Slutrapport
Medicinska bilder VT-10 Laura Lassholm – [email protected] Dijana Necovska – [email protected] Grupp: 9 Värmekamera Och Magnetencefalografi Sammanfattning Med värmekameran kan man se vart på kroppen det är varmast. Den används för att diagnostisera t.ex. bröstcancer och andra sjukdomar. Men främst används den inom industri då man vill undersöka vart i en maskin det är varmast. Även brandmän använder värmekameran för att kunna se personer i en brand. Fördelarna med värmekameran är att den inte avger någon strålning, vilket är bra för patienten. Den kan effektivt användas i mörker och är billig i drift. Det som är dåligt är att den kostar så mycket och det är detta som gör att sjukhusen inte köper in så många värmekameror. Dessutom så ger värmekameran ingen klar bild som alla andra bildgivande system, ex. röntgen, MR, CT osv. Magnetencefalografi används inom sjukvården för att studera hjärnans funktioner. Detta genom att mäta dem elektriska signalerna som hjärnan avger. Eftersom MEG tekniken är mycket sofistikerad och tillräckligt känslig är det lätt att studera dessa signaler. Den är ett stort hjälpmedel för att upptäcka epilepsi som ibland inte visas på EEG. Fördelarna med MEG är att den är non-invasiv, vilket alltid är att föredra. Den är också lätt att använda då den har hög upplösning och bra precision. Det negativa med MEG metoden är att man inte kan se anatomisk information och måste ibland kombineras med MR. Det kan vara dyrt då den måste hållas nedkyld i helium. 2 Innehållsförteckning Sammanfattning .................................................................................................................................. 2 Inledning .............................................................................................................................................. 4 Historia ................................................................................................................................................ 4 Teknik .................................................................................................................................................. 4 Användning.......................................................................................................................................... 5 Undersökning ...................................................................................................................................... 6 Fördelar med värmekamera ................................................................................................................ 6 Nackdelar med värmekamera ............................................................................................................. 6 Anskaffnings- och driftkostnader ........................................................................................................ 7 Magnetencefalografi (MEG) ................................................................................................................ 8 Historia ................................................................................................................................................ 8 Teknik .................................................................................................................................................. 8 Användningsområde ........................................................................................................................... 9 Hur undersökningen går till ................................................................................................................. 9 Framtiden .......................................................................................................................................... 10 Fördelar med MEG ............................................................................................................................ 10 Nackdelar med MEG.......................................................................................................................... 10 MEG jämfört med EEG....................................................................................................................... 11 Diskussion .......................................................................................................................................... 11 Källförteckning................................................................................................................................... 12 3 Värmekamera Inledning Det finns olika metoder för att undersöka en kropp samt granska vad som kan vara fel. En metod är att använda sig av värmekameror. Den fångar upp infraröd strålning, omvandlar den till elektriska signaler och bearbetar fram den till en värmebild där man kan urskilja olika temperaturer på t.ex. en kropp. Värmekameran tar bilder på kroppen för att i tidigt stadium kunna upptäcka sjukdomstillståndets status (bl.a. bröstcancer) samt kunna upptäcka en sjukdom mycket tidigare än vad en anatomisk undersökning kan göra. Värmekameran är väldigt säker i sitt format då den inte avger någon strålning och därmed skyddar patienten samt andra i omgivningen. Historia På 1800-talet levde en man vid namn Friedrich Wilhelm Herschel och var den första personen att upptäcka den infraröda strålningen. Han ville undersöka vilka färger som orsakade olika föremåls uppvärmning och genomförde därför ett experiment med ett prisma, en kartongbit samt flera termometrar med svärtade kolvar där han kunde mäta temperaturerna på de olika färgerna. 1 Herschel upptäckte att den röda färgen i färgspektret var den som orsakade att föremål värmdes upp. År 1965 uppfanns den första infraröda kameran av ett svenskt företag som heter AGA. Idag är det ett amerikanskt företag vid namn Flir Systems AB som är världsledande inom denna bransch. Bilden är tagen från kursmaterialet på hemsidan www.sh.se/mte Teknik En kropp strålar ständigt ut värme som vi människor inte kan se. Av den anledningen använder sjukhus sig av en värmekamera och för att kunna se vart på kroppen temperaturen är som varmast/kallast för att därigenom kunna diagnostisera en sjukdom. På värmekameran finns en fotosensitiv detektor som känner av den infraröda strålningen kroppen avger. I värmekameran finns även prismor, speglar och förstärkare. Som nämnts 1 http://www.wicer.se/historia.html 4 ovan görs denna strålning om till elektriska signaler och omvandlar strålningen till en bild där man ser de olika temperaturerna på kroppen, antingen direkt på kameran eller förslagsvis på en skärm bredvid. Bilden som uppstår på värmekameran är egentligen en grå bild, som följer gråskalan, men för att förenkla det hela och kunna se varma områden och urskilja vart de har sin utgångspunkt har falska färger i form av rött (varmt) och blått/lila (kallt) lagts till för att lättare kunna tolka bilden. Användning Värmekameror används inom flera olika områden som t.ex. inom byggbranschen där det kan upptäckas vart byggnaden eventuellt kan ha dålig isolering. Den kan även användas av brandmän för att kunna se vart personer befinner sig i branden och för att urskilja vart någonstans det brinner som mest för att effektivt kunna bearbeta just det området. IR-kameran används tämligen ofta inom industrin för att skönja huruvida olika maskiner är uppvärmda eller inte. Bilden är tagen från www.flir.se De senaste åren har flera virussjukdomar spridit sig runt stora delar av världen. Därför har företag tillämpat värmekameror på flygplatser och för att se vilka personer som kan ha förhöjd kroppstemperatur för att därefter kunna undersöka samt fastställa ifall de t.ex. har SARS eller svininfluensan. På detta sätt kan spridningen av virus minska betydligt genom att i god tid upptäcka och behandla det. På sjukhus kan det ibland vara svårt att upptäcka tumörer, inflammationer etc. om inte en anatomisk undersökning utförs. Med en värmekamera kan en tumör upptäckas non-invasivt utan att behöva röra eller skära patienten och riskera andra men. Ytterligare användningsområden är kontroll av blodcirkulationen i kroppen, möjliga brännskador men huvudsakligen tumörer. Till vänster syns en IR-bild där ena benet är varmare än det andra. Till höger kan man se hur en person mäter värmen i en Maskin/apparat. Bilderna är tagna från www.flir.se 5 Undersökning När man undersöker en person är det optimalt att hudtemperaturen ska vara så jämn som möjligt. Detta görs genom att placera patienten (som ska vara utan kläder för att inte påverka hudtemperaturen) i ett dragfritt rum på 20 C ungefär 10 minuter innan undersökningen ska utföras. Viktigt att tänka på är att sära patientens kroppsdelar så mycket som möjligt pga. att ju närmare en lem är en annan desto varmare blir det. När man uppnått en jämn hudtemperatur kan hudens värme med hjälp av en värmekamera registreras. För att få en så pass stabil temperatur som möjligt på en patient är det optimalt att patienten står orörlig i cirka 15 minuter med värmekameran riktad mot sig. Fördelar med värmekamera Det finns många fördelar vad gäller användning av värmekamera. • • • • Den avger inte någon skadlig strålning för patienten Den kan användas i mörker Den är billig i drift (stor klumpsumma vid inköp men låg kostnad vid användning) och håller relativt länge Förenklar upptäckt och analysering av sjukdomar snabbare än vid en anatomisk undersökning (t.ex. kan en knöl i bröstet klassificeras i storlek och tillväxtgrad för att se hur pass farlig den är) Värmekamera kan användas som komplement för andra undersökningsmetoder, speciellt vid bröstcancer då en mer utförlig diagnos kan fastställas. Nackdelar med värmekamera Det finns även nackdelar med värmekameror • • • • Den ger inte en så pass klar bild som andra bildgivande system kan göra som förenklar tolkningen (CT, MR, röntgen mm) Finns risk att vävnader bidrar till artefakter (en form av struktur (bild) som syns på kameran men inte i verkligheten) då störningar kan påverka instrumentet vilket kan bidra till tolkningsfel av bilden. Värmekamerorna är för dyra att köpa in. Ex. Sjukhus har inte råd. Det är endast möjligt att upptäcka yttemperaturen på kroppen. 6 Anskaffnings- och driftkostnader En värmekamera är förhållandevis dyr att köpa in. Det är pga. priset som sjukhus inte väljer att använda sig av kameran i så stor utsträckning. En värmekamera kostar allt från 25 000 kr upp till 600 000 kr, beroende på vad man ska använda den till. När kameran väl är inköpt dras den inte med höga driftskostnader. Batterierna måste med jämna mellanrum bytas då den är batteridriven. Det är dock ingen skyhög kostnad. Bilden är tagen från www.flir.se 7 Magnetencefalografi (MEG) Magnetencefalografi (MEG) är en bildteknik som används för att studera hjärnans, särskilt storhjärnsbarken, oscillerande elektriska aktiviteter. Det vill säga för att mäta de s.k. hjärnvågorna. Det magnetiska fältet som skapas av en intracellulär ström från ett enskilt neuron är så extremt små att det inte kan upptäckas utanför huvudet. Man gör undersökningen på en vaken person, genom avläsning på skallens utsida av de mycket svaga magnetfält som uppkommer runt nervceller (grupper om minst 40 000-50 000 celler) som urladdar sig samtidigt. De magnetfält som mäts från hjärnan är i intervallet 50-1000 femtotesla (ft), detta är en mycket svag signal ca en miljard gånger mindre än jordens magnetfält. MEG- tekniken är mycket sofistikerad och tillräckligt känslig för att upptäcka dessa svaga signaler. Historia Den första MEG som användes var av fysikern David Cohen år 1968, innan man hade tillgång till SQUID, med enbart en induktionsspole av koppar som detektor. Men okänsligheten i detektorn gjorde att man fick bullriga MEG signaler som var svåra att använda. SQUID kom först att användas för att mäta hjärtats magnetiska fält och detta uppnåddes på fem meters avstånd från själva organet. Den har fått ännu mer användning för att mäta de svaga magnetiska fälten som hjärnan avger. I början använde man bara en enda SQUID detektor för att successivt mäta ett antal punkter kring huvudet. Men detta var besvärligt och på1980-talet började MEG tillverkarna att öka antalet sensorer för att kunna täcka ett större område av huvudet. Idag är dem lätta i vikt och hjälm formade med så många som 300 givare som täcker större delen av huvudet. På så sätt kan informationen från MEG nu ackumuleras snabbt och effektivt. Med ett MEG kan man då få mycket mer detaljer än den vanliga elektroencefalografin (EGG). Teknik Mätinstrumentet är komplicerat och består av s.k. ”Superconducting Quantum Interference Devices” (SQUID). Det finns två huvudtyper av SQUID, likströms (DC-SQUID) och radiofrekvens (RF-SQUID). DC-SQUID är kostsammare att tillverka men mycket känsligare än RF-SQUID och då bättre. Kort så består SQUID av flera ingångar där det bioelektriska fältet detekteras och mäts med hjälp av Josephsoneffekten. 1 En SQUID gjord av högtemperatursupraledare 8 Josephsoneffekten fick namn efter en fysiker som upptäckte år 1973 att elektroner också kan uppträda som vågor och i och med det penetrera materia. SQUID är oftast gjort av bly eller ren niob (ett ovanligt mettaliskt grundämne). Blyet brukar vara en legering med 10 % guld eller indium, då rent bly är labilt när dess temperatur ändras växelvis. På SQUIDen består baselektroden av ett mycket tunt nioblager och en tunnelbarriär oxideras på niobytan. För att nå de nödvändiga supraledande egenskaperna kräver hela enheten en arbetstemperatur nära den absoluta nollpunkten (-273 garder C) och hålls nedkyld med flytande helium. Användningsområde MEG är ett direkt mått på hjärnans funktion, till skillnad från t.ex. fMRI, PET och SPECT som är sekundära mått på hjärnans funktion, avspegling av hjärnans ämnesomsättning. MEG är en helt icke-invasiv metod som inte kräver några tillskott av isotoper eller exponering av röntgenstrålar eller magnetiska fält. Det är även möjligt att studera spädbarn och barn, upprepade tester kan också göras. Signaler från sensordata 2 MEG har en mycket hög upplösning och ger också en god rumslig upplösning, källor kan lokaliseras med millimeters precision. Händelser med tidskalor på millisekunder kan lösas, återigen är det skillnad från fMRI, PET och SPECT som har mycket lägre tidsskalor. De rumsliga fördelningarna av magnetfältet analyseras för att kunna hitta källor för verksamheten i hjärnan. Platserna för dessa källor läggs till anatomiska bilder, som t.ex. MRI, för att ge information om både struktur och funktion i hjärnan. Det magnetiska fältet passerar opåverkat skallen och vävnader i hjärnan, dessa spelas in utanför huvudet. Man kan upptäcka det ytterst lilla magnet fältet genom de sofistikerade sensorerna som är baserade på supraledning. Hur undersökningen går till Man brukar planera att det tar två timmar för att göra en MEG inspelning. Samma dag som testet ska göras kan man äta regelbundna måltider. Man ska dock inte dricka koffein, alkohol eller nikotin dagen innan eller samma dag som testet. Magnetiska föremål kan störa MEG mätningar, så du blir ombedd att ta bort alla metallföremål. Så som smycken, klocka, proteser, bygelbehå, bälte etc. 9 Om det inte är absolut nödvändigt, måste du stänga av alla implanterade simulatorer ca fyra timmar innan testet. Under inspelningen kommer du att sitta och MEG systemet kommer placeras nära huvudet. För att hålla reda på vart huvudet ska placeras under MEG inspelningen kommer tre små markörer placeras på huvudet. En kommer att placeras precis framför varje öra och den tredje mellan ögonbrynen. MEG systemet ligger i ett magnetiskt skyddat rum, dörren kommer att vara stängd under inspelningen. Eftersom de magnetiska signalerna från hjärnan är på några femtotesla, är det nödvändigt att MEG systemet skyddas från yttre magnetiska signaler, bl.a. jordens magnetfält. Skyddsrummen kan byggas av aluminium och mu-metall för att minska hög och lågfrekventa ljud. Neuromeg (MEG) enhet 3 Framtiden MEG har alltid varit i utveckling och har fått stor hjälp av senare tids framsteg inom IT. Framtiden lovar bättre rumslig upplösning i kombination med en hög tidsupplösning, bättre än 1 millisekund. MEG styrkor kompletterar andra tekniker som t.ex. elektroencefalografi (EEG), positronemissionstomografi (PET) och fMRI vars styrkor sin tur kompletterar MEG. Det har också nyligen börjat användas för att studera kognitiva processer som t.ex. audition hos foster och språkbehandling. Fördelar med MEG • • • • • Erbjuder ett direkt mått på hjärnans funktion Hög upplösning och millimeters precision Icke – invasiv Enkelt att använda Signaler kan spelas in över hela cortex Nackdelar med MEG • • MEG ger ingen anatomisk information För att få en aktiverings karta måste det kombineras med MR-data 10 • • • MEG mätningarna måste ske i ett magnetiskt avskärmat rum då signalerna är mycket svaga Det finns ett problem att lokalisera källorna till elektrisk aktivitet i hjärnan, det är komplicerat och har inte en unik lösning Måste hållas nedkyld i helium, vilket är dyrt MEG jämfört med EEG Trots att MEG och EEG registrerar samma neurofysiologiska processer finns det skillnader. Med EEG måste elektroder fästas på hårbotten, dessa är känsliga för extracellulärvolym strömmar som produceras av postsynaptiska potentialer. MEG kan i första hand upptäcka dessa strömmar och eliminera dem. Därför är MEG mer känslig för ytlig aktivitet, vilket är användbart för att studera epilepsi från hjärnbarken. Detta gör att MEG kan vara bra för att upptäcka epileptiska anfall som kanske inte kan ses med EEG. Man ska också notera att mätningarna från MEG inte är lika beroende av geometri så som EGG är. Diskussion Vi tycker att värmekameran är en bra och säker metod eftersom det inte skadar patienten, om man jämför med de andra bildgivande systemen som finns. Men däremot är den inte så tillförlitligt då man inte kan se allt i kroppen, bara där det finns förändringar. Det betyder att man även måste undersöka med t.ex. röntgen för att kunna fastställa bröstcancer. Och vi tror inte att sjukhusen har så mycket tid för det. Värmekameran passar bäst inom industri och byggbranschen, då man inte kan undersöka med andra metoder än med denna. Men sjukhusen ska ändå ha en eller två kameror ifall de behöver de för att göra en snabb och enkel undersökning. Vi gillar denna metod eftersom den går ganska fort och det är lätt, plus att det inte kostar så mycket. MEG metoden anser vi är bra eftersom den är non-invasiv, vilket är bra för att man slipper skära i patienten. Metoden är också väldigt bra då man kan upptäcka epileptiska anfall som inte syns på ett EEG. EEG är vanligt på sjukhusen men vi tycker att MEG borde användas oftare då denna metod är dels enklare att använda och kan ge mera information än EEG. Ett minus är att man kan vara tvungen att kombinera MEG med MR för att få ett så bra resultat som möjligt. Något som vi inte fått reda på är drift – och anskaffningskostnader för MEG. Vilket kan vara en anledning till att sjukhus inte använder sig av denna metod, då den kanske är för dyr. Det finns många andra metoder som är billigare. 11 Källförteckning http://www.neurosurgery.pitt.edu/imageguided/meg/index.html http://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/research/technologiesMEG.php http://sv.wikipedia.org/wiki/SQUID http://www.pfizer.se/default____1824.aspx http://www.nyteknik.se/nyheter/it_telekom/allmant/article32819.ece https://www.avanza.se/aza/press/news.jsp?newsArticleId=156576 http://www.wicer.se/historia.html http://www.aga.se/international/web/lg/se/like35agase.nsf/docbyalias/aga_history http://sv.wikipedia.org/wiki/V%C3%A4rmekamera www.flir.se http://en.wikipedia.org/wiki/Thermography http://www.medical-thermography.com/ Kursmaterial från hemsidan www.sh.se/mte Böcker: Bertil Jacobson: Teknik i praktisk sjukvård, Studentlitteratur 2003 Bertil Jacobson: Medicin och teknik, Studentlitteratur 2006 s. 342-344 Bilder: 1. http://sv.wikipedia.org/wiki/SQUID 2. http://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/research/technologiesMEG.php 3. http://www.neurosurgery.pitt.edu/imageguided/meg/index.html 12
© Copyright 2024