Lääketieteellinen kuvantaminen. Biofysiikan kurssi Liikuntabiologian laitos Jussi Peltonen

Transkriptio

1 Lääketieteellinen kuvantaminen Biofysiikan kurssi Liikuntabiologian laitos Jussi Peltonen 1

2 Muista ainakin nämä Kuinka energia viedään kuvauskohteeseen? Aiheuttaako menetelmä kudostuhoa? Kuvataanko anatomiaa vai fysiologiaa? 2

3 Kuvaamisen periaate Annostellaan energia kohteeseen Kerätään annosteltu energia Muodostetaan kuva kuvanmuodostusyksikössä 3

4 Absorptio Vastaanotin Kohde Lähetin 4

5 Emissio Vastaanotin Kohde Annostus 5

6 Heijastus Kohde Lähetin/ vastaanotin 6

7 Kuvauksen peruskäsitteitä 7

8 Peruskäsitteitä Resoluutio eri erotuskyky Mitta = viivaparia / mm Vaihtelee välillä vp / mm 8

9 Kuvamatriisin koko 9

10 10

11 Peruskäsitteitä Kuva-alkio eli pikseli 128px Pinta-ala = 128x128 = 0.016MPx Vertaa esim. digikameran 24MPx 128px 11

12 Peruskäsitteitä Kuvan syvyys ilmoitetaan bitteinä Mustavalkokuvassa on 2 1 = 2 sävyä 8-bittisessä harmaasävykuvassa on 2 8 = 256 eri harmaasävyä 12-bittisessä harmaasävykuvassa on 2 12 = 4096 eri harmaasävyä Harmaasävykuva 12

13 Peruskäsitteitä 13

14 1. Röntgen-kuvaus 2. Emissiotomografia 3. Magneettiresonanssi 4. Ultraääni 14

15 1. Röntgen-kuvaus 15

16 Röntgen = luuntiheyskartta 16

17 3D-kuva Leike 17

18 3D-kuva Leike Tomografia = leikekuvaus 18

19 Tietokonetomografia (TT) = Tietokoneavusteinen leikekuvaus Engl. Computed Tomography (CT) 19

20 TT-skanneri 20

21 21

22 TT:n edut ja haitat Plussat (+) Tarkka Kivuton Non-invasiivinen Nopea Miinukset (-) Ionisoivaa säteilyä Ei sovellu raskaana oleville Ei kuvaa hyvin pehmytkudosta (valitaan MRI) 22

23 Efektiivinen annos Säteilyannoksen mittarina käytetään efektiivistä annosta Efektiivisen annoksen yksikkö = msv (millisievert) Ottaa huomioon sekä säteilyn määrän että laadun 23

24 Efektiivinen annos Keskimääräinen taustasäteilyannos: 3-4 msv/vuosi 24

25 Röntgen-säteilyannoksia Tutkimus Efektiivinen annos (msv) Taustasäteilyannos Polven röntgen päivä Vatsan röntgen kk Vatsan TT 12 4 vuotta 25

26 1. Röntgen-kuvaus 2. Emissiotomografia 3. Magneettiresonanssi 4. Ultraääni 26

27 2. Emissiotomografia 27

28 Positroniemissiotomografia Positroni (elektronin antihiukkanen) ja elektroni törmäävät. Tapahtumassa, jota kutsutaan annihilaatioksi, syntyy gammafotoni, joka havaitaan herkällä laitteistolla. 28

29 Positroniemissiotomografia Käyttö: Syöpätautien diagnooseissa Paikallisen hapenkulutuksen mittauksessa (neurofysiologia) 29

30 Tietokonetomografia Positroniemissiotomografia 30

31 Tietokonetomografia Positroniemissiotomografia 31

32 Anatomia (TT) + Fysiologia (PET) Fysiologian tarkka anatominen paikannus 32

33 1. Röntgen-kuvaus 2. Emissiotomografia 3. Magneettiresonanssi 4. Ultraääni 33

34 3. Magneettiresonanssikuvaus (MRI) 34

35 (Ydin)magneettinen resonanssi Perusuu fotonin ja vetyytimen väliseen vuorovaikutukseen, jolloin kuvaa hyvin mm: rasvaa aivoja vesipitoisia kudoksia 35

36 MRI:n periaate Vety-ydin absorpoi radiotaajuuden omaavia fotoneita Viritystaajuus saadaan Larmorin ehdosta: f = yb MRI-signaali saadaan kun ydin purkaa viritystilansa emittoimalla fotonin. 36

37 MRI laitteisto 37

38 Kestomagneetti Gradienttikelat RF-lähetin/vastaanotin 38

39 Staattisen kentän lähde Magneettikentän voimakkuus Muuttuvan kentän lähde Etäisyys 39

40 Staattinen kenttä on aina päällä 40

41 MRI-radiokeloja 41

42 TT vs MRI 42

43 Funktionaalinen MRI 43

44 1. Röntgen-kuvaus 2. Emissiotomografia 3. Magneettiresonanssi 4. Ultraääni 44

45 4. Ultraääni 45

46 Ultraäänen toimintaperiaate 46

47 Äänipää valitaan kuvauskohteen mukaan Kuvausyksikkö 47

48 UÄ biomekaanisessa tutkimuksessa 48

49 UÄ biomekaanisessa tutkimuksessa 49

50 Miksi UÄ? Vaaraton Hyvä paikkaresoluutio (< 1mm) Erinomainen aikaresoluutio (125 kuvaa/s) Kuvaus voidaan viedä kohteen luo Sovellettavissa liikkeeseen Halpa Nopea 50

51 UÄ:n tulevaisuus? Langaton ultraääni? 51

52 Ionisoiva vaikutus Fysiologian kuvaus TT PET TT PET MRI UÄ MRI UÄ Kuva ei muodostu fotoneista Kuvattava säteilee TT PET TT PET MRI UÄ MRI UÄ 52

53 Kiitos mielenkiinnostanne! 53