Aparatura de Radiologie

3. APARATURA DE RADIOLOGIE

3.1. SPECIFICAȚII GENERALE PENTRU APARATELE CU RAZE X

3.1.1. Aparate Röntgen fixe

Obligațiile principale care trebuie respectate de fiecare aparat Röntgen fix sunt:

– existenta unui convertor cu frecvență medie sau înaltă, cu un tub care să poată genera 45-120 kV (exemple de tipuri de încărcători necesari acumulatorului: baterie sau condensator, de preferat un generator cu curent continuu, și nu unul cu curent constant)

– energia disponibilă minima 25 kWs, energia minima 11 kW/0,1s

– mărimea fasciculului să fie de 1 mm, sau mai puțin

– colimatorul trebuie sa fie exact, variabil, și sa nu poată fi înlocuit

– pentru radiografia cu facscicule verticale, distanța minimă distanței de focusare trebuie să corespundă mărimii 100 cm, iar pentru radiografia la piept cu fascicule orizontale 140 cm

– nu este recomandată utilizarea pe durata expunerii a unui aparat cu condensator de descărcare fară o tensiune constantă

3.1.2. Aparate Röntgen moblie

La aceste aparate este de preferat ca sursa puterii să provină de la baterii sau de la rețea. Când un aparat se alimentează de la baterii necesită conectarea la rețea numai in momentul în care se încarcă bateriile. În general aparatele mobile furnizează 10-12kW în cel puțin 2,5 sec, într-un randament energetic total de 25-30 kWs.

În cazul în care aparatul mobil este conectat la rețea, acesta trebuie să aibă un condensator intern pentru a atinge randamentul util. Descărcătorul condensatorului aparatelor Röntgen acumulează energie suficientă pentru o singură expunere Röntgen. De-a lungul operației aparatura trebuie să fie conectată la o instalație electrică pentru a se încărca, instalația respectivă trebuie la rândul ei să conțină o bornă de ieșire standard prin perete.

Condensatorul trebuie conectat fie la partea primară (tensiunea fiind scăzută), fie la partea secundară (cu tensiunea înaltă) a transformatorului de înaltă tensiune. Conectarea condensatorului la partea secundară este, în general, combinată cu un generator Röntgen cu curent constant, rezultând astfel omiterea de kV în timpul expunerii. Un asemenea aparat poate fi folosit la Röntgen, numai în zona pieptului și a membrelor. Conectarea condensatorului la partea primară a transformatorului este combinată cu un circuit convertor cu numeroase faze cu mA continuu și kV constant în timpul expunerii. Această soluție tehincă este una foarte reușită, de cele mai multe ori rezultând într-un randament de putere inițial înalt (20-30 kW) și un randament energetic total scăzut de aproximativ 10 kWs.

Bibliografie: https://www.yumpu.com/ro/document/view/17137601/itinerarul-procedurilor-de-intretinere-preventiva/25

3.2. REZONANȚA MAGNETICĂ NUCLEARĂ (RMN)

Rezonața magnetică nucleară (RMN-ul) este o tehnică de investigare a materiei, aplicată atât pentru studierea lichidelor, cât și pentru al solidelor și gazelor. Această tehnică este de asemenea și o metodă de cercetare, ce se ocupă cu studiul interacțiunii momentelor magnetice nucleare și electronice, cu câmpuri magnetice și electrice, și cu tranzițiile realizate între nivelele de energie, ca și rezultat al acestor interacții.

Comparativ cu alte tehnici de investigare a materiei, rezonanța magnetică nucleară este complet ne-perturbativă si ne-distructivă.

Prima experiență de rezonanță magnetică a fost realizată de de Zavoiski în anul 1944. Apoi au urmat experimente de rezonanță magnetică nucleară ale lui Ourcell, Pound și Torrey la Harvard și de Bloch, Hansen și Packard la Stanford în anul 1946 în SUA.

Cea mai răspândită aplicație a fenomenului de rezonanță magnetică nucleară este în medicină, tomografia RMN (imagistica RMN).

SCHEMA DE PRINCIPIU

Rezonanța magnetică nucleară se ocupă cu manipularea spinilor nucleari, acest lucru fiind realizat prin intermediul unui spectometru RMN. Un spectometru RMN realizează următoarele lucruri:

magnetizarea spinilor nucleari prin producerea unui cțmp magnetic extern

rotirea magnetizării nucleare rezultate prin aplicarea unor impulsuri de radiofrecvență având durata finite și frecvența egală cu frecvența de precesie a spinilor nucleari

înregistrarea semnalului indus în bobina de radiofrecvență.

Un spectometru RMN cuprinde în componența sa un magnet, o unitate de radiofrecventă și diferite unități care controlează omogenitatea campului magnetic și temperatura.

Magnetul poate fi permanent sau un electromagnet. Rolul său este de a produce câmpul magnetic principal. În vederea obținerii unui camp magnetic cât mai omogen și stabil, este necesară utilizarea de electromagneți supraconductori răciți în heliu lichid. Temperatura magnetului trebuie păstrată constantă pe toată durata experimentului pentru a evita producerea de variații ale câmpului magnetic. Se mai poate specifica faptul că magnetul poate fi reprezentat și de Pământ, acesta producând un camp magnetic foarte omogen, de o intensitate foarte mică.

Unitatea de radiofrecvență are rolul de a transmite bobinei de radiofrecvență un curent variabil, care produce la rândul său un camp magnetic variabil. Totodată unitatea RF citește, amplifică și trimite către computer semnalul indus în bobina de radiofrecvență de variația magnetizării nucleare transversal. În general această bobină de radiofrecvență este utilizată atât ca și transmițător, cât și ca receptor. Bobina de radiofrecvență poate fi un sfenoid (sau alte geometrii), și se găsește împreună cu proba în capul de probă.

Fig. Schema de principiu a unui spectometru RMN

Pe lângă componentele menționate mai sus, spectometrul RMN mai conține și alte module cu rolul de a controla temperature magnetului, omogenitatea câmpului magnetic principal, module ce produc gradienți ai câmpului magnetic principal și un computer de unde se poate controla întreg sistemul. Pentru controlarea omogenitații câmpului se utilizează bobine de ajustare a câmpului. Pentru producerea de gradienți de camp necesari în imagistica RMN sau difuzometria RMN se folosesc bobine de gradient.

In ultimii ani s-a dezvoltat o nouă direcție de investigare prin RMN și anume relaxometria RMN in câmp variabil. In acest caz locul magnetului permanent sau supraconductor este luat de o bobină care poate pulsa câmpuri de până la 2T pentru intervale foarte scurte și controlate de timp. Tehnica poarta numele de relaxometrie RMN in câmp ciclic rapid (Fast Field Cycling relaxometry) și este deosebit de utilă in studiul sistemelor moi (polimeri, cristale lichide) sau a dinamicii moleculare in condiții de confinare.

Bibliografie : http://scss.elth.pub.ro/scss%202011/L15.pdf

file:///C:/Users/Fivia/Downloads/Ioan%20ARDELEAN,RMN%20pentru%20ingineri.pdf

3.3. COMPUTER TOMOGRAFIA (CT)

Computer tomograful (CT-ul) utilizează raze X în scopul efectuării unor imagini detaliate diferitelor structuri din interiorul organismului. Acesta poate fi folosit pentru studiul oricărui organ al corpului, precum a rinichilor, plămânilor, pancreasului, glandelor suprarenale, inimii, ficatului etc. De asemenea poate studia oasele, vasele de sânge și măduva spinării.

În timpul examinării, pacientul este întins pe o masa, care este conectată la scanner-ul computer tomograf-ului, acesta fiind un aparat de dimensiuni mari asemănator unui cilindru fară miez.

Scanner-ul computer tomograf-ului va trimite impulsuri de raze X în corpul pacientului. Un impuls durează aproximativ de o secundă (chiar mai puțin) și determină formarea imaginii unei felii subțiri din organul sau suprafața studiată. O parte a scanner-ului se poate înclina, pentru a permite preluarea imaginilor zonei studiate din mai multe pozitii. Imaginile obținute se memorează într-un computer.

Vopseaua iodată este o substanță de contrast folos„„ită pentru a face ca structurile si organele să fie mai vizibile pe imaginile computer tomograf-ului. Această substanță poate fi folosită și pentru studiul fluxului sanguin, pentru a depista tumori sau pentru a cauta diferite probleme. Substanta de contrast poate fi administrate atât intravenous, cat și per os (oral), în funcție de testul dorit. Imaginile computer tomograf-ului pot fi preluate înainte sau dupa administrarea substanței de contrast.

Tomografia computerizată este utilizată pentru a studia diferite părți ale corpului:

-toracele: în cazul toracelui tomografia computerizată investighează eventuale afecțiuni ale esofagului, plamanilor, inimii, a principalelor vase sanguine sau a țesutului din mijlocul pieptului. Afecțiunile generale ce pot fi descoperite la scanare sunt: cancerul pulmonar, infecțiile, embolia pulmonara sau anevrismele. De asemenea, mai poate fi folosită pentru investigarea gradului de metastazare a cancerului la nivelul toracelui sau a altei părti a corpului

-tractul urinar: se poate identifica prezența pietrelor la nivelul rinichilor, a blocajelor, tumorilor, infectiilor si a altor probleme renale. Există o tomografie computerizată aparte (urografie CT), poate detecta prezența pietrelor la nivel renal (litiaza renala) sau a prostatei mărite de volum, fara realizarea altor teste

-abdomenul: tomografia computerizată este utilizată pentru a descoperi infecții, tumori, chisturi, abcese, sau anevrisme, corpuri straine, diverticulita, hemoragii, boala inflamatorie intestinala, apendicita.

-ficatul: la acest nivel se pot descoperi tumori, hemoragii și diferite afecțiuni hepatice. De asemenea, mai poate fi identificată o posibila cauză a icterului (caracterizat prin culoarea galbenă a pielii)

-vezica biliară si căile biliare principale: tomografia computerizată poate fi utilizat pentru a identifica cauza unui blocaj a cailor biliare; pietrele la nivelul vezicii biliare pot fi descoperite ocazional prin computer tomografie, dar ecografia este investigatia de electie pentru aceasta afectiune

-pancreasul: tomografia computerizată poate identifica inflamații si tumori ale pancreasului

-glandele suprarenale: prin tomografia computerizată se pot descoperi tumori sau cresterea de volum a glandelor

-membrele: tomografia computerizată poate depista probleme ale bratelor sau a umerilor, picioarelor, coatelor, mâinilor, articulatiei pumnului, soldurilor, genunchilor, gleznelor sau picioarelor. De asemenea, tomografia computerizată poate fi utilizată pentru ghidarea acului pe durata biopsiei sau drenării unui abces

-splina: tomografia computerizată poate fi utilizată pentru determinarea dimensiunilor acesteia sau pentru detectarea leziunilor traumatice ale splinei.

Bibliografie: http://www.sfatulmedicului.ro/Imagistica-si-endoscopia/metode-imagistice_1294

http://www.sfatulmedicului.ro/Imagistica-si-endoscopia/tomografia-computerizata_1311

3.4. ULTRASONOGRAFIA (ECOGRAFIA)

Ultrasonografia are la bază utilizarea de ultrasunete, acestea fiind reflectate ca și ecouri, în funcție de caracteristicile țesuturilor solide și lichide, raportat la rezistența de pătrundere.

Ultrasonografia este tehnica de imagistică ultrasonografică. Metoda Doppler (Doppler ultrasonic) este cea mai folosită tehnică pentru măsurarea vitezei de curgere.

_Ultrasunetele sunt unde mecanice, ele bazându-se pe oscilațiile particulelor materiei. Ele nu se există în vid, iar lungimea lor de undă este de peste 18000 Hz. Gamele de frecvență utilizate în general oscilează între 2-10 MHz.

FORMAREA ULTRASUNETELOR

_Formarea ultrasunetelor are la bază efectul piezoelectric: în momentul în care la extremitățile unui cristal de cuarț se aplică o diferență de potențial electric, acesta se deformează. Astfel se produce diferența de potențial, de către vibrațiile mecanice ale cristalului de cuarț.

_Ultrasunetele care se formează, sunt recepționate la nivelul transducerului. La început era folosit cristalul cu cuarț. În zilele noastre acesta este înlocuit cu ceramici sintetice (titanat de Ba și zirconat de Pb) sau diferite mase plastice (de exemplu: florura de poliviniliden), care produc doar 2-3 oscilații la o simulare, ceea ce determină o rezoluție mai calitativă a imaginii.

_Transducerul deține funcția de emițător al ultrasunetelor (acestea fiind pulsatorii). Un puls durează 0 μ/s și este transmis de 1000 ori/s. În cealaltă parte a timpului (999/1000) transducerul are rolul de receptor. Transducerul poate fi sectorial (convex, mecanic) sau liniar, iar raportat la frecvența acestuia poate fi de 2, 3, 5, 6, 7, 10, 30 MHz.

_Ușurința cu care se vor propaga ultrasunetele printr-un țesut depinde de masa particulelor(care determină densitatea țestului) și de forțele elastice care conectează particulele între ele. Viteza de propagare a ultrasunetelor prin țesturi provine datorită elasticității țesutului. Densitatea și elasticitatea unui țesut determină impedanța acustică (rezistență) Z=pxc , unde: p=densitate, c=viteza de propagare a sunetului prin țesut. Cu cât diferența de impedanță acustică este mai mare cu atat va fi mai puternică reflectarea. Între gaz și un țesut moale există o diferență de impedanță acustică foarte mare, de aceea la aplicarea transducerului pe piele este necesară utilizarea unui gel pentru a elimina aerul care poate bloca propagarea ultrasunetelor. _Ultrasunetele emise se pătrund în mediul biologic.

_În organism propagarea ultrasunetelor se face liniar și suferă fenomene de refracție, refexie, dispersie și difracție. Suma pierderilor de energie prin absorbție și difuziune determină atenuarea.

_Întâlnind în calea lor diferite corpuri, ultrasunetele se reflectă sub formă de ecouri. Acestea sunt recepționate de cristalele piezoelectrice, determină vibrațiile ale acestuia și produc diferențe de potențial electric. Informația ecografică poate fi prezentată în mai multe moduri. _Fiecare ecou care se întoarce la transductor reprezintă un semnal electric a cărui amplitudine este determinată de puterea ecoului. Transformarea semnalului electric într-o imagine, se bazează pe viteza relativ constantă de propagare a ultrasunetelor prin țesuturi.

_Prin măsurarea timpului de la transmisia ultrasonică și până la recepționarea ecoului se poate estima adâncimea până la care au pătruns ultrasunetele în corp. Pe parcursul perioadei de examinare care urmează emisiei fiecărui puls ultrasonic, se înregistrează ecouri provenite de la adâncimi diferite. Datorită atenuării ultrasuneteleor în țesuturi, ecourile provenite de la structurile cele mai îndepărtate vor fi cele slabe. Acest lucru este compensate prin amplificarea semnalelor eletrice generate de ecourile întârziate. Cu cât ecoul ajunge târziu, cu atât este mai mare amplificarea aplicată cu ajutorul unui așa numitor gainer, compensarea câștigului de timp sau controlul câștigului de timp (TGC – time gain control)

_Cea mai simplă afișare a ecourilor înregistrate este așa numita afișare in mod A (modul amplitudine) . În acest mod, ecourile provenite de la diferite adâncimi sunt prezentate ca vârfuri pe o linie orizontală care indică adâncime sau timpul. Primul ecou înregistrat după transmiterea pulsului ultrasonic este cel din stânga, iar ecourile înregistrate mai târziu se găsesc în partea dreapta a liniei. Puterea ecoului determină amplitudinea sau înălțimea fiecărui vârf și de aici modul A. Modul A permite doar afișarea unidiminesională a modificărilor de impedanță acustică de-a lungul fascicului de ultrasunete și este foarte puțin utilizată.

_Modului A i se pot atașa și o componentă dinamică utilizând un mod alternativ, modul M (M – mișcare) sau modul TM (mișcare în timp). În cazul acesta, axa adâncimii este orientată vertical pe monitor. Diversele ecouri nu sunt prezentate ca variații de-a lungul liniei, ci ca puncte care au strălucire (luminozitate) în funcție de puterea ecoului. Aceste puncte strălucitoare se deplasează pe ecran producând curbe luminoase, care indică schimbarea în timp a poziției structurilor reflectate. Curbele de pe monitor sunt actualizate de fiecare dată când punctele ating extremitatea din dreapta ale acestuia. Curbele din modul M oferă informații foarte detaliate despre comportamentul în mișcare a structurilor reflectante de-a lungul faciculului de ultrasunete, iar metoda a fost în mod deosebit folosită în cardiologie pentru a arăta modul de mișcare al valvelor cardiace.

_În modul B (strălucire), ecourile sunt prezentate pe un ecran ca puncte luminoase, strălucirea fiecărui punct fiind determinată de puterea ecoului. Modul B oferă imagini bidimensionale în secțiune, ale anatomiei omului.

Figura 11. Ultrasonografie abdominală

_În zilele de început ale ultrasonografiei, piața era dominată de scannere care produceau imagini statice. Astăzi, acestea au fost înlocuite cu scannere în timp real. Transductorii utilizați pentru aceasta din urmă au în componentă elementele formate din cristale de dimensiuni mici, aranjate față în față. Folosind diverse tehnici, un fascicul îngust de ultrasunete liniar sau sectorial, scanează sau balează corpul pacientului, iar pentru fiecare poziție (linie de scanare) sunt înregistrate ecourile produse de fascicul. O poziție a liniei de scanare poate corespunde poziției unui singur element format din cristale. Ecourile provenite de la toate liniile de scanare crează o imagine de formă dreptunghiulară sau sub formă de sector. Imaginea este dinamică și poate arăta fenomene cum sunt mișcările respiratorii, pulsațiile vaselor, contracțiile cardiace și mișcările fetale. Transductorul este conectat la aparatul de ultrasunete printr-un cablu flexibil care permite poziționarea lui în orice poziție.

_Scannerele_ moderne utilizează tehnici digitale. Semnalele electrice_analogice, care sunt generate în cristalul transductorului de către ecouri sunt digitalizate, fiind creată o matrice digitală a imaginii pe baza puterii semnalului. La imaginea finală prezentată pe monitor, pixelii primesc tonuri de gri în funcție de numărul corespunzător în matricea digitală.

_Măsurarea_vitezei de curgere a sângelui_folosind ultrasunetele se bazează pe fenomenul general prin care frecvența unei unde este dependentă de viteza relativă dintre emițătorul și receptorul acesteia. Acesta este efectul Doppler, care este aplicabil la orice fel de undă, atât electromagnetică (lumina), cât și mecanică (ultrasunete).

La sonografia Doppler a vaselor sangvine, în corp este transmis un fascicul îngust de ultrasunete ce provine dintr-un transductor Doppler. Dacă fasciculul de ultrasunete intersectează un vas de sânge sau cordul, hematiile vor reflecta o mică parte din ultrasunete. Dacă hematiile se deplasează spre transductorul Doppler, ecourile reflectate vor avea o frecvență mai înaltă decât cele emise de transductor, iar atunci când se deplasează în sens contrar, frecvența va fi mai mică decât cea a ultrasunetelor emise.

În principiu, există două modalități de transmitere și recepție a ultrasunetelor în aplicațiile Doppler: modul undă continuă (CW) și modul Doppler pulsator (PD).

În cazul modului undă continuă, traductorul Doppler are două cristale separate, un cristal transmite continuu, iar celălalt recepționează continuu ecourile. Acest concept permite măsurarea vitezelor foarte mari. Vitezele sunt măsurate simultan pentru o gamă largă de adâncimi și nu este posibilă măsurarea selectivă a vitezelor de la o anumită adâncime prestabilită.

În cazul modului Doppler pulsator unul și același cristal realizează atât transmisia, cât și recepția ultrasunetelor. Ultrasunetele sunt transmise sub formă de pulsuri, ecourile fiind înregistrate în timpul de așteptare dintre două pulsuri succesive. Intervalul de timp dintre transmisia și recepția ecoului determină adâncimea la care sunt măsurate vitezele de curgere ale unor volume foarte mici (volum eșantion) de-a lungul fasciculului de ultrasunete dat. Vitezele maxime ce pot fi măsurate sunt considerabil mai mici decât cele ce pot fi măsurate în modul undă continuă.

_Cele mai uzuale aparate Doppler utilizate sunt așa numitele scannere duplex, care combină ultrasonografia în timp real și sonografia Doppler pulsatoare. La scanarea duplex direcția fasciculului Doppler este suprapusă pe imaginea în mod B, iar dimensiunea și poziția volumului eșantion de-a lungul fasciculului poate fi selectată cu ajutorul unor markeri electronici. Atunci când un cursor electronic este poziționat manual, paralel cu direcția de curgere a sângelui, se realizează măsurarea automată a unghiului Doppler și se afișează viteza reală de curgere. Dacă se măsoară aria secțiunii, poate fi calculat și debitul sângelui.

_O dezvoltare ulterioară a scanării duplex este Doppler-ul color. Pe o imagine în timp real, în mod B, se suprapun culori pentru a indica prezența unui curent sangvin. Țesuturile staționare sunt afișate în tonuri de gri, iar vasele în culori (tonuri de albastru, roșu, galben, verde) în funcție de viteza medie relativă și direcția de curgere. Imaginile codificate color oferă o imagine de ansamblu foarte bună asupra diferitelor vase și direcții de curgere existente, dar informațiile cantitative oferite cu ajutorul acestei metode sunt mai puțin precise decât din cele două metode prezentate anterior._Astfel Dopplerul color este întotdeauna combinat cu ecografia Doppler pulsatoare, iar imaginile color servesc ca un foarte bun ghid pentru plasarea eșantionului de volum pentru metoda Doppler pulsatoare.

3.5. MAMOGRAFIA

3.6. RADIOLOGIA CONVENȚIONALĂ

3.7. OSTEODENSITOMETRIA (DEXA)

Bibliografie: http://www.spitalpelican.ro/imagistica/prezentare-imagistica/