Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Tomografia NMR Tomografia rentgenowska. Plan  Tomografia NMR Wprowadzenie Podstawy teoretyczne – rezonans magnetyczny Tomograf Zasada obrazowania Przykłady.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Tomografia NMR Tomografia rentgenowska. Plan  Tomografia NMR Wprowadzenie Podstawy teoretyczne – rezonans magnetyczny Tomograf Zasada obrazowania Przykłady."— Zapis prezentacji:

1 Tomografia NMR Tomografia rentgenowska

2 Plan  Tomografia NMR Wprowadzenie Podstawy teoretyczne – rezonans magnetyczny Tomograf Zasada obrazowania Przykłady Przeciwwskazania  Tomografia rentgenowska Wprowadzenie Promieniowanie rentgenowskie Tomograf Rekonstrukcja obrazu Przykłady Przeciwwskazania  Zadania

3 Tomografia NMR – wprowadzenie  Nowoczesna i powszechnie stosowana metoda obrazowania ciała ludzkiego  Bezpieczna dla pacjenta, wykorzystuje silne pole magnetyczne i niejonizujące promieniowanie o częstotliwościach radiowych  Daje obrazy o dużym kontraście, ale kosztem rozdzielczości przestrzennej  Wykorzystywana w diagnostyce obszarów patologicznych lub zmian w fizjologii  Przykłady: diagnostyka nowotworów, angiografia, badania aktywności mózgu, symulacje przed radioterapią

4 Moment magnetyczny i spin jądrowy  Większość jąder atomowych posiada mechaniczny moment pędu I, tzw. spin  Z momentem pędu związany jest moment magnetyczny  Współczynnik proporcjonalności nazywamy współczynnikiem magnetogirycznym  Dla wodoru wynosi x 10 8 [T -1 s -1 ]

5 Dlaczego wodór?  Im większe są wartości oraz I, tym większy jest moment magnetyczny spinu jądrowego, a tym samym większe pole magnetyczne wytwarzane przez mikroskopowy magnes, którym jest atom  Jądro wodoru 1 H ma największy współczynnik magnetogiryczny wytwarza największe pole (łatwa detekcja) główny składnik układów biologicznych Różnice w ilości wodoru w tkankach podstawą obrazowania NMR

6 Warunek rezonansu  Jądro atomowe o spinie I, momencie magnetycznym i współczynniku magnetogirycznym umieszczone w zewnętrznym polu magnetycznym B 0 będzie wykonywało precesję Larmora z częstością,  Gdy na spin jądrowy zadziałamy zmiennym polem magnetycznym B 1 o częstości równej częstości Larmora, pojawi się bardzo silne oddziaływanie – rezonans WARUNEK REZONANSU

7 Rezonans w ujęciu kwantowym  Jeśli układ składający się z dużej liczby małych dipoli magnetycznych (np. próbkę zawierająca wodę) umieścimy w zewnętrznym polu magnetycznym B 0, nastąpi uporządkowanie dipoli magnetycznych  Gdy spin cząstki wynosi 1/2, dipole ustawią się równolegle lub antyrównolegle do kierunku pola  Odpowiada to dwóm wartościom magnetycznej liczby kwantowej m I = +1/2 i m I = –1/2 Kwantowanie kierunku

8 Rezonans w ujęciu kwantowym  Energia E m dowolnego dipola magnetycznego umieszczonego w zewnętrznym polu magnetycznym wynosi:  Dla cząstek o spinie 1/2 pojawią się pod działaniem pola dwa poziomy energetyczne E 1 i E 2

9 Rezonans w ujęciu kwantowym  Możliwe jest indukowanie przejść między tymi dwoma poziomami  Energia kwantów elektro- magnetycznych jest równa różnicy poziomów energetycznych : WARUNEK REZONANSU

10 Rezonans w praktyce  Magnetyzacja określa wartość sumy momentów magnetycznych w danej objętości  Najczęściej stosuje się impuls powodujący zmianę kierunku wypadkowej magnetyzacji o 90 0, tzw impuls 90 0 lub impuls  Magnetyzacja Mz (w kierunku z ) zostaje „położona” na płaszczyznę xy

11 Relaksacja  Po zadziałaniu zaburzenia układ będzie dążył do stanu równowagi relaksacja T 1 i T 2  Relaksacja T 1 – spin – sieć (odrost Mz ) – jądra w sieci są w ruchu wibracyjnym i rotacyjnym, niektóre składowe mogą drgać z częstością Larmora, następuję przekazanie energii i powrót do stanu początkowego  Relaksacja T 2 – spin – spin (zanik Mx i My ), spowodowana najczęściej przez lokalne zmiany pola w samej tkance lub przez fluktuacje zewnętrznego pola  Procesy relaksacyjne opisywane są przez równania Blocha T 1 i T 2 są różne dla poszczególnych tkanek i mają wpływ na sygnał NMR

12 Schemat układu

13 Tomograf  Najczęściej stosuje się magnesy nadprzewodzące zbudowane z nadprzewodzącej cewki umieszczonej w ciekłym helu  Innym rozwiązaniem jest zastosowanie elektromagnesu stałego. Jednak pole generowane takim urządzeniem jest znacznie mniejsze

14 Przykłady cewek nadawczo-odbiorczych Głowa i szyja Kręgosłup szyjny i piersiowy Piersi Serce, płuca, brzuch Kończyny Miednica

15 Metoda fourierowska  Liniowy gradient G o składowych Gx, Gy i Gz  Rozkład nowego pola r jest wektorem wodzącym o wpółrzędnych x, y, z łączącym środek układu współrzędnych z dowolnym punktem P  Cały badany obiekt można podzielić na voksele o bokach dx, dy, dz i środku w punkcie P (x, y, z)  Częstość w danym vokselu:

16 Metoda fourierowska

17 Metoda EPI (Echo Planar Imaging)  Jeden eksperyment, w którym mierzy się ciąg sygnałów ech  Echa gradientowe – pojawiają się w chwilach po przełączeniu impulsów gradientu Gy na – Gy  Są skutkiem periodycznego zbiegania się wektorów namagnesowania vokseli na skutek zmiany kierunku gradientu w płaszczyźnie xy  Metoda dużo szybsza niż tradycyjna fourierowska

18 Metoda EPI (Echo Planar Imaging)  Jeden eksperyment, w którym mierzy się ciąg sygnałów ech  Echa gradientowe – pojawiają się w chwilach po przełączeniu impulsów gradientu Gy na – Gy  Są skutkiem periodycznego zbiegania się wektorów namagnesowania vokseli na skutek zmiany kierunku gradientu w płaszczyźnie xy  Metoda dużo szybsza niż tradycyjna fourierowska

19 Przykłady

20

21

22

23

24

25 Przeciwwskazania i ryzyko metody  Silne stałe pole magnetyczne – nieszkodliwe do wartości 2 T (Bezwzględne przeciwwskazania – stymulatory pracy serca i metalowe implanty)  Gradienty pola magnetycznego i ich przełączanie – prądy indukowane mogą powodować ogrzewanie organizmu i magnetosfeny, powyżej 6 T/s  Efekty akustyczne przełączania gradientów – rzędu 65 – 95 dB, zalecane stopery do uszu. W nowoczesnych tomografach – efekty dźwiękowe nie są dokuczliwe

26 Tomografia rentgenowska – wprowadzenie  Nowoczesna i powszechnie stosowaną metoda obrazowania ciała ludzkiego  Wykorzystuje jonizujące promieniowanie rentgena, dawki promieniowania nie są jednak niebezpieczne dla pacjentów  Umożliwia wyznaczenie dowolnie zorientowanych w przestrzeni dwuwymiarowych przekrojów ciała pacjenta  Rozdzielczość przestrzenna – ok. 0,5 mm  Umożliwia obserwacje struktur przy różnicy współczynnika osłabienia ok. 0,4 %, pięć razy czulsza niż klasyczna radiologia

27 Promieniowanie rentgenowskie  Promieniowanie rentgenowskie uzyskuje się w lampie rentgenowskiej poprzez skierowanie rozpędzonych elektronów na materiał o dużej (powyżej 20) liczbie atomowej Z  Na skutek efektu fotoelektrycznego i zjawiska hamowania następuje emisja promieniowania X  Promieniowanie rentgenowskie (promienie X) – promieniowanie elektromagnetyczne o dł. fali w zakresie od 5 pm do 10 nm  Duża przenikliwość umożliwia wykorzystanie w diagnostyce i terapii medycznej

28 Detekcja promieniowania

29 Osłabienie promieniowania w tkance  W TK informację o tkance uzyskujemy na podstawie pomiaru osłabienia wiązki  Prawo absorpcji: I – natężenie promienio- wania po przejściu przez tkankę o grubości x, I 0 – początkowe natężenie, – liniowy współczynnik osłabienia  Dla tkanki o różnych

30 Tomograf

31 Budowa i działanie tomografu

32 Rekonstrukcja obrazu

33 Czynniki wpływające na jakość obrazu  Dawka Żeby zmniejszyć szum o połowę, dawkę należy zwiększyć czterokrotnie  Rozmiar piksela, zwykle macierze 512x512 lub 1024x1024  Obszar zainteresowania (FOV, Field of View), zwykle o szerokości między 12 do 50 cm  Grubość przekroju, 1 – 10 mm  Tusza pacjenta – promieniowanie rentgenowskie jest osłabiane o 50% po pokonaniu 3,6 cm

34 Przykłady

35

36

37

38 Przeciwwskazania i ryzyko metody  Głównym zagrożeniem jest fakt ekspozycji na działanie promieniowania jonizującego, co może zwiększyć prawdopodobieństwo wystąpienia nowotworu  Kobiety w ciąży nie powinny być poddawane badaniom TK ze względu na możliwość uszkodzenia płodu

39 Kierunki rozwoju TK  Tomografia wielu przekrojów – podczas każdego obrotu rejestrowany jest obraz nie jednego, ale kilku przekrojów jednocześnie – kilkakrotnie szybsze badanie. Ponadto przyspieszono obrót pary lampa-detektor wokół pacjenta. W efekcie czas badania uległ skróceniu 8-krotnie.  Tomograf typu działo elektronowe – do generowania promieniowania nie używa się lampy rentgenowskiej, tylko działa elektronowego. Wiązka elektronów jest odchylana i pada na pierścień wolframowy wokół pacjenta. Nie ma potrzeby obrotu lampy wokół pacjenta, zamiast tego odchyla się wiązkę elektronów. Rezultat – wielokrotnie szybsze skanowanie. Najczęściej w badaniach serca – umożliwia uzyskanie kilku obrazów podczas jednego uderzenia serca.  Większe możliwości komputerów i oprogramowania – prezentacja trójwymiarowa.

40 Zadania  Zarejestrowano widmo rezonansowe dla próbki zawierającej wodę w dwóch lokalizacjach. Gradient kodujący częstotliwość ma wartość 1G/cm wzdłuż osi y. Widmo zawiera dwa piki dla częstotliwości równych Hz i -500 Hz względem częstotliwości izocentrum. Wyznacz lokalizacje wody.  Ile przekrojów można zobrazować używając sekwencji 90-FID, w której gradient kodujący przekrój trwa 20 ms, gradient kodujący fazę 10 ms, gradient kodujący częstotliwość 100 ms, a czas repetycji (czas między kolejnymi impulsami radiowymi) wynosi 1 s.  Ile wyniesie osłabienie wiązki promieniowania rentgenowskiego, która podczas badania tomograficznego przejdzie przez 1 cm mięśni, 2 cm kości, 0,5 cm tętnic i ponownie 1 cm mięśni? Liniowe współczynniki osłabienia: mięśnie: 0,46 cm -1, kości: 0,18 cm -1, krew 0,178 cm -1.  Technik obsługujący tomograf zmienił następująco ustawienia skanowania: grubość przekroju z 2 na 4 mm, obszar zainteresowania o boku 40 na 20 cm. Jak powinien zmienić dawkę, aby zachować taki sam poziom szumu?


Pobierz ppt "Tomografia NMR Tomografia rentgenowska. Plan  Tomografia NMR Wprowadzenie Podstawy teoretyczne – rezonans magnetyczny Tomograf Zasada obrazowania Przykłady."

Podobne prezentacje


Reklamy Google