24/04/ Röntgenabszorpciós CT

Átírás

1 CT ésmri Röntgenabszorpciós CT 1

2 Élettani és Orvostudományi Nobel díj Allan M. Cormack, Godfrey N. Hounsfield Godfrey N. Hounsfield Born:28 August 1919, Newark, United Kingdom Died: 12 August 2004, Kingston upon Thames, United Kingdom Az első CT készülék építése 1971-ben. Allan M. Cormack Born:23 February 1924, Johannesburg, South Africa Died: 7 May 1998, Winchester, MA, USA A CT elméleti hátterének kidolgozása( ). Alapelvek A rtg-cső forog a beteg körül. A detektorok a sugárzás gyengülését mérik különböző szögekből. A detektorok egy számítógéphez csatlakoznak. Az adatfeldolgozás megfelelő algoritmus szerint történik. Az egyedi abszorpciós együtthatókat tükröző térbeli eloszlás ábrázolódik. Rtg-kép: szummációs kép = az egyedi térfogatelemek összességének eloszlását megjelenítő felvétel. CT kép: az egyedi térfogatelemek sugárzást elnyelő képességének (µ: abszorpciós együttható) egyedi eloszlását megjelenítő felvétel. 2

3 III. generációs CT készülék A rtg-cső és a detektor is forog. Legyező alakú nyaláb (30-60 ) a beteg teljes lefedésére. 1 szekundumos szkennelési idő. Kitűnő rekonstrukciós és felbontó képesség. Intenzitás gyengülés = ( ) = Az i-ik térfogatelem gyengítési képessége µ = abszorpciós együttható = azegyeditérfogatelemekszélessége 3

4 Intenzitás gyengülés A=8 B=6 C=2 D=4 I 1 =14 I 2 =6 I 6 =8 I 5 =10 I 4 =10 I 3 =12 I 1 = A+B I 2 = C+D I 3 = A+D I 4 = B+D I 5 = A+C I 6 = B+C I 4 I 3 = B+D-A-D = B-A I 1 = A+B I 1 = A+(I 4 I 3 +A)= I 4 I 3 +2A I 1 I 4 + I 3 = A = =8 2 A CT készülékek fejlődése A legújabb készülékek az V. generációs Spirál CT készülékek. A rtg- cső 360 fokban forog a beteg körül míg az asztal mozog a felvétel készítése alatt. Nagyszámú detektor együttes használata (akár 14,600 detektor 1.25mm szélességgel) egy szkenneléshez tartozó szeletek száma nő. Csökkent a felvételek elkészítésének ideje (50ms 5min.). 4

5 Jó kontraszt 3D-s információ Előnyök és hátrányok Rosszabb képminőség a hagyományos rtg képpel összevetve. Magas sugárterhelés (akár X) a hagyományos rtg felvételekkel összevetve. MRI (Magnetic Resonance Imaging) 5

6 Élettani és Orvostudományi Nobel díj Paul C. Lauterbur, Sir Peter Mansfield Sir Peter Mansfield Born: 9 October 1933, London, United Kingdom Paul C. Lauterbur Born: 6 May 1929, Sidney, OH, USA Died: 27 March 2007, Urbana, IL, USA Mágnesesség Az olyan mezőt, amelyet mozgó töltések keltenek, és amely csak mozgó töltésre fejt ki erőt, mágneses mezőnek nevezzük. A mágnese mező erősségének mértékegysége: Tesla(T)vagyGauss(G;1T=10000G) A mágneses mező erőssége MRI készülékben akár3tislehet. AFöldmágnesesmezejénekereje~1G. 6

7 A hidrogén atommagjának mágneses momentuma(proton) + Páratlan számú protont tartalmazó atommagok MR jelet adnak. pl. Hidrogén 1, Szén 13, Fluor 19, Foszfor 31, Nitrogén 15, Oxigén 17, Nátrium 23). A hidrogén atom MRI használatának indokai: nagy mennyiségben fordul elő az emberi szervezetben (pl. víz és zsír) egyedüli protonja megfelelően nagy mágneses momentummal bír. Protonok mágneses momentumának térbeli elrendeződése külső mágneses térben. B 0 7

8 Protonoktérbelielrendeződése: klasszikus elmélet A mágneses momentumok iránya alapján. parallel antiparallel Eredő magmágneses vektor Protonoktérbelielrendeződése: kvantum elmélet Azatommagkülönbözőenergia szintjeialapján(multiplicitás). = ν= 2 = ħ 8

9 Boltzman-egyenlet Boltzman eloszlás hőmérsékleti egyensúly esetén Boltzman eloszlás = = ħ B 0 P α T P α Mágneses Energia Hőenergia Protonok térbeli elrendeződése A hidrogén két energiaszintet foglalhat el magas vagy alacsony (antiparallel vagy parallel). A hőmérséklet alapvetően befolyásolja a magas vagy alacsony energiaszinten lévő magok arányát. A külső mágneses tér irányával párhuzamos atommagok aránya nagyobb mint az antiparallel elrendeződésűek aránya. Ennek eredménye az eredő magmágneses vektor mely a külső mágnses térrel egyező irányba mutat. Ha növeljük a külső térerő nagyságát nő a különbség ( E) az egyes energia szintek között nő a parallel elhelyekedő magok aránya Az alacsony energiaszinten lévő populáció aránya nő míg a magasabb energiaszinten lévő populáció aránya csökken az eredő magmágneses vektor nagysága nő. 9

10 Larmor-precesszió Frequency (MHz) Mágneses Térerő(Tesla) =2 ν= γ: giromágneses faktor(for 1 H γ= MHz/T) Rezonancia Energiaátadás akkor, ha egy objektumot a saját frekvenciájával megegyező frekvenciájú behatás ér. MRI során RF impulzusokat használunk gerjesztés Az eredő magmágneses vektor elbillen Fázis koherencia RF 10

11 Relaxáció és a jel fogadása Rádó frekvenciás jel rögzítése vevő tekercs: az eredő magmágneses momentum változását méri (M) kiolvasási idő (~ ms) relaxáció: az RF jel be és kikapcsolása után a minta mágneses tulajdonsága visszatér az eredeti állapotba longitudinális magnetizáció T 1 jel felépülése (visszarendeződés) Tranzverzális magnetizáció T 2 jel csökkenése (fázis- koherencia elvesztése) Az MRI képalkotást befolyásoló fő tényezők ρ: proton sűrűség T 1 relaxációsidő T 2 relaxációsidő 11

12 Térbeli helyzet meghatározása Mágneses térerő grádiensek alkalmazása (x,y,z) Az egyes szeletekhez tartozó frekvenciákkal történő gerjesztés (z). Tájékozódás a kiválasztott szeleteken belül (x,y): Frekvencia kódolás Fázis kódolás Vége! 12