Seminarium 6 WYBRANE METODY DIAGNOSTYKI OBRAZOWEJ Zakład Biofizyki CM UJ

Zagadnienie 1 Scyntygrafia. Zasada działania gamma-kamery. Zakład Biofizyki CM UJ

Zadanie 1 Opisz, jakie właściwości musi spełniać promieniowanie wysyłane przez znaczniki stosowane w scyntygrafii i SPECT. Wymień narządy, które mogą być diagnozowane tymi metodami i najlepsze dla nich radio-znaczniki. Czy dowolny metabolizowany przez organizm związek chemiczny może być stosowany jako radio-farmaceutyk? Zakład Biofizyki CM UJ

Budowa gamma - kamery Zakład Biofizyki CM UJ

Zakład Biofizyki CM UJ

Obrazowanie kośćca w scyntygrafii Zakład Biofizyki CM UJ

Scyntygraficzne badanie układu kostno-szkieletowego Izotopy podawane są zwykle bezpośrednio do naczyń, wyjątkowo doustnie. Istnieją specjalne normogramy i wzory, na podstawie których oblicza się dawkę izotopu w zależności od masy i powierzchni ciała. Najczęściej używanym radioizotopem jest technet 99mTc, rzadziej używa się jodu (131I), talu (201Tl) i galu (67Ga). Izotopy te zwykle są związane z odpowiednio dobranymi związkami chemicznymi powodującymi gromadzenie się ich w tym, a nie w innym narządzie. Technet połączony z fosforanami gromadzi się w kościach. Ponieważ izotop technetu-99m ma niewielką energię promieniowania i krótki okres połowicznego rozpadu (6 godzin) napromieniowanie pacjenta jest niewielkie.   W scyntygrafii kości stosuje się m.in. związki fosfonianowe takie jak: hydroxymetylenodifosfonian (HMDP)-Tc99m dikarboksydifosfonian (DDT)-Tc99m metylenodifosfonian (MDP)-Tc99m W czasie badania pacjent leży nieruchomo. Pełne badanie może trwa zwykle kilkadziesiąt minut. Zakład Biofizyki CM UJ

Tomografia emisyjna pojedynczych fotonów (SPECT) Zagadnienie 2 Tomografia emisyjna pojedynczych fotonów (SPECT) Zakład Biofizyki CM UJ

Tomografia SPECT Gamma-kamera obraca się wokół pacjenta Zakład Biofizyki CM UJ

Zasada SPECT Animacja Zakład Biofizyki CM UJ

Zastosowania SPECT Podstawową zaletą metod izotopowych jest badanie czynności narządu: przepływu krwi, filtracji moczu pierwotnego, przepływu żółci w przewodach wątrobowych itp. Zatem, o ile techniki rentgenograficzne lepiej obrazują strukturę narządu, trudno o lepszą technikę diagnostyczną niż metody izotopowe w badaniu funkcji narządów wewnętrznych. Ponadto, badania izotopowe pozwalają niejednokrotnie uniknąć wykonania badań radiologicznych obarczonych ryzykiem powikłań - połączonych z cewnikowaniem naczyń lub podawaniem jodowych środków kontrastowych (arteriografia, cholangiografia, koronarografia, urografia). Szczególnie przydatnymi badaniami izotopowymi z wykorzystaniem techniki SPECT są: Perfuzyjna i wentylacyjna scyntygrafia płuc w ocenie zaburzeń krążenia płucnego, w tym zatorowości płucnej Perfuzyjna scyntygrafia mięśnia sercowego, jako badanie selekcjonujące i poprzedzające koronarografię (angiografia naczyń wieńcowych) Statyczna scyntygrafia wątroby w rozpoznawaniu i nadzorze przebiegu przewlekłego zapalenia wątroby Izotopowe badania nerek w rozpoznawaniu nerkowego tła nadciśnienia Zakład Biofizyki CM UJ

SPECT - kardiologia Zakład Biofizyki CM UJ

Zagadnienie 3 Pozytonowa tomografia emisyjna (PET) Zakład Biofizyki CM UJ

Zadanie 2 Opisz, jakie właściwości musi spełniać promieniowanie wysyłane przez znaczniki stosowane w tomografii PET. Wymień wykorzystywane w PET radio- znaczniki i podstawowe radio-farmaceutyki. Wymień narządy, które mogą być diagnozowane tą metodą. Zakład Biofizyki CM UJ

Oddziaływanie pozytonu (β+) z elektronem (β-) = anihilacja foton  Znikają elektron i pozyton, pojawiają się 2 koincydencyjne fotony (E = 0.511 MeV), rozbiegające się pod kątem 180o Zastosowanie w medycynie: PET Zakład Biofizyki CM UJ

PET/CT Zakład Biofizyki CM UJ

Obrazowanie mózgu w PET

Badanie przewodu pokarmowego Obrazowanie PET/CT Badanie przewodu pokarmowego i układu moczowego Zakład Biofizyki CM UJ

Tomografia rezonansu magnetycznego – podstawy fizyczne Zagadnienie 4 Tomografia rezonansu magnetycznego – podstawy fizyczne Zakład Biofizyki CM UJ

Tomografia RM Tomografia rezonansu magnetycznego = tomografia magnetycznego rezonansu jądrowego Wykorzystuje się fakt posiadania niezerowego momentu magnetycznego przez jądra 1H Zakład Biofizyki CM UJ 20

Zakład Biofizyki CM UJ

Zakład Biofizyki CM UJ

Budowa i zasada działania tomografu rezonansu magnetycznego Zagadnienie 5 Budowa i zasada działania tomografu rezonansu magnetycznego Zakład Biofizyki CM UJ

Zakład Biofizyki CM UJ 24

B0 0.15-3T Częstotliwość rezonansowa zależy od natężenia pola magnetycznego w którym znajduje się próbka. Jeśli na pole B0 nałożymy pole magnetyczne, którego natężenie zmienia się liniowo wzdłuż osi Z (pole gradientowe), to tylko dla jednej płaszczyzny spełniony będzie warunek rezonansu. W ten sposób można wybrać płaszczyznę, którą chcemy zobrazować. 25

Nakładając pola gradientowe w pozostałych kierunkach można wybrać punkt przestrzeni, z którego będzie pochodził sygnał rezonansowy. 26 Zakład Biofizyki CM UJ

Metody prezentacji obrazu w tomografii rezonansu magnetycznego Zakład Biofizyki CM UJ

Zagadnienie 6 Ultrasonografia dopplerowska Zakład Biofizyki CM UJ

Ultrasonografia Dopplerowska Zakład Biofizyki CM UJ 29

Zadanie 3 Proszę wyliczyć prędkość przepływu krwi w naczyniu, gdy przy użyciu głowicy wysyłającej ultradźwięki o częstości 4,5 MHz i ustawionej pod kątem 60o do osi naczynia zmiana częstotliwości fali odbitej wyniesie 300 Hz.

Metody obrazowania w ultrasonografii dopplerowskiej Metoda fali ciągłej (cwD – continuous wave Doppler) Metoda fali impulsowej (pwD – pulse wave Doppler) Zakład Biofizyki CM UJ

Aparat ultrasonograficzny z opcją pomiarów dopplerowskich nakłada na obraz w prezentacji B informację o prędkości przepływu w postaci koloru. Kolor może kodować informację o wartości prędkości i kierunku przepływu (Color Doppler) (czerwony – do sondy, niebieski – od sondy), albo jedynie o wartości prędkości (Power Doppler). W trybie pulsed wave Doppler możliwy jest pomiar prędkości dla wybranego miejsca na obrazie. Wymaga to określenia położenia tego miejsca (bramka) i ręcznego określenia kierunku przepływu krwi. Zakład Biofizyki CM UJ

Color Doppler Zakład Biofizyki CM UJ 33

Power Doppler Zakład Biofizyki CM UJ 34

w diagnostyce obrazowej Zagadnienie 7 Badania kontrastowe w diagnostyce obrazowej Zakład Biofizyki CM UJ

Środki kontrastowe Środki kontrastowe (kontrasty, środki cieniujące) stosowane są w rożnych technikach diagnostyki obrazowej. Ich wybór musi uwzględniać fizykę metody diagnostycznej. Zastosowanie kontrastu musi prowadzić do modyfikacji cechy fizycznej tkanki (najczęściej krwi) istotnej z punktu widzenia danej metody. Zakład Biofizyki CM UJ

Środki kontrastowe - RTG W rentgenografii zastosowanie środków kontrastowych ma najdłuższą tradycję i jest najpowszechniejsze. Środki kontrastujące w rentgenografii mają na celu zwiększenie współczynnika osłabienia promieniowania X badanej tkanki, najczęściej krwi. Z tego powodu powinny zawierać pierwiastki o możliwie największej liczbie atomowej. Stosuje się środki na bazie jodu. Związki jodowe nie są zbyt bezpieczne dla pacjentów i dlatego ostatnio wprowadza się nowe generacje środków kontrastowych tzw. niejonowych. Zakład Biofizyki CM UJ

Środki kontrastowe - RTG W przypadku badania układu krwionośnego i moczowego środki kontrastowe podaje się dożylnie, niekiedy dotętniczo. Dokładna lokalizacja zależy od rodzaju badania. Przykładowo, znane są techniki w których kontrast podaje się cewnikiem w miejsce badania. Przy pomocy kontrastów można badać również układ pokarmowy. Podaje się je wtedy doustnie (siarczan baru – baryt) W badaniu płuc stosuje się technikę polegającą na poprawie kontrastu tkanki płucnej nie poprzez podanie środka cieniującego, ale poprzez głęboki wdech. Powietrze wypełniające płuca obniża ich średni współczynnik osłabienia przez co łatwiej je różnicować w stosunku do otaczających tkanek. Zakład Biofizyki CM UJ

Środki kontrastowe - TK W tomografii komputerowej stosowane są podobne środki cieniujące i techniki ich stosowania jak w rentgenografii, ponieważ tomografia komputerowa działa z zastosowaniem promieniowania rentgenowskiego. Zakład Biofizyki CM UJ

Środki kontrastowe - RM Środki cieniujące stosowane w tomografii rezonansu magnetycznego muszą wpływać na zachowanie się spinów jądrowych w polu magnetycznym. Jest to możliwe, ponieważ lokalne pole magnetyczne jakie odczuwa jądro atomowe zależy od konfiguracji powłok atomu, a to zależy z kolei od składu chemicznego. W TRM stosuje się podawane dożylnie środki cieniujące na bazie gadolinu, manganu, dysprozu i żelaza. Powodują one zmianę tzw. czasów relaksacji podłużnej i poprzecznej. Dzięki temu tkanki zawierające kontrast różnią się od tych, które go nie zawierają. Zakład Biofizyki CM UJ

Środki kontrastowe - USG Kontrasty stosowane w ultrasonografii zmieniają własności tkanek pod względem oddziaływania z wiązką ultradźwiękową. Środki cieniujące w ultrasonografii to mikropęcherzyki gazu zamknięte w otoczkach albuminowych. Podaje się je dożylnie. W badaniach tego typu stosuje się aparaty USG emitujące wiązkę o większej mocy niż w przypadku normalnych badań. Wiązka wprowadza pęcherzyki gazu w drgania i rozrywa otoczki albuminowe. Poza rozpraszaniem wiązki na pęcherzykach gazu wzmacnia się efekty nieliniowe, przez co łatwiejsze jest obrazowanie z zastosowaniem wyższych harmonicznych. 41 Zakład Biofizyki CM UJ

Zagadnienie 8 Mikroskop stomatologiczny Zakład Biofizyki CM UJ

Podstawowe cechy mikroskopu dentystycznego Duże pole widzenia i właściwa jasność pola operacyjnego dzięki zastosowaniu soczewek o znacznej średnicy. Możliwość zastosowania filtrów barwnych uwydatnia zmiany chorobowe. Zmienno-ogniskowe obiektywy o niezbyt dużym powiększeniu oraz wymienne okulary (pow. 5 do 15x) umożliwiają otrzymywanie powiększeń od kilku do ok. 30x. Zastosowanie obiektywów o niewielkim powiększeniu (0,6 do 2x) i zmienna długość tubusu (100 do 250 mm) dają dużą głębię ostrości uwidaczniając wyraźnie kanały zębowe na całej ich długości. Obiektywy znajdujące się w odległości ok. 250 mm od pola operacyjnego, regulowane nachylenie i pozycja mikroskopu dają dentyście dużą swobodę wykonania zabiegu. Zakład Biofizyki CM UJ

Mikroskop stomatologiczny jest nieocenionym narzędziem pracy dentysty umożliwiającym bardzo dokładne diagnozowanie i precyzyjne przeprowadzenie procesu leczenia schorzenia stomatologicznego Mikroskop pozwala na właściwe oświetlenie pola zabiegowego. Dzięki barwie światła zbliżonej do słonecznego oraz powiększeniach od 4.3x do 26.5x, mikroskop ten pozwala na znaczne poprawienie widoczności pola widzenia. Duże powiększenia umożliwiają wykonywanie zabiegów niemożliwych bez wykorzystania mikroskopu. Możliwości: znakomita widoczność pola zabiegowego zwiększenie precyzji pracy podczas leczenia kanałowego lokalizacja oraz opracowanie kanałów korzeniowych odnalezienie ujść dodatkowych kanałów prawidłowe opracowanie kanałów o nietypowej budowie anatomicznej pokonywanie niedrożności w kanale korzeniowym łatwiejsze, szybsze i dokładniejsze opracowanie całego systemu kanałowego zęba ułatwienie preparowania ubytku próchnicowego ułatwienie dostrzeżenia plamek próchnicowych na zębie w trudno dostępnych miejscach usuwanie złamanych narzędzi Zakład Biofizyki CM UJ

Widok bez powiększenia powierzchni żującej zęba Powiększenie 16 x uwidacznia ubytek próchnicowy przedtrzonowca drążący w głąb Prawidłowe wsteczne opracowanie kanału ultradźwiękami Szczelne wsteczne wypełnienie kanału materiałem I R M (powiększenie 25x) Zakład Biofizyki CM UJ