Morfológiai képalkotó eljárások CT, MRI, PET

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Morfológiai képalkotó eljárások CT, MRI, PET"

Mátyás Hegedűs
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Morfológiai képalkotó eljárások CT, MRI, PET Kupi Tünde Röntgen 19. sz. vége: Röntgen abszorbciós mechanizmusok: - Fotoelektromos hatás - Compton-szórás - Párkeltés Kép: Röntgenabszorbancia DE! szummációs kép 1

2 CT Történelem 1972 Godfrey Hounsfield Allan Cormack 1979 Orvostudományi Nobel-díj Siretom fej szkenner (1974) 128x128 felvétel a Siretom készülékkel (1975) CT alapelvek I; egy kiválasztott réteget különböző irányokból fókuszált röntgennyalábbal besugárzunk (a detektor a sugárforrással együtt mozog) II; az egymástól független mérésekből kapott képpontok száma lehetővé teszi a választott réteg fizikai paramétereinek megjelenítését. III; Miután elég információt gyűjtöttünk a különböző rétegekről egy 3D-s képrekonstrukcióval lehet a kívánt területet megjeleníteni. 2

3 Mért érték: Intenzitás I = I e o μδx Δx: a legkisebb rétegvastagság, amit még mérni lehet (a röntgennyaláb keresztmetszetétől függ) Számolt érték: denzitás, attenuációs együttható (sugárgyengítési) Attenuációs együttható: μ = 1 Δx ln I I o μ = 1 ln Δx I I Az abszorbció mértékét adja meg állandó rétegvastagságnál. o 3

4 Az intenzitás értékek mérése egy voxel-ben Voxel (térfogat egység) Volume + pixel μ 11 μ 12 μ 13 μ m = μ ij i-ik sor j-ik oszlop Denzitásmátrix Képmátrix μ11 μ = μ21 μ31 μ μ μ μ13 μ 23 μ 33 b B = b b b b b b b b Rtg. sugár Különböző denzitásértékek Szummációs kép 4

5 Hounsfield-skála N CT =1000 μ μ w μ w µ: voxel attenuációs együtthatója µ w : víz attenuációs együtthatója N CT /HU: Hounsfieldegység (szövetsűrűség egysége a ct-képeken) csont lép hasnyálmirigy vese vér szív máj belek tumor húgyhólyag emlő zsír levegő tüdő mellékvese Pásztázás I I. generáció Egy mozgó forrás Egy mozgó detektor II. generáció Egy mozgó forrás Keskeny legyező alakú nyaláb Több mozgó detektor Transzlációs-rotációs detektálás 5

6 Pásztázás II III-IV. generáció Egy mozgó forrás Széles legyező alakú nyaláb Sok, körkörösen elhelyezett detektor mérőüreg nyitott mérőüreg Az első CT : Hounsfield 1969 eljárás: pencil beam (egy-egy tűsugár) elv: transzlációs-rotációs Detektor: 1 db Sugárforrás: Amerícium 95 Felvétel ideje: 9 nap (képrekonstrukció: 2,5 h; Computer EMI) 6

7 Új CT fejlesztések, irányzatok Spirális CT Virtuális endoszkópia 3D rekonstrukció Angiográfia MRI Magnetic Resonance Imaging 7

8 Magspinnel rendelkező magok: elemi mágnesek Mágneses momentum: μ i = γl γ=giromágneses hányados L=magspin Mágneses tér hiányában: elemi mágnesek orientációja random Mágneses térben: elemi mágnesek orientálódnak B 0 paralel antiparalel 8

9 Mágneses térben t a spinek a mágneses m térert rerősség-vektor (H) iránya körül k l forognak precessziós s mozgás B 0 M Precessziós vagy Larmor- frekvencia: ω 0 = γb 0 B μ H = 0 Zeeman-felhasadás: Mágneses térben az energiaszintek felhasadnak: B 0 parallel E E ΔE E 2 E 1 hν antiparallel B 0 B ΔΕ = hν ~B Minél l erősebb a mágneses m tér, t annál l nehezebben térnek t át t a spinek alapállapotb llapotból l gerjesztett állapotba. 9

10 Gerjesztés Az parallel állapotból antiparallel állapotba való átfordításhoz energiát kell közölnünk. Ezt elektromágneses sugárzással érjük el, melynek frekvenciája megegyezik a Larmor- frekvenciával. Így jön létre rezonancia az összmágneses vektor mozgása és a gerjesztés között. Rezonanciafeltétel: B 0 M parallel antiparallel ΔE = hν M: Eredő mágnesség T 1 vagy longitudinális spin-rács relaxáció E z E 2 E 1 M Z M M M z létrejötte y elemi mágnes (proton) és környezete közötti kölcsönhatásra utal x M z t 10

11 T 2 vagy transzverzális vagy spin-spin relaxáció E z E 2 E 1 n 1 = n 2 x M= M xy y M xy lecsengése elemi mágnesek (protonok) közötti kölcsönhatásra utal M xy Tipikus relaxációs idők: T 1 ~ 1 s T 2 < 100 ms t Paul C. Lauterbur (1929-) 1971: térbeli felbontású NMR kidolgozása (Nobel-díj) Az MRI feltalálója: Raymond V. Damadian (1936-) 1970: rákos szövetben megnyúlt relaxációs idők 1972: in vivo 3D NMR elvi kidolgozása 1977: első emberi MRI felvétel 11

12 MRI technika MRI felvétel: a test térfogategységei (voxelei) pixelben ábrázolva. A pixelt meghatározó fizikai paraméterek lehetnek a protonsűrűség, és a relaxációs idők. y H x z ω φ 12

13 Grádiens mágneses tér (x,y,z térben változó) Rezonancia csak ebben a síkban hν hν E H z Minden koordinátához más-más lesz a rezonanciafrekvencia: Más-más frekvenciájú EM sugárzással lehet gerjeszteni. H Egy megfelelő mágneses térgrádienssel az x,y,z tengelyek mentén meg lehet határozni a protonsűrűséget az egyes voxelekben.. A pixelhez tartozó fizikai paraméter a proton, ill. spin-sűrűség. Egy térgrádienst hozunk létre a z-tengely és az x- tengely mentén: kiválasztunk egy réteget Elektromágneses energiaimpulzussal az M z ill. az M xy -t al kibillentjük és detektáljuk az alapállapotba való visszatérést E E 2 E 1 x z M= M z y E z A pixeleknek megfelelő fizikai paraméterek a relaxáci ciós s idők. E 2 E 1 n 1 = n 2 x M= M xy y 13

14 Computeres utómunka Kontrasztképzés Prímér kép A molekulák kémiai eltolódása révén (pl. O 2 a vízben, illetve a zsírszövetben) Paramágneses fémionok felhasználásával a környezettől eltérő relaxációs idejű szöveteket lehet vizsgálni Különböző impulzus-szekvenciák használatával a szövetek közti különbséget lehet fokozni. Átdolgozott kép Kontrasztok T 1 -súlyozott T 2 -súlyozott Proton ill. spinsúlyozott Lágyszöveti daganatok Anatómiai részletek kihangsúlyozhatók 14

15 Magnetic Resonance Angiography (MRA) Functional MRI (fmri) BOLD MRI Oxi- és dezoxi- Hemoglobin közti magmágneses különbségeken alapszik Arterial Spin Labeling (ASL) Positron emissziós tomográfia Detektor 18 F (pozitron emitter) γ foton (0.51 MeV) pozitron (β + ) elektron (e - ) Detektor γ foton (0.51 MeV) NB: annihilációs sugárzás impulzusmegmaradás 15

16 PET: Tomográfiás képalkotás Képi szeletek Típusos voxel (3D képi elem): 8 mm x 8 mm x 14 mm Agyi cukoranyagcsere vizsgálata PET-tel 16

17 Különbözô 3D képi információk fedésbe hozása Közös fiduciális (referencia) pontok alapján + MRI PET = 17

Hasonló dokumentumok

24/04/ Röntgenabszorpciós CT

24/04/ Röntgenabszorpciós CT CT ésmri 2012.04.10. Röntgenabszorpciós CT 1 Élettani és Orvostudományi Nobel díj- 1979 Allan M. Cormack, Godfrey N. Hounsfield Godfrey N. Hounsfield Born:28 August 1919, Newark, United Kingdom Died: 12