TEHNICI DE TEHNICI DE EXPLORARE IN EXPLORARE IN MEDICINAMEDICINA

IMAGISTICA MEDICALAIMAGISTICA MEDICALA

Imagistica MedicalaImagistica Medicala

Introducerea informaticii in medicina a condus la Introducerea informaticii in medicina a condus la dezvoltarea tehnicilor exploratorii.dezvoltarea tehnicilor exploratorii.

Reprezinta ansamblul de mijloace si tehnici ce permit Reprezinta ansamblul de mijloace si tehnici ce permit obtinerea de informatii despre starea de sanatate a obtinerea de informatii despre starea de sanatate a pacientului.pacientului.

Explorarea informationala – implica interogarea bazelor Explorarea informationala – implica interogarea bazelor de date si cautarea informatiilor existente despre de date si cautarea informatiilor existente despre antecedentele medicale ale pacientului.antecedentele medicale ale pacientului.

Explorarea medicala – obtinerea de date privitoare la Explorarea medicala – obtinerea de date privitoare la organismul pacientului ca sistem biologic si a starii organismul pacientului ca sistem biologic si a starii subsistemelor sale.subsistemelor sale.

Clasificarea tehnicilor de Clasificarea tehnicilor de investigareinvestigare

Tehnici invaziveTehnici invazive Scintigrafia medicalaScintigrafia medicala RadiografiaRadiografia Tomografia computerizataTomografia computerizata

Tehnici minim invaziveTehnici minim invazive Ultrasonografia (ecografia)Ultrasonografia (ecografia) TermografiaTermografia Analiza de semnal (EKG, EEG, etc)Analiza de semnal (EKG, EEG, etc) Rezonanta magnetica nucleara si de spinRezonanta magnetica nucleara si de spin

Imagistica medicala este Imagistica medicala este folosita in:folosita in:

Reconstructia unei imagini bazate pe Reconstructia unei imagini bazate pe masuratori ale unui parametru fizic;masuratori ale unui parametru fizic;

Obtinerea imaginii prin reconstructie;Obtinerea imaginii prin reconstructie;

Prezentarea si analiza imaginii;Prezentarea si analiza imaginii;

Imbunatatirea calitatii imaginii prin procesare;Imbunatatirea calitatii imaginii prin procesare;

Stocarea, catalogarea si accesarea imaginilorStocarea, catalogarea si accesarea imaginilor

Modalitati de obtinere a Modalitati de obtinere a imaginiiimaginii

Masurarea unui parametru fizic ce poate reflecta o Masurarea unui parametru fizic ce poate reflecta o caracteristica de interes a organismului/tesutuluicaracteristica de interes a organismului/tesutului- Masurarea radiatiei emise de organismMasurarea radiatiei emise de organism- Masurarea unui semnal electricMasurarea unui semnal electric

Localizarea spatiala a valorii parametrului de interes.Localizarea spatiala a valorii parametrului de interes.- Discretizarea spatiala a organismuluiDiscretizarea spatiala a organismului- Calculul valorii parametrului de interesCalculul valorii parametrului de interes

Realizarea unei reprezentari grafice conventionale a Realizarea unei reprezentari grafice conventionale a valorilor parametruluivalorilor parametrului

Analiza post-procesare si stocarea imaginilorAnaliza post-procesare si stocarea imaginilor

Spectrul radiatiilor electromagnetice si Spectrul radiatiilor electromagnetice si partea spectrului folosita pentru fiecare partea spectrului folosita pentru fiecare tip de aplicatietip de aplicatie

UltrasuneteleUltrasunetele Sunt produse de cristale piezoelectrice ce transforma energia electrica in Sunt produse de cristale piezoelectrice ce transforma energia electrica in

energie acustica si vice-versa.energie acustica si vice-versa.

Cristalele pot vibra cu frecvente cuprinse intre 2÷10 MHz, mult mai inalte decat Cristalele pot vibra cu frecvente cuprinse intre 2÷10 MHz, mult mai inalte decat frecventa sunetelor pe care le putem auzi (maxim 20 kHz).frecventa sunetelor pe care le putem auzi (maxim 20 kHz).

Similar radarului si sonarului sunt emise unde sonore pulsatorii si sunt masurate Similar radarului si sonarului sunt emise unde sonore pulsatorii si sunt masurate energiile si timpii necesari sosirii ecoului dupa ce undele sonore au fost energiile si timpii necesari sosirii ecoului dupa ce undele sonore au fost reflectate. reflectate.

Principalul scop este determinarea distantei dintre sursa ultrasunetelor si Principalul scop este determinarea distantei dintre sursa ultrasunetelor si mediile pe care sufera reflexie.mediile pe care sufera reflexie.

Prin intermediul unui monitor se pot observa imaginile anatomice ale ariei Prin intermediul unui monitor se pot observa imaginile anatomice ale ariei investigate.investigate.

Precizia masuratorilor este invers proportionala cu durata pulsului: durata mica Precizia masuratorilor este invers proportionala cu durata pulsului: durata mica a pulsului emis determina o precizie marita in masurarea distantei.a pulsului emis determina o precizie marita in masurarea distantei.

Avantaje si aplicatii:Avantaje si aplicatii:

Nu prezinta efecte secundare Nu prezinta efecte secundare daunatoare;daunatoare;

Este o metoda importanta de examinare Este o metoda importanta de examinare a copiilor mici si a femeilor insarcinate;a copiilor mici si a femeilor insarcinate;

Investigarea functionarii inimii;Investigarea functionarii inimii; Examinarea creierului;Examinarea creierului; Examinarea ochilor;Examinarea ochilor; Detectarea tumorilor si a chisturilor.Detectarea tumorilor si a chisturilor.

Sector de aorta scanat cu ultrasunete.Sector de aorta scanat cu ultrasunete.

RadiologiaRadiologia

Obtinerea imaginilor radiologice se bazeaza pe Obtinerea imaginilor radiologice se bazeaza pe trimiterea unui fascicul de radiatii X catre trimiterea unui fascicul de radiatii X catre pacient in scopul examinarii.pacient in scopul examinarii.

Radiatia X transmisa este detectata de un Radiatia X transmisa este detectata de un ecran fluoroscopic cu expunerea unui film sau ecran fluoroscopic cu expunerea unui film sau prin intermediul unui intensificator de imagine.prin intermediul unui intensificator de imagine.

Atenuarea radiatiei X depinde de tipul de tesut Atenuarea radiatiei X depinde de tipul de tesut parcurs (densitate si structura chimica)parcurs (densitate si structura chimica)

Principiul radiografiei X cu Principiul radiografiei X cu intensificator de imagine.intensificator de imagine.

Odata ajunse la intensificatorul de imagine, radiatiile X sunt Odata ajunse la intensificatorul de imagine, radiatiile X sunt transformate intr-o distributie de electroni ce produce o imagine transformate intr-o distributie de electroni ce produce o imagine amplificata a luminii pe un ecran fluorescent, imagine ce poate fi amplificata a luminii pe un ecran fluorescent, imagine ce poate fi vizualizata pe un monitor si poate fi stocata pe un CD-ROMvizualizata pe un monitor si poate fi stocata pe un CD-ROM

Radiologia digitalaRadiologia digitala

Imaginile se genereaza pe o placa Imaginile se genereaza pe o placa luminiscenta in locul combinatiilor ecran-film luminiscenta in locul combinatiilor ecran-film radiologic.radiologic.

Imaginea latenta formata este citita prin Imaginea latenta formata este citita prin intermediul unui scaner laser.intermediul unui scaner laser.

Astfel se poate obtine imaginea radiografica Astfel se poate obtine imaginea radiografica digitala.digitala.

Imaginea este post-procesata pentru punerea Imaginea este post-procesata pentru punerea in eviventa a detaliilor invizibile cu ochiul liber.in eviventa a detaliilor invizibile cu ochiul liber.

Radiologia digitala de Radiologia digitala de substractiesubstractie Principiul maririi contrastului: Principiul maririi contrastului:

a)a) Distributie intensitatii de-a lungul unei linii a imaginii;Distributie intensitatii de-a lungul unei linii a imaginii;b)b) Aceeasi distributie dupa injectarea mediului de contrast;Aceeasi distributie dupa injectarea mediului de contrast;c)c) Distributia intensitatii dupa substractie;Distributia intensitatii dupa substractie;d)d) Distributia intensitatii dupa sporirea contrastului.Distributia intensitatii dupa sporirea contrastului.

Exemplu de angiografie digitala de substractie Exemplu de angiografie digitala de substractie (DSA) pentru bifurcatia aortei(DSA) pentru bifurcatia aortei

Reonanta magneticaReonanta magnetica

Asigura reprezentarea distributiei tesuturilor intr-o Asigura reprezentarea distributiei tesuturilor intr-o sectiune transversala a corpului, pe baza densitatii sectiune transversala a corpului, pe baza densitatii atomilor de hidrogen.atomilor de hidrogen.

La iradierea corpului cu radiatie EM de anumita La iradierea corpului cu radiatie EM de anumita frecventa, intr-o directie perpendiculara pe un camp frecventa, intr-o directie perpendiculara pe un camp magnetic extern, vor rezona numai nucleele cu magnetic extern, vor rezona numai nucleele cu frecventa de rezonanta egala cu frecventa pulsului de frecventa de rezonanta egala cu frecventa pulsului de RF.RF.

Frecventa Larmour depinde de intensitatea campului Frecventa Larmour depinde de intensitatea campului magnetic.magnetic.

Apare un curent indus in spirele bobinei Apare un curent indus in spirele bobinei perpendiculare pe campul magnetic extern;perpendiculare pe campul magnetic extern;

Amplitudinea curentului este proportionala cu Amplitudinea curentului este proportionala cu numarul de nuclee rezonante din volum si cu numarul de nuclee rezonante din volum si cu frecventa Larmour ce determina pozitia probei;frecventa Larmour ce determina pozitia probei;

Se obtine densitatea atomilor de hidrogen la fiecare Se obtine densitatea atomilor de hidrogen la fiecare locatie, prin retroproiectie.locatie, prin retroproiectie.

La incetarea pulsului de radiofrecventa, tesuturile La incetarea pulsului de radiofrecventa, tesuturile magnetizate revin la echilibru prin fenomenul de magnetizate revin la echilibru prin fenomenul de relaxare.relaxare.

Relaxarea longitudinala T1- este datorata schimbului de Relaxarea longitudinala T1- este datorata schimbului de energie cu nucleele inconjuratoare – 63% din nuclee se energie cu nucleele inconjuratoare – 63% din nuclee se realiniaza in campul magnetic extern.realiniaza in campul magnetic extern.

Relaxarea transversala T2 – este datorata interactiunii spin-Relaxarea transversala T2 – este datorata interactiunii spin-spin.spin.

Tesuturi diferite au T1 si T2 diferiti functie de densitate.Tesuturi diferite au T1 si T2 diferiti functie de densitate.

Rezulta variatia in contrast a zonelor de tesut diferit. Rezulta variatia in contrast a zonelor de tesut diferit.

Intr-un camp magnetic neomogen numai protonii vor rezona Intr-un camp magnetic neomogen numai protonii vor rezona la anumite frecvente localizate acolo unde intensitatea la anumite frecvente localizate acolo unde intensitatea campului magnetic este in concordanta cu frecventa campului magnetic este in concordanta cu frecventa radianta. Prin modificarea frecventei alte zone vor rezona.radianta. Prin modificarea frecventei alte zone vor rezona.

Exemplu de sectiuni transversale prin diferite Exemplu de sectiuni transversale prin diferite parti ale corpului: cap, torace, abdomen, parti ale corpului: cap, torace, abdomen, obtinute cu ajutorul tomografiei computerizate.obtinute cu ajutorul tomografiei computerizate.

Precesia magnetica sub influenta unui camp magnetic Precesia magnetica sub influenta unui camp magnetic extern cu intensitatea B0 si un camp magnetic oscilant extern cu intensitatea B0 si un camp magnetic oscilant B1 (datorat radiatiei electromagnetice) in timpul B1 (datorat radiatiei electromagnetice) in timpul aplicarii unui puls de 90 RF, vazut de observatorul (A) aplicarii unui puls de 90 RF, vazut de observatorul (A) si dintr-un punct fix al campului de rotatie (B).si dintr-un punct fix al campului de rotatie (B).

Fenomenul de aliniere a spinilor in camp magnetic extern:Fenomenul de aliniere a spinilor in camp magnetic extern:a)a) la 0 K toti spinii sunt aliniati in prezenta campului magnetic;la 0 K toti spinii sunt aliniati in prezenta campului magnetic;b)b) In absenta campului magnetic spinii sunt orientati in toate directiile; In absenta campului magnetic spinii sunt orientati in toate directiile; c)c) La temperatura camerei numai o mica parte se vor alinia 1/milion;La temperatura camerei numai o mica parte se vor alinia 1/milion;d)d) La intensitatea de 0,5 tesla se aliniaza 5/milion.La intensitatea de 0,5 tesla se aliniaza 5/milion.

Tomografia Tomografia computerizatacomputerizata Reprezinta modalitatea de obtinere a imaginilor ce portretizeaza Reprezinta modalitatea de obtinere a imaginilor ce portretizeaza distributia reala a tesuturilor in sectiune transversala.distributia reala a tesuturilor in sectiune transversala.

Considerand o sectiune transversala de 1 mm grosime, o putem imparti Considerand o sectiune transversala de 1 mm grosime, o putem imparti in elemente de arie foarte mica.in elemente de arie foarte mica.

La trecerea unui fascicul ingust de radiatii X prin sectiune, fiecare La trecerea unui fascicul ingust de radiatii X prin sectiune, fiecare element atenueaza fasciculul pana la o anumita valoare;element atenueaza fasciculul pana la o anumita valoare;

Marimea atenuarii este determinata de compozitia moleculara si Marimea atenuarii este determinata de compozitia moleculara si densitatea tesutului;densitatea tesutului;

Intensitatea fasciculului transmis va fi mai mica decat cea a fasciculului Intensitatea fasciculului transmis va fi mai mica decat cea a fasciculului incident;incident;

Fiecare element atenueaza diferit datorita prezentei unui tesut diferit.Fiecare element atenueaza diferit datorita prezentei unui tesut diferit.

Principiul tomografiei computerizate. Combinatia unui tub de Principiul tomografiei computerizate. Combinatia unui tub de radiatii X cu un detector este translatata de-a lungul pacientului, radiatii X cu un detector este translatata de-a lungul pacientului, producand un profil al densitatii p(K,f). Prin rotirea combinatiei producand un profil al densitatii p(K,f). Prin rotirea combinatiei detector-tub deradiatii X se obtin un numar de profile. Din aceste detector-tub deradiatii X se obtin un numar de profile. Din aceste profile se pot determina coeficientii de atenuare ai fiecarui pixel profile se pot determina coeficientii de atenuare ai fiecarui pixel (voxel).(voxel).

Exempe de sectiuni trensversale prin diverse parti ale Exempe de sectiuni trensversale prin diverse parti ale corpului omenesc: cap, torace, abdomen, obtinute prin corpului omenesc: cap, torace, abdomen, obtinute prin tomografie computerizata.tomografie computerizata.