RTG v klinické praxi 1.zdroj RTG 2.obrazy 3.ochrana 4.skiaskopie verzus skiagrafie 5.kontrastní látky 6.Terapie n n n nPraha 2007 Beneš J [USEMAP] 1895 – Roentgen: oznamil tento vynález elektromagnetické záření s kratšími vlnovými délkami než ultrafialové: 10 až 0,01 nm 1901 Nobelova cena Roentgen roentgen Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) ruka MANŽELKY? Im L1 RontSignature Im L1 RontHand Wilhelm Röntgen, Wurtzburg [USEMAP] Spektrum elektromagnetického záření nf= c/λ T= λ/c λ = cT = c/f nRovnici můžete stále dokola zkoušet skr_07_01 5 až 100 pm 10–200 keV [USEMAP] Vznik rentgenového záření nSpektrum emitovaného záření: brzné a charakteristické –Plynulost narušena ostrými špičkami – K-liniemi → spektrum tvoří dva rozdílné fyzikální procesy: –Elektron je při dopadu na anodu bržděn následujícími příčinami: –Ke ztrátě kinetické energie dojde: »1. posupným třením a elastickými nárazy na jednotlivé atomové dráhy »2. nárazem elektronu na jiný elektron anody klinie [USEMAP] 3. Spektra atomů 3. 2. Rentgenová spektra xraytube2 katoda antikatoda anoda pic7c uspořádání podle Coolidge [USEMAP] Schéma rentgenové lampy a energie (spektrum brzdného záření) skr_08_01 skr_08_02 danger039 Pronikavost (energii, vlnovou délku) Intenzitu rentgenového záření regulujeme změnou žhavení rentgenky, anodovým proudem (na řídícím panelu nastavujeme mA). [USEMAP] Vznik rentgenového záření nVysvětlení fyzikálních principů: –ad1) dochází k plynulému brždění, vede k emisi záření se spojitým spektrem –ad2) nárazem na elektron nacházející se např. na vnitřní atomové dráze K, jehož vazební energie < energie elektronu dopadajícího → dojde k vyražení tohoto K elektronu z jeho oběhové dráhy → nahrazen elektronem z L dráhy → vyzáření energetického kvanta při přechodu mezi dráhami »Vzniká charakteristické záření (vlnová délka závisí na materiálu anody) → K-linie narušující hladký průběh emitovaného záření Klinie elasbrzd změna směru dráhy elektronu a jeho zpomalení při současné emisi [USEMAP] Filtrace sekundárního záření nPC – primární clona nBC - Buckyho clona nR – zdroj lampa nP – pacient n Pozor lamely jsou kružnice na postupně se sklápějí skr_08_03 medycyna043 Xprod [USEMAP] Rentgenka základní pojmypojmy nRentgenová lampa nBrzdné rentgenové záření nCharakteristické rentgenové záření nZdroje anodového a žhavícího napětí. nOvladač a chlazení nŠtít (čerstvá historie) nClony n n n [USEMAP] Vznik rentgenového záření nRentgenka: –Robustní konstrukce (vysoké napětí, stovky kV, tepelný ohřev) »Většina kinetické energie se mění na teplo → silný ohřev anody → masivní konstrukce anody »Rotace anody zabraňuje lokálnímu ohřevu jednoho místa »Aktivní chlazení anody protékající chladicí kapalinou »Anoda se nachází v trubici s vysokým vakuem → rotaci nelze zajistit mechanicky zvenčí → rotace je buzena elektromagneticky »Elektrický obvod: řízení dvou parametrů n1.anodové napětí → maximální energie fotonů X-záření (keV) n2.anodový proud → intenzita X-záření rentgenka [USEMAP] Typy skiaskopie nPan SCATTER Fluoro_System_2 Brzdné zářní 0,1% Charakteristické brzdné [USEMAP] Co nám RTG nabízí za metody nSkiaskopie tma nyní zesilovač nzesilovače štítového obrazu (peníze) nSkiagrafie nTomografie nŠtítová fotografie (já bych chtěl mít tvé foto) nPočítačová tomografie nPOUŽITÍ RENTGENOVÉHO ZÁŘENÍ V TERAPII [USEMAP] Filtrace sekundárního záření nPC – primární clona nBC - Buckyho clona nR – zdroj lampa nP – pacient n Pozor lamely jsou kružnice na postupně se sklápějí skr_08_03 medycyna043 [USEMAP] Skiaskopie FLOURO_2 Fluoro_System_2 TUBEPOS [USEMAP] Ozařování sekundárním zářením 41-Radiology_CT ADVTC7 AIRGAP [USEMAP] Běžný snímek plic (S+P) n PATSCAT PHILIP21 [USEMAP] Plíce llung chest%20x-ray [USEMAP] Kontrastní látky nPozitivní – barium, jódové roztoky nNegativní – vzduch nDvojí kontrast – po bariu přijde i vzduch nKovové předměty v6c20a%5B1%5D vidlicka bezoarRTG surg5a [USEMAP] Skiaskopie od úst až po tlusté střevo medycyna004 SCUpperSwallow [USEMAP] Vyšetření tlustého střeva lgi-xray-be PrestigeScreeningDiagram PrestigeScreeningSmall [USEMAP] Skiaskopie kontrastní látkou CO71X1M ES02X1M [USEMAP] Nálezy na jícnu ES63X1M ES71X1M [USEMAP] Žaludek ugi-xray-smbowel ST46X1M [USEMAP] Ca céka RTG4 RTG4a procedures_mainA [USEMAP] i.v. urografie nKontrastní látka pozitivní n-telebrix (jodové preparáty) barium nKontrastní látka negativní ivp-xray-5min urografie [USEMAP] Koronarografie RIA ramus intterventricularis anterior RD ramus dorsalis [USEMAP] Angiografie břišní dolních končetin [USEMAP] Mozková angiografie [USEMAP] Clony Lymfografie lymfografie nPrimární a sekundární nBuckyho clona nLysholmova clona n skr_08_03 [USEMAP] Tomografie - schéma skr_08_08 xray_diag [USEMAP] Detektory X-záření pro CT nÚkolem zachytit fotony X-záření procházející vyšetřovanou tkání a jejich přeměna na elektrický signál –Scintilační detektory – nejčastější použití – obsahují scintilační krystaly NaI(Tl), CsI(Tl) Bi4Ge3O12 (vysoká detekční účinnost při malých rozměrech –Ionizační komory plněné stlačeným plynným xenonem - ojedinělé použití) n [USEMAP] Scintilační detektory nScintilační detektory jsou založeny na vlastnosti některých látek reagovat světelnými záblesky (scintilacemi) na pohlcení kvant ionizujícího záření nsvětelné záblesky se pak elektronicky registrují pomocí fotonásobičů nebo fototranzistory nVýhody: –Vysoká detekční účinnost (citlivost) -vysokou detekční účinnost (citlivost), která se často blíží 100%. –Krátká mrtvá doba - scintilace v krystalu cca10-9sec, zpracování ve fotonásobiči cca 10-8sec. Mrtvá doba scintilačního detektoru asi 1ms DetektorScintilacni [USEMAP] CT- historie [USEMAP] Počítačová tomografie schéma [USEMAP] Mnohodetektorové, rotační a spirální CT n1.generace CT – 70. a 80. léta – systém jedné rentgenky a jednoho detektoru → jeden řez trval několik minut nZačátkem 80. let vynalezeny rotační a spirální CTčka. – vysoká technická dokonalost nDalšího pokroku můžeme dosáhnout na poli zkracování dob vyšetření → moderní počítačové systémy n [USEMAP] Rotační metoda nSpočívá v nezávislém získávání jednotlivých obrazů příčných řezů těla a následné tomografické rekonstrukci v 3D obraz → diskrétní proces nZákladní typy uspořádání: Vějířovité Detektory v kruhové výseči, která se otáčí společně s rentgenkou Stovky detektorů. Kruhové Detektory po celém obvodu Tisíce detektorů [USEMAP] Spirální metoda nPočátkem 90. let technický pokrok umožnil přejít na spojitý proces měření (bezkabelový přenos zdrojového napětí) nKombinací posuvu pacienta a rotačního pohybu rentgenky vznikl spirální pohyb [USEMAP] Computerized Tomography (CT) n1972 Hounsfield announces findings at British Institute of Radiology 1979 Hounsfield, Cormack receive Nobel Prize in Medicine n(CT images computed to actually display attenuation coefficient m(x,y)) nImportant Precursors: n 1917 Radon: Characterized an image by its projections n 1961 Oldendorf: Rotated patient instead of gantry Result: Im L1 Hounsfield [USEMAP] First Generation CT Scanner nAcquire a projection (X-ray) n Translate x-ray pencil beam and detector across body and record output n nRotate to next angle n Repeat translation n nAssemble all the projections. n n n n firstgen [USEMAP] CT přístroje n PHILIP25 spiral-ct-scanner [USEMAP] CT nOblast břicha nPohled zdola a20 [USEMAP] CT nObrázek výše a11 [USEMAP] CT nPod játry a29 [USEMAP] CT 4 sekvence a19 a20 a21 a22 a23 a24 [USEMAP] CT 5 sekvence a25 a26 a27 a29 a31 a32 [USEMAP] Ukázky virtuální kolografie 1 n [USEMAP] Tři směry posunu axial, lateral, trasversal n Hovorka2 Hovorka3 Hovorka4 Hovorka^Stanislav^1 Výsledek Zobrazeni [USEMAP] n [USEMAP] Kontrastní látky. Substrakční radiografie. nRentgenové zobrazení měkkých tkání: malé rozdíly v absorpci X-záření → nízký kontrast zobrazení, nemožnost rozlišení některých struktur nZvyšování kontrastu aplikací vhodných kontrastních látek do zkoumaných míst (zažívací trakt, žlučové či močových cest, cév, …): nLátky obsahující atomy těžkých kovů – baryum, jód nZvýšení absorpce X-záření odhalí případné defekty či anomálie n [USEMAP] Spektrum elektromagnetického záření nf= c/λ T= λ/c λ = cT = c/f nRovnici můžete stále dokola zkoušet skr_07_01 [USEMAP] nnegativní biologické účinky absorpce nComptonovým rozptylem sekundární elektrony značnou energii postupně ztrácí ionizací nebo excitací v poměrně malém objem nAbsorbce závisí n 4 mocnině absorbátoru nPři fotoefektu foton primárního záření zaniká a jeho energie se spotřebuje na výstupní práci elektronu z atomu a na udělení kinetické energie tomuto sekundárnímu elektronu. n Intenzita svazku RTG záření - vyjádřena expoziční rychlosti, vyjádřené v A.kg-1. nExpozicí -velikost elektrického náboje uvolněného ionizací po absorpce RTG záření v jednotce hmotnosti absorbátoru. Její jednotku je coulomb na kilogram, C.kg-1. nabsorbovaná dávka záření v jednotkách gray (Gy). 1 Gy = 1 J.kg-1. n n POUŽITÍ RENTGENOVÉHO ZÁŘENÍ V TERAPII Comptonův rozptyl (σ), μ = τ + σ. [USEMAP] RTG záření - druh ionizujícího záření Fotony rtg záření ionizují prostředí, kterým procházejí. Vzniklé ionty fyzikálně-chemickými mechanizmy indukují biologické účinky. Radiobiologie. Rozeznáváme dva základní druhy biologických účinků: • Účinky stochastické (náhodné) na úrovni buněk - zásahová teorie – • Učinky deterministické (nestochastické) na úrovni tkání [USEMAP] V praxi radiační hygieny je třeba zásadně rozlišovat dva druhy účinků rtg záření. Mechanismy těchto účinků popisuje radiobiologie. PC070008 Účinek stochastický Účinek deterministický účinek je bezprahový účinek má práh průběh je lineární průběh je nelineární - genetické účinky - poškození tkání - karcinogeneze - nemoc z ozáření [USEMAP] Základní definice těchto účinků. Při stochastickém, bezprahovém účinku záleží dle zásahové teorie na tom, zda procházející foton zasáhne citlivou strukturu buňky – nejčastěji chromosomu – a tím vyvolá poškození buňky. Účinky deterministické jsou kumulativní a představují reakci či poškození dané tkáně na ozáření. Příklad: ozáření kůže ionizujícím zářením - gradace deterministických účinků Nejnižší práh : erytemová dávka – zčervenání kůže - a Vyšší práh : epilační dávka – pigmentace a vypadávání vlasů - b Nejvyšší práh : nekrotická dávka – poškození kůže s nekrozou - c BÚ B Ú [USEMAP] Tento typ deterministického účinku je nejčastější. Je vyvolán ozářením kůže rtg zářením, ale stejně i jiným druhem ionizujícího záření – např. UV zářením. Nomenklatura dávek Ve fyzice vyjadřujeme absorbovanou dávku v jednotkách Gray ( Gy ) = J/kg = 100 radů V radiobiologii a ochraně před zářením užíváme efektivní dávku Sievert ( Sv ) = Dabs . QF = 100 rem Dávkový ekvivalent či efektivní dávka dovoluje srovnávat biologické účinky různých druhů ionizujícího záření. QF (quality factor) je pro rtg a gamma záření roven 1. Proto u rtg záření se 1 Gy = 1 Sv. Pozn.: [USEMAP] Základní dozimetrické veličiny užívané v radiační hygieně. Přesněji a podrobněji viz biofyzika. Příklady efektivních dávek při běžných rtg vyšetřeních [USEMAP] Clonění a kolimace versus poškození Collbens DNAdamage [USEMAP] n CELLSEN [USEMAP] Problematika sekundárního záření radiační hygieny danger090 lead%20apron SCATTER Vertical_Dose_Rate OCHRANA PŘED RENTGENOVÝM ZÁŘENÍM [USEMAP]