Upload
aca-maka
View
37
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
FIZIČKI PRINCIPI STANDARDNE RENDGENSKE SLIKE I
KOMPJUTERIZOVANE TOMOGRAFIJE
Doc. Dr Nebojša T. Milošević
Katedra Biofizike u medicini 2
Rendgenska slika
• Nastaje apsorbovanjem snopa X zračenja po površini detektora.
Katedra Biofizike u medicini 3
Slika 1. Stvaranje rendgenske slike: rendgenska cev (1), kolimator, objekt (2) i detektor (3).
• Snop X zračenja prolazi kroz objekt nehomogene strukture.
• Pri prolasku kroz objekt dolazi do interakcije zračenja i atoma objekta koje se manifestuje kroz:
a) elastično i neelastično rasejanje,
b) apsorpciju zračenja.
• Efekti navedenih procesa se na makroskopskom nivou ogledaju se u promeni intenziteta snopa zračenja (preciznije, njegovom smanjivanju).
Katedra Biofizike u medicini 4
• I ‐ intenzitet snopa zračenja koji je prošao kroz objekt,
• I0 ‐ intenzitet zračenja koji “pada” na objekt,
• μ ‐ linearni koeficijent slabljenja zračenja,
• x ‐ debljina objekta.• Pošto je apsorpcija zračenja dominantan proces u slabljenju intenziteta snopa, pod veličinom μpodrazumeva se linearni koeficijent apsorpcije zračenja.
Katedra Biofizike u medicini 5
xeII μ−⋅= 0
• Propušteni intenzitet zračenja kompletno se apsorbuje po površini detektora.
• Intenzitet zračenja, koje je prošlo kroz objekt, nije isti u svakom delu snopa. Razlika u intenzitetu delova snopa nastaje zbog:
1) prolaska kroz slojeve različitih koeficijenata apsorpcije i iste debljine,
2) prolaska kroz slojeve istih koeficijenata apsorpcije a različite debljine.
Katedra Biofizike u medicini 6
• Rendgenski film.
• Intenzitet snopa zračenja, nakon prolaska kroz objekt, reaguje sa emulzijom filma. Kraj hemijske reakcije je izdvajanje atoma metalnog srebra, koje se vizuelno opaža kao zacrnjenje filma.
• Gustina zacrnjenja je proporcionalna intenzitetu snopa zračenja koje reaguje sa emulzijom.
• Svetle oblasti na filmu posledica su malog intenziteta propuštenog zračenja, koje je opet posledica velikog koeficijenta apsorpcije sloja u objektu.
• Tamne oblasti na filmu ...
Katedra Biofizike u medicini 7
Slika 2. Radiografija.
Katedra Biofizike u medicini 8
• Fluorescentni ekran.
• Intenzitet zračenja pobuđuje atome fluorescentnog materijala. U deekscitaciji atoma emituje se vidljiva svetlost.
• Intenzitet emitovane svetlosti proporcionalan je intenzitetu zračenja koje pobuđuje atome.
• Oblasti velikog koeficijenta apsorpcije u objektu smanjuju intenzitet zračenja u većoj meri. Na ekranu se ovo opaža kao svetlost slabijeg intenziteta.
• Svetlost jačeg intenziteta na ekranu...
Katedra Biofizike u medicini 9
Slika 3. Fluoroskopija.
Katedra Biofizike u medicini 10
Kompjuterizovana tomografija
• Rendgenografija i fluoroskopija ne mogu uspešno da savladaju dva slučaja:
1) superpoziciju tkiva različitih koeficijenata apsorpcije,
2) međusobni položaj tkiva istog koeficijenta apsorpcije.
Katedra Biofizike u medicini 11
Katedra Biofizike u medicini
• Rendgenska cev kreće se u jednom smeru, a kaseta sa rendgenskim filmom u drugom smeru. Ova tehnika snimanja naziva se tomografija.
Slika 4. Princip snimanja tomografijom.
12
Katedra Biofizike u medicini
• Rendgenska cev i sistem detektora istovremeno rotiraju oko objekta. Slika snimljenog sloja nastaje kompjuterskom analizom zračenja koje je prošlo kroz objekt.
• Ova tehnika snimanja naziva se kompjuterizovana tomografija (CT) ili kompjuterizovana aksijalna tomografija (CAT).
• Prvi je primenio britanski istraživač Džefri Haunsfild za oslikavanje mozga.
• Danas se CT upotrebljava kao dopunska tehnika u dijagnostici poremećaja svih delova tela.
13
Slika 5. Izgled uređaja za CT.
Katedra Biofizike u medicini 14
Katedra Biofizike u medicini
Slika 6. Shema snimanja kompjuterizovanom tomografijom: 1 – ispitivani objekt, 2 – rendgenska cev i 3 – detektori.
15
Katedra Biofizike u medicini
Kada rendgenska cev obiđe pun krug oko objekta, jedinica za analizu podataka generiše sistem jednačina, oblika
ii xi eII μ−⋅= 0 → ii
i xII
⋅−= μ)ln(0
(i = 1, 2, ..., n)
Rešenja ovog sistema jednačina su koeficijenti apsorpcije materijala ispitivanog sloja, njihova debljina i položaj unutar sloja.Analizom ova tri skupa podataka stvara se numerička slika sloja. Ona se zatim prevodi u Haunsvildovu (sivu) skalu i prikazuje na ekranu uređaja.
16
Slika 7. Formiranje slike poprečnog sloja. (Voksel – deo zapremine sloja jednakog koeficijenta apsorpcije. Piksel – element slike koji odgovara jednom vokselu.
Katedra Biofizike u medicini 17
• Spiralna CT – osim rotacije rendgenske cevi (i detektora) i sto za pacijenta se kreće duž centralne ose rotacije cevi. Umesto stacionarnih preseka slojeva dobijaju se odgovarajući spiralni preseci.
Katedra Biofizike u medicini 18
Slika 8. Princip snimanja spiralnim CT‐om.
Slika 9. Prikaz snimljenog objekta upotrebom spiralnog CT‐a uz primenu odgovarajućeg algoritma 3D rekonstrukcije.
Katedra Biofizike u medicini 19