Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A DENSITOMETRIA FIZIKAI ALAPELVE Dr. Kári Béla Semmelweiss Egyetem Általános Orvostudományi Kar Radiológiai és Onkoterápiás Klinika.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A DENSITOMETRIA FIZIKAI ALAPELVE Dr. Kári Béla Semmelweiss Egyetem Általános Orvostudományi Kar Radiológiai és Onkoterápiás Klinika."— Előadás másolata:

1 A DENSITOMETRIA FIZIKAI ALAPELVE Dr. Kári Béla Semmelweiss Egyetem Általános Orvostudományi Kar Radiológiai és Onkoterápiás Klinika

2 A Non-invazív in vivo sűrűség meghatározás méréstechnikai módszere Non-invazív : Roncsolásmentes In vivo: Élő szervezetben Alkalmazható méréstechnikai módszerek: a.) Mechanikai hullám mozgás (ultra hang) vezetőképességén alapuló technika b.) Elektromágneses hullám elnyelődésén, abszorpcióján alapuló eljárás (Röntgen -X ray- vagy  sugárzás)

3 Elektromágneses hullám anyagon történő áthaladása

4 KÜLÖNBÖZŐ KÉP MODALITÁSOK HR. CT Sagittal SliceHR. CT Transverse Slices PFR SPA Profil Görbe Analízis

5 SZEMI-KVANTITATÍV KIÉRTÉKELÉS

6 H D1 D2 MICROFOCUS SÍKFILM (PFR) KÉPEK SZEMI-KVANTITATÍV ANALÍZISE PFR Kiértékelés a Nordin index alapján: Nd= H D1+D2 *100%

7 A CT SZELETEK SZEMI-KVANTITATÍV ANALÍZISE Plexi-üveg Tárgy tartó Siemens Etalon Phantom

8 A SŰRŰSÉG MEGHATÁROZÁS KVANTITATÍV MÓDSZERE 1.) A “narrow beam” geometriai modell alapján az ismeretlen sűrűségű anyag ismert sűrűségű és geometriájú közegbe helyezése 2.) A vizsgált test méretéhez képest “vékony, igen keskeny” sugárnyalábbal letapogatjuk a mérendő objektum terét. 3.) Rögzítjük az egyes pontokban az intenzitás változást mint a hely függvényét: I(r,Z(r)) = I0 e -  [Z(r),E]x, ahol r = r(x,y,z) 4.) Az ismert geometriájú és csillapítású közegbe helyezett mérendő objektum helyi intenzitás csökkenése, azaz lokális abszorpciója az objektum helyi elektron denzitásától függ. 5.) A megfelelő kalibrálási eljárásokkal a helyi abszorpció és a lokális sűrűség megfeleltetésesűrűség származtatása

9 FIZIKAI MODELL VÁZLATA Az egyes fázisok jel-átalakítási fokozatai y x  (x,y,z)  (x,y,z) z

10 A KÜLÖNBÖZŐ OBJEKTUMON MÉRT EREDMÉNYEK A KÜLÖNBÖZŐ OBJEKTUMON MÉRT EREDMÉNYEK x xx

11 KÖZEGBEN(  obj >  ) LEVEGŐBEN

12 KÖZEGBEN(Víz) LEVEGŐBEN

13 TEFLON GYŰRŰ KÖZEGBEN(Víz) LEVEGŐBEN D E

14 A JELÁTALAKÍTÁST ZAVARÓ TÉNYEZŐK (S/N) 1.) Véges spektrum vonal szélesség, véges energia felbontóképesség. 2.) Szórt sugárzásból eredő hibák (Compton szóródás) 3.) A Poisson zaj, amely minden quantum esemény számlálásakor előfordul. 4.) A véges kollimálás, véges mintavételi lépésekből származó zajok.

15 A FIZIKAI MODELLEK KLINIKAI GYAKORLATI ALKALMAZÁSA Különböző geometriai, mérési elrendezések: 1.) Egyfoton abszorpciós technika a.) SPA Single Photon Absorptiometry (  forrás) b.) SXA Single X-ray Absorptiometry (X-ray forrás) Vízkádas és mandzsettás kialakítás 2.) Két foton abszorpciós technika a.) DPA Dual Photon Absorptiometry (  forrás) b.) DXA Dual X-ray Absorptiometry (X-ray forrás) Egésztest és végtagmérés elrendezések

16 EGY FOTON ABSZORPCIÓS TECHNIKA Alkalmazása: Elsősorban alkar csont ásványi anyag tartalmának meghatározására Vízkádas megoldás Mandzsettás elrendezés

17 AZ ALKAR MÉRÉS SCAN TECHNIKÁJA A mérés modellje: A méréstechnika alapfeltétele: Kétállapotú modell Csontszövet + Lágyrész

18 A KÉTÁLLAPOTÚ MODELL Profil görbe

19 BMC és BMD SZÁRMAZTATÁSA BMC : Bone Mineral Content a scan profil mentén [g/cm] BMD: Bone Mineral Density a scan terület mentén [g/cm 2 ] További feltételek: T = D(x) + t 1 (x) + t 2 (x) = constant Állandó lágyrész vastagság biztosítása !!!! I x (x) = I 0 exp[-  b D(x)].exp[-  s (T – D(x)] I 0 * = I 0 exp[-  s T] A kétállapotú modell és az állandó lágyrész vastagsából adódik: r 2 r 2 r 2 BMC =  D(x) dx = 1/(  b -  s )  ln [I * 0 / I x (x)] dx = K  ln[I * 0 /I x (x)] dx r 1 r 1 r 1,ahol K (mineral constant) = [1 /(  b -  s )] Kalibrálni célszerű

20 A KALIBRÁLÁS MINT A DENZITÁS MÉRÉS ALAPJA A “K” értéket egy ismert ún. ETALON fantom segítségével határozzuk meg, melynek értéke ismert és állandó hosszú időre. BMCeta = ETA (g/cm) r E2 Így behelyettesítés után : BMCeta = ETA = K  ln [I 0 /I x (x)] dx r E1 r E2 K = [ETA(known BMC)] / [  ln ( I * 0 /I x (x)] dx = ETA / INTG(E) r E2 r E1, ahol INTG(E) =  ln (I * 0 / I x ) dx r E1

21 KALIBRÁLÓ és ETALON FANTOMOK 1.4g/cm 1.00g/cm 0.5g/cm

22 A KALIBRÁLÓ FANTOM ELLENÖRZÉSE

23 A DUAL FOTON DENSITOMETRIA MÉRÉSTECHNIKAI ALAPJAI A méréstechnika peremfeltételei: 1.) A rendszer kétállapotúnak tekintendő LÁGYRÉSZ + CSONT 2.) Az állandó lágyrész vastagság feltétele nem szükséges Alkalmazott sugárforrások: I. DPA esetén két vonalas spectrumú  sugárforrást alkalmazunk Pl.: I 125 (28keV)  Am 241 (60keV), vagy Gd 153 (44keV  100keV) II. DXA esetén két “X-ray” energiájú Röntgen forrást alkalmazunk az Ex-ray = (40  100)keV tartományban - Nagyságrendileg nagyobb állandó foton fluxus biztosítható, sokkal precízebb sugárnyaláb kollimálással.

24 A DUAL FOTON ABSZORPCIOMETRIA MŰKÖDÉSE Jelölje I 0, I intenzitásokat valamint  s  b abszorpció koefficienseket az E energián az m s és m b tér részben (az s index lágyrészt, míg b a csontot jelöl). Az E’ energián mindezt jelölje I 0 ’, I’ valamint  s ’  b ’. A következő egyenlet rendszer jellemzi a jelenséget: I = I 0 exp( -  s m s -  b m b ) E energián I’ = I 0 ’exp(-  s ’m s -  b ’m b ) E’ energián Az egyes intenzitások méréssel, míg az abszorpció koefficiensek kalibrációval direkt mérhetők. Így az ismeretlen m s és m b tér részek eképp fejezhetők ki az egyenletek megoldásával:

25 AZ ABSZORPCIÓS TÉR RÉSZEK SZÁRMAZTATÁSA m s = {[-  b ’ln(I/I 0 )] + [  b ln(I’/I 0 ’)] / [  s  b ’ -  s ’  b ]} m b = {[-  s ln(I’/I 0 ’)] + [  s ’ln (I/I 0 )] / [  s  b ’ -  s ’  b ]}, ahol “kísértetiesen” hasonlít a nevezőben lévő tényező az egy fotonabszorpciós esetben kapott eredményhez, ahol a lágyrész vastagság T =const esetén : K=[1/(  b -  s )] A DPA és DXA rendszereket is KALBRÁLNI kell!! NORLAND DXA Etalon Csont fantomja

26 DPA és DXA BERENDEZÉSEK PolyScan DPA LUNAR DXA

27 SZOLGÁLTATOTT EREDMÉNYEK SPASPA VÍZKÁDASVÍZKÁDAS

28 LUNAR DXA FEMUR NECK

29 LUNAR DXA SPINE

30 LUNAR DXA SPINE QUANTITATIVE DATA

31 AZ OSTEDENZITOMETRIA JÖVŐJE A KUTATÁSOKBAN ÉS KAPCSOLATA MÁS TÁRS- SZAKMÁKKAL Egy rövid áttekintés azon kutató és fejlesztő munkákról, amelyek meghatározó szerepet játszhatnak a jövő diagnosztikai eljárásaiban. E munkákban az I. Belklinika – Radiológiai és Onkoterápiás Klinika valamint a Mediso Ltd. – Research Centre Jülich – Radiológiai Klin. vállalt nagy szerepet.

32 DIGITÁLIS KÉPALKOTÁS, KÉPFELDOLGOZÁS DICOMDICOM

33 Csont (Kisállat) 2D Kvantitatív Analízise a Lágy Rtg. Sugárzással Készült Digitalizált Felvételeken Corticalis csontállomány Trabecularis csontállomány

34 A CT SILCE-k KVANTITATIVE ANALÍZISE Plexiglass Object holder ROIp NROIp Np ROIe (external) Bone Transverse slices ROI Types ROI cursor position ROIi (internal) NROIi Ni ROIe ROIi Transverse Slice of SPA Calibration Phantom Normal Segment Transversal Slices of small animal bone

35 = = SPA EredményekCT Eredmények = = SPA KALIBRÁLÓ FANTOM ÖSSZEHASONLÍTÓ MÉRÉSE

36 3D Mouse bone study 20mCi MDP 60 projections, ROR: 47mm Reconstruction: 11 iterations Resolution: 1.6mm 1.6mm Jaszczak A CSONTSZERKEZET FUNKCIONÁLIS VIZSGÁLATA Mediso Ltd. / Research Center Jülich NanoSPECT/CT 

37 Mouse Bone Study by ZOOM application Tc-99m MDP Radius of rotation: 29mm 60 proj., counts Reconstruction: 11 iterations 43 mm Mediso Ltd. / Research Center Jülich KISÁLLAT CSONTSZERKEZET NAGY FELBONTÁSÚ FUNKCIONÁLIS VIZSGÁLATA

38 KÉP-FÚZIÓ KIS ÁLLAT KÍSÉRLETBEN MRI NM Schering Research Centre, Berlin / Mediso Ltd. / Radiológiaiés Onkoterápiás Klinika

39 SPECT - MRI Mouse bone study (MDP) Pancreas tumor study (Gastrin) Mediso Ltd./Research Center Jülich A FUZIONÁLT KÉPEK 3D PRESENTÁCIÓJA

40 A CSONTDENSITOMTRIA MÉRÉSTECHNIKAI ÖSSZEGZÉSE PFR SPA/SXA DEXA FUSIONFUSION CTCT

41 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET ÉS A TÜRELMET


Letölteni ppt "A DENSITOMETRIA FIZIKAI ALAPELVE Dr. Kári Béla Semmelweiss Egyetem Általános Orvostudományi Kar Radiológiai és Onkoterápiás Klinika."

Hasonló előadás


Google Hirdetések