• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Tomografia komputerowa



    Podstrony: [1] 2 [3] [4] [5]
    Przeczytaj także...
    Promieniowanie gamma – wysokoenergetyczna forma promieniowania elektromagnetycznego. Za promieniowanie gamma uznaje się promieniowanie o energii kwantu większej od 50 keV. Zakres ten częściowo pokrywa się z zakresem promieniowania rentgenowskiego. W wielu publikacjach rozróżnienie promieniowania gamma oraz promieniowania X (rentgenowskiego) opiera się na ich źródłach, a nie na długości fali. Promieniowanie gamma wytwarzane jest w wyniku przemian jądrowych albo zderzeń jąder lub cząstek subatomowych, a promieniowanie rentgenowskie – w wyniku zderzeń elektronów z elektronami powłok wewnętrznych lub ich rozpraszaniu w polu jąder atomu. Promieniowanie gamma jest promieniowaniem jonizującym i przenikliwym. Promieniowania gamma oznacza się grecką literą γ, analogicznie do korpuskularnego promieniowania alfa (α) i beta (β).Skala Hounsfielda – ilościowa skala opisująca gęstość radiologiczną. Jej pomysłodawcą był laureat Nagrody Nobla Godfrey N. Hounsfield.
    Rekonstrukcja obrazu[ | edytuj kod]

    Ogólna zasada tworzenia obrazu tomograficznego[ | edytuj kod]

    Podział rekonstruowanego przekroju na woksele (małe elementy objętości)

    Źródło promieniowania i detektory poruszają się po okręgu prostopadłym do długiej osi pacjenta (dookoła obrazowanego narządu/obiektu), wykonując szereg prześwietleń wiązką promieniowania równoległą do płaszczyzny obrazowanej. Strumień danych z detektorów zawiera informacje na temat pochłaniania promieniowania przez poszczególne tkanki (elementy składowe obiektu). Dane zostają zapisane na twardym dysku komputera. Informacje z uzyskanych prześwietleń są poddawane obróbce komputerowej w celu uzyskania czytelnego obrazu. Za pomocą skomplikowanej analizy, uwzględniającej ile promieniowania zostało pochłonięte przy napromieniowaniu obiektu z danej strony, tworzone są obrazy przedstawiające kolejne przekroje badanego narządu. Obrazy są monochromatyczne (czarno-białe). Możliwa jest również obróbka komputerowa pozwalająca na przestrzenną rekonstrukcję poszczególnych narządów. Każdy przekrój przez obiekt jest dzielony na małe części, woksele, reprezentujące fragment obrazowanej objętości. Do każdego woksela przypisywana jest liczbowa wartość proporcjonalna do stopnia, w którym pochłania on promieniowanie. Aby w danej warstwie określić tę wartość dla n fragmentów, potrzebne jest przynajmniej n równań opisujących pochłanianie w danej warstwie. Trzeba więc posiadać n różnych projekcji tej warstwy. Im więcej mamy projekcji, tym lepszą dokładność obrazu uzyskamy. EMI scanner wykonywał obrazy o rozdzielczości 80 × 80 pikseli (6400 równań) z 28 800 projekcji. Współczesne tomografy wykonują nawet do 2 000 000 projekcji. Dzięki temu ich rozdzielczość sięga dziesiątków mikrometrów. Z powodu ilości równań wymaganych do odtworzenia obrazu, nie można było zrealizować tomografii w chwili jej wynalezienia, w 1917. Dopiero pojawienie się komputerów z ich możliwościami obliczeniowymi utorowało drogę do praktycznego wykorzystania tomografii.

    Anihilacja (z łac. annihilatio – unicestwienie, od nihil – nic) – proces prowadzący do całkowitej destrukcji materii posiadającej masę. W fizyce anihilacją nazywamy oddziaływanie cząstki z odpowiadającą jej antycząstką, podczas którego cząstka i antycząstka zostają zamienione na fotony (zasada zachowania pędu nie dopuszcza możliwości powstania jednego fotonu – zawsze powstają co najmniej dwa) o sumarycznej energii równoważnej masom cząstki i antycząstki, zgodnie ze wzorem Einsteina: E=mc² (zobacz: Szczególna teoria względności). Diagnostyka obrazowa (obrazowanie medyczne, obrazowanie radiologiczne) – dział diagnostyki medycznej zajmujący się obrazowaniem zmian fizjologicznych oraz patologicznych zachodzących w ciele ludzkim za pomocą różnego rodzaju oddziaływań fizycznych. Znajduje się ona na pograniczu radiologii oraz medycyny nuklearnej.

    Metoda sumacyjna – „back projection”[ | edytuj kod]

    Rekonstrukcja tomogramu metodą sumacyjną

    Metoda sumacyjna jest najstarszą i zarazem najprostszą metodą odtworzenia obrazu. Łatwo na niej przedstawić proces odtwarzania obrazu mimo że nie jest ona stosowana w praktyce. Ideę metody sumacyjnej przedstawiono na rysunku obok. Obiekt jest prześwietlany (A) z dwóch stron: podłużnie, B1, i poprzecznie, B2. Gdy zsumujemy obie projekcje (numerycznie lub sumując zaciemnienie), otrzymamy obraz niezbyt dokładny, ale pozwalający wnioskować o wewnętrznej budowie obrazowanego obiektu (C). Można też sobie wyobrazić, że dodanie kolejnych projekcji (np. „z ukosa”) spowoduje polepszenie wierności odtworzonego obrazu.

    Izotopy – odmiany pierwiastka chemicznego różniące się liczbą neutronów w jądrze atomu (z definicji atomy tego samego pierwiastka mają tę samą liczbę protonów w jądrze). Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (łączną liczbą neutronów i protonów w jądrze), ale mają tę samą liczbę atomową (liczbę protonów w jądrze).Allan McLeod Cormack (ur. 23 lutego 1924 w Johannesburgu, zm. 7 maja 1998 w Winchester w stanie Massachusetts) – amerykański fizyk pochodzenia południowoafrykańskiego, który w 1979 został laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny wraz z Godfreyem Hounsfieldem za wynalezienie i budowę tomografu komputerowego.

    Metody iteracyjne[ | edytuj kod]

    Rekonstrukcja tomogramu metodą iteracyjną – promień po promieniu

    Metody iteracyjne polegają na znalezieniu współczynnika pochłaniania poszczególnych wokselach poprzez kolejne próby modyfikacji tych współczynników tak, aby ich wartości zgadzały się ze zmierzonymi. Proces rekonstrukcji rozpoczyna się od przyjęcia założeń początkowych dotyczących współczynników pochłaniania w wokselach – na przykład że wszystkie są sobie równe. Następnie porównuje się je z wielkościami zmierzonymi i dokonuje modyfikacji. Kolejne porównania i modyfikacje (iteracje) kontynuuje się aż do uzyskania zgodności między wartościami pochłaniania zmierzonymi a wyznaczonymi. Metoda iteracyjna występuje w trzech odmianach:

    General Electric – w 2009 dwunaste co do wielkości przedsiębiorstwo na świecie, zarówno pod kątem obrotów, generowanego dochodu jak i wartości rynkowej (406 mld USD w lipcu 2007). Spółka zajmuje obecnie trzecie miejsce na liście Największych Przedsiębiorstw na Świecie, czasopisma Forbes . Spółka publiczna notowana na Giełdzie Nowojorskiej (NYSE): GE (tzw. "Wall Street").Woksel (ang. volumetric element, w skrócie voxel - utworzone analogicznie do słowa piksel) to w grafice trójwymiarowej najmniejszy element przestrzeni, w pewnym sensie odpowiednik piksela w grafice dwuwymiarowej. Przy użyciu wokseli scenę przedstawia się jako trójwymiarową tablicę, na przykład 512×512×512 wokseli.
  • rekonstrukcja jednoczesna – obliczenia prowadzi się dla wszystkich projekcji i na całej matrycy wokseli. Wszystkie poprawki w danej iteracji również wprowadzane są jednocześnie.
  • korekcja promień po promieniu – cykle iteracyjne obliczeń i poprawek są prowadzone po kolei dla każdej projekcji. Tego rodzaju metodę rekonstrukcji użyto w EMI scanner (patrz rysunek po lewej). Zwykle potrzeba od 6 do 12 iteracji, aby uzyskać zadowalającą dokładność.
  • korekcja punkt po punkcie – obliczenia prowadzi się dla każdego woksela po kolei, z uwzględnieniem wszystkich projekcji, w których promienie przechodziło przez dany woksel.
  • Metody analityczne[ | edytuj kod]

    Rekonstrukcja tomogramu metodą analityczną – sumacyjną z filtrowaniem

    Metody analityczne są używane w niemal wszystkich współczesnych tomografach. Dają one najlepsze wyniki, ale wymagają większych mocy obliczeniowych. Najpopularniejszymi z nich są:

    Promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie rtg, promieniowanie X, promienie X) – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, które jest generowane podczas wyhamowywania elektronów. Długość fali mieści się w zakresie od 10 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy nadfioletem i promieniowaniem gamma.Udar mózgu, incydent mózgowo-naczyniowy (ang. cerebro-vascular accident, CVA), dawniej także apopleksja (gr. stgr. ἀποπληξία - paraliż; łac. apoplexia cerebri, insultus cerebri) – zespół objawów klinicznych związanych z nagłym wystąpieniem ogniskowego lub uogólnionego zaburzenia czynności mózgu, powstały w wyniku zaburzenia krążenia mózgowego i utrzymujący się ponad 24 godziny.
  • dwuwymiarowa analiza Fourierowska – wykorzystuje ona transformatę Fouriera do opisania otrzymanych profili pochłaniania. Transformacie poddaje się każdą z projekcji i dzięki temu uzyskuje się współczynniki pochłaniania w każdym z wokseli.
  • metoda sumacyjna z filtrowaniem – podobna do zwykłej metody sumacyjnej z tym, że obraz jest filtrowany (modyfikowany) w celu przeciwdziałania efektom powodowanym przez nagłe zmiany gęstości w badanym obiekcie, a które pogarszają jakość obrazu w metodzie sumacyjnej (patrz rysunek z prawej).
  • Liczby CT – jednostki Hounsfielda[ | edytuj kod]

     Osobny artykuł: Skala Hounsfielda.

    Jak napisano wyżej, z zebranych danych komputer tomografu oblicza współczynniki pochłaniania dla każdego z pikseli tworzących obraz. Gdy zostaną już wyznaczone, ich wartości zostają przeliczone na tak zwane liczby CT (CT numbers), nazywane czasem jednostkami Hounsfielda (HU, Hounsfield units). Konwersja ta pozwala na przedstawienie obrazu w odcieniach skali szarości. Przeliczenie polega na odniesieniu wyznaczonego współczynnika pochłaniania do jego wartości dla wody:

    Namiot móżdżku (łac. tentorium cerebelli) – wypustka opony twardej mózgu oddzielająca częściowo tylny dół czaszki od pozostałej części jamy czaszki. Powstaje w ten sposób przestrzeń nadnamiotowa (zawierająca mózg) i podnamiotowa (zawierająca móżdżek i większą część pnia mózgu). Pień mózgu przechodzi przez wcięcie namiotu – połączenie pomiędzy przestrzenią nad- i podnamiotową.Mayo Clinic – amerykańska organizacja non-profit działająca w branży medycznej. Jej siedziba mieści się w Rochester (Minnesota). Zatrudnia blisko 4,7 tys. lekarzy i naukowców oraz ok. 58,4 tys. współpracującego personelu służby zdrowia. Stowarzyszenie specjalizuje się w leczeniu ciężkich przypadków poprzez wysoce specjalistyczną opiekę zdrowotną. Roczne koszta przeznaczane na badania oraz na pracowników (ok. 3000 osób zatrudnionych na pełny etat) wynoszą ponad 750 mln USD (2017).

    gdzie: K – stała wzmocnienia obrazu, indywidualna dla tomografu; – wyznaczony współczynnik pochłaniania piksela; – wyznaczony współczynnik pochłaniania wody (wartość odniesienia). Stała K pierwszego tomografu, EMI scanner, wynosiła 500, a zakres rejestrowanych liczb CT wynosił od −500 (dla powietrza) do +500 (dla gęstych kości). Współczesne tomografy mają stałą K większą od 1000, a zakres liczb CT jest szerszy od −1000 do +4000.

    Minikomputer – powstały pod koniec lat 50. XX wieku odpowiednik komputera osobistego wykonany na tranzystorach lub układach scalonych małej (SSI) i średniej (MSI) skali integracji. Często był wykonywany jako komputer specjalizowany np. automat obrachunkowy, analizator widma. Wyróżniał się prostą obsługą, niewielkimi wymiarami, modułową budową i nie wymagał klimatyzacji. Początkowo jednostanowiskowy, w miarę wzrostu mocy obliczeniowej przejmował rolę mniejszych maszyn mainframe. Aktualnie rzadko stosowany plasuje się między komputerem osobistym a mainframe.Promieniowanie jonizujące - wszystkie rodzaje promieniowania, które wywołują jonizację ośrodka materialnego, tj. oderwanie przynajmniej jednego elektronu od atomu lub cząsteczki albo wybicie go ze struktury krystalicznej. Za promieniowanie elektromagnetyczne jonizujące uznaje się promieniowanie, którego fotony mają energię większą od energii fotonów światła widzialnego.

    Generacje tomografów[ | edytuj kod]

    Schemat działania EMI scanner i innych tomografów I generacji
  • Pierwsza generacja: tomografy te używały cienkiej wiązki równoległej skierowanej na jeden lub dwa detektory. Obraz uzyskiwano poprzez ruch translacyjno-obrotowy lampy rentgenowskiej i detektora. Te zaś były nieruchome względem siebie. Po każdym obrocie lampa i detektory wykonywały ruch translacyjny i dokonywały serii naświetlań wzdłuż badanego obiektu (patrz rysunek). Detektorami były scyntylatory z jodkiem sodu połączone z fotopowielaczem.
  • Schemat działania tomografów II generacji
  • Druga generacja: Wzrosła liczba detektorów a kształt wiązki zmieniono na wachlarzowaty. Pozostawiono ruch translacyjno-obrotowy. Czas potrzebny na wykonanie badania znacząco uległ skróceniu dzięki zwiększeniu kąta pojedynczego obrotu lampy/detektora do 30° oraz wielu detektorów. Czas pojedynczego skanu wynosił od 10 do 90 sekund.
  • Schemat działania tomografów III generacji
  • Trzecia generacja: była przełomem dla techniki tomografii komputerowej (1975, przez firmę General Electric). Wachlarzowata wiązka promieniowania skierowana była na zestaw detektorów (obecnie, ponad 700) nieruchomych względem lampy rentgenowskiej. Wyeliminowanie ruchu translacyjnego pozwoliło na skrócenie czasu skanowania do 10 sekund (obecnie, nawet poniżej 1 sekundy). Pociągnęło to za sobą wzrost praktyczności TK. Czas badania stał się na tyle krótki, że umożliwił zobrazowanie płuc i jamy brzusznej; poprzednie generacje ograniczały się do głowy i kończyn.
  • Schemat działania tomografów IV generacji
  • Czwarta generacja: przedstawiono ją niemal równolegle z trzecią generacją. Daje podobne rezultaty, co 3. generacja. Zamiast rzędu detektorów poruszających się w ślad za lampą, zastosowano tu pierścień detektorów (składający się z ponad nawet 2000 detektorów, np. w tomografach firmy Picker PQ5000 jest 4800 detektorów). Ruchoma jest tylko lampa rentgenowska.
  • PET-MRI, PET-MR, PET-RM – metoda obrazowania medycznego przy jednoczesnym zastosowaniu pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) i rezonansu magnetycznego (MRI, MR, RM). Dostarcza informacji anatomicznej, czynnościowej i metabolicznej. Badanie PET-MRI jest niezwykle przydatne w celu wczesnego wykrywania i leczenia szeregu chorób. Pozytonowa tomografia emisyjna (ang. positron emission tomography, PET) jest techniką obrazowania, w której (zamiast jak w tomografii komputerowej – zewnętrznego źródła promieniowania rentgenowskiego lub radioaktywnego) rejestruje się promieniowanie powstające podczas anihilacji pozytonów (anty-elektronów). Źródłem pozytonów jest podana pacjentowi substancja promieniotwórcza, ulegająca rozpadowi beta plus. Substancja ta zawiera izotopy promieniotwórcze o krótkim czasie połowicznego rozpadu, dzięki czemu większość promieniowania powstaje w trakcie badania, co ogranicza powstawanie uszkodzeń tkanek wywołanych promieniowaniem. Wiąże się także z koniecznością uruchomienia cyklotronu w pobliżu (krótki czas połowicznego rozpadu izotopów to także krótki maksymalny czas ich transportu) co znacząco podnosi koszty.


    Podstrony: [1] 2 [3] [4] [5]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Rdzeniak zarodkowy (łac. medulloblastoma, ang. medulloblastoma) – pierwotny nowotwór złośliwy ośrodkowego układu nerwowego, najczęściej rozwijający się w móżdżku. Należy do grupy prymitywnych guzów neuroektodermalnych (PNET). Rdzeniakowi przypisuje się najwyższy, IV° złośliwości histologicznej według WHO.
    Lampa rentgenowska - sztuczne źródło promieniowania rentgenowskiego, bańka próżniowa posiadająca zatopione elektrody: anodę i katodę w postaci wolframowej spirali (w tzw. jonowej lampie rentgenowskiej bańka wypełniona jest gazem pod ciśnieniem rzędu 10 Tr). Wysokie napięcie przyłożone do elektrod przyspiesza dodatnie jony (jonowa lampa rentgenowska) lub elektrony – które odrywają się z katody (elektronowa lampa rentgenowska), cząstki te bombardując elektrodę (odpowiednio: katodę - jonowa lampa rentgenowska lub anodę - elektronowa lampa rentgenowska) emitują promieniowanie hamowania, będące strumieniem kwantów promieniowania X o ciągłym widmie energetycznym.
    Georgetown University - prywatny katolicki uniwersytet w Stanach Zjednoczonych, działający w Waszyngtonie, w dzielnicy Georgetown. Korzenie jego sięgają 1634, w obecnej formie powstał w 1789 i jest najstarszym uniwersytetem katolickim w Stanach Zjednoczonych. Prowadzi go zakon jezuitów.
    Piksel (ang. pixel – wyraz utworzony ze zbitki dwóch angielskich słów: picture+element) jest to najmniejszy jednolity (przedstawiający konkretny kolor, patrz subpiksel) element obrazu wyświetlanego na ekranie (monitora komputerowego, telewizora itp.), drukowanego (dotyczy technologii druku punktowego) lub uzyskiwanego za pomocą urządzeń przetwarzania obrazu (aparat cyfrowy, skaner).
    Wielorzędowa tomografia komputerowa (ang. Multi-Slice Computed Tomography, MSCT, Multi-row-Detector Computed Tomography, MDCT) – wprowadzona do diagnostyki medycznej w 1999 roku technika oparta na technologii tomografii komputerowej, jednakże w odróżnieniu od niej, oparta na znacznym zwiększeniu liczby elementów odbierających obraz (obecnie do 64, a firma TOSHIBA prowadzi badania nad tomografem 256-rzędowym), jak również wykorzystująca do badania 2 lampy rentgenowskie . Pozwala to na skrócenie czasu badania, zmniejszenie dawki promieniowania a jednocześnie uzyskanie dużo większej ilości danych, pozwalających na dokładniejsze obrazowanie badanych narządów.
    Tomografia emisyjna pojedynczych fotonów, badanie SPECT (od ang. single-photon emission computed tomography) – tomograficzna technika z dziedziny medycyny nuklearnej, która przy użyciu promieniowania gamma umożliwia tworzenie obrazu przestrzennego aktywności biologicznej dowolnego obszaru ciała pacjenta.
    Wimbledon – dzielnica w południowo-zachodniej części Londynu w Wielkiej Brytanii, w gminie London Borough of Merton, z liczbą ponad 57 tysięcy mieszkańców.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.031 sek.