Biofizyka (12)

Tomografia emisji pozytonowej PET

•    źródło promieniowania znajduje się wewnątrz ciała, w postaci wprowadzonej substancji chemicznej, która ulega rozpadowi Beta+.

■ Oddziaływanie pozytonu z elektronem wytwarza 2 fotony, które rozchodzą się pod katem 180 stopni i są wychwytywane przez detektory urządzenia PET, używa się tu krótko życiowych izotopów pierwiastków o czasie półtrwania = od 2min do 120min.

•    Izotopy wprowadzane są do organizmu za pomocą glukozy i C0₂. Emitery Beta+ wytwarzane są sztucznie. Metoda oparta jest na anihilacji pozytonów.

Ultrasonografia - USG

-    To nieinwazyjna, metoda diagnostyczna, pozwalajaca na uzyskanie obrazu przekroju badanego obiektu.

-    Czynnikiem penetrującym wnętrze badanego obiektu może być fala akustyczna.

-    Na granicy dwóch ośrodków fizycznych, np. powietrza i tkanki żywej, część fali dźwiękowej odbija się, tworząc zjawisko echa.

-    Czyli metoda ta wykorzystuje zjawisko rozchodzenia się, rozpraszania oraz odbicia fali ultradźwiękowej na granicy ośrodków, przy zafożeniu stałej prędkości fali w różnych tkankach równej 1540m/s.

-    W ultrasonografii medycznej wykorzystywane są częstotliwości z zakresu ok. 2-50 MHz.

-    Ciało człowieka, z wyjątkiem kości, może być traktowane jako płyn, w którym mogą się rozchodzić fale podłużne. Na granicy tkanka -powietrze następuje prawie całkowite odbicie. Dlatego w badaniach USG między powierzchnią ciała a głowicą ultradźwiękową musi istnieć warstwa innej substancji ( np. wody, oleju lub żelu).

-    Podobnie analizy USG nie mogą być stosowane do badania obszarów ciała wypełnionych powietrzem, np. płuc.

-    Z powodu silnej absorpcji fali akustycznej takiemu badaniu nie poddaje się również tkanki kostnej

Zjawisko piezoelektryczne

Fala ultradźwiękowa najczęściej generowana jest oraz przetwarzana w impulsy elektryczne przy użyciu zjawiska piezoelektrycznego ( Paweł i Piotr Curie 1880).

Definiuje się je jako efekt indukowania ładunku elektrycznego na powierzchni kryształu, wywołany odkształceniem mechanicznym, np. w krysztale kwarcu.

W wyniku ściskania na jego ściankach pojawia się ładunek elektryczny w kierunku prostopadłym do deformacji.

W wyniku zmian napięcia przyłożonego do ścianek kryształu, kryształ zaczyna drgać (rozszerzać się i zapadać) w takt zmian.

Przy zastosowaniu napięcia o odpowiednio wysokiej częstości kryształ kwarcu staje się źródłem ultradźwięków.

Ten sam kryształ może być odbiornikiem fal ultradźwiękowych, które przetwarza się na sygnały prądu zmiennego.

Stosowane obecnie materiały piezoelektryczne to spieki ceramiczne tlenków tytanu, cyrkonu, lub niobu ze związkami ołowiu lub baru.

Kryształ kwarcu. Deformacja sieci jonów w kierunku poziomym powoduje zmianę rozkładu ładunków i pojawienie się ładunku wypadkowego w kierunku prostopadłym do deformacji

Schemat urządzenia do analizy ultrasonograficznej

Głowica jest nadajnikiem i odbiornikiem fal ultradźwiękowych. Fala akustyczna, po wniknięciu do wnętrza organizm, ulega częściowemu odbiciu na granicy pomiędzy różnymi tkankami. Fala odbita powraca do głowicy i jest rejestrowana w postaci echa. Czas pojawienia się echa jest miarą głębokości, na której fala akustyczna trafa na granicę tkanek. Rejestrując szereg sygnałów echa, można odtworzyć obraz granic między tkankami, pojawiającymi się na drodze fali akustycznej.

Zastosowanie

•    Pierwsze doświadczenia nad wykorzystaniem ultrasonografii w diagnostyce prowadzone były w trakcie i zaraz po li wpjnre światów?;, a ultrasonografy wprowadzone zostały do szpitali na przełomie lat 60. i 70. XX wieku (jednym z pierwszych klinicznych zastosowań była diagnostyka płodu).

•    Jednym z bardzo popularnych obecnie zastosowań ultrasonografii jest USG naczyń krwionośnych z wykorzystaniem zjawiska Dopplera. USG dopplerowskie pozwala na ocenę prędkości oraz kierunku przepływu krwi w naczyniach.

•    Stosując niższe częstotliwości (2-5 MHz, np. podczas badania jamy brzusznej lub echokardiograficznego badania serca) uzyskuje się obrazy struktur głębiej położonych kosztem niższej rozdzielczości.

•    Natomiast korzystając z częstotliwości wyższych (7,5-16 MHz, np. badanie rzezpochwowe, przezciemiączkowe, diagnostyka węzłów chłonnych, aż do 0 MHz w ultrasonografii wewnątrznaczyniowej naczyń źylnych oraz

tętniczych) uzyskuje się obrazy dokładniejsze, ale tylko struktur płycej położonych.

Nowa generacja przenośnych aparatów uttrasonograficznych umożliwia wykonywanie badań ultrasonograficznych, w tym dopplerowskich, w domu pacjenta.