Основы лучевой диагностики и лучевой терапии

1. Основы лучевой диагностики и лучевой терапии Кафедра онкологии с курсом лучевой диагностики и лучевой терапии СПбГПМУ

2. Медицинская радиология

Лучевая
диагностика – наука о применении
излучений для изучения строения и функции
нормальных и патологически измененных
органов и систем человека и целях
профилактики и распознавания болезней.
Лучевая
терапия – наука о применении
ионизирующих излучений для лечения
болезней.

3. Классификация методов лучевой диагностики в зависимости от используемого вида излучений

Ионизирующее
излучение
Квантовое (рентгеновское
излучение, тормозное
излучение высокой энергии,
γ- излучение)
Неионизирующее
излучение
Тепловое (ИК- излучение)- испускают все
тела, температура которых выше
абсолютного нуля
Резонансное- возникающее в
биологическом объекте
Корпускулярное- состоит из
частиц- пучки электронов,
протонов, нейтронов.
УЗ-волны – волнообразно
распространяющееся колебательное
движение частиц упругой среды. Частота >
20 кГц

4. Свойства ионизирующих излучений

проникающая способность
способны поглощаться и рассеиваться
вызывают флюоресценцию (свечение) некоторых
веществ (люминофоры) – основа рентгеноскопии
оказывают фотохимическое действие (воздействие
на галогениды серебра химическая реакция
восстановления серебра почернение пленки)
вызывают ионизацию вещества
оказывают биологическое действие.

5. Биологическое действие ионизирующих излучений

Вызывают ионизацию атомов биосистем,
Возникает большое количество высокоактивных
свободных радикалов и перекисей;
Изменение расположения и структуры молекул :
поражение ядерных структур (ДНК), торможение
роста и деления клеток, дистрофические процессы.
Изменения в хромосомном аппарате, радиационные
мутации (соматические кл.- опухоли, половые кл.увеличение числа наследственных болезней).

6.

Тормозное излучение высокой энергии. Источники:
линейные ускорители электронов (ЛУЭ), циклические
ускорители – бетатроны.
-излучение. Источники – радионуклиды, которые
производят на ускорителях в ядерных реакторах. Источники
-излучения для дистанционной и внутриполостной
лучевой терапии – 60Co и 137Cs.
При взаимодействии фотонного излучения с веществом
наблюдаются явления:
• Фотоэффект
• Эффект Комптона (некогерентное рассеяние)
• Образование электрон-позитронных пар

7. Корпускулярное излучение

Потоки заряженных частиц: электронов, протонов, тяжелых ионов с
энергиями в несколько сот МэВ, а также нейтронов
Называют адронной терапией. Адроны (греч. hadros – тяжелый):
нуклоны (протоны и нейтроны), -мезоны.
Источники частиц – ускорители и ядерные реакторы
Электронный пучок высокой энергии: в тканях человеческого
организма 10-20 см
Нейтрон – частица без заряда. Нейтронозахватная терапия – 2
компонента: изотоп бора B (накапливается в клетках опухолей головного
мозга и меланомах) и поток низкоэнергетических тепловых нейтронов
(бор распадается на атомы лития и -частицы, уничтожает только клетки
в непосредственной близоски к атомам бора, не поражая нормальные
клетки)
Протон: метод облучения на пике Брэгга, энергия выделяется в конце
пробега и локализуется в ограниченном объеме опухоли. Изменение
энергии пучка – большая точность достижения опухоли.

8.

Рентгеновское излучение - совокупность тормозного
(возникает при изменении кинетической энергии
электронов) и характеристического (вследствие изменения
энергетического состояния атомов) излучений
Свойства рентгеновского излучения:
Распространяются прямолинейно
Свойственна поляризация (распространяются в
определенной плоскости
Дифракция (отклонение от прямолинейного
направления) и интерференция (эффект наложения
волн)
Невидимы.

9.

Рис. 1. Формирование рентгеновского излучения
вакуумной трубкой
Рентгеновское излучение создается в вакуумной трубке,
которая состоит из катода и анода. Катод является
отрицательно заряженным электродом, анод – положительно,
что под влиянием высокого напряжения создает
направленное движение электронов и возникновение под их
воздействием на аноде рентгеновского излучения.

10. Рис. 2. Рентгеновская трубка с вращающимся анодом

11. Формирование рентгеновского изображения

Формирование
изображения: а – структуры
располагаются параллельно;
б – одна под другой.
Особенностью
рентгенограмм является
влияние на изображение
физических и
фотографических эффектов
суммации и субтракции
составных частей
исследуемого объекта

12. Способы регистрация рентгеновского изображения

наблюдение изображения на экране монитора;
регистрация изображения фотографической
эмульсией рентгеновской пленки (с
использованием усиливающих экранов или без
них);
цифровые (дигитальные) способы регистрации
изображения с использованием жестких
носителей информации

13. Рис. 3. Регистрация рентгеновского изображения электронно-оптическим преобразователем

14. Рассеянное излучение и борьба с ним

Для противодействия отрицательному
влиянию вторичного (рассеянного)
излучения на изображение при
рентгенографии используются
технические приспособления: тубусы,
плоские и глубинные диафрагмы,
отсеивающие решетки

15. Рис. 4. Снижение вторичного излучения отсеивающей решеткой

16. Принципиальная схема рентгенодиагностической установки (по Л.Д. Линденбратену, И.П. Королюку)

1 - питающее устройство
2 – излучатель (рентгеновская трубка).
3 – устройство для коллимации пучка
излучения.
4 – пациент.
5 – отсеивающая решетка.
6 – рентгеноэкспонометр
7 - рентгеновская кассета
8 - рентгеновская пленка в комбинации
усиливающим экраном
9 – электронно-оптический усилитель
10 – люминесцентная пластина для цифровой
рентгенографии.
11 – дисплей
12 – магнитный накопитель изображения

17. Рентгеновский аппарат

18.

Рентгеноскопия - методика, при которой изображение получают на
светящемся экране. Недостатки: высокая лучевая нагрузка, низкое
пространственное разрешение.
Рентгенография - методика, при которой получают статическое
изображение объекта. Преимущества: большая разрешающая
способность, уменьшение лучевой нагрузки, возможность оценки
многими исследователями, возможность длительного хранения
снимков, динамического наблюдения. Недостатки: невозможность
изучения функции, получение изображения не сразу, материальные
затраты.
Цифровая рентгенография - изображение с ЭОП поступает в
аналогово-цифровой преобразователь, в котором электрический
сигнал кодируется в цифровую форму; обрабатывается в
компьютере. Преимущества: быстрота получения изображения,
возможность обработки, отсутствие фотолабораторного процесса,
электронное архивирование изображений, возможность быстро
передавать на значительные расстояния без потери качества.

19.

Флюорография - фотографирование рентгеновского
изображения с флюоресцентного экрана на
фотографическую пленку. Уменьшенное изображение.
Используют при массовых обследованиях для выявления
скрыто протекающих заболеваний легких.
Линейная томография - методика послойного
рентгенологического исследования. Одновременное
перемещение под определенным углом рентгеновской
трубки и кассеты с пленкой относительно неподвижного
объекта исследования приводит к тому, что на пленке
визуализируются только те объекты, которые лежат в
плоскости обследования, а те что не лежат в этой плоскости«размываются».

20. Рентгенограмма

• Негативное, теневое, плоскостное, суммационное и всегда
увеличенное изображение.
• Светлые участки - затемнения, а темные - просветления.
• Качество рентгенограммы определяется резкостью и
контрастностью изображения. Резкость изображения - степень
перехода одной интенсивности тени в другую. Если переход
резкий, имеется четкая очерченность краев детали положительное качество снимка. Постепенный переход:
изображение нерезкое, контуры его размытые.
• Причины нерезкости: геометрическая нерезкость (неправильно
подобранное расстояние между фокусом трубки, объектом
съемки и пленкой); двигательная нерезкость (пульсаторные,
дыхательные и перистальтические движения).

21.

Контрастность - различие в степени
потемнения двух соседних участков пленки.
Артефакт - изображение, не имеющее
отношения к исследуемому объекту. Являясь
результатом различных погрешностей
(неправильное хранение пленки,
фотохимические погрешности, снимки
пациента в одежде), артефакт может
симулировать патологическое образование.

22. Компьютерная томография

Принцип: создание с помощью вычислительной машины
послойных изображений исследуемого объекта на основе
измерения коэффициента линейного ослабления
излучения, прошедшего через этот объект.
Рентгеновская КТ: послойное поперечное сканирование
объекта суженным пучком рентгеновского излучения.
Излучение регистрирует система специальных
детекторов; преобразование результатов в цифровую
форму.
Многослойная КТ: воспринимающее устройство
представлено несколькими параллельными линейками
детекторов. В процессе одного оборота рентгеновской
трубки получаем несколько томограмм.

23.

Вычисленные коэффициенты ослабления
рентгеновского излучения выражаются в
относительных величинах- единицах
Хаунсфилда (HU). Нижняя граница шкалы
Хаунсфилда соответствует ослаблению
рентгеновского излучения в воздухе (-1000 HU),
верхняя- в компактном слое кости (+1000 HU).

24. Аппарат КТ

25. КТ-ангиография в исследовании сосудов почек. Артериальная фаза.

26. КТ челюстной области

27. 3D-реконструкция

28. МРТ

Магнитно-резонансный томограф использует для работы
магнитные волны.
Тело пациента помещают в магнитное поле. В организме человека
атомы водорода становятся параллельно направлению магнитных
волн. В определенный момент томограф посылает радиочастотный
импульс (одинаковый по частоте с атомами водорода),
перпендикулярно направлению основного магнитного поля. Атомы
водорода генерируют свой сигнал, который и улавливается
аппаратом.
Человеческий организм сам испускает волны, а томограф
регистрирует их.
Разные виды тканей = разное количество атомов водорода, =
различные по своим характеристикам сигналы. Магнитнорезонансный томограф распознает, расшифровывает эти сигналы и
выстраивает объемное изображение.

29. Противопоказания к МРТ

Абсолютные: металлические инородные тела, осколки,
кардиостимулятор, инсулиновые помпы, стальные зажимы
на сосудах, металлоостеосинтез.
Относительные: беременность, клаустрофобия,
судорожный синдром.

30. Виды МРТ изображений

МРТ коленного сустава
МРТ голеностопного сустава
МРТ
тазобедренных
суставов

31. Виды МРТ изображений

МРТ головного мозга
МРТ позвоночника

32. Виды МРТ изображений

МРТ доброкачественной опухоли головного мозга (Магневист)

33. Виды МРТ изображений

МРТ брюшной полости
Фетальная МРТ

34. Для повышения контрастности изображения используют искусственное контрастирование (при КТ- внутривенное усиление).

Негативное
Позитивное
• Воздух, углекислый
газ.
• Ослабляют
рентгеновское
излучение меньше,
чем мягкие ткани
тела (т.к.газ содержит
меньшее число
ослабляющих
излучение атомов на
единицу объема).
• Обладают более
высоким атомным
числом, чем мягкие
ткани.
• Водорастворимые.
Йодсодержащие
препараты
(урографин,
верографин, омнипак,
ультравист).
• Нерастворимые в воде.
Сульфат бария

35. Радионуклидная диагностика

Основана на регистрации гамма-излучения,
испускаемого введенным в организм пациента
радиоактивным веществом.
В качестве источника ИО используют
радиофармацевтические препараты (РФП) – комплекс
радионуклида и молекулы-носителя фармацевтического
препарата.
Возможность изучать морфологическое и
фукциональное состояние органов.
РФП: органотропные, туморотропные, без выраженной
селективности.
Оптимальными являются: 123I, 99mTc и 113mIn.

36. Все радионуклидные исследования разделяют на динамические и статические.

Динамические - проводятся с
целью изучения динамики
распределения РФП в том или
ином органе. Запись серии
кадров (сцинтиграмм) после
в/в введения РФП. Обработка
данных с помощью
компьютера и построение
кривых распределения РФП.
Для изучения функции почек,
печени, щитовидной железы.
Статические - для оценки
пространственного
распределения РФП в
организме. Сравнивают
накопление в различных
участках органов,
равномерность накопления
внутри органа. Запись одной
плоскостной сцинтиграммы
над определенной областью
тела.

37. Реносцинтиграфия почек

38. ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография)

Основан на использовании позитрон-излучающих
радионуклидов (11С, 15О).
При введении их в организм происходит
взаимодействие позитронов с ближайшими
электронами (аннигиляция), результатом которого
является появление двух противоположно
направленных -квантов, имеющих одинаковую
энергию. Это излучение регистрируется позитронноэмиссионными томографами по принципу
совпадения.

39. Виды ПЭТ

Динамическое сканирование
• Одна и та же область тела через определенные
промежутки времени
• Отслеживание динамики накопления РФП (скорость
накопления, время нахождения и скорость
выведения РФП)
Статическое сканирование
• Однократное, через некоторое время после введения
РФП
• Дополняют отсроченным сканированием для
определения динамики выведения препарата

40. Использование ПЭТ

Информация о метаболических процессах в
различных органах (чаще в головном мозге)
Дифференциальная диагностика опухолевых и
неопухолевых изменений, морфологической
структуры опухоли, стадирования
злокачественных новообразований, оценка
эффективности их лечения
Диагностика ишемии миокарда при ИБС

41. ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография)

42. Ультразвуковая диагностика

Основана на пропускании через тело пациента
ультразвукового луча, его отражения от различных тканей и
возвращении обратно к датчику в виде эха.
УЗ генерируется датчиком, основным составляющим
которого являются пьезоэлектрические кристаллы.
2 свойства:
подача электрических потенциалов на кристалл приводит к его
механической деформации
механическое сжатие его генерирует электрические импульсы.
Датчик в современных УЗ-аппаратах является одновременно
и генератором, и приёмником ультразвуковых волн

43.

На границе мягкая ткань – газ из-за большого
акустического сопротивления, практически все УЗволны отражаются от неё. Нужна прослойка между
датчиком и кожей пациента = специальные гели
Цель исследования - различные типы датчиков:
По частоте формируемого УЗ-луча,
По своей форме (трансабдоминальные,
внутриполостные, интраоперационные);
Сконструированы специальные датчики, которые
позволяют исследовать внутричерепные образования
через кости черепа (транскраниальные) и саму костносуставную систему.

44. Аппарат УЗИ и датчики

45. Допплерография

Методика, основанная на использовании физического эффекта
Допплера: от движущихся объектов УЗ волны отражаются с
измененной частотой.
При пересечении УЗ-лучом сосуда или полости сердца небольшая
часть УЗ-волн отражается от эритроцитов. Частота волн эха,
отражённого от клеток, движущихся по направлению к датчику
выше, чем у волн, испускаемых им самим.
Допплеровский сдвиг - разница между частотой принятого эха и
частотой генерируемого датчиком ультразвука. Прямо
пропорционален скорости кровотока.
Визуально скорости потоков крови отображаются в виде графиков,
на которых по оси ординат отложена скорость, а по оси абсцисс –
время.

46. Допплерография сосудов почек

47. УЗИ сердца

48. Соноэластография