Biofizyka (9)

Nieinwazyjne metody obrazowania ludzkich tkanek

Tomografia

Dr Elżbieta Miszczak-Zaborska Zakład Biochemii Medycznej http://w4u.umed.lodz.pl/~katmed/

Tomografia

Celem nieinwazyjnego obrazowania ludzkich tkanek jest uzyskanie informacji o wnętrzu badanego obiektu bez naruszenia jego struktury.

Aby prześledzić strukturę wewnętrzną, konieczne jest podzielenie obiektu na fragmenty.

Podstawowym narzędziem obrazowania jest sonda fizyczna, dostarczająca informacji, na podstawie których możliwe jest odtwarzanie obrazu wnętrza. Sondami fizycznymi wykorzystywanymi w obrazowaniu jest promieniowanie gamma, promieniowanie rentgenowskie, promieniowanie o częstości radiowej lub fale akustyczne.

Metody słuZące do obrazowania nazywa się tomografią (z greckiego tome -przekrój, grafein-zapisywać).

Odtwarzają one obraz wnętrza badanego obiektu na podstawie licznych przekrojów i rzutów rejestrowanych pod różnymi kątami.

RTG

•    -RTG to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego.

•    -Widmo ciągłe jest to widmo promieniowania RTG które posiada kwanty o różnej energii, powstaje w wyniku hamowania rozpędzonych elektronów w polu elektrycznym jąder atomów tarczy hamującej.

•    -Widmo charakterystyczne - dla materiału z którego została wykonana anoda, elektrony atomów anody wzbudzają się przez rozpędzone elektrony w tym polu elektrycznym. Elektrony wzbudzone wracaja na swoją powłokę stacjonarną emitując widmo charakterystyczne, tego widma nie używa sie w diagnostyce.

•    Diagnostyka rentgenowska - promienie rtg maja zdolność wnikania, wytwarzania zjawiska fluorescencji i reakcji chemicznej.

•    Rentgenoskopia - obraz powstaje na ekranie fluoryzującym.

•    Rentgenografia rejestruje się na błonie fotograficznej i przez rozkład bromków srebra.

Rentgenografia

• Promienie rentgenowskie otrzymuje się za pomocą lamp rentgenowskich. Ich działanie opiera się na zjawisku termicznej emisji elektronów w polu elektrycznym o dużej różnicy potencjałów. Wolframowa spirala umieszczona w próżniowej rurce stanowi katodę. Podłączona jest ona do źródła wysokiego napięcia. W przestrzeni między elektrodami dochodzi do wytworzenia się pola elektrycznego o dużej różnicy potencjałów. Doprowadzona do żarzenia katoda emituje elektrony, które pod wpływem różnicy potencjałów kierują się do anody . Ma ona postać tarczy. Pod wpływem tego strumienia elektronów dochodzi do wzbudzenia atomów tarczy. Atomy te przechodząc do stanu normalnego emitują promieniowanie charakterystyczne zwane promieniowaniem rentgenowskim. Promieniowanie rentgenowskie opuszcza lampę przez specjalne okienka wykonane np. z folii aluminiowej.

Widmo rentgenowskie

Charakter otrzymanego widma rentgenowskiego uzależniony jest od materiału, z którego wykonana została anoda oraz od przyłożonego napięcia. Jeśli dane promieniowanie ma być stosowane do analizy strukturalne] wówczas wykorzystuje się promieniowanie monochromatyczne. Zanim wiązka padnie na badany przedmiot przechodzi przez odpowiednie przesłony i staje się wiązką równoległą.

Podstawa analizy w rentgenografii jest obraz dyfrakcyjny uzyskany dzięki zjawisku interferencji fal wiązki promieniowania padającego na materie, które zostało rozproszone przez atomy tej materii. Aby jednak było można taki obraz uzyskać najpierw należy tak dobrać warunki aby: długość fali użytego w analizie promieniowania była podobna do odległości pomiędzy atomami badanej materii. Po drugie badany układ atomów powinien cechować się uporządkowaniem przestrzennym. I wreszcie ostatni warunek mówiący, ze należy użyć spójnego promieniowania.

Zazwyczaj stosuje się promieniowanie o długości fali z zakresu 0.2-2.5 x 10-'° m.

Tomografia rentgenowska

Twórcami tomografii komputerowej wykorzystującej promieniowanie rentgenowskie byli Allan Cormack -1979 r Nagroda Nobla, i Godfrey Hounsfield.

Zasada tomografii; obraz wnętrza organizmu odtwarzany jest na podstawie licznych przekrojów zarejestrowanych podczas badania.

Każdy z pojedynczych obrazów - przekrojów mógłby w uproszczeniu stanowić zdjęcie rentgenowskie ciała.

Na zdjęciu tym widoczne są miejsca jasne i ciemne, a zróżnicowanie to pojawia się w wyniku pochłaniania i rozpraszania promieniowania rentgenowskiego przez atomy substancji tworzących poszczególne tkanki. Im silniejsze pochłanianie, tym jaśniejszy punkt na przekroju.