Raunalna tomografijaSeminarski rad

2012

Raunalna tomografija

Intenzivnim razvojem moderne medicine i tehnologije zadnjih nekoliko desetljea postignut je ogroman napredak u mogunostima ranog otkrivanja i dijagnosticiranja bolesti. Upravo je rano otkrivanje bolesti jedan od kljunih elemenata u procesu lijeenja bolesnika. U vremenu prije samo stotinjak godina suvremene metode dijagnosticiranja i pretraga bile su potpuno nezamislive. Zahvaljujui modernoj tehnologiji danas je na poprilino jednostavan nain (i za pacjenta i za lijenika) mogue stvoriti kompletan 3-D prikaz unutranjosti organizma i na osnovu toga postaviti odgovarajuu dijagnozu. Jedan od ureaja koji tako neto omoguuje je i ureaj za raunalnu tomografiju - CT.Raunalna tomografija je rekonstrukcija tomografirane ravnine tijela. Uvoenjem CT pretraga ideja klasinog rentgenskog snimanja podignuta je na jednu viu razinu. Naime, umjesto promatranja vanjskih obrisa kosti i organa, CT formulira potpun 3-D raunalni model promatranog dijela tijela. U svojoj osnovi CT se zasniva na mjerenju apsorpcije rentgenskih zraka oko bolesnikovog tijela. Iz dobivenih podataka raunalo generira prikaz unutranjosti organizma. Upravo zato je za prvu pojavu CT ureaja bilo potrebno priekati dovoljno naprednu tehnologiju (procesore i detektore) koji e biti u stanju realizirati opsean posao promatranja i obrade podataka. 70-tih godina tehnologija dostie dostatnu razinu i CT se pojavljuje na sceni.CT je 1972 godine konstruirao engleski fiziar Godfrey Hounsfield u EMI-jevim laboratorijima u Engleskoj. Istovremeno, nezavisno od njega, CT je konstruirao i Allan Cormack na Tufts sveuilitu, Massachusets, SAD. Prvi kliniki CT skeneri puteni su u upotrebu 1973 godine. CT ureaji prve generacije imali su jako dugu ekspoziciju u odnosu na dananje (oko 4,5 minuta). Zato su bili pogodni samo za snimanje glave - ostatak tjela bio izloen pokretima (primjerice zbo disanja). Ureaji za "cijelo tijelo" u upotrebi su od 1977. CT je postao rairen 80 - tih godina. Pretpostavlja se da je danas u upotrebi oko 50000 CT skenera diljem svijeta.U objanjavanje principa rada i tehnologije CT ureaja najbolje je krenuti od samih osnova - razmatranjem zraenja. Sva zraenja u prirodi obzirom na koliinu energije koju nose dijelimo na ionizirajua i neionizirajua. Ionizirajua zraenja imaju dovoljno veliku energiju da elektriki negativne atome razbiju na ione, izbijajui iz atoma jedan elektron. Jedno od takvih zraenja je i rentgensko zraenje koje se koristi unutar CT ureaja. Rentgenske zrake dio su spektra elektromagnetskog zraenja u prirodi, karakteristine po svojoj valnoj duljini i frekvenciji. Valovi rentgenskih zraka su vrlo kratki, a frekvencija im je velika. Zbog tih osobina imaju veliku energiju koja im omoguuje prodiranje kroz tkiva.Rentgenske zrake nastaju u vakumskoj cijevi naglim koenjem brzih elektrona pri njihovu sudaru sa nekom zaprekom. Brzi elektroni nose veliku koliinu kinetike energije koja se pri sudaru prenosi na atome od kojih je izgraena prepreka i izbija elektrone iz njihova omotaa. Tako nastaju prazne elektronske ljuske koje se popunjavaju iz vanjskih, energijom bogatih ljusaka. Prijelazom u ljuske nie energijske razine ti elektroni predaju viak energije okolici. Najvei dio tako osloboene energije emitira se u obliku topline dok manje od 1% odgovara rentgenskim zrakama. Rentgenska cijev sadri katodu i anodu. Katoda se uari i otputa slobodne elektrone. Osloboeni elektroni lebde oko katode, te prikljuenjem cijevi na struju visokog napona koja se dovede izmeu katode i anode, ubrzavaju prema anodi koja je pozitivna pa ih privlai. Jainom struje koja grije anodu moe se poveati koliina novoosloboenih elektrona iz atoma katode, dok se poveanjem napona izmeu katode i anode moe poveati brzina pristupa tih elektrona prema anodi. Zbog potrebe za hlaenjem anoda se rotira brzinom od oko 12000 okr/min. a vrijeme pretrage rentgenska cijev rotira oko pacjenta pod kutom od 180 do 360 stupnjeva. Smjer snopa rentgenskih zraka je okomit ili rjee pod odreenim kutom u odnosu prema uzdunoj ravnini tijela. Prilikom rotacije cijevi vri se snimanje. Raunalo sintetizira sliku nakon prethodne analize podataka dobivenih od detektora. Osnovna jedinica za generiranje slike je snimljeni volumni element, tzv. voksel, sastavni dio 512 x 512 ili 1024 x 1024 matriks slike. U njemu raunalo analizira apsorpciju rengenskih zraka, odnosno slabljenje inteziteta, te obradom podataka stvara element slike, tzv. piksel. Debljina sloja moe varirati ovisno o tome koji se dio tijela snima te kolika se preciznost prikaza eli postii.Nakon prikupljanja podataka i njihove obrade dobivene slike se prosljeuju na izlazne ureaje - najprije na ekran, a zatim i na ureaj koji ih razvija. Podaci o pacjentu zajedno sa slikama u elektronskom obliku pohranjuju se u raunalo. Jednom pohranjene slike mogue je naknadno pregledavati te i na njima vriti detaljniju analizu zbog dobivanja vie informacija. Tako je primjerice mogue generirati prikaz tijela sa raznih strana (kuteva gledita), na razliitim rezolucijama i sl. Dodatne mogunosti razvijene su preko specijaliziranih softvera namijenjenih za snimanje pojedninih organa i organskih sustava, koji omoguuju jo bolje generiranje rezultata. Napredak tei postizanju to kvalitetnijih slika, u to kraem vremenu, ali i uz to je mogue manju ozraenost pacijenata.Svaki od ureaja za snimanje pogodan je za neku vrstu promatranja. Npr. konvencionalno rentgensko snimanje glave moe prikazati jedino gustu kotanu strukturu lubanje, magnetska rezonancija pak daje dobar prikaz mekog tkiva i krvoilnog sustava. Za razliku od njih, CT je ureaj koji podjednako dobro prikazuje sve promatrane dijelove u organizmu. U svom prikazu omoguuje pregled kotanog i mekog tkiva, kao i preciznu analizu same strukture promatranih dijelova tijela (primjerice strukture mozga). CT je jedan od najboljih alata za pregled plua i trbuha. Isto tako znaajnu ulogu ima u dijagnosticiranju i tretmanu sranih bolesti, i bolesti unutranjih organa. CT takoer moe biti koriten kao ureaj za ortopedske pretrage te za otkrivanje osteoporoze. U procesu dijagnosticiranja tumora CT moe odrediti ne samo njiovu nazonost nego i veliinu, tonu lokaciju i opseg rairenosti. Posebno mjesto ima u hitnim sluajevima jer se bolesnik moe odmah podvrgnuti hitnom pregledu u svrhu otkrivanja unutranjih ozljeda (unutranjeg krvarenja i sl). Osim to je od velike koristi pacijentima, CT je u mnogoemu zasigurno olakao posao i lijenicima. Prvenstveno se to odnosi na veu koliinu informacija koje lijenici dobivaju prije postavljanja dijagnoze. Isto tako, snimljeni podaci mogu se pohraniti u raunalo, te na taj nain tvore pouzdanu bazu podataka o bolesnicima trenutno dostupnu svima koji trebaju takve informacije. Isto tako podaci se putem mree mogu vrlo brzo razmjenjivati i slati na dodatnu analizu.Iako je vrijednost CT ureaja kao dijagnostikog aparata neupitna, potrebno je ipak pogledati i njegovu drugu stranu. Naime, osnova za njegov rad je ionizirajue rentgensko zraenje koje moe ostaviti velike posljedice po ljudski organizam. Ulaskom u stanicu ionizirajue zraenje unosi veliku koliinu energije. Apsorpcija te energije uzrokuje promjene u redu odvijanja kemijskih procesa, pa ovisno o dozi radijacije posljedice za stanicu mogu biti letalne, ili pak mogu naruiti njene bitne funkcije. Sve to u konanici ostavlja posljedice po cijeli organizam koje mogu biti katastrofalne. Zbog toga je vrlo bitno procijeniti korist koju donosi pretraga nasuprot posljedicama koje moe prouzroiti.Uz bolesnike koji su za vrijeme pregleda direktno izloeni zraenju, ono zasigurno ima utjecaja i na lijenike koji vre snimanja. Jo vea opasnost lei u injenici da su lijenici zraenju izloeni gotovo svakodnevno. Zbog toga je posebnu panju pri instalaciji CT ureaja potrebno posvetiti odgovarajuoj zatiti od zraenja (odgovarajua izvedba zidova i stakla u prostorijama), te poduzeti sve potrebne mjere da bi se ljudi zatitili od nepotrebnog izlaganja tetnim utjecajima. Lijenici i tehniari takoer odlaze na redovite preglede kako bi se eventualni tetni utjecaj zraenja otkrio to ranije. Na taj se nain barem dijelom moe preventivno djelovati prije nego to zraenje ostavi trajne posljedice koje mogu biti pogubne.

Literaturahttp://student.fizika.org/http://hr.wikipedia.org/wiki/Kompjuterizirana_tomografijahttp://atlas.mudr.org/Imaging-images-by-modality-CT-Computed-tomography-15http://digimorph.org/