Презентация "Физические основы лучевых методов диагностики" по медицине – проект, доклад

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛУЧЕВЫХ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ

МЕТОДЫ:

Рентгенологическое исследование

Общеизвестно, что рентгеновское излучение было открыто Вильгельмом Конрадом Рентгеном. Это произошло 8 ноября 1895 г.

Докторская диссертация В.К. Рентгена

Лаборатория Вильгельма К. Рентгена

Рентген много экспериментировал с вакуумными катодными трубками. Он заметил, что вблизи работающей катодной трубки возникает свечение (флюоресценция) экрана, покрытого солью бария.

Затем, повторяя эксперименты в темной комнате и с обернутой в черную бумагу трубкой он вновь и вновь получал свечение экрана.

Фотография руки госпожи Рентген, сделанная 22 декабря 1895 года

Фотография А. Колликера сделанная на лекции Вюрцбургского Физико-медицинского общества 23 января 1896 года

Современная рентгенограмма

Первая публикация об открытии нового вида излучения (1895 г.)

Труд Рентгена «Новый вид излучения»

Нобелевская премия за открытие рентгеновского излучения (1901 г.)

Х - лучи

В 1895 году были открыты рентгеновские лучи, а уже в 1896 году Ф. Я. Капустин (зав. кафедрой физики) приобрел для Томского университета первую рентгеновскую установку. В 1896 году впервые в Томске на базе медицинского факультета Томского Университета началась демонстрация возможностей рентгеновских лучей для медицинских целей при помощи примитивного рентгеновского аппарата. В 1897 году был установлен относительно более совершенный аппарат при факультетской терапевтической клинике.

РЕНТГЕНОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД

Для получения рентгеновского изображения необходимо 3 компонента: 1. Источник излучения (рентгеновская трубка) 2. Объект исследования (человек) 3. Приемник изображения (рентгеновская пленка, флюоресцентный экран)

Рентгеновская трубка

катод (-) анод (+) Поток электронов

Rg-излучение возникает в Rg-трубке в момент подачи на нее высокого напряжения

вакуум

При подаче на электроды тока низкого напряжения катод начинает испускать свободные электроны, которые образуют вокруг него т.н. электронное облачко (процесс отрыва электронов называется электронная эмиссия).

1 ЭТАП РАБОТЫ РЕНТГЕНОВСКОГО АППАРАТА

При подаче высокого напряжения электроны с огромной скоростью устремляются через вакуум к аноду (+), ударяются о его поверхность , что вызывает их торможение и преобразование высокой кинетической энергии в энергию электромагнитных волн, большая часть которой рассеивается в виде тепла (99%).

2 ЭТАП

Т.о. Rg-излучение – это волновое тормозное электромагнитное излучение.

Повреждение анода под действием ударяющихся электронов и высокой температуры

Рентгеновское излучение

Длина волны 15*10-10 – 3*10-12

Космическое излучение

Гамма-излучение УФ излучение Видимый свет

Инфракрасное излучение

Радиоволны

Основные свойства рентгеновского излучения Проникающая способность (проникает через тела и предметы не пропускающие видимого света). Фотографическое действие (разлагает галогениды серебра). Это свойство лежит в основе Rg-графии.

3. Явление флюоресценции (свечение флюоресцентных экранов) – в основе Rg-скопии. 4. Ионизация (превращение нейтральных атомов в положительно и отрицательно заряженные частицы - ионы). 5. Биологическое действие (способность рентгеновского излучения воздействовать на ткани биологического объекта). Ионизация биологически значимых структур (ДНК, РНК, молекул белков, аминокислот, воды и т.д.).

Приемник изображения - рентгеновская пленка

КОРПУС УСИЛИВАЮЩИЕ ЭКРАНЫ ПЛЕНКА

1.ЛАК 2. ФОТОЭМУЛЬСИЯ 3. КЛЕЙ 4. ПЛЕНКА

СОСТАВ РЕНТГЕНОВСКОЙ ПЛЕНКИ

Промывание водой Фиксаж (закрепитель – выводит не восстановленное серебро из пленки) Промывание водой Просушивание, маркировка

При красно – желтом освещении пленку вынимают из кассеты

Обработка пленки:

Проявка (проявитель усиливает разрушение галогенидов серебра)

Формирование Rg-изображения

Получение Rg-изображения основано на неоднородном ослаблении (поглощении ) пучка Rg-излучения при прохождении его через ткани различной плотности и попадании этого неоднородного пучка на пленку или экран

ПРИ РЕНТГЕНОГРАФИИ СОБЛЮДАЕТСЯ: 1) Стандартизация укладок 2) Стандартизация технических параметров съемки 3) Стандартизация процесса обработки пленки

Рентгеновский кабинет состоит из: 1) процедурной, 2) пультовой, 3) фотолаборатории

негатоскоп ординаторская

Степени прозрачности сред: Воздушная плотность; Мягкотканная плотность; Костная плотность; Металлическая плотность.

ЕСТЕСТВЕННАЯ КОНТРАСТНОСТЬ

Искусственное Контрастирование – использование рентгеноконтрастных веществ: не ослабляющих рентгеновское излучение (газ) ослабляющих рентгеновское излучение в большей степени, чем окружающие ткани (BaSO4, йодсодержащие вещества)

КЛАССИФИКАЦИЯ КОНТРАСТНЫХ СРЕДСТВ

Ослабляющие рентгеновское излучение больше чем близлежащие органы и ткани

Не поглощающие рентгеновское излучение (газы)

Не содержащие йод (водная взвесь сульфата бария)

Содержащие йод Водорастворимые

Жирорастворимые (липойодол)

Ионные (верографин, урографин)

Неионные (омнипак, визипак)

Терминология

Затемнение (белое!): Физиологическое (сердце, сосуды, кости) Патологическое (инфильтрат, опухоль, жидкость)

Просветление (черное!): Физиологическое (легочная ткань) Патологическое (киста легкого, эмфизема, пневмоторакс)

Основные методы рентгенологического исследования

РЕНТГЕНОГРАФИЯ (приемник изображения – рентгеновская пленка)

Рентгеноскопия

ФЛЮОРОГРАФИЯ

Фотография с флюоресцентного экрана, на который спроецировано рентгенологическое изображение.

ЛИНЕЙНАЯ ТОМОГРАФИЯ

- получение послойного изображения объекта

Показания: Выявление проходимости бронхов, Выявление увеличенных л/у, Оценка структуры патологических образований

При Rg-графии трубка, пациент и пленка неподвижны, а при линейной томографии трубка и пленка движутся

БРОНХОГРАФИЯ

Контрастирование бронхиального дерева через носовой катетер Показания: Выявление нарушений бронхиальной проходимости, Аномалий развития, Выявление бронхо-пульмонального свища

АНГИОГРАФИЯ

- Контрастное исследование сосудов

Защита от воздействия рентгеновского излучения

ЗАЩИТА БОЛЬНЫХ: 1. Учет количества исследований 2. Контроль за техническим состоянием аппаратуры 3. Совершенствование техник и методик исследований, повышение квалификации врачей 4. Средства индивидуальной защиты

НЕМЕДИЦИНСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ

Компьютерная томография (КТ)– метод визуализации на основе рентгеновского излучения

1963 г. Алан Кормак 1972 г. Годфри Хаунсфилд

Кольцо Гентри

односрезовая КТ

мультисрезовая КТ

Физические основы КТ: - Использование рентгеновского излучения - Поперечное сканирование объекта тонким (коллимированным) пучком - Регистрация детекторами (воспринимающее устройство) ослабленного излучения - Преобразование данных в цифровую информацию

- получение четкого послойного изображения объекта - отсутствие эффекта проекционного наложения - анатомическое соответствие - высокая разрешающая способность - неинвазивность - объективность - комфортность

Преимущества метода

ИД пациента за процедуру на примере исследования ОГК

Вода, ликвор 0+10

Паренхиматозные органы, мышцы +25+70

Свежая кровь +80+90 Кости +200+100

Жировая ткань -30-190

Легочная ткань -700-800

Воздух -1000 0 -1000 +3000

Шкала Хаунсфилда (HU)

КТ органов грудной полости (легочное окно)

MTS

КТВР: бронхоэктазы

КТ органов грудной полости (мягкотканное окно)

Образование средостения- загрудинный зоб

Центральный рак легкого, пери бронхиально-узловой, плеврит

КТ головного мозга (костное окно)

3D реконструкция изображений

Неправильно сросшийся перелом

Гиподенсный участок – низкоплотный, темный (газ, жидкость)

Гиперденсный участок – высокоплотный , светлый (кость, обызвествленная гематома)

Изоденсный – равный по плотности окружающим тканям (некоторые опухоли, метастазы)

МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНАЯ ТОМОГРАФИЯ

МРТ основана на явлении ядерно-магнитного резонанса. ЯМР – способность ядер некоторых химических элементов, помещенных в постоянное магнитное поле высокого напряжения являться источником радиочастотного сигнала.

На примере протона водорода. Ядро водорода постоянно вращается вокруг своей оси с определенной частотой и является подобием маленького магнита.

Прецессия При помещении протонов в постоянное магнитное поле они переходят в возбужденное состояние и их оси вращения ориентируются перпендикулярно к первоначальным.

Релаксация – переход возбужденных ядер водорода в обычное, прежнее состояние. При этом протоны выделяют радиочастотный сигнал, который улавливает радиочастотная катушка.

Т.о. магнитный томограф состоит из: Мощного магнита, Радиочастотной катушки, Компьютера. Противопоказания к МРТ: Наличие различных металлоконструкций Наличие ЭКС и других высокотехнологичных устройств (мобильные телефоны)

Т 1 Т 2

Высокоинтенсивный сигнал – структуры с высоким содержанием водорода (гидратированные структуры)

Низкоинтенсивный сигнал – ткани и структуры с низким содержанием ядер водорода.

Изоинтенсивный сигнал – структуры одинаковые по интенсивности с окружающими тканями.

МР-ангиография

Безконтрастное исследование. Используется программа, которая учитывает сигнал от движущихся жидкостных структур.

МР-спектроскопия

Определение аминокислотного состава тканей (т.о. например была определена структура ДНК) Позволяет получить информацию о метаболизме мозга

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Ультразвук - это звуковые волны, частота которых выше максимальной частоты звука, слышимой человеческим ухом (20 кГц).

20 кГц

Пьезоэлектрический эффект был открыт в 1898 г. Пьером Кюри.

УЗ-волны возникают в результате деформации пьезоэлектрического кристалла при подключении электрического тока.

УЗ - излучение направляется на зону исследования и неравномерно отражается от тканей с различной акустической плотностью в виде эхо. Эхо регистрируется кристаллом, повторно генерируется электрический импульс, который подвергается цифровой обработке. Т.о. УЗ-датчик (трансдьюсер) является не только источником, но и приемником волн.

Принцип получения изображения

М – Режим – изображение в виде кривых, показывающих изменения положения окружающих структур с течением времени.

Используется в кардиологии (для оценки сокращений клапанов сердца, миокарда, пульсации сосудов).

В – Режим –двумерное изображение в режиме реального времени с использованием 256 оттенков серого цвета. Применяется для диагностики состояний паренхиматозных и полых органов, сердца, мягких тканей.

Режим CDК – цветовое допплеровское картирование. Информация о направлении и скорости кровотока. Если кровь в сосуде движется к датчику, она окрашивается в различные оттенки красного цвета, от датчика – синие.

Эхонегативные (гипоэхогенные, черные!) структуры – структуры, свободно пропускающие УЗ-волну: это жидкости (мочевой пузырь, желчный пузырь)

Эхопозитивные (белые!) структуры – плотные структуры, с высоким акустическим сопротивлением: например камень в почке, газ

Изоэхогенные структуры – структуры одинаковой эхогенности с окружающими тканями.

РАДИОНУКЛИДНАЯ ДИАГНОСТИКА

раздел ядерной медицины, включающий использование методов медицинской визуализации, в основе которых лежит применение радиоактивных веществ в диагностических целях. В основе метода – радиоактивный распад радиофармпрепарата.

РАДИОФАРМПРЕПАРАТ (РФП) – химическое соединение, в состав которого входит радионуклид (изотоп) и фармпрепарат, тропный к определенным тканям. Радионуклид является источником радиоактивного излучения. В качестве радиоактивной метки чаще всего используют 99mTc, 123I,131I, 201Tl.

Радиоактивные излучения: α- излучение, возникает при α- распаде ядер гелия. Это излучение обладает наименьшей проникающей способностью, но наибольшим биологическим действием. β- излучение представляет собой поток электронов или позитронов, которые способны проникать в тело человека на глубину до 2 см. γ- излучение (γ- волны) проникает сквозь тело человека и оказывает минимальный биологический эффект. Т.о. в радионуклидной диагностике используются вещества, способные излучать γ- кванты.

Источник γ- излучения находится в теле человека (РФП). Индикация его осуществляется с помощью γ- камеры. Устройство γ- камеры: Коллиматор –решетка, которая отсеивает и направляет γ- кванты Сцинтилляционный кристалл (NaI) – преобразует энергию γ- квантов в оптическую вспышку (сцинтилляция) Фотоэлектрические умножители – преобразует световые вспышки в электрический сигнал и усиливает его Компьютер - воспринимающее устройство

Поступая в организм человека, РФП включается в патологические или патофизиологические процессы, что определяется локальным кровотоком и активностью метаболических реакций. Т.о. радионуклидные методы особенно чувствительны к ранним стадиям воспаления, опухолевым процессам, индикации метастазов.

Статическая сцинтиграфия

Динамическая сцинтиграфия

Однофотонная эмиссионная компьютерная томография