Imagistica folosind radioizotopi

Imagistica folosind radioizotopi

se masoara numarul de dezintegrari radioactive in unitatea de timp dintr-o zona de tesut in care s-a fixat un radionuclid, numit trasor sau radiofarmaceutic

dezintegrarea radioactiva reprezinta scindarea unor nuclee metastabile, avand ca urmare emisia din nucleu a unor particule

de mare energie (radiatii

.daca notam cu constanta de dezintegrare, definita ca fiind probabilitatea ca un nucleu sa se dezintegreze intr-un interval de timp infinitezimal dt, atunci numarul de nuclee ramase nedezintegrate dupa un timp t, din numarul total de nuclee N , este:

Nt =N e ^t iar timpul de injumatatire este

T =ln

.tranzitii nucleare izobare

-tranzitia ^{n→ p+} numarul atomic creste cu o

unitate, iar masa ramane aceeasi. Energia cedata prin tranzitie e transferata electronului si unei particule anti-neutrino rezultata in urma reactiei, particula neutra, fara masa de repaus, care nu interactioneaza cu substanta biologica

n

-tranzitia ^p→+ energia este transferata

pozitronului si particulei neutrino. La intalnirea dintre un pozitron si un electron se formeaza doi fotoni cu energia egala cu masa anihilata (0,511 Mev fiecare):

e +e h

-captarea de electroni: p +e →n (se emite un foton -γ)

administrarea radioizotopului

-functie de specificitatea pentru organul investigat (ex. iodul pentru tiroida; se administreaza sub forma unor compusi simpli, usor disociabili, cum ar fi iodura de sodiu sau de potasiu)

-problema timpului de injumatatire

camera de scintilatie

-transforma radiatia in radiatie vizibilasi pe urma in semnal electric care este ulterior prelucrat

colimator cristal de scintilatie

-cristalul de scintilatie absoarbe radiatia si emite o radiatie luminoasa (disc cu Φ = 25..40 cm si grosime de 0,6..1,25 cm)

- colimatorul 'formeaza' imaginea obiectului in planul cristalului (retea de canale separate de pereti absorbanti)

tomografia cu radionuclizi

- tomografia cu emisie pozitronica (pozitronul emis se ciocneste dupa un parcurs foarte scurt cu un electron si formeaza doi fotoni care sunt detectati cu un circuit de coincidenta

-tomografia cu emisia unui singur foton (se folosesc izotopi care emit un singur foton la fiecare tranzitie nucleara; detectia radiatiei se face cu camere de scintilatie care se rotesc in jurul pacientului)

-. tomografia cu emisie pozitronica

-fotonii emisi sunt monoenergetici, 0,0511Mev, corespunzand masei particulelor, ceea ce permite stabilirea precisa a ferestrei de inregistrare

-fotonii sunt emisi pe aceeasi directie, in sensuri contrare, ceea ce permite eliminarea radiatiilor parazite (efect Compton, radiatii X, radiatia de fond)

-se pot produce izotopi emitatori ai unor elemente ce se gasesc in mare concentratie in tesuturi, cum ar fi ¹¹C, ¹⁵O, ¹³N, si care au timp de injumatatire mic (minute)

-CD este coroana de detectare, 1-1, 2-2, 3-3, 4-4 sunt linii de raspuns (coincidente reale), x este un foton neinregistrat deoarece lipseste coincidenta, a-a este o coincidenta parazita intamplatoare, b-b este o coincidenta parazita datorata difuziei prin efect Compton

-prin explorarea pe sectiuni inclinate se mareste sensibilitatea si se obtin imagini echivalente explorarii 3D

- timpul redus de inregistrare (zeci s) permite formarea unui set de imagini care permite vizualizara unor procese dinamice

tomografia cu emisia unui singur foton

-izotopii folositi au timpi de injumatatire de zeci de ore sau de cateva zile

- se pot utiliza una sau mai multe camere de scintilatie care se rotesc in jurul pacientului

-prin utilizarea a doua gamma camere care se rotesc in jurul corpului, decalate cu 180⁰ si conectate la circuite de coincidenta, se poate realiza o instalatie cu functie dubla: TESF - TEP

5. Imagistica de rezonanta magnetica nucleara

nucleele atomilor care contin un numar impar de nucleoni poseda moment unghiular intrinsec (moment de spin)

E

B

M

^E

E

∆E

.frecventa radiatiei electromagnetice in urma unei tranzitii este egala la rezonanta cu frecventa de precesie nucleara

Ehν

frecventa de rezonanta este data de relatia

B

unde γconstanta de material

pentru nucleul de hidrogen, la B T , rezulta f MHz

directia campului magnetic de radiofrecventa trebuie sa fie perpendiculara pe directia campului magnetic constant B ; acest camp va genera o magnetizatie transversala a probei, care se va amortiza treptat la disparitia semnalului de radiofrecventa si va induce semnalul INL in bobina receptoare

amplitudinea initiala a semnalului INL este proportionala cu magnetizatia transversala sau cu numarul nucleelor excitate din elementul de volum; diferite densitati ale protonilor pot fi evidentiate prin imagini de sinteza RMN.

pentru tomografie se excita RF selectiv spatial o sectiune

metode de reconstructie a imaginii

N

S

construirea imaginii RMN

-alegerea sectiunii se face prin aplicarea unor campuri magnetice liniar variabile suprapuse peste campul principal B si orientate pe directii ortogonale; conditia de rezonanta este indeplinita numai pe o zona ingusta (reprezinta sectiunea)

-codificarea frecventei : pe durata inregistrarii semnalului INL se aplica un gradient de camp pe o directie perpendiculara, care modifica selectiv frecventa precesiei, deci frecventa raspunsului variaza, pe directia aleasa, de la un element de volum la altul

-codificarea fazei : se aplica un gradient de camp magnetic pe cea de a treia directie, frecventa de precesie se modifica, iar la incetarea gradientului, momentele magnetice ajung sa fie defazate mai mult sau mai putin; operatia se repeta pentru fiecare coloana din matricea de imagine ( de exemplu, pentru 2 elemente de volum de coordonate (x , y) si (x , y) semnalul inregistrat este S = S(x , y) + S(x , y), daca defazajul este nul si S = S(x , y) S(x , y), daca defazajul este 180⁰).

semnalul de RF inregistrat este complex si contine toate informatiile necesare pentru construirea imaginii. Decodificarea semnalului se face prin analiza Fourier bidimensionala (2D). Se separa semnalele de frecvente si faze diferite si se inregistreaza amplitudinile lor. Aceste valori indica coordonatele pixelilor de imagine, iar intensitatea luminoasa a elementului de volum reprezinta amplitudinea semnalului cu adresa respectiva

inregistrari 2D pe mai multe sectiuni in acelasi ciclu

inregistrari 3D, in lipsa gradientului longitudinal. Se excita intregul volum, apoi se aplica un gradient care defazeaza relaxarea nucleelor, sectiunea fiind selectata functie de faza