Lääketieteellinen kuvantaminen Biofysiikan kurssi Liikuntabiologian laitos Jussi Peltonen 1
Muista ainakin nämä Kuinka energia viedään kuvauskohteeseen? Aiheuttaako menetelmä kudostuhoa? Kuvataanko anatomiaa vai fysiologiaa? 2
Kuvaamisen periaate Annostellaan energia kohteeseen Kerätään annosteltu energia Muodostetaan kuva kuvanmuodostusyksikössä 3
Absorptio Vastaanotin Kohde Lähetin 4
Emissio Vastaanotin Kohde Annostus 5
Heijastus Kohde Lähetin/ vastaanotin 6
Kuvauksen peruskäsitteitä 7
Peruskäsitteitä Resoluutio eri erotuskyky Mitta = viivaparia / mm Vaihtelee välillä 0.5-5.0 vp / mm 8
Kuvamatriisin koko 9
10
Peruskäsitteitä Kuva-alkio eli pikseli 128px Pinta-ala = 128x128 = 0.016MPx Vertaa esim. digikameran 24MPx 128px 11
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
Peruskäsitteitä 13
1. Röntgen-kuvaus 2. Emissiotomografia 3. Magneettiresonanssi 4. Ultraääni 14
1. Röntgen-kuvaus 15
Röntgen = luuntiheyskartta 16
3D-kuva Leike 17
3D-kuva Leike Tomografia = leikekuvaus 18
Tietokonetomografia (TT) = Tietokoneavusteinen leikekuvaus Engl. Computed Tomography (CT) 19
TT-skanneri 20
21
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
Efektiivinen annos Säteilyannoksen mittarina käytetään efektiivistä annosta Efektiivisen annoksen yksikkö = msv (millisievert) Ottaa huomioon sekä säteilyn määrän että laadun 23
Efektiivinen annos Keskimääräinen taustasäteilyannos: 3-4 msv/vuosi 24
Röntgen-säteilyannoksia Tutkimus Efektiivinen annos (msv) Taustasäteilyannos Polven röntgen 0.01 1 päivä Vatsan röntgen 2.2 9 kk Vatsan TT 12 4 vuotta 25
1. Röntgen-kuvaus 2. Emissiotomografia 3. Magneettiresonanssi 4. Ultraääni 26
2. Emissiotomografia 27
Positroniemissiotomografia Positroni (elektronin antihiukkanen) ja elektroni törmäävät. Tapahtumassa, jota kutsutaan annihilaatioksi, syntyy gammafotoni, joka havaitaan herkällä laitteistolla. 28
Positroniemissiotomografia Käyttö: Syöpätautien diagnooseissa Paikallisen hapenkulutuksen mittauksessa (neurofysiologia) 29
Tietokonetomografia Positroniemissiotomografia 30
Tietokonetomografia Positroniemissiotomografia 31
Anatomia (TT) + Fysiologia (PET) Fysiologian tarkka anatominen paikannus 32
1. Röntgen-kuvaus 2. Emissiotomografia 3. Magneettiresonanssi 4. Ultraääni 33
3. Magneettiresonanssikuvaus (MRI) 34
(Ydin)magneettinen resonanssi Perusuu fotonin ja vetyytimen väliseen vuorovaikutukseen, jolloin kuvaa hyvin mm: rasvaa aivoja vesipitoisia kudoksia 35
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
MRI laitteisto 37
Kestomagneetti Gradienttikelat RF-lähetin/vastaanotin 38
Staattisen kentän lähde Magneettikentän voimakkuus Muuttuvan kentän lähde Etäisyys 39
Staattinen kenttä on aina päällä 40
MRI-radiokeloja 41
TT vs MRI 42
Funktionaalinen MRI 43
1. Röntgen-kuvaus 2. Emissiotomografia 3. Magneettiresonanssi 4. Ultraääni 44
4. Ultraääni 45
Ultraäänen toimintaperiaate 46
Äänipää valitaan kuvauskohteen mukaan Kuvausyksikkö 47
UÄ biomekaanisessa tutkimuksessa 48
UÄ biomekaanisessa tutkimuksessa 49
Miksi UÄ? Vaaraton Hyvä paikkaresoluutio (< 1mm) Erinomainen aikaresoluutio (125 kuvaa/s) Kuvaus voidaan viedä kohteen luo Sovellettavissa liikkeeseen Halpa Nopea 50
UÄ:n tulevaisuus? Langaton ultraääni? 51
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
Kiitos mielenkiinnostanne! 53