Wykłady częsc fizyczna, weterynaria, Diagnostyka obrazowa


Wykład 1

4 października 2010

99% energii elektronów zamieniane jest na ciepło

1% to promieniowanie rentgenowskie

 

Po II wojnie światowej:

 

Lata 60-te - 70-te:

 

3 specjalności radiologii lekarskiej:

 

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- 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:

 

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:

 

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:

 

Cechy promieniowania:

powietrze-> tłuszcz-> woda-> kości-> metal

    1. W wyniku tego powstaje promieniowanie wtórne i rozproszone

miękkie (do 70kV)- pochłanianie

twarde (>100kV)- jest źródłem rozpraszania

    1. Wywołuje jonizację atomów i związków chemicznych- umożliwia sterowanie naświetleniem błon RTG- mierzenie promieniowania.

    1. Wywołuje zjawisko luminescencji- wykorzystujemy to w foliach wzmacniających oraz we wzmacniaczu obrazu do prześwietleń.

    1. Redukuje związki chemiczne srebra do srebra metalicznego widocznego, jako zaciemnienie błony RTG.

    1. Wykazuje działanie biologiczne- niekorzystne zmiany.

 

Parametry ekspozycji regulujące ilość i jakość promieni RTG docierających do błony:

 

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:

 

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:

 

 

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:

  1. tkanki i narządy zawierające gaz- płuca, zatoki, jamy głowy (?), gaz w przewodzie pokarmowym

  1. tłuszcz- tkanka tłuszczowa podskórna, międzymięśniowa, tłuszcz zaotrzewnowy, krezka, więzadło sierpowate (koty!)

  1. tkanki nie zawierające gazu- skóra, naczynia krwionośne i chłonne, narządy miąższowe

  1. 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:

 

Stosujemy więc:

 

Filtracja i regulacja wiązki promieni przez filtrację całkowitą. Na filtr całkowity lamy składa się:

 

Filtr własny:

 

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:

 

Kolimator umożliwia:

 

Ograniczenie promieniowania rozproszonego:

 

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:

 

W zależności od ułożenia listew w kratce wyróżniamy:

 

Technika luki powietrznej- pomiędzy obiektem badanym a kratką jest luka.

Wada:

 

 

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?)

 

 

 

 

 

 

Aby otrzymać prawidłowy obraz należy:

 

  

 

Wykład 3

18 października 2010

14:15

 

Metody obrazowania tkanek i narządów

 

Rentgenodiagnostyka:

  1. Rentgenografia (zdjęcia RTG)

  1. Radiografia cyfrowa

  1. Rentgenoskopia (prześwietlenie, rentgenotelewizja)

  1. Radiologiczne badania czynnościowe

  1. Tomografia komputerowa (CT)

  1. Kseroradiografia

 

 

Rentgenografia (zdjęcie RTG):

Obrazuje w pewnej postaci graficznej żądany obiekt. Stanowi rzut na płaszczyznę obrazu narządów.

Zalety:

Wady:

 

Rodzaje zdjęć:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

środek cieniujący (kontrast)- substancja, która osłabia promieniowanie rentgenowskie bardziej lub mniej niż tkanki ciała

Minimalnie osłabiają promieniowanie: powietrze, tlen, CO2, gazy szlachetne.

Stosowane są rzadko, np. do badania pęcherza moczowego oraz w badaniach dwukontrastowych przewodu pokarmowego.

Bardzo osłabiają promieniowanie RTG. W ich skład wchodzi jod albo bar.

 

 

 

Radiografia cyfrowa:

2 systemy:

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.

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:

Wada:

 

 

Rentgenoskopia- prześwietlenie:

W metodzie tej, chory leży między lampą a ekranem fluoryzującym, który pod wpływem promieni rentgenowskich świeci

 

Zalety:

Wady:

 

Elektronowy wzmacniacz obrazu (EWO):

 

 

 

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:

Fiberoskop:

 

Wideoendoskop:

 

Sztywny endoskop:

 

 

Badania układu oddechowego:

 

Badania przewodu pokarmowego:

 

Inne badania endoskopowe:

 

Operacje endoskopowe:

 

Zestaw do endoskopii: