MODALITATI DE INVESTIGARE RADIO-IMAGISTICA A CORPULUI UMAN

RADIOLOGIA SI IMAGISTICA MEDICALA

RADIOLOGIA CONVENŢIONALĂ - imaginea este rezultatul impresionării directe a ecranului de fluoroscopie sau a filmului radiografic în funcţie de absorbţia fasciculului de raze X prin structura de examinat

IMAGISTICA MEDICALA – imaginea este rezultatul utilizarii computerului, imaginea fiind digitala

in TOMOGRAFIA COMPUTERIZATA formarea imaginii este un proces care are trei timpi distincţi:

1. Scanarea cu fasciculul de raze X colimat

2. Reconstrucţia imaginii

3. Conversia imaginii numerice într-o imagine vizibilă

ECHOGRAFIE

REZONANTA MAGNETICA

RADIOLOGIA STANDARD

Raza X = flux energetic fotonic – produs de generatorul de Rx (tub radiogen)

I. sursă ®

II. vector (fascicolul de radiaţii) ®

III. corp de radiografiat (modulator) ®

IV. receptor ®

V. decodor

I. SURSA= anodul tubului radiogen Tubul radiogen:

format din anod /catod /conţinătorul (din sticlă) catodul – filament de tungsten (2300°C)

1

anodul piesă metalică situată opus catodului (din metale greu fuzibile) formă de disc cu suprafaţa înclinată faţă de axul lung al tubului cu 15-20° destinat frânării electronilor proveniţi din catod tuburile moderne – anode rotative

1.d iscul anodului

2.axul de rotaţie

3.rotorul anodului

4.f ilamentul catodului

5.peretele de sticlă al tubului

6.statorul anodului

Accesoriile tubului radiogen

în afara tubului

scop: optimizarea omogenităţii şi transmisiei fascicolului de raze

1.cupola – rol:

protecţie mecanică a tubului

opreşte alte radiaţii

limitează dimensiunile fascicolului

conţine uleiul destinat răcirii tubului

2.diafragmul – rol: modelează dimensiunea şi formarea fascicolului

3.centrorul – rol: obiectivează limitele fascicolului

4.filtrul – rol:

absorbţia razelor moi din fascicolul emis

omogenizarea fascicolului

II. VECTORUL= fascicolul de radiaţii

radiaţie incidentă:

2

fascicolul de radiaţii (formă conică) ce traversează atmosfera de la fereastra cupolei până la corpul de radiografiat

radiaţia absorbită: radiaţia incidentă care nu mai părăseşte obiectul radiografiat pierzându-se din fascicol

radiaţia reziduală: ce rămâne din fascicol după pierderea radiaţiei absorbite e purtătoarea informaţiei diagnostice

radiaţie secundară: sursa principală de iradiere a mediului înconjurător

Proprietatile razelor X. Aplicatii

1. Propagare sub forma de fascicul conic

2. Luminiscenta (fluorescenta + fosforescenta): transformare in energie luminoasa la interactiunea cu substante ca : sulfat de Zn si Cd, platicianura de Ba ® aplicatii:

ecranul radioscopic, ecranele intaritoare

3. Absorbtia + difuziune = atenuare;

absorbtia ~ Z, λ, ρ, grosimea structurii strabatute ® aplicatii:

contrastul in imagine, substante de contrast (Ba, I), protectie cu Pb

4. Divergenta: scaderea intensitatii fascicolului cu patratul distantei ® aplicatii: radioterapie

5. Penetrabilitate : functie de lungimea de unda (raze dure / moi)

6. Efecte biologice (ionizare) ® aplicatii: radioterapie

7. Efectul fotochimic asupra filmului

III. MODULATOR=corpul de radiografiat

modifica intensitatea fascicolului de raze X prin absorbtia diferita a acestuia la trecerea prin structurile care-l compun, transformandu-l intr-un fascicol neomogen

IV. RECEPTOR fascicolul de radiaţie reziduală este obiectivat pe un mediu sensibil fotografic ( strat de

bromura de argint) razele X favorizeaza reducerea bromurii de argint la argint oxidat de catre substantele

reducatoare din revelator ® argintul oxidat este un precipitat negru ® in functie de intensitatea variabila a fascicolului apar tonuri de gri

Formarea imaginii :Principiile geometrice ale formării imaginii

3

1. Legea proiectiei conice: cu cât obiectul se află situat mai departe de film şi mai aproape de sursă, proiecţia lui este mai mult mărită

2. Legea proiectiei oblice: un obiect al cărui plan este oblic faţă de film se proiectează deformat

3. Legea paralaxei

4. Legea sumatiei si sustractiei

5. Legea proiectiei tangentiale

6. Legea proiectiei ortograde

V. DECODOR=staţia finală la care ajunge informaţia = ochiul şi creierul utilizatorului

analiza informaţiei presupune integrarea într-un context clinic, biologic şi imagistic

TOMOGRAFIA COMPUTERIZATA

Definiţie:

reprezintă o metodă de imagistică în care, cu ajutorul unui fascicol colimat de raze X, se produce imaginea unui plan selectat din regiunea de interes.

Principiul metodei:

măsurarea atenuării unui fascicol de raze X care străbate un corp şi calculul coeficientului de absorbţie, deci a densităţii.

reconstrucţia imaginii unui obiect în funcţie de diversele sale proiecţii.

Aparatura:

Tubul

Circuitele de răcire: ulei-apă / ulei-aer

Colimatorul

Detectorii: cu iodură de cesiu sau cu xenon presurizat

În decursul timpului au existat mai multe tehnologii CT:

sistem rotaţie-translaţie cu detector unic

sistem rotaţie-translaţie cu detectori multiplii

sistem rotator cu detectori mobili

sistem de rotaţie cu detectori staţionari

Computerul:

4

reconstruieşte imaginea

stochează imaginea

Gantry-ul: se poate bascula înainte-înapoi cu un unghi variind între 15-39 ˚

Masa pentru bolnav: calităţile ei sunt apreciate în funcţie de viteza cu care poate introduce bolnavul în gantry şi precizia cu care vine la o anumită distanţă(0,5-1mm).

computertomograf rapid (fast CT, dynamic scanner)computertomograf spiral (spiral CT, ultrafast CT)computertomograf multislice

Formarea imaginii

are 3 timpi distincţi:

1. Scanarea:

fascicolul de raze X străbate structura de examinat făcând o rotaţie de 360° în jurul bolnavului;

fasciculul atenuat ajunge să ionizeze detectorii de iodură de Cesiu, curenţii generaţi de aceştia sunt amplificaţi şi utilizaţi ca date de măsură primară a densităţilor traversate

® fiecare detector efectueaza peste 1000 de masuratori de densitati;

aceste măsurători sunt convertite în semnal electric şi transmis spre prelucrare digitală unui calculator.

2. Reconstrucţia imaginii:

Calculatorul utilizând peste 350.000 de valori rezultate la o rotaţie completă, reconstruieşte imaginea de secţiune pe care o afişează pe un monitor video în nuanţe de gri.

În funcţie de valoarea coeficientului de atenuare si pozitia in spatiu, fiecare structură internă va putea fi recunoscută.

Din coeficientul de atenuare a luat naştere unitatea de densitate=UH. În cadrul prelucrării şi reconstrucţiei sunt incluse operaţii care permit o obiectivizare strict matematică a datelor imaginii: astfel densităţile au fost codificate în 2000 de nuanţe de gri, câte una pentru fiecare unitate convenţională de densitate între – 1000 UH (unităţi Hounsfield), cea mai mică densitate posibilă în corpul omenesc – aerul, şi + 1000 de UH, cea mai mare densitate posibilă – compacta osoasă.

Apa = 0 UH, Aer = - 1000 UH, os = + 1000 UH rinichi se situează între 30 – 60 UH, pentru urină la 20 UH, pentru grăsimea perirenală de la –15 la –60 UH.

Imaginea CT este o matrice de elemente individuale

O matrice este un tablou rectangular cu m coloane şi n linii care are m x n pătrate elementare.

Volumul studiat este descompus în mici elemente de volum numite voxeli = volumul elementar.

Mărimea unui voxel depinde de:

câmpul de reconstrucţie (FOV –field of view) mărimea matricei (64, 128, 256, 512, 1024 elemente)

5

grosimea secţiunii (1-20mm)

Pixelul = imagine elementara

Mărimea unui pixel= FOV/ mărimea matricei

cunoscandu-se suma cifrelor unei matrice de-a lungul tuturor axelor se deduc toate cifrele corespunzatoare fiecarui voxel

marimea matricei si volumul tisular influenteaza rezolutia spatiala

3. Vizualizarea imaginii: conversia imaginii numerice într-o imagine vizibilă (scală de gri-uri).

Ochiul uman nu poate percepe din cele 2000 de nuanţe de gri decât 18 – 20.

Pentru ca imaginea să devină operaţională în cadrul diagnosticului este necesar ca medicul radiolog imagist să perceapă elementele patologice ale unei imagini şi să aleagă dintre cele 2000 UH pe cele 18 – 20 optime pentru vizualizarea imaginii patologice.

Această operaţie se efectuează cu ajutorul “ferestrelor de densitate”.

Fereastra = intervalul de densităţi reprezentate de totalitatea scării de gri-uri a monitorului.

Lărgimea ferestrei (window – width) poate fi modificată.

O “fereastră” largă furnizează o imagine cu contrast moderat, în timp ce o fereastră îngustă ne oferă un contrast foarte bun.

nivelul ferestrei trebuie adaptat la valoarea medie a densităţii structurii studiate

Indici de performanta ai CT

Rezoluţia spaţială = distanţa minimă la care 2 elemente geometrice matriceale, puncte sau linii pot fi percepute corect (separat):

în CT: 0,5-1,5 mm

în radiografia standard: 0,2-0,4 mm

în mamografie: 0,1mm

Rezoluţia de densitate = diferenţa de densitate a 2 ţesuturi care să poată fi observate separat.

în radiografia convenţională: 10%

în CT: 0,25-0,5%

Avantajele CT

diferentiaza intre ele densitati radiologice putin diferite

6

realizarea de cupe transversale (axiale) inaccesibile radiologiei standard

iradierea pacientului este limitata pe zona studiata (fata de tomografia conventionala in care pentru fiecare sectiune este iradiat tot segmentul respectiv)

ptr. CT spiral si multislice:

rapiditate

scanarea intregului volum, fara a “sari”

tehnici de reconstructie MPR, 3D avansate

investigatie de electie a vaselor si vascularizatiei parenchimelor dupa adm. s.c.

Inconvenientele CT secvential

numar limitat de cupe, ce dau doar o imagine fragmentara (nu avem “vederea de ansamblu” din Rx)

exclusiv cupe axiale (cu exceptia craniului unde se pot efectua si cupe coronale directe)

INDICATIILE TOMOGRAFIEI COMPUTERIZATE

in patologia craniana, mai ales in urgenta (suspiciune de accidente vasculare acute hemoragice sau ischemice, traumatisme craniene, patologie tumorala etc)

in patologia toracica (plus de informatii dupa radiografie, stadializare tumorala pulmonara, patologie mediastinala)

in patologie abdominala si pelvina (dupa echografie, pentru patologie a organelor parenchimatoase in special)

in patologie osteo-articulara (pentru segmente osoase greu investigabile prin Rx – pelvis, craniu, coloana vertebrala-, dupa radiografie pentru date suplimentare in patologie traumatica, infectioasa sau tumorala in ceea ce priveste integritatea corticalei, densitatea leziunilor etc, reconstructii MPR si 3D)

ECHOGRAFIA

se bazeaza pe studiul modificarilor suferite de un fascicul de ultrasunete care traverseaza medii cu proprietati acustice diferite ® la zona de contact dintre doua medii diferite apar fenomene de reflexie, refractie si absorbtie ale undelor incidente ® undele reflectate = ecouri ® sunt receptionate si decodificate

sursa de US = transductorul (emitator+receptor)

traversarea unor medii cu un coeficient de atenuare foarte mare – os, calcificari, calculi- determina absorbtia totala a fasciculului incident ® “con de umbra” posterior

7

interfata dintre aer si orice alta structura ® reflexie totala a fasciculului ® fenomenul de reverberatie ® imagine in “coada de cometa”

structurile lichidiene, grasimea : “intarire” posterioara

Semiologic: imagini hipo/ hiper/ anecogene

INDICATIILE ECHOGRAFIEI

patologie abdominala variata (colecist, organe parenchimatoase)

patologie pelvina, monitorizarea sarcinii

patologie articulara

ghidare punctii / biopsii

patologie endocraniana la nau-nascut

Indicatiile investigatiilor imagistice in sarcina normala:

Atat screeningul malformatiilor cat si urmarirea dezvoltarii fetale si a anexelor se face ecografic.

Ritmul ecografiilor recomandate (varsta sarcinii este exprimata in saptamani de amenoree, adica de la ultima menstruatie): 6/7 sptamani: se combina ecografia transabdominala cu cea transvaginala; se evidentiaza sacul embrionar si localizarea acestuia care este in mod normal intrauterin; sunt mentionate elementele specifice sarcinii: ecoul embrionar si vezicula vitelina; nonvizualizarea sacului gestational intrauterin poate semnifica:

o sarcina extrauterina (se investigheaza cu atentie zonele anexiale pentru evidentierea semnelor de sarcina extrauterina, sac gestational ectopic, hematocel si fundurile de sac pentru evidentierea hemoperitoneului); se aplica protocoalele specifice urmaririi clinico ecografice a suspiciunii de sarcina extrauterina

o sarcina mica, inca nu se evidentiaza sacul embrionar; se recomanda reexaminare dupa 1/2 saptamani.

11-14 saptamani : ecografia (se combina ecografia transabdominala cu cea transvaginala) urmareste:

fatul; se masoara FL, BPD, CRL, translucenta nucala; aceste valori sunt importante si pentru interpretarea triplului test

se poate face prima morfologie fetala, tinand cont de aspectul specific al diferitelor organe la aceasta varsta gestationala, putand fi detectate anumite malformatii

anexele fetale: placenta, sacul amniotic, cordonul ombilical (se urmaresc alcatuirea sa din 2 artere si o vena, insertia placentara a cordonului)

colul uterin- lungimea, aspectul orificiului intern

18-22 saptamani

este ecografia “dedicata” morfologiei fetale

se poate detecta majoritatea malformatiilor vizibile ecografic

se mai urmareste:

8

biometria: masurarea segmentelor osoase fetale

aprecierea anexelor fetale:

placenta: pozitie la nivelul peretilor uterini (anterioara, posterioara, laterala, fundica), pozitia fata de orificiul intern: normal situata sau variantele de insertie joasa pana la placenta praevia cu variantele ei (totala, partiala, marginala); gradul de calcificare (maturare) 0-3 si grosimea; structura- eventuale tromboze

cordon ombilical; structura, insertie (placentara, marginala, velamentoasa=membranoasa,=extraplacentara sau vasa praevia ); circulara-nucala, etc

lichid amniotic- cantitate: normala, in exces (polihidramnios), scazuta (oligohidramnios); aspect (clar, modificat)

aprecierea colului – vezi mai sus

indice de rezistenta la nivelul arterelor ombilicale si uterine

28-30 saptamani - se urmareste protocolul de la 18-22 saptamani; se urmareste cresterea fetala, prezentatia; IR in arterele uterine crescut poate fi un semnal de alarma al instalarii in viitor a disgravidiei sau intarzierii de crestere fetala.

30-34 saptamani - protocolul de mai sus; se urmareste cresterea fetala (majoritatea intarzierilor de crestere fetala debuteaza dupa 30 saptamani), prezentatia (craniana, pelviana, transversa)

36-38 saptamani: protocolul de mai sus, prezentatie, greutate, lichid, circulara de cordon, aprecierea starii fetale.

INVESTIGATIA PRIN REZONANTA MAGNETICA

IRM foloseste proprietatile magnetice ale protonilor de hidrogen din corpul omenesc ce contine peste 90% apa

metoda se bazează pe propietatea protonilor de H+ plasaţi într-un câmp magnetic puternic (0,2-3T) şi excitaţi printr-o undă de RF (impuls), de a emite un semnal, care este tratat informatic şi convertit în imagine.

AVANTAJE:

metoda neinvaziva

reprezentare multiplanara

contrast spontan intertisular foarte bun

Principiile formării imaginii RM

fiecare proton este un dipol magnetic, avand o miscare de rotatie in jurul axului propriu , orientat la intamplare

9

pacientul e introdus intr-un camp magnetic de intensitate crescuta ce aliniaza toti protonii din organism pe aceeasi directie

cu ajutorul unor bobine de gradienti se induce un alt camp magnetic,oscilant, de scurta durata,adica o unda de radiofrecventa, care sa determine rezonanta nucleilor (schimb de energie intre doua sisteme care oscileaza cu aceeasi frecventa – frecventa de rezonanta)

Oprirea campului magnetic ce a interactionat cu campul magnetic principal determina intoarcerea la pozitia de echilibru = relaxare

longitudinala – relaxare spin-retea, refacandu-se magnetizatia longitudinala ® T1

transversala – relaxare spin-spin, legata de neomogenitatile de camp de origine moleculara ® T2

tesuturile au timpi de relaxare diferiti, ceea ce determina contrastul spontan in RM (lichidele :T1 si T2 lungi, grasimea : T1 si T2 scurti)

magnetizatia depinde si de concentratia protonilor:

semnal crescut – lichide, edem

semnal absent – corticale osoase,calcificari, aer

substantele de contrast paramagnetice scad timpii de relaxare

Imediat dupa incetarea pulsului de RF, protonii care au fost excitati, revin la starea initiala; printr-un proces care se numeste RELAXARE

Prin fenomenul de relaxare, magnetizarea transversala descreste, proces numit RELAXARE TRANSVERSALA, iar magnetizarea longitudinala creste catre valoarea sa initiala, proces numit RELAXARE LONGITUDINALA

In urma aplicarii pulsului de radiofrecventa (RF) nucleii absorb energie si trec intr-o stare excitata.

Ei pot reveni la starea initiala numai dupa ce surplusul de energie acumulat este cedat mediului inconjurator, care este numit retea.

Dupa ce protonii au fost perturbati, revenirea magnetizarii longitudinale la starea de echilibru poate denumirea de timp de relaxare longitudinal T1 sau timp de relaxare spin-retea.

Conditia principala pentru a se realiza transferul de energie de la nuclei la retea este ca si reteaua sa aiba un camp magnetic care sa preceseze la frecventa Larmor.

Ca rezultat al variatiei campului magnetic pe care “il simte” fiecare proton in parte, datorata neomogenitatilor, atat ale campului magnetic intern (microscopic), cat si ale celui extern (static), imediat dupa incetarea pulsului RF protonii se vor defaza, deoarece au frecvente de precesie diferite.

Deoarece defazarea spinilor este o consecinta a interactiei reciproce dintre acestia, relaxarea transversala poarta denumirea si de relaxarea spin-spin

10

Contrastul reprezinta diferenta de luminozitate intre nuantele de gri (culoare) ale doua regiuni adiacente de pe imagine.

Contrastul dintre 2 pixeli din imagine este egal cu diferenta dintre nuantele lor de gri si, intrucat acestea sunt corelate cu magnetizarile tesuturilor (longitudinale si transversale), putem sa consideram contrastul ca fiind diferenta dintre magnetizarile voxelilor surprinse la un moment dat in timpul fenomenului de relaxare.

In IRM exista 3 tipuri principale de contrast: T1, PD, T2

TR= timp de repetitie

corespunde timpului de recuperare a magnetizatiei longitudinala, stabilind la ce interval se reaplica impulsul de RF

conditioneaza ponderarea in T1 a unei secvente (cu cat TR e mai scurt, cu atat secventa e mai ponderata in T1)

TE = timp de ecou

momentul la care este masurat semnalul

conditioneaza ponderarea in T2 (cu cat TE e mai lung, cu atat secventa e mai ponderata in T2)

Secventa scurta T1 Secventa lunga T2, DP

contrast anatomic

(s.a. alba, s.c. gri, LCR negru)

leziune = hiposemnal

grasime, metHb… = hipersemnal

contrast invers

(LCR > s.c .> s.a.)

leziune = hipersemnal

lichide = hipersemnal

INDICATIILE IRM

patologie craniana variata

investigatie neinvaziva a vaselor – angioRM cu sau fara contarst i.v.

patologie a coloanei vertebrale: discala, a componentelor canalului vertebral, tumori vertebrale

patologie abdominala daca CT nu este concludent (ex.: prezenta de determinari secundare hepatice, cancer pacreatic incert, patologie tumorala suprarenale, colangioRM, uroRM etc)

patologie pelvina (in corelatie cu echografia cu transductor transvaginal)

11

patologie osteo-articulara (leziuni ale partilor “moi” articulare sau periarticulare, extensii tumorale osoase in canalul medular etc)

IRM fetal

se recomanda pentru completarea examenului ecografic atunci cand exista suspiciuni de malformatii sau cand caracterizarea ecografica a malformatiilor este incompleta:

craniene: ventriculomegalia asimetrica, agenezia de corp calos, malformatiile fosei posterioare, hemoragii periependimare sau intraparenchimatoase, anomaliile de migratie, de mielinizare, tumori

hernii diafragmatice pentru stabilirea continutului herniar - ficat

scheletice

renovezicale

1. Modalităţi de realizare a radioprotecţieiA. Protejarea bolnavului la diagnostic

trebuie stabilit ce examinare imagistică oferă informatiile necesare pentru cel mai bun management al bolii pacientului

pacientul trebuie informat asupra tipului de investigaţie şi a posibilelor riscuri şi complicaţii

examenul trebuie să fie cât mai scurt

efectuat de o persoană competentă care se orientează uşor

trebuie evitate examenele inutile şi cele repetate

efectuat cu un fascicul de raze X îngust

gonadele bolnavului nu trebuie iradiate (se vor proteja cu măşti speciale)

Trebuie avut in vedere ca examinarea CT este o procedura de “doza mare”

Informatii clinice adecvate, incluzand inregistrari ale investigatiilor anterioare, trebuie sa fie disponibile

In unele aplicatii pot fi solicitate investigatii anterioare ale pacientilor prin tehnici alternative de imagistica

În terapie:

trebuie să se facă un plan judicios de tratament

să se utilizeze filtrul adecvat

să se ia măsuri de izolare a porţiunilor din corp care sunt în afara câmplui de iradiat

B. Protejarea medicului si asistentelor

tub de raze X blindat cu Pb, cu cupolă

12

diafragma cu volete care nu se poate deschide m larg dc ecranul în faţa căruia se află medicul

ecran protejat cu sticlă plumbată

şorţul pb., mănuşi pb., ochelari protectori, tiroida

paravanul plumbat protector

filme, casete, folii întăritoare

constrângeri de doză

monitorizarea personalului expus profesional

În terapie:

mănuşi, măşti, bonete, sterilizarea corespunzătoare a instrumentarului

13