A fotonenergia növelésével csökken az elnyelődés. A röntgendiagnosztika alapjai A csökkenés markánsabb a fotoeffektusra nézve. Kis fotonenergiáknál τ m dominál. τ m markánsan változik az abszorbens rendszámával. τ m λ 3 Z 3 A sugárzás spektrumának változása drasztikusan módosíthatja az elnyelődési folyamatokat. Effektív rendszám Effektív rendszám Z eff 3 n i 1 w Z i 3 i τ Cλ 3 3 m Z eff Z eff 3 n i 1 w Z i 3 i τ Cλ 3 3 m Z eff mi w i m ossz pl. H 2 O w H2 2/18 w O2 16/18 Z eff 7,69 anyag Z eff levegő 7,3 víz 7,7 lágy szövet 7,4 csont 13,8
A gyengülési állandók eltolódása Röntgenkép keletkezése Valtozása a fotonenergiával Változása a rendszámmal Energiatartománya a szövetekben Az áthatoló intenzítás különbözőségeinek megjelenítése τ m ~ 1/E 3 ~ Z 3 1 1 kev σ m Enyhén csökken E- vel κ m Független a rendszámtól.5 5 MeV Enyhén emelkedik E-vel ~ Z 2 5 MeV fölött sugárzásérzékeny lemezen lumineszkáló ernyőn digitalizált képben koponya felvétel mellkasi felvétel Szummációs kép Szummációs kép test film röntgen forrás Különböző mértékű feketedés e μx
Δx 1 Δx 2 Δx 3 μ1 + μ2 + μ3 ) Δx μ 1 μ 2 μ 3 Denzitás e e μ x + μ x + μ 1 1 2 2 3x3 ) e e μx μ1 + μ2 + μ3 ) Δx erről nincs információnk D D lg 1 μ 1 x 1 lg e lg ( μ 1x1 + μ2x2 + 3x1 ) lg e μ D D + D 1 + D2 D3 i D i Kontrasztanyagok alkalmazása Ha a természetes szövetek és környezetük τ Cλ 3 3 m Z eff vagy sűrűségük alapján nem mutatnak különbséget, Z eff ρ (g/cm 3 ) H 2 O 7.7 1 lágy szövetek 7.4 1 csont 13.8 1.7-2. levegő 7.3 1.29-1 -3 megváltoztathatjuk Z eff -et vagy a sűrűséget
Z eff ρ (g/cm 3 ) H 2 O 7.7 1 lágy szövetek 7.4 1 csont 13.8 1.7-2. levegő 7.3 1.29-1 -3 τ Cλ 3 3 m Z eff Kontrasztanyagok alkalmazása nagyobb Z eff Pozitív kontraszt környezetnél nagyobb elnyelés Z eff kontraszt >Z környezet μ kontraszt > μ környezet μ m kontraszt > μ mkörnyezet Pl. jód- vagy bariumvegyületek 56 BaSO4, 53 Negatív kontraszt környezetnél kisebb elnyelés Kettős pozitív + negatív - kontraszt ρ kontraszt < ρ környezet μ kontraszt < μ környezet Z eff Z környezet levegő,co 2
Digital Subtraction Angiography (DSA) Fotonenergia és képminőség U 1 < U 2 < U 3 μ 1 μ 2 kontrasztanyagos natív kontraszt - natív felvétel μ 1 μ 2 Fotonenergia és képminőség U 1 < U 2 Fotonenergia és képminőség U 1 < U 2 (3 kev) (2 MeV) Fotoeffektus 36% % Compton-eff. 51% 99% Pérképződés % 1% Átlagos értékek
Mammográfiában használt sugárzás spektruma Intraorális radiográfia Malignus elváltozás egy mammogramon Molibdén karakterisztikus vonalai Extraorális radiográfia Fogászati panoráma elrendezés A panorámafelvétel során a film és a forrás elfordul a paciens feje körül, és a különböző poziciókból egyedi felvételek sorozatát készíti.
Fogászati panoráma elrendezés Fogászati panoráma elrendezés A felvételek egy fílmre való rögzítése hozza létre a maxilla és mandibula átfogó leképezését. Fontos a fej pontos pozicionálása Rétegfelvétel hagyományos tomográfia sugárforrás sugárforrás kijelölt réteg detektor detektor O pont vetülete Mindig ugyanott Elmozdulás a jelzett irányban A kiválasztott réteg képe látszik élesebben
Számítógépes rétegfelvétel CT - computed tomography Szummációs kép Rétegfelvételek Godfrey Hounsfield 1979 Orvosi Nobel-díj Allan Cormack emlékeztetőül Matemetikai megközelítés egy egyszerű példán Δx μ 1 μ 2 μ 3 Δx μ 1 μ 2 μ 3 μ 4 e e μ 1 + μ 2 ) Δx μ 3 + μ 4 ) Δx e μ1 + μ2 + μ3 ) Δx e μ 1 + μ 3 ) Δx e μ 1 + μ 4 ) Δx 4 független egyenlet 4 ismeretlennel
Ehhez új mérési elrendezés szükséges Első generációs CT működése Kétdimenziós metszet kétdimenziós leképezése k e Σμ ) Δx μ i : az egymás mögötti ik letapogatott réteg röntgencső keskeny sugárnyaláb térfogatelemek gyengítési állandója letapogatott réteg vastagsága lg lg eδx n i 1 μ ik detektor k-adik pozíció Első generációs CT működése objektum digitális kép letapogatott réteg röntgencső keskeny sugárnyaláb transzláció röntgencső röntgencső letapogatott réteg vastagsága elfordulás detektor keskeny sugárnyaláb Egymást követő detektálási pozíciók detektor röntgencső detektor Voxel : volume element / térfogatelem Pixel : picture element / képelem detektor A pixel tulajdonságai (pl. szürkesége, színe) megfeleltethető a voxel meghatározott fizikai tulajdonságának.
A kép rekonstrukciója denzitásmátrix A kép rekonstrukciója visszavetítéssel tárgy Hounsfield-egységek alapján H CT μ μ 1 μ viz viz kép Hounsfield-skála víz máj zsír csont A kép rekonstrukciója CT generációinak fejlődése első generáció második generáció tárgy kép szűrt kép Egy detektor Haladás és elfordulás Párhuzamos sugarak Több detektor Haladás és elfordulás Enyhe legyezőnyaláb
CT generációinak fejlődése harmadik generáció negyedik generáció második generáció negyedik generáció Számos detektor Csak elfordulás Széles legyezőnyaláb Rögzített detektorgyűrű Csak a sugarforrás elfordulása Széles legyezőnyaláb 5 perc 2 másodperc CT készülék CT-felvételek minőségi fejlődése év felvételi idő (s/felvétel) rétegvastagság (mm) rétegek száma 198 1 1 25-3 1985 5 8-1 3-45 199 1 3-5 1 1995,75 3 1 1999,5 1-3 22 23,4,5-,75 4-12 24,33,5-,75 6-25
A tárgy 3D rekonstrukciója CT 3D rekonstrukció sok egy dimenziós adatfelvétel síkok denzitásmátrixa 3D rekonstrukció A detektor és a forrás forgása mellett a test is mozog. A mérési adatok egy spirál mentén származnak. A számítógép ezekből az adatokból rekonstruálja első lépésben a szeleteket. Pontosabb 3D rekonstrukció Spirál CT Röntgensugárzás detektálása fotófilm szcintillátorok gázionizációs detektorok félvezető eszközök
Képalkotás Fotografikus módszer Képalkotás Konvencionális fluoroszkópia világos sötét sötét világos Pl.ZnS előnye: nincs előhívási idő röntgenkontroll mellett végzett manipuláció hátránya: nagy sugárterhelés gyenge fény Elektronikus röntgenkép-erősítő Digitális technika előnyei digitalizálható kép kisebb segárterhelés röntgenkontroll mellett végzett manipuláció digitalizálható kép kisebb segárterhelés röntgenkontroll mellett végzett manipuláció digitális utófeldolgozás: kontraszt, nagyítás, szűrés, stb. képekkel végezhető műveletek elektronikus képtárolás, továbbítás
Kapcsolódó fejezetek: Damjanovich, Fidy, Szöllősi: Orvosi Biofizika VIII. 3.1 VIII.4.3 3.1.1 3.1.2