Αρχές λειτουργίας απεικονιστικών μηχανημάτων Παραγωγή Ιατρικής Εικόνας

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Αρχές λειτουργίας απεικονιστικών μηχανημάτων Παραγωγή Ιατρικής Εικόνας"

Καλλικράτης Βαρουξής
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Αρχές λειτουργίας απεικονιστικών μηχανημάτων Παραγωγή Ιατρικής Εικόνας 2. Μαγνητική Τομογραφία, Υπέρηχοι Παναγιώτης Τσίγκανος ΕΔΙΠ Κλινικό Εργαστήριο Ακτινολογίας

2 Μαγνητική Τομογραφία MRI Magnetic Resonance Imaging Βασίζεται στο φαινόμενο του Μαγνητικού Πυρηνικού Συντονισμού (NMR) των πυρήνων 1 Η NMR Nuclear Magnetic Resonance

3 NMR-Πρωτόνια και μαγνητική ροπή (spin) Υδρογόνο

4 NMR-Πρωτόνια και μαγνητική ροπή (spin)

5 NMR-Πρωτόνια και μαγνητική ροπή (spin) Νερό Γλυκόζη Ελεύθερα Λιπαρά Οξέα

6 Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός - NMR Εφαρμογή εξωτερικού κύριου μαγνητικού πεδίου Β 0 Μεταπτωτική κίνηση συχνότητας Larmor Εφαρμογή παλμού διέγερσης Β 1 Διέγερση και Συντονισμός Χαλάρωση (Διαμήκης και Εγκάρσια) Σήμα NMR

7 NMR Χωρίς εξωτερικό μαγνητικό πεδίο ΟΛΙΚΗ ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΡΟΠΗ = 0

8 NMR Εφαρμογή Κύριου Μαγνητικού Πεδίου Β 0

9 NMR Εφαρμογή Κύριου Μαγνητικού Πεδίου Β 0 Διαχωρισμός Πληθυσμών Στα 1,5 Τ, τα 44 επιπλέον πρωτόνια (στα 10 7 ) δημιουργούν το σήμα NMR

10 NMR Εφαρμογή Κύριου Μαγνητικού Πεδίου Β 0 Μεταπτωτική Κίνηση Συχνότητα Larmor f = γβ 0

11 NMR Εφαρμογή Κύριου Μαγνητικού Πεδίου Β 0 Γυρομαγνητικός Λόγος γ (MHz/Tesla) Μαγνητική Επαγωγή (Tesla) Συχνότητα Larmor (MHz) 1 42, , ,74 1,5 63,87

12 NMR Εφαρμογή Κύριου Μαγνητικού Πεδίου Β 0 Ολικό Διάνυσμα Μαγνήτισης Κατάσταση Χαμηλής Ενέργειας Κατάσταση Υψηλής Ενέργειας

13 NMR Εφαρμογή Κύριου Μαγνητικού Πεδίου Β 0 Κατάσταση Ισορροπίας (equilibrium) Επιμήκης Μαγνήτιση Μ z = Μ 0

14 NMR Εφαρμογή Κύριου Μαγνητικού Πεδίου Β 0 Γεωμετρία Διανύσματος Μαγνήτισης

15 NMR Εκπομπή Παλμού Διέγερσης Β 1 Διέγερση Επιμήκης Μαγνήτιση

16 NMR Εκπομπή Παλμού Διέγερσης Β 1 Συντονισμός Εγκάρσια Μαγνήτιση

17 NMR Εκπομπή Παλμού Διέγερσης Β 1 Συντονισμός Εγκάρσια Μαγνήτιση FID FID: Free Induction Decay (Ελεύθερη Επαγωγική Εξασθένηση)

18 NMR Χαλάρωση Εγκάρσια Εξασθένηση (Χαλάρωση Σπιν-Σπιν,Χαλάρωση Τ2)

19 NMR Χαλάρωση Επιμήκης Ανάκαμψη (Χαλάρωση Σπιν-Πλέγματος, Χαλάρωση Τ1)

20 NMR Χαλάρωση Ολική Χαλάρωση Επιστροφή στην Ισορροπία FID

21 1,0 NMR Χαλάρωση Χρόνος Ανάκαμψης Τ1 0,8 Μ z /M 0 0,6 0,4 M z (t) = M 0 (1 e,,,,,, ) M z (t) = M 0 (1 e ) 0,2 0, Χρόνος (ms)

22 1,0 NMR Χαλάρωση Χρόνος Εξασθένισης Τ2 0,8 Μ XY /M 0 0,6 0,4 M XY (t) = M 0 e 0,2 0, Χρόνος (ms)

23 Επιβάρυνση με Τ2 (T2 weighting) a

24 Επιβάρυνση με Τ2 (T2 weighting) b

25 Επιβάρυνση με Τ2 (T2 weighting) c

26 Επιβάρυνση με Τ2 (T2 weighting) d

27 Επιβάρυνση με Τ2 (T2 weighting) e

28 Επιβάρυνση με Τ1(T1 weighting) a

29 Επιβάρυνση με Τ1(T1 weighting) b

30 Επιβάρυνση με Τ1(T1 weighting) c

31 Επιβάρυνση με Τ1(T1 weighting) d

32 Σύνοψη βεβαρυμμένων εικόνων Τ1: Ανατομική πληροφορία, λίπος=έντονο, Λευκή ουσία=ανοικτό γκρι, Φαιά ουσία=γκρι, ΕΝΥ=μαύρο Τ2: Λειτουργική πληροφορία, νερό/υγρά=έντονο, ΕΝΥ=έντονο, Φαιά ουσία=γκρι, Λευκή ουσία=σκούρο γκρι Φαιά ουσία Λευκή ουσία ENY T2 T1 PD

33 Εντοπισμός σήματος NMR στις 3 διαστάσεις a

34 Εντοπισμός σήματος NMR στις 3 διαστάσεις Πηνία Κλίσης Πεδίου b

35 Εντοπισμός σήματος NMR στις 3 διαστάσεις Επιλογή τεμαχίου (slice select)

36 Εντοπισμός σήματος NMR στις 3 διαστάσεις Κωδικοποίηση Φάσης (phase-encoding) Διαφορά φάσης

37 Εντοπισμός σήματος NMR στις 3 διαστάσεις Κωδικοποίηση Συχνότητας (frequency encoding) a

38 Εντοπισμός σήματος NMR στις 3 διαστάσεις Δημιουργία εικόνας a

39 Διάγραμμα Ακολουθίας Παλμών Παλμός RF Κλίση Επιλογής Τεμαχίου G SS Κλίση Κωδικοποίησης Φάσης G PE Κλίση Κωδικοποίησης Συχνότητας G FE Σήμα NMR Χρόνος

40 Ακολουθίες Παλμών Δύο «οικογένειες» Ακολουθιών παλμών: Spin-Echo (SE): Ηχούς Σπιν Gradient Echo (GRE): Ηχούς Κλίσης

41 Spin Echo (SE) Παραγωγή εικόνων βεβαρυμένων από Τ1, Τ2 και PD. Αντισταθμίζει τις αιτίες χαλάρωσηςτ2* (πλην σπιν-σπιν).

42 Gradient Recall Echo (GRE) Παραγωγή εικόνων βεβαρυμένων από Τ1, Τ2* και PD. Ταχύτερη από SE

43 Σύγκριση SE - GRE SE GRE

44 Inversion Recovery (Ανάκαμψη από αντιστροφή) Τεχνική που χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με κάποια άλλη ακολουθία (πχ SE). Επιτρέπει την καταστολή του σήματος από συγκεκριμένους ιστούς, πχ Καταστολή λίπους με STIR Καταστολή νερού με FLAIR

45 STIR Short TI Inversion Recovery Μετωπιαία βεβαρυμμένη από Τ1 εικόνα γονάτου Μετωπιαία STIR εικόνα γονάτου με καταστολή λίπους

46 FLAIR Fluid-Attenuated Inversion Recovery Εγκάρσια βεβαρυμμένη από Τ2 SE εικόνα με αλλοιώσεις λευκής ουσίας στο ΑΡ κροταφικό λοβό Εγκάρσια βεβαρυμμένη από Τ2 FLAIR εικόνα με καταστολή ΕΝΥ, δείχνει καθαρότερα τις αλλοιώσεις στο ΑΡ κροταφικό λοβό

47 Οργανολογία

48 Οργανολογία- Ο κύριος μαγνήτης (main magnet) Κυλινδρικός υπεραγώγιμος Υγρό He (4 o K) 1 3 Tesla Ανοικτού τύπου μόνιμου μαγνήτη 0,2 0,7 Tesla Διπολικού Ηλεκτρομαγνήτη Υπαραγώγιμου ή μη 0,5 1,2 Tesla

49 Οργανολογία- Τα πηνία κλίσης (gradient coils) Τα πηνία κλίσης παράγουν το χαρακτηριστικό ήχο της εξέτασης, λόγω της δύναμης Lorenz

50 Οργανολογία- Τα πηνία ΡΣ (RF coils) Ολόσωμα πηνία ενσωματωμένα στη σήραγγα/τράπεζα Εκπέμπουν τους παλμούς RF Μπορούν να λαμβάνουν το σήμα NMR

51 Οργανολογία- Τα πηνία ΡΣ (RF coils) Επιφανειακά πηνία, γραμμικής ή κυκλικής πόλωσης (CP) Μπορούν να εκπέμπουν τους παλμούς RF Λαμβάνουν το σήμα NMR Παράλληλης απεικόνισης, φασιδοτούμενες συστοιχίες

52 Πηγές Πληροφοριών

53 Πηγές Πληροφοριών

54 Πηγές Πληροφοριών

55 Πηγές Πληροφοριών Boyle, G.E., Ahern, M., Cooke, J. et al, An interactive taxonomy of MR imaging sequences. Radiographics. 2006;26:e24.

56 Πηγές Πληροφοριών

57 Πηγές Πληροφοριών

58 Υπέρηχοι

59 Υπέρηχοι Διαμήκη ηχητικά κύματα, συχνότητας 1-12 ΜHz Διαμήκες κύμα Ταχύτητα του ήχου c = λ f Μαλακοί ιστοί c=1540 m/s λ= 0,13-1,5 mm

60 Παλμός υπερήχων Πίεση Απόσταση

61 Ακουστική Εμπέδηση Ζ Ζ = ρ c Ιστός Ζ (rayls) Αέρας 0, Πνεύμονες 0, Λίπος 1, Νερό 1, Νεφροί 1, Αίμα 1, Ήπαρ 1, Μύες 1, Οστούν κρανίου 7, rayl =1 kg/(m 2 s)

62 Αλληλεπιδράσεις με ιστούς

63 Ανάκλαση Χαμηλή εμπέδηση Υψηλή εμπέδηση Υψηλή εμπέδηση Χαμηλή εμπέδηση Απόσταση Απόσταση

64 Ανάκλαση

65 Ανάκλαση

66 Διάθλαση Από χαμηλότερο Ζ σε υψηλότερο Ζ Από υψηλότερο Ζ σε χαμηλότερο Ζ

67 Διάθλαση

68 Σκέδαση

69 Ακουστική Εξασθένηση = Απορρόφηση (θερμότητα) + Σκέδαση (θόρυβος) Ιστός Νερό 0,0002 Αίμα 0,18 Μαλακοί Ιστοί 0,3-0,8 Εγκέφαλος 0,3-0,5 Ήπαρ 0,4-0,7 Λίπος 0,5-1,8 Λείος Μύς 0,2-0,6 Τένοντες 0,9-1,1 Συμπαγές Οστούν Πνεύμονας 40 Συντελεστής 1ΜΗz (db/cm)

70 Ακουστική Εξασθένηση = Απορρόφηση (θερμότητα) + Σκέδαση (θόρυβος)

71 Εξασθένηση

72 Ηχογένεια

73 Παραγωγή Ανίχνευση Υπερήχων Πιεζοηλεκτρικοί κρύσταλλοι Εκπομπή Λήψη

74 Ηχώ Παλμών (pulse-echo) Χρόνος Απόσταση εμποδίου r= τ=χρόνος ηχούς

75 Τρόποι λειτουργίας Χρόνος(απόσταση)

76 Σχηματισμός εικόνας Γραμμική συστοιχία Κυρτή συστοιχία Φασιδοτούμενη συστοιχία

77 Γραμμική Συστοιχία (Linear Array)

78 Σχηματισμός εικόνας Κυρτή συστοιχία Γραμμική συστοιχία

79 Φασιδοτούμενες Συστοιχίες Σάρωση Εστίαση δέσμης

80 Φασιδοτούμενες Συστοιχίες Ανάκλαση Δέσμης Σκέδαση Δέσμης

81 Δέσμες

82 Κεφαλές Υπερήχων

83 Απεικόνιση πραγματικού χρόνου Απεικόνιση Μ-mode

84 Doppler Υπερήχων Μετατόπιση συχνότητας Doppler f D =2f 0 cosθ v f 2 f 0 D c cos Σήμα Doppler

85 Doppler Υπερήχων Κίνηση σκεδαστή προς πηγή Κίνηση σκεδαστή μακριά από πηγή

86 Doppler Υπερήχων

87 Doppler Υπερήχων

88 Doppler Υπερήχων Doppler Κοιλιακής Αορτής

89 Έγχρωμο Doppler - Triplex Ιχνηλάτηση Κοκκίδων (speckle tracking) + Φασματικό Doppler

90 Απεικόνιση Ισχύος Doppler (Power Doppler Imaging)

91 Doppler ιστών (Doppler Tissue Imaging) Ιχνηλάτηση Κοκκίδων (speckle tracking)

92 Τρισδιάστατη Απεικόνιση Έμβρυο ΤΕΕ 3Δ Τριγλώχινη βαλβίδα

93 Ενδαγγειακός Υπέρηχος IVUS Intravascular Ultrasound

94 Διακρανιακός Υπέρηχος MCA: Μέση εγκεφαλική αρτηρία PCA: Οπίσθια εγκεφαλική αρτηρία ACA: Πρόσθια εγκεφαλική αρτηρία P: σκέλη της παρεγκεφαλίδος

95 Πηγές Πληροφοριών

96 Πηγές Πληροφοριών

97 Πηγές Πληροφοριών

98 Πηγές Πληροφοριών

99 Πηγές Πληροφοριών

100 Πηγές Πληροφοριών

101 Πηγές Πληροφοριών

102 Πηγές Πληροφοριών

103 Πηγές Πληροφοριών

104 Πηγές Πληροφοριών

105 Βιβλίο αναφοράς

106 Dr Παναγιώτης Τσίγκανος, MSc, PhD Εργαστηριακό Διδακτικό Προσωπικό Κλινικό Εργαστήριο Ακτινολογίας Κτήριο Κλινικών Λειτουργιών Πτέρυγα Γ, 1 ος όροφος, Γραφείο Γ Τηλ: tsiganos@upatras.gr

Σχετικά έγγραφα

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΕΡΗΧΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΥΠΕΡΗΧΩΝ 1. Η Doppler σάρωση έχει τη δυνατότητα να προσδιορίσει: α) Το βάθος της κινούμενης διεπιφάνειας. β) Την ταχύτητα της κινούμενης διεπιφάνειας. γ) Την κατεύθυνση της κινούμενης