Lääketieteellinen
kuvantaminen
Biofysiikan kurssi
Liikuntabiologian laitos
Jussi Peltonen
torstaina 15. huhtikuuta 2010
1
Muista ainakin nämä
•
•
•
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Kuinka energia viedään kuvauskohteeseen?
Aiheuttaako menetelmä kudostuhoa?
Kuvataanko anatomiaa vai fysiologiaa?
2
Kuvaamisen periaate
• Annostellaan energia kohteeseen
• Kerätään annosteltu energia
• Muodostetaan kuva
kuvanmuodostusyksikössä
torstaina 15. huhtikuuta 2010
3
Absorptio
Vastaanotin
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Kohde
Lähetin
4
Emissio
Vastaanotin
Kohde
Annostus
torstaina 15. huhtikuuta 2010
5
Heijastus
Kohde
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Lähetin/
vastaanotin
6
Kuvauksen
peruskäsitteitä
torstaina 15. huhtikuuta 2010
7
Peruskäsitteitä
• Resoluutio eri
erotuskyky
• Mitta =
viivaparia / mm
• Vaihtelee välillä
0.5-5.0 vp / mm
torstaina 15. huhtikuuta 2010
8
Kuvamatriisin koko
torstaina 15. huhtikuuta 2010
9
torstaina 15. huhtikuuta 2010
10
Peruskäsitteitä
128px
•
•
Kuva-alkio eli pikseli
•
Vertaa esim.
digikameran 24MPx
Pinta-ala = 128x128 =
0.016MPx
128px
torstaina 15. huhtikuuta 2010
11
Peruskäsitteitä
•
Kuvan syvyys ilmoitetaan
bitteinä
•
Mustavalkokuvassa on
21 = 2 sävyä
•
8-bittisessä
harmaasävykuvassa on 28
= 256 eri harmaasävyä
•
12-bittisessä
harmaasävykuvassa on 212
= 4096 eri harmaasävyä
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Harmaasävykuva
12
Peruskäsitteitä
torstaina 15. huhtikuuta 2010
13
1. Röntgen-kuvaus
2. Emissiotomografia
3. Magneettiresonanssi
4. Ultraääni
torstaina 15. huhtikuuta 2010
14
1. Röntgen-kuvaus
torstaina 15. huhtikuuta 2010
15
Röntgen = luuntiheyskartta
torstaina 15. huhtikuuta 2010
16
3D-kuva
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Leike
17
3D-kuva
Leike
Tomografia = leikekuvaus
torstaina 15. huhtikuuta 2010
18
Tietokonetomografia (TT)
= Tietokoneavusteinen
leikekuvaus
Engl. Computed Tomography
(CT)
torstaina 15. huhtikuuta 2010
19
TT-skanneri
torstaina 15. huhtikuuta 2010
20
torstaina 15. huhtikuuta 2010
21
TT:n edut ja haitat
•
Plussat (+)
•
•
•
•
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Tarkka
Kivuton
Non-invasiivinen
Nopea
•
Miinukset (-)
•
•
Ionisoivaa säteilyä
•
Ei kuvaa hyvin
pehmytkudosta
(valitaan MRI)
Ei sovellu
raskaana oleville
22
Efektiivinen annos
•
Säteilyannoksen mittarina käytetään
efektiivistä annosta
•
Efektiivisen annoksen yksikkö = mSv
(millisievert)
•
Ottaa huomioon sekä säteilyn määrän että
laadun
torstaina 15. huhtikuuta 2010
23
Efektiivinen annos
Keskimääräinen taustasäteilyannos:
3-4 mSv/vuosi
torstaina 15. huhtikuuta 2010
24
Röntgen-säteilyannoksia
torstaina 15. huhtikuuta 2010
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
torstaina 15. huhtikuuta 2010
26
2. Emissiotomografia
torstaina 15. huhtikuuta 2010
27
Positroniemissiotomografia
Positroni (elektronin
antihiukkanen) ja
elektroni törmäävät.
Tapahtumassa, jota
kutsutaan
annihilaatioksi,
syntyy gammafotoni, joka
havaitaan herkällä
laitteistolla.
torstaina 15. huhtikuuta 2010
28
Positroniemissiotomografia
•
Käyttö:
•
•
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Syöpätautien diagnooseissa
Paikallisen hapenkulutuksen
mittauksessa
(neurofysiologia)
29
Tietokonetomografia
Positroniemissiotomografia
torstaina 15. huhtikuuta 2010
30
Tietokonetomografia
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Positroniemissiotomografia
31
Anatomia (TT) +
Fysiologia (PET)
Fysiologian tarkka
anatominen paikannus
torstaina 15. huhtikuuta 2010
32
1. Röntgen-kuvaus
2. Emissiotomografia
3. Magneettiresonanssi
4. Ultraääni
torstaina 15. huhtikuuta 2010
33
3. Magneettiresonanssikuvaus
(MRI)
torstaina 15. huhtikuuta 2010
34
(Ydin)magneettinen
resonanssi
•
Perusuu fotonin ja vetyytimen väliseen
vuorovaikutukseen, jolloin
kuvaa hyvin mm:
•
•
•
torstaina 15. huhtikuuta 2010
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.
torstaina 15. huhtikuuta 2010
36
MRI laitteisto
torstaina 15. huhtikuuta 2010
37
Kestomagneetti
Gradienttikelat
RF-lähetin/vastaanotin
torstaina 15. huhtikuuta 2010
38
Staattisen kentän lähde
Muuttuvan kentän lähde
Magneettikentän voimakkuus
Etäisyys
torstaina 15. huhtikuuta 2010
39
Staattinen kenttä on aina päällä
torstaina 15. huhtikuuta 2010
40
MRI-radiokeloja
torstaina 15. huhtikuuta 2010
41
TT vs MRI
torstaina 15. huhtikuuta 2010
42
Funktionaalinen MRI
torstaina 15. huhtikuuta 2010
43
1. Röntgen-kuvaus
2. Emissiotomografia
3. Magneettiresonanssi
4. Ultraääni
torstaina 15. huhtikuuta 2010
44
4. Ultraääni
torstaina 15. huhtikuuta 2010
45
Ultraäänen toimintaperiaate
torstaina 15. huhtikuuta 2010
46
Äänipää
valitaan
kuvausk
ohteen
mukaan
ö
k
k
i
s
k
y
s
u
Kuva
torstaina 15. huhtikuuta 2010
47
UÄ biomekaanisessa tutkimuksessa
torstaina 15. huhtikuuta 2010
48
UÄ biomekaanisessa tutkimuksessa
torstaina 15. huhtikuuta 2010
49
Miksi UÄ?
•
•
•
•
•
•
•
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Vaaraton
Hyvä paikkaresoluutio (< 1mm)
Erinomainen aikaresoluutio (125 kuvaa/s)
Kuvaus voidaan viedä kohteen luo
Sovellettavissa liikkeeseen
Halpa
Nopea
50
UÄ:n tulevaisuus?
Langaton ultraääni?
torstaina 15. huhtikuuta 2010
51
Ionisoiva vaikutus
Fysiologian kuvaus
TT
PET
TT
PET
MRI
UÄ
MRI
UÄ
Kuva ei muodostu fotoneista
torstaina 15. huhtikuuta 2010
Kuvattava säteilee
TT
PET
TT
PET
MRI
UÄ
MRI
UÄ
52
Kiitos
mielenkiinnostanne!
torstaina 15. huhtikuuta 2010
53