnie jak w emulsji fotograficznej obraz utajony. Obraz ten odczytuje się za pomocą czytnika laserowego i zapisuje w postaci cyfrowej w układzie pamięciowym komputera.
Zalety:
mniejsza dawka o ok. 40- 50% promieniowania jonizującego w porównaniu do zdjęć konwencjonalnych
dowolne przetwarzanie i korekta obrazu
możliwość elektronicznej archiwizacji wyników badań i przesyłanie ich na odległość
Wada:
duży koszt niezbędnych urządzeń i ich eksploatacji
Rentgenoskopia- prześwietlenie:
W metodzie tej, chory leży między lampą a ekranem fluoryzującym, który pod wpływem promieni rentgenowskich świeci
Zalety:
pomocne przy badaniu czynnościowym pracy narządów, np. przewodu pokarmowego (czynność odźwiernika), mięśnia sercowego, przepony
możliwość w zorientowaniu się w przestrzennym ułożeniu narządów (obracanie pacjenta)
dokładne ustalenie wymiarów i kształtów poszczególnych narządów, określenie ruchomości czynnej i biernej
Wady:
mało skuteczne przy badaniu układu kostnego
znacznie większe narażenie na promieniowanie zarówno dla pacjenta, jak i dla badającego
powstaje obraz ulotny, wymagający wykonania zdjęcia lub nagrań video
Elektronowy wzmacniacz obrazu (EWO):
wzmocnienie następuje dzięki zamianie obrazu RTG na elektronowo (strumień elektronów), a następnie, skupienie ich na małym ekranie
dzięki EWO zmniejszono o ok. 25% obciążenia promieniowaniem pacjentów i radiologów
Endoskopia- metoda badania wnętrza ciała przy wykorzystaniu wziernika (endoskopu)
endo- w środku
skopein- oglądać, obserwować
Hipokrates- opisał anoskopię (oglądanie odbytu) i poeracje wykonywane w tym rejonie pod kontrolą anoskopów
Filip Bozzini- wykorzystał światło lampy gazowej i ukształtował rurkę cynową zawierającą lusterko do zbadania dróg moczowych
Adolf Kussmaul- w 1886r. wykonał pierwszą gastroskopię.
Jan Mikulicz- Radecki- opisał gastroskopię, w czasie której rozpoznał raka żołądka
Schindler- Wolf- półgiętki endoskop
Bruce Kenmore- wyprodukował pierwsze endoskopowe kleszcze biopsyjne do pobierania materiału do badań histopatologicznych
Basil Hirsowitz- w 1957r. przedstawił endoskop zbudowany z włókien światłowodowych z tzw. zimnym źródłem światła.
W fiberoskopie znajdują się dwie wiązki światłowodu:
jedna doprowadza światło do dalszej części endoskopu
druga przekazuje obraz do okularu, przez który dokonuje się obserwacji
Fiberoskop:
obraz przedmiotu powstaje w obiektywie zbudowanym z układu soczewek.
następnie pada na zeszlifowany pęk włókienek szklanych (np. 40 000).
zostaje rozbity na ok. 40 000 punkcików o różnej barwie i różnym natężeniu jasności.
dzięki zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia każdy z tych punkcików zostaje przeniesiony na drugi koniec wiązki, tworząc obraz wtórny.
obraz wtórny jest następnie powiększony przez zespół soczewek okularu.
Wideoendoskop:
1 światłowód doprowadza światło do końcówki endoskopu
na końcówce endoskopu umieszczona jest miniaturowa kamera
obraz z kamery jest przetwarzany cyfrowo, przekazywany do wideoprocesora i oglądany na monitorze
nie ma okularu
zaleta:
obróbka cyfrowa umożliwia otrzymanie obrazu lepszej jakości i jego zapamiętanie w formie elektronicznej
wada:
średnica przewodu roboczego jest większa niż 5-6mm, co uniemożliwia wprowadzenie go do struktur o wąskich przekrojach (np. drzewa oskrzelowego lub przewodów nosowych kota)
Sztywny endoskop:
w kanale zawiera serie soczewek i włókna szklane
w dalszej części wziernika znajduje się okular, do którego można podłączyć kamerę
zaleta:
dają obraz znacznie lepszej jakości niż endoskopy światłowodowe
są prostsze i tańsze
cechują się długą żywotnością
wada:
ograniczenie pola widzenia
Badania układu oddechowego:
rhinoskopia- badanie wnętrza jam nosowych
bronchoskopia- wnętrze tchawicy i oskrzeli (1897 Killian- pierwsza bronchoskopia przy pomocy sztywnej rurki)
bronchofiberoskopia- badanie bronchoskopowe przy użyciu fiberoskopu
laryngoskopia- badanie krtani
Badania przewodu pokarmowego:
panendoskopia- badanie górnego odcinka przewodu pokarmowego, przełyku, żołądka i dwunastnicy
egzofagoskopia- wziernikowanie przełyku
gastroskopia- żołądka
gastroduodenoskopia- żołądka i dwunastnicy
duodenoskopia- dwunastnicy
intestinoskopia- jelita czczego
kolonoskopia- badanie całego jelita grubego, dzieli się na:
anoskopię- koniec prostnicy
rektoskopię- prostnica
rektoromanoskopię- rektoskopia poszerzona o końcowy odcinek esicy
sigmoidoskopię- rektoskopia poszerzona o esicę
endoskopowa cholangiopankreatografia wsteczna- badanie umożliwiające diagnostykę schorzeń dróg żółciowych
endoskopia kapsułkowa- badanie umożliwiające diagnostykę całego jelita cienkiego (pacjent połyka kapsułkę zawierającą miniaturową kamerą, która przechodząc przez przewód pokarmowy pacjenta wykonuje ok. 50 tys. zdjęć. Zdjęcia te są przekazywane do urządzenia zamocowanego na brzuchu pacjenta. Po przejściu przez układ pokarmowy, kapsułka jest wydalana. Wadą jest niemożność pobrania wycinków do badań histopatologicznych.
Inne badania endoskopowe:
artroskopia- wziernikowanie stawu (np. kolanowego)
kolposkopia- pochwy i szyjki macicy- rozpoznawanie ciąży pozamacicznej, guzów jajnika czy endometriozy
cystoskopia- pęcherza, cewki moczowej, moczowodów oraz prostaty- cystoskop wprowadzany jest przez cewkę moczową; cel badania: rozpoznanie zakażeń, polipów, nowotworów złośliwych, kamicy nerkowej
laparoskopia- badanie wnętrza jamy otrzewnej- np. żołądka, wątroby, żeńskich organów płciowych itp. Endoskop wprowadzany jest przez niewielkie nacięcie powłok brzucha
endoskopia igłowa- np. endoskopia oczna, angioendoskopia korzystają z ultracienkich włókien optycznych, umożliwiających oglądanie np. wewnętrznych struktur oka czy zastawek serca i naczyń wieńcowych
Operacje endoskopowe:
polipektomia- usunięcie pojedynczego polipu, np. z jelita grubego
cholecystektomia- wycięcie pęcherzyka żółciowego, usunięcie kamieni z przewodów żółciowych
splenektomia- wycięcie śledziony
tamowanie niewielkich krwawień, np. z wrzodów żołądka lub przełyku
przezskórna endoskopowa dyscektomia- w leczeniu dyskopatii lędźwiowej
Zestaw do endoskopii:
urządzenie zasilające:
źródło światła i sprężonego powietrza
butla z wodą
butla sprężonego powietrza (CO2)
ssak
procesor i monitor
endoskop:
złącze:
łączy przewód zasilający ze źródłem światła i powietrza, z butlą z wodą oraz ssakiem
przewód zasilający:
łączy urządzenie zasilające z głowicą
głowica kontrolna:
umieszczona jest między przewodem zasilającym a korpusem endoskopu
posiada:
pokrętła do sterowania ruchomą końcówką endoskopu
przyciski do wpompowywania wody, przepłukiwania wodą i odsysania
kanał narzędziowy:
cewniki do przepłukiwania i odsysania
kleszczyki biopsyjne
szczoteczki do pobierania materiału cytologicznego
kleszczyki do usuwania ciał obcych
igły do ostrzykiwania
korpus z ruchomą końcówką:
zakończony jest częścią ruchomą
na ruchomej końcówce znajdują się:
zakończenie światłowodu
wylot powietrza i wody
dalszy koniec kanału narzędziowego
soczewki lub mikroprocesor
okular
zestaw do mycia
Obecnie nie są znane skuteczne techniki odkażania endoskopów!
W kanałach występują miejscowe uszkodzenia powierzchni, co sprzyja zwiększonej adhezji drobnoustrojów, a budowa endoskopu uniemożliwia mechaniczny dostęp do niektórych wąskich kanałów.
Stąd, po myciu endoskopu zawsze pozostają na nim drobnoustroje:
bakterie z grupy m. in. Clostridium, Pseudomonas, Salmonella
grzyby- drożdżaki
wirusy
Dlatego, należy unikać stosowania tych samych końcówek do badania przewodu pokarmowego i następnie układu oddechowego (ryzyko zawleczenia drobnoustrojów).
Zalecenia Europejskiego Towarzystwa Endoskopii Trawiennej oraz Europejskiego Towarzystwa Pielęgniarek i Asystentów Gastroenterologii i Endoskopii:
sprzęt medyczny powinien być przekazany do odkażenia w jak najkrótszym czasie po badaniu:
ogranicza to namnażanie się drobnoustrojów, a przez to ich wzrost w postaci biofilmu
po procesie dezynfekcji, sprzęt medyczny powinien być prawidłowo wysuszony:
środowisko wilgotne sprzyja wzrostowi tych drobnoustrojów, które przeżyły proces dezynfekcji
Badanie endoskopowe wykonywane jest po podstawowych badaniach, których celem jest wykluczenie podstawowych przyczyn objawów klinicznych występujących u danego pacjenta (np. zaburzenia metaboliczne, czynnościowe).
Zwykle wykonuje się je po przeprowadzeniu innych badań obrazowych (USG, RTG).
Należy pamiętać, że wprowadzone podczas badania endoskopowego powietrze do jam ciała uniemożliwi przeprowadzenie badania USG!!!
Zalety endoskopii:
możliwość pobrania wycinków do badania mikroskopowego
jest to badanie mało obciążające chorego, krótkotrwałe i bezpieczne
Przeciwwskazania:
bezwzględne:
świeży zawał serca
wstrząs
niewydolność oddechowa i krążeniowa (zwierzę do badania musi zostać uspokojone farmakologicznie)
ostre oparzenia przełyku
obraz kliniczny "ostrego brzucha" (podejrzenie perforacji przewodu pokarmowego)
choroby zakaźne gardła i krtani
względne:
tętniak aorty
niewyrównania koagulopatia
wczesny okres po operacji jamy brzusznej
Wykład 4
25 października 2010
20:28
Tomografia komputerowa
Radiografia pozwala przedstawić ciało tylko w 2 wymiarach.
Tomografia- jest to metoda radiograficzna, polegająca na wyodrębnieniu z ciała badanego tylko JEDNEJ warstwy i przedstawienie jej na błonie RTG.
Zasada działania tomografu wywodzi się ze zjawiska paralaksy, a więc przesuwania się cieni. Oś obrotu tomografu wyznacza płaszczyznę ciała, która zostaje na filmie przedstawiona ostro i czytelnie. Jest to warstwa przekroju tomograficznego.
Płaszczyzna przekroju tomograficznego posiada określoną grubość kilku mm.
Twórcy pierwszego tomografu:
Allan MacLeod Cormack
Godfrey Newbold Hounsield
Pierwszy tomograf- EMI Mark- 1971r.- małe rozmiary otworu, w którym dokonywano pomiarów- służył tylko do rekonstrukcji obrazów głowy.
Generacje aparatów tomograficznych:
I:
lampa RTG i pojedynczy detektor są ze sobą sprzężone i poruszają się ruchem okrężnym wokół punktu centralnego w bramie
równoległa wiązka promieniowania
czas skanowania dla jednego przekroju= 5min
płaszczyzna przekroju tomograficznego posiada określoną grubość kilku mm
po wykonaniu wszystkich projekcji wykorzystywanych do rekonstrukcji jednego przekroju stół przesuwa się i cała procedura zaczyna się od początku
II (1972r.):
na płaskiej tablicy 3 do 52 detektorów
wiązka promieniowania uformowana w wachlarz
lampa i tablica detektorów przesuwają się po okręgu i wzdłuż
czas skanowania dla jednego przekroju= 300sek.
III (1976r.):
wiązka promieniowania uformowana w wachlarz o kącie rozwarcia 40- 55o, co umożliwia objęcie promieniowaniem całego pacjenta
zwiększona liczba detektorów do 1000 na tablicy (kształt wycinka okręgu)
tablica i lampa poruszają się synchronicznie po okręgu
czas skanowania dla jednego przekroju= 5sek.
IV (1978):
tablica detektorów nieruchoma, umieszczona na obwodzie koła o promieniu większym niż okrąg zataczany przez lampę
liczba detektorów do 5000
czas skanowania dla jednego przekroju= 5sek.
spiralne aparaty tomograficzne (1989):
zastosowano połączony ruch lampy wokół pacjenta z jednoczesnym przesuwem stołu w otworze bramy
tor poruszania się układu projekcyjnego wokół pacjenta przyjmuje kształt spiralny
tomograf spiralny z pojedynczym rzędem detektorów:
Tablica detektorów w postaci wycinka koła jak w generatorach III generacji.
wieloprzekrojowy (wielorzędowy) tomograf spiralny:
Na tablicy, detektory ułożone w rzędy (rok 1998)- od 8 do 34.
tomograf komputerowy ze stożkową wiązką promieniowania 2001/2:
stożkowa wiązka promieniowania
umożliwia rekonstrukcję przestrzennych trójwymiarowych obrazów
wykorzystywane w weterynarii
Tomograf komputerowy:
brama, okole (ang. gantry); zawiera:
lampę RTG
tablicę detektorów
konsolę do programowania badania i jego oceny
stół
generator HF
pulpit sterowniczy z monitorem
komputer
Topogram (toposcan)- obraz, prezentujący poszczególne przekroje ciała pacjenta. Podobny jest do standardowego zdjęcia rentgenowskiego. Na topogramie za pomocą znaczników (FOV- fidel of view) wyznaczany jest planowany przekrój badania.
Zestaw obrazów tomograficznych będzie służył do postawienia rozpoznania.
Dodatkowe funkcje oprogramowania tomografu:
powiększenie wybranych obszarów
mierzenie odległości
wyznaczenie współczynników absorpcji promieniowania w dowolnym miejscu przekroju itp.
Oprogramowanie użytkowe tomografu umożliwia uzyskanie szeregu innych efektów wizualnych- rekonstrukcja trójwymiarowa wybranego narządu, wirtualna endoskopia, cieniowanie, podświetlenie itp.
Lekarz radiolog wybiera obrazy najbardziej przydatne w danym przypadku i przeznacza je do archiwizacji.
Standardowo wynik badania zapisywany jest na nośniku (płyta CD) i drukowany na kliszy, na której widoczne są poszczególne tomogramy ustawione w odpowiedniej kolejności.
Obowiązuje kolorystyka standardowych radiogramów (obrazy są monochromatyczne: czarno- białe).
Tworzenie obrazu:
Lampa RTG krąży dookoła kanału zdjęciowego, w którym ułożony jest chory. Promienie X są przepuszczane pod różnymi kątami przez badany obiekt. Następnie, osłabione przez absorpcję i rozproszenie, padają na detektory rozłożone w kształcie pierścienia wokół chorego i lampy.
W detektorze promienie X wzbudzają impulsy elektryczne o napięciu odpowiadającym energii promieni X.
Sygnały elektryczne przekształcane są na sygnały cyfrowe przez przetwornik analogowo- cyfrowy (ADC- analod- to- digital converter) i przesyłane do komputera.
W komputerze następuje konstruowanie obrazu, który zostaje przedstawiony na monitorze.
Rekonstrukcja obrazu:
Każdy obiekt jest dzielony na części (voxele), reprezentujące fragment obrazowanej objętości.
Do każdego voxela przypisywana jest liczbowa wartość proporcjonalna do stopnia, w którym osłabia on promieniowanie. Wartości osłabienia promieniowania przez określony materiał opisuje tzw. liniowy współczynnik osłabienia.
Liczona jest suma liniowych współczynników osłabienia wszystkich voxeli znajdujących się na drodze wiązki promieni RTG.
Zasada Radona:
"Obiekt można zrekonstruować w idealny sposób z nieskończonej liczby projekcji uchwyconych pod nieskończoną liczbą kątów".
Czyli, jeśli znane są sumy osłabienia promieni przechodzących pod różnymi kątami, to można określić składniki tych sum, czyli wartość osłabienia promieniowania, pochodzące z każdego voxela oraz ich przestrzenne położenie.
Z zebranych danych, komputer oblicza współczynniki pochłaniania dla każdego z pikseli tworzących obraz.
Wartości współczynników pochłaniania ulegają standaryzacji.
Do tego celu stosowana jest skala, w której punktem odniesienia jest współczynnik pochłaniania dla wody.
W ten sposób, dla poszczególnych tkanek, przypisuje się tzw. jednostki Hounsfielda (HU- Hounsfield units) lub liczby CT (liczby TK).
Wartości HU dla przykładowych tkanek ludzkich:
kości |
1000- 2000 |
wątroba |
50- 70 |
śledziona |
40- 50 |
nerka |
25- 45 |
mózg- istota biała |
20- 35 |
mózg- istota szara |
35- 45 |
woda |
-5- 5 |
tłuszcz |
-100- -25 |
płuca |
-1000- -400 |
Dla potrzeb wizualizacji wyznaczone wartości są zamieniane na odcienie szarości.
W nowoczesnych skanerach można otrzymać ponad 4000 różnych odcieni szarości (od bieli do czerni).
Jednak oko ludzkie rozróżnia od 40 do 100 odcieni szarości. Dlatego nie można wyświetlić wszystkich odcieni szarości jednocześnie.
Powstanie obrazu na podstawie wartości HU odbywa się poprzez definicje okna. Zwykłe okno to definiuje się na 2 sposoby:
wartość maksymalna i minimalna zakresu, który chcemy zobrazować
środek oraz szerokość okna
Wybrane okno określa odpowiedni odcinek skali szarości. W obrazie:
białe- tkanki, których wartości HU znajdują się powyżej górnej granicy okna
czarne- tk. o wartościach HU znajdujących się poniżej dolnej granicy okna
różne odcienie szarości- tk. o wartościach HU znajdujących się w zakresie okna
Zawężenie okna, tak, by zawierało tylko interesujący nas obszar, umożliwia lepsze rozróżnienie odcieni szarości i tym samym, dostrzeżenie różnic w strukturze tkanek. Szerokie okno stosowane jest przy ocenianiu wielu różnych tkanek.
Zastosowanie tomografii komputerowej:
ocena mózgu i innych struktur położonych wewnątrzczaszkowo
diagnostyka klatki piersiowej i struktur śródpiersia (np. procesy nowotworowe, stany zapalne, urazy)
badania narządów miąższowych jamy brzusznej (wątroba, trzustka), jeżeli w USG obraz jest wątpliwy
ocena przewodu pokarmowego
badania układu kostno- stawowego (np. ocena struktur kostnych kręgosłupa i ich stosunku do rdzenia kręgowego, uwidocznienie krążków międzykręgowych, diagnostyka chorób stawów, np. rozpoznawanie pewnych nieprawidłowości stawowych, ocena mineralnej gęstości kości, badania czaszki)
ocena zmian naczyniowych
diagnostyka guzów nowotworowych
diagnozowanie zaburzeń perfuzji takich, jak zawały i krwawienia
Zalety tomografii:
uwidocznienie/ przedstawienie przekrojów ciała zwierzęcia z dokładnością zbliżona do atlasów anatomicznych
uwidocznienie niedostępnych dotychczas dla badania takich narządów jak mózg, trzustka, wątroba
możliwa jest obróbka komputerowa pozwalająca na przestrzenną rekonstrukcję poszczególnych narządów, czyli również dokładniejsze umiejscowienie anatomiczne zmian patologicznych w porównaniu do radiografii
większa rozdzielczość obrazu, która umożliwia rozpoznanie różnego rodzaju tkanek i dokładne ich przedstawienie w obrazie za pomocą różnych odcieni szarości, bądź poziomów jasności
Wady:
znaczne obciążenie pacjenta promieniowaniem (otrzymuje dawkę 400 do 1000x większą w porównaniu do klasycznego zdjęcia)
pacjent leży w wymuszonej pozycji przez około 30- 45min, co w warunkach weterynaryjnych wymaga uspokojenia farmakologicznego
przed badaniem wymagana jest 12-godzinna głodówka
niektórzy pacjenci uczuleni są na środki cieniujące, które zwykle zawierają związki jodu
Przeciwwskazania:
bezwzględnym przeciwwskazaniem do wykonania badania TK jest ciąża!!!
Niektóre jednostki chorobowe, również mogą uniemożliwić wykonanie badania TK lub podania środka kontrastowego. Dlatego też w przypadku występowania u pacjenta:
schorzenia w obrębie tarczycy
astmy oskrzelowej
alergii
paraproteinemii (szpiczak, choroba Waldenstroma)
niewydolności układu krążenia lub oddechowego
niewydolności nerek (kreatynina w surowicy > 2mg%) lub wątroby
przed badaniem konieczna jest konsultacja z lekarzem radiologiem, który będzie je przeprowadzał, a pacjent musi dostarczyć odpowiednie wyniki badań potwierdzające możliwość przeprowadzenia badania TK.
Zalety wielorzędowej tomografii komputerowej:
skrócenie czasu trwania badania
zredukowanie dawki promieniowania
możliwość badania większego obszaru ciała podczas wstrzymania oddechu
badanie organów w czasie ruchu fizjologicznego (np. praca serca- 4D)
dokonywanie pomiarów objętościowych
zmniejszenie ilości podawanego kontrastu= zmniejszenie ryzyka powikłań
zwiększenie komfortu badania pacjenta
Pozytonowa tomografia emisyjna PET:
Jest techniką obrazowania, w której rejestruje się promieniowanie powstające podczas anihilacji pozytonów.
W wyniku anihilacji pary elektron- pozyton, powstają dwa kwanty promieniowania elektromagnetycznego (fotony).
W badaniu PET wykorzystuje się fakt, że określonym zmianom chorobowym towarzyszy podwyższony metabolizm cukrów, wzmożona synteza protein oraz DNA.
W badaniach wykorzystuje się znakowaną deoxyglukozę.
Jednym z najnowszych osiągnięć w dziedzinie obrazowania diagnostycznego jest połączenie pozytonowej tomografii emisyjnej z tomografią komputerową (CT) zwane PET- CT (jest to badanie z dziedziny medycyny nuklearnej).
Zastosowanie PET- CT:
wczesna diagnoza procesów nowotworowych
określenie złośliwości nowotworu
diagnostyka przerzutów
perfekcyjne zlokalizowanie ogniska chorobowego
monitorowanie efektów terapii
Ultrasonografia
Badanie ultrasonograficzne (USG, sonografia):
Jest badaniem diagnostycznym, w którym za pomocą fal ultradźwiękowych, uzyskuje się obrazy narządów, a dokładniej- obrazy przekrojów poprzecznych ciała.
Wykorzystywane są dźwięki o częstotliwości 1-18MHz
Badanie pozwala ocenić:
narządy miąższowe w aspekcie anatomicznym
echogeniczność narządów, ich jednorodność lub zmiany ogniskowe
charakter zmian ogniskowych
stosunki topograficzne
nieprawidłowe zbiorniki płynu lub wolny płyn
miejsce nakłucia igłą w przypadku biopsji lub drenażu
płód (prawidłowość budowy, cechy życia)
Podstawy fizyczne:
Ultradźwięki- są to fale akustyczne o wysokich częstotliwościach przekraczających 20000 cykli na sekundę= 20kHz.
Ultradźwięki rozchodzą się w postaci fal w ośrodku materialnym.
Fale ultradźwiękowe wymagają do rozprzestrzeniania ośrodka tkankowego (materii). Dlatego nie przechodzą przez próżnię i powietrze.
Charakterystyka fali dźwiękowej obejmuje:
Częstotliwość- w diagnostyce medycznej używane są ultradźwięki w zakresie 1- 18 MHz.
Długość fali- mierzona w mm.
Prędkość- zależy od gęstości tkanki oraz jej sprężystości. Z reguły, prędkość fali dźwiękowej jest wyższa w ciałach stałych niż w płynach i znikoma w gazach (czyli w badaniu USG, największą prędkość fala, będzie miała w kości a najmniejszą w tk. płucnej).
Prędkość dźwięku w poszczególnych tkankach (m/s):
powietrze |
331 |
woda |
1496 |
tłuszcz |
1476 |
mięśnie |
1568 |
kość |
3360 |
Aparaty ultrasonograficzne zakładają, że fala ultradźwiękowa przemieszcza się ze stałą prędkością= 1540m/sek. (w tkankach miękkich)
Rozdzielczość obrazu:
Najmniejsza odległość między 2 punktami będącymi obrazem cech widocznych na ekranie monitora.
Zależy od długości fali, jej częstotliwości i czasu trwania.
Generalnie, zwiększenie częstotliwości decyduje o zwiększeniu rozdzielczości obrazu i tym samym uzyskaniu lepszej jakości obrazu.
Głębokość przenikania fali w tkankach jest odwrotnie proporcjonalna do częstotliwości:
częstotliwość (MHz) |
zasięg (mm) |
3,5 |
500 |
5,0 |
100 |
7,5 |
70 |
10 |
50 |
wysoka częstotliwość- obraz bardzo wyraźny, ale penetracja tkanek bardzo płytka (oko, tarczyca)
niskie częstotliwości- obraz słabszy, ale penetracja głęboka (klatka piersiowa i jama brzuszna)
Wykład 5
8 listopada 2010
13:47
Ultrasonografia
Oddziaływanie fali ultradźwiękowej z tkankami:
odbicie
załamanie
rozproszenie
Fale ultradźwiękowe wymagają do rozproszenia elastycznego ośrodka, który może się deformować.
Nie przechodzą przez powietrze!
Oporność akustyczna- opór stawiany przez cząsteczki tkanek, drganiom wymuszonym przez falę ultradźwiękową
Na granicy tkanek o różnej oporności następuje częściowe odbicie fali.
Część fali wnika do ośrodka po drugiej stronie powierzchni granicznej. Im większa różnica w oporności akustycznej pomiędzy dwoma ośrodkami (np. płyn- kość, płyn- gaz), tym większa część fali ulegnie odbiciu a mniejsza przeniknie dalej.
Na granicy:
wątroba- nerka 0,6%
mięśnie- kość- 64,6%
tkanki miękkie- gaz- 99% fali ulegnie odbiciu
Zarówno kości, jak i gaz w jelitach lub płucach, stanowią barierę dla fali ultradźwiękowej i uniemożliwiają uwidocznienie tkanek leżących za nimi.
Dlatego, aby pozbyć się powietrza na granicy między głowicą a skórą, usuwamy sierść ze skóry i pokrywamy skórę żelem.
Kość:
jest ośrodkiem o znacznie większej oporności akustycznej
posiada też znacznie większe zdolności absorpcyjne w porównaniu do tkanek miękkich
Dlatego osłabia natężenie fali padającej i stanowi przeszkodę dla powracającego echa struktur leżących za nią.
Tkanki zmineralizowane (kości) i złogi zawierające wapń (kamienie) tworzą tzw. cień akustyczny.
Obecność cienia bez złogów w świetle pęcherzyka traktowana jest jako pośredni objaw kamicy.
Jeśli fala pada prostopadle na granicę 2 ośrodków o różnej oporności akustycznej, część fali zostaje odbita i wróci do sondy.
Jeśli fala pada na granicę 2 ośrodków tak, że jest odchylona od pionu o więcej niż 3°, to echo powstające na skutek odbicia, nie wróci do sondy i nie będzie tworzyło obrazu.
Załamanie:
Jeśli fala pada pod kątem różnym od prostopadłego, na gładką granicę dwóch ośrodków i prędkość dźwięku zmienia się na tej granicy, następuje odchylenie od pierwotnego kierunku wiązki, która przechodzi z pierwszego do drugiego ośrodka.
Wielkość odchylenia zmienia się wraz z wielkością kąta padania.
W aparacie USG wszystkie powracające echa są traktowane jakby fala ultradźwiękowa poruszała się po linii prostej.
Jeżeli powracające do głowicy echo przebywa inną drogę niż fala padająca, co może być przyczyna mylnej interpretacji obrazu, tzn. ultrasonograf może wykryć powstawanie ech w miejscu, w którym nie ma żadnych odbić.
Dlatego istotne jest, aby podczas badania, fala padająca była ustawiona prostopadle do granicy warstw.
Rozproszenie:
Zjawisko to zachodzi, gdy przeszkoda, do której dociera fala jest mniejsze od długości samej fali.
Fala jest wówczas odbijana we wszystkich kierunkach. Tylko jej niewielka część zostaje odbita w kierunku przeciwnym do fali padającej.
Wewnętrzna struktura tkanek jest niejednorodna, co decyduje o sile i układzie przestrzennym powracającego echa i umożliwia rozróżnianie narządów i tkanek w obrazie sonograficznym.
Przykładem ośrodków rozpraszających są narządy miąższowe, np. wątroba, nerki.
Tłumienie fali ultradźwiękowej:
Amplituda drgań fali maleje w miarę wnikania w głąb tkanek.
Odpowiedzialne są za to dwa zjawiska:
absorpcja akustyczna- zachodząca w wyniku przekształcania części energii fali w ciepło (zależy od stężenia białek w tkankach, dominuje w tk. miękkich)
rozproszenie
Zasięgowa regulacja wzmocnienia powoduje wzmocnienie ech powracających z głębszych warstw ciała.
Rozdzielczość obrazu zależy od długości fali ultradźwiękowej.
Jeżeli będziemy dążyli do zwiększenia rozdzielczości obrazu zmniejszając długość fali, zwiększymy tym samym zjawisko tłumienia fali i tym samym zmniejszymy głębokość penetracji.
Jeżeli zwiększymy głębokość penetracji fali ultradźwiękowej zmniejszając jej częstotliwość, obniżymy tym samym rozdzielczość obrazu.
Konieczny jest kompromis.
Tłumienie fali ultradźwiękowej w płynach jest mniejsze niż w tkankach miękkich.
Echa powstające w strukturach położonych za np. torbielami lub pęcherzem moczowym, są silniejsze- w obrazie powstaje obszar o zwiększonej echogeniczności.
Jest to tzw. wzmocnienie akustyczne.
Rekonstrukcja obrazu w aparacie USG:
Cechy powracającego echa:
czas
natężenie
Czas miedzy wysłaniem impulsu dźwiękowego a jego odbiorem, zależy od:
odległości miedzy źródłem dźwięku i powierzchnią odbijającą
prędkości przechodzenia dźwięku w ośrodku
Prędkość fali zależy od:
gęstości tkanki
sprężystości tkanki
Jednak średnia prędkość w tkankach miękkich, wynosząca 1540m/s jest uznana za wartość odniesienia dla badań USG.
Czyli automatycznie, dłuższy czas powrotu echa do sondy decyduje o uznaniu, że miejsce odbicia fali znajduje się dalej od sondy i odpowiednie przedstawienie tej informacji na obrazie.
Dodatkowo, zakłada się, że fala porusza się wyłącznie po linii prostej. Te założenia są źródłem przekłamań, czyli artefaktów powstających podczas badania ultrasonograficznymi.
Natężenie powracającego echa- jest wprost proporcjonalne do różnicy oporności akustycznej między tkankami.
Jeśli tkanki nie różnią się między sobą opornością akustyczną, nie następuje odbicie fali ultradźwiękowej (fala przenika dalej) i nie powstanie obraz.
Jeśli między tkankami występuje duża różnica oporności akustycznej, wtedy większość fali ultradźwiękowej na granicy między tkankami ulega odbiciu.
Obraz:
prezentacja typu A- wykres
typu B- obraz narządów
typu M- do badania pracy np. serca
Podstawy interpretacji obrazowania:
Konwencją jest używanie białego obrazu na czarnym tle.
obraz hypoechogeniczny (niskoechogeniczny)- tkanki miękkie
aechogeniczny (bezechowy, echoprzejrzysty)- płyn
Kości i gaz zapobiegają przechodzeniu dźwięku.
Echostruktura może być:
prawidłowa, zaburzona
homogenna, niehomogenna
wzmożona, obniżona
Budowa aparatu UGS:
pulpit sterowniczy
komputer
monitor
głowica (sonda)
W sondzie, fale ultradźwiękowe wytwarzane są i odbierane za pomocą przetworników zbudowanych z materiałów krystalicznych.
Przetworniki są pobudzane elektrycznie i na skutek odwrotnego efektu piezoelektrycznego powstają synchroniczne drgania grubości przetwornika- wysyłana jest fala ultradźwiękowa.
Zaburzenia mechaniczne przyłożone do przetwornika i wywołujące jego zmiany grubości wytwarzają różnicę potencjałów między elektrodami w wyniku efektu piezoelektrycznego (fala zamieniana jest na sygnał elektryczny).
Czas emisji ultradźwięków przez sondę trwa 1% czasu jej pracy a pozostałe 99% zajmuje odbieranie fali powrotnej.
Rodzaje sond:
liniowa- przetworniki ułożone w linii prostej
convex lub microconvex
sektorowa
Na podstawie miejsca ustawienia kryształów w sondzie wyróżniamy:
sondy end- fire- kryształy umieszczone na końcu sondy (przezskórne badanie jamy brzusznej, serca)
side- fire- kryształy umieszczone wzdłuż bocznej ściany sondy (badanie per rectum)
Badania USG wchodzą w zakres badań dodatkowych!
Wyniki tego badania powinno się interpretować mając dane z historii choroby, wyniki innych badań dodatkowych i badania klinicznego.
Należy pamiętać, że obydwa najpopularniejsze typy obrazowania (RTG, USG) często wzajemnie się uzupełniają i dopiero zastosowanie obydwu metod umożliwia postawienie diagnozy.
Rzadko zdarza się, by wynik badania sonograficznego był jednoznaczny (kamienie w cewce moczowej).
Częściej otrzymany wynik obrazowania jest niespecyficzny, np. ognisko o dużej echogeniczności w wątrobie może być dowodem przerzutu nowotworowego lub obecności łagodnego naczyniaka.
Zalety:
dostępne i stosunkowo niedrogie
możliwe do wykonania u każdego pacjenta wielokrotnie (trzeba tu brać pod uwagę też skutki uboczne badania)
nieinwazyjne, szybkie i dobrze akceptowane przez pacjentów
pozwala śledzić obraz i pracę narządów w czasie rzeczywistym, uzyskany obraz jest dynamiczny (narządy w ruchu)
umożliwia precyzyjne wykonanie:
pomiarów narządów i głębokości ich położenia
innych zabiegów diagnostycznych (biopsja) i leczniczych
Wady:
Ultradźwięki mogą powodować:
wzrost temp. tkanek
kawitację (wydrążenie)
działanie biologoczne:
cytolizę
hemolizę
spadek długości życia
Tkanki embrionalne są szczególnie wrażliwe na ultradźwięki, następuje wzrost liczby zniekształceń płodów (poprzez wzrost temperatury tkanek).
W badaniu należy stosować zasadę ALARA!