Morfológiai képalkotó eljárások CT, MRI, PET

Hasonló dokumentumok
24/04/ Röntgenabszorpciós CT

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

Biomolekuláris szerkezeti dinamika

MRI áttekintés. Orvosi képdiagnosztika 3. ea ősz

Mágneses rezonanciás képalkotás AZ MRI elve, fizikai alapok

M N. a. Spin = saját impulzus momentum vektor: L L nagysága:

A röntgendiagnosztika alapjai

NMR, MRI. Magnetic Resonance Imaging. Times, október 9 MRI

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

A röntgendiagnosztika alapjai

Times, október 9 MRI

A nehézfémek növényi vízháztartásra gyakorolt hatásának vizsgálata Mágneses Rezonancia készülékkel. Készítette: Jakusch Pál Környezettudós

Rádióspektroszkópiai módszerek

PET gyakorlati problémák. PET rekonstrukció

Drug design Képalkotó eljárások a gyógyszerkutatásban Dr. Kengyel András GK, SPECT, PET, fmri, UH, CT, MRI Doppler UH

Orvosi tomográkus képalkotás/ct technika alapja

Magmágneses rezonancia (NMR) és elektronspinrezonancia (ESR) alapjai

Az NMR képalkotás alapjai. Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK

CT/MRI képalkotás alapjai. Prof. Bogner Péter

Röntgendiagnosztikai alapok

Röntgendiagnosztika és CT

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Mágneses módszerek a műszeres analitikában

Az MR(I) módszer elve. Dr.Fidy Judit 2012 március 7

Röntgen kép és Komputer tomográf (CT) Bevezető. Ujfalusi Zoltán Március 8. PTE ÁOK Biofizikai Intézet

Alkalmazott spektroszkópia Serra Bendegúz és Bányai István

Az MR(I) módszer elve. Az MR(I) módszer. (Nuclear) Magnetic Resonance Imaging mag (atommag) mágneses rezonancia alapu képalkotó módszer

A röntgensugárzás keltése Fékezési vagy folytonos Rtg sugárzás. Röntgensugárzás. A röntgensugárzás elektromágneses sugárzás

Magmágneses rezonancia. alapjai. Magmágneses rezonanciához kapcsolódó Nobel-díjak. γ N = = giromágneses hányados. v v

Diagnosztikai röntgen képalkotás, CT

Medical Imaging Mágneses rezonancia (MR, MRI, NMR) x B. Makroszkopikus tárgyalás

Képrekonstrukció 3. előadás

Mágneses módszerek a mőszeres analitikában

Hogyan bírhatjuk szóra a molekulákat, avagy mi is az a spektroszkópia?

palkotás alapjai Bányai István Kolloid- és Környezetkémiai Tanszék DE, TEK

Röntgensugárzás 9/21/2014. Röntgen sugárzás keltése: Röntgen katódsugárcső. Röntgensugárzás keletkezése Tulajdonságok Anyaggal való kölcsönhatás

A GYULLADÁSOS BÉLBETEGEK EURÓPAI NAPJA május 23. szombat Petıfi Sándor Mővelıdési Ház (1103 Budapest, Kada u )

Dóczy-Bodnár Andrea október 3. Magmágneses rezonancia (NMR) és elektronspinrezonancia (ESR) alapjai

Alkalmazott spektroszkópia

Képalkotó diagnosztikai eljárások. Krasznai Zoltán. DEOEC Biofizikai és Sejtbiológiai Intézete

ORVOSI KÉPALKOTÓ ELJÁRÁSOK. I. A digitális kép Optikai csalódások - intenzitás. Orvosi képalkotó eljárások Praktikus tudnivalók, 2012

Diagnosztikai módszerek II. PET,MRI Diagnosztikai módszerek II. Annihiláció. Pozitron emissziós tomográfia (PET)

Elektronspinrezonancia (ESR) - spektroszkópia

Az elektromágneses hullámok

MÁGNESES MAGREZONANCIA A KÉMIÁBAN, GYÓGYSZERÉSZETBEN, ORVOSTUDOMÁNYBAN

SZTE ÁOK Radiológiai Klinika, Szeged

MÁGNESES MAGREZONANCIA A KÉMIÁBAN, GYÓGYSZERÉSZETBEN, ORVOSTUDOMÁNYBAN

Biomolekuláris szerkezet és dinamika vizsgálata. Gerjesztés során elnyelt energia sorsa. Fluoreszcencia és különleges alkalmazásai

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

Az (N)MR(I) módszer elve

Az ultrahang orvosi alkalmazásai

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Fontos fogalmak. A pörgettyűmodell

Orvosi képdiagnosztika

Természettudományi Kutatóközpont, Magyar Tudományos Akadémia (MTA-TTK) Agyi Képalkotó Központ (AKK)

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

NEUROLÓGIAI DIAGNOSZTIKA: PhD Pécsi Tudományegyetem Neurológiai Klinika

I. A digitális kép ORVOSI KÉPALKOTÓ ELJÁRÁSOK. Optikai csalódások - intenzitás. Optikai csalódások tér. Optikai csalódások méret, irány


ELTE Fizikai Intézet. FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp

Sugárzás kölcsönhatása az anyaggal 1. Fény kölcsönhatása az anyaggal. 2. Ionizáló sugárzás kölcsönhatása az anyaggal KAD

MRI m ködése és képalkotása

Sugárvédelem kurzus fogorvostanhallgatók számra. Töltött részecskék elnyelődése. Sugárzások és anyag kölcsönhatása. A sugárzások elnyelődése

IDTÁLLÓ GONDOLATOK MOTTÓK NAGY TERMÉSZET TUDÓSOK BÖLCS GONDOLATAIBÓL A TUDOMÁNY ÉS A MINDEN NAPI ÉLET VONAKOZÁSÁBAN

Neurotoxikológia VII. Neurotoxikológiai vizsgáló módszerek elektrofiziológia és viselkedésvizsgálat

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban 4/11/2016. A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Az NMR spektroszkópia a fehérjék szolgálatában. Bodor Andrea. ELTE Szerkezeti Kémia és Biológia Laboratórium Visegrád

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Gamma-kamera SPECT PET

Képrekonstrukció 2. előadás

Nyers adat - Fourier transformáció FFT

Úton az elemi részecskék felé. Atommag és részecskefizika 2. előadás február 16.

Modern Fizika Labor. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: Az optikai pumpálás. A beadás dátuma: A mérést végezte:

Orvosi biofizika II. Orvosi Biofizika II. Az X-sugár. Röntgen- sugárzás Előállítás, tulajdonságok

Mágneses magrezonancia. Mágneses magrezonancia. (Nuclear) Magnetic Resonance Imaging : mágneses magrezonancia képalkotás

Szerves vegyületek szerkezetfelderítése NMR spektroszkópia

Elektronspinrezonancia (ESR) - spektroszkópia

Magsugárzások, Radioaktív izotópok. Az atom alkotórészei. Az atom felépítése. A radioaktivitás : energia kibocsátása

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

4.A MÁGNESES REZONANCIA (MR) ORVOSI ALKALMAZÁSA

Abszorpciós spektrometria összefoglaló

A fény és az anyag kölcsönhatása

Mi mindenről tanúskodik a Me-OH néhány NMR spektruma

Tantárgy neve. Környezetfizika. Meghirdetés féléve 6 Kreditpont 2 Összóraszám (elm+gyak) 2+0

Funkcionális konnektivitás vizsgálata fmri adatok alapján

Látás Nyelv - Emlékezet. ETE47A001/ /

Medical Imaging Regisztrációs probléma. Regisztrációs feladatok osztályozása

Rekonstrukciós eljárások. Orvosi képdiagnosztika 2017 ősz

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

2, = 5221 K (7.2)

4. A nukleá ris mediciná fizikái álápjái

Izotópok. Izotópok. diagnosztikai alkalmazásai. diagnosztikai alkalmazásai. Képalkotó eljárásokkal nyerhető információ

Röntgendiagnosztika és CT

Hadházi Dániel.

Tartalomjegyzék. Emlékeztetõ. Emlékeztetõ. Spektroszkópia. Fényelnyelés híg oldatokban A fény; Abszorpciós spektroszkópia

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

Biofizika és orvostechnika alapjai

Átírás:

Morfológiai képalkotó eljárások CT, MRI, PET Kupi Tünde 2009. 12. 03. Röntgen 19. sz. vége: Röntgen abszorbciós mechanizmusok: - Fotoelektromos hatás - Compton-szórás - Párkeltés Kép: Röntgenabszorbancia DE! szummációs kép 1

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

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

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 12 22 32 μ13 μ 23 μ 33 b B = b b 11 21 31 b b b 12 22 32 b b b 13 23 33 Rtg. sugár Különböző denzitásértékek Szummációs kép 4

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) 3000 60 40 csont lép hasnyálmirigy vese vér szív máj belek tumor húgyhólyag 0-100 -200-900 -1000 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

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

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

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

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

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

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

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

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 90 0 -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

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

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

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

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